Цифровые эмоции

В ближайшем будущем роботы будут понимать, сердитесь вы или грустите

Постепенно роботы всё глубже и глубже проникают в нашу обыденную жизнь. И, не смотря на весь скептицизм некоторых прогнозов, по видимости, рано или поздно наше жизненное пространство неизбежно заполнится самой различной робототехникой всевозможного калибра и предназначения.

Если такое случится, и нам всё-таки придётся делить свои апартаменты с механизированными помощниками различного типа и функциональных возможностей, следует ожидать, что вполне закономерно возникнет вопрос о разработке более естественных способов взаимодействия человека и робота.

Вероятно, у многих читателей при виде заголовка сразу вспоминаются кадры из фильмов вроде "Искусственного интеллекта", и в голове возникают образы чувствительных и весьма сентиментальных человекообразных механизмов с выразительной мимикой, которых переполняют вполне человеческие эмоции. Что ж, все это возможно, и не исключено, что такие механизмы когда-нибудь будут созданы. Однако в данной статье речь пойдёт о более простой, и тем не менее, новой и весьма прогрессивной технологии.

Итак, идея, выдвигаемая учёными Ниланьяном Саркаром (Nilanjan Sarkar)(справа на фото)  и Крейгом Смитом (Craig Smith)(слева) из Университета Вандербилт (Vanderbilt University), США, носит менее романтичный и более практический характер. Как сказал Смит, профессор психологии и развития, "Мы не ставим задачей снабдить робота эмоциями. Наша цель – создать роботов, чувствительных к нашим эмоциям". Иначе говоря, вандербилтские исследователи задались идеей создать технологию распознавания человеческих эмоций, которая бы позволила сконструировать что-то вроде чуткого персонального помощника, который был бы способен подмечать психическое состояние хозяина и соответственно вносить поправки в программу своих дальнейших действий.

В декабрьском выпуске журнала Robotica в своей статье ("Online Stress Detection using Psychophysiological Signals for Implicit Human-Robot Cooperation", "Определение стресса путём анализа психофизиологических показателей в режиме реального времени в аспекте взаимодействия человека и робота") они изложили свои идеи, а также первые практические шаги на пути к решению поставленной задачи.

Проект состоит из двух частей. Первая заключается в том, чтобы разработать систему определения психолого-эмоционального состояния человека исходя из анализа его различных внешних показателей. Суть другой заключается в создании технологии обработки полученных данных в режиме реального времени и трансформации их в форму, доступную для восприятия компьютером и роботом.

А теперь относительно амбициозности поставленных задач. Как известно, на один и тот же фактор или явление разные индивиды реагируют в весьма отличной форме – в зависимости от темперамента, воспитания, текущего психофизиологического состояния и ещё большого количества параметров реакция двух людей в одинаковых ситуациях может быть прямо противоположной. Поэтому поиски универсальной схемы психического ответа на тот или иной внешний раздражитель, которые ведутся, вероятно, ещё с начала столетия, так и не увенчались успехом. Единственный достоверный вывод, который можно сделать, это то, что система распознавания эмоций не может иметь универсальный характер, а должна быть только индивидуально-ориентированной. И наши исследователи утверждают, что им удалось наметить пути к раскрытию индивидуально-ориентированного подхода к анализу эмоций.

Учёные также добавляют, что реализация их задумок стала намного более реальной в связи с последними разработками миниатюрных и удобных биометрических устройств, достаточно быстрых для работы с данными в режиме реального времени.

Суть технологии, используемой Смитом и Саркаром, весьма схожа с той, которая лежит в основе систем автоматического распознавания речи и рукописного текста, а именно: производится сбор информации относительно каждой конкретной особы, в ходе которого система "научивается" связывать ответы человека с соответствующими определёнными психологическими состояниями.  

Первый эксперимент, проведённый исследователями, заключался в определении уровня беспокойства по показателям сердечной деятельности, а именно, частоты сердечных сокращений (ЧСС). В качестве стрессогенного  фактора были использованы компьютерные игры. Изменяя степень сложности игры, экспериментаторы изменяли уровень стрессовой "нагрузки" на подопытных. Наблюдение над несколькими игроками проводилось на протяжении более чем 6 месяцев.

Далее полученные биометрические данные подлежали анализу с использованием серии специальных алгоритмов, причём, по словам авторов, особое внимание уделялось вариациям длительности периода между отдельными сердечными сокращениями. Как утверждают исследователи, им удалось выделить две полосы частот, поведение которых коррелирует с силой действия стрессового фактора. Более того, они также полагают, что поведение обнаруженных частотных диапазонов связано с активностью именно вегетативной нервной системы (автономная часть нервной системы, которая осуществляет бессознательный контроль степени активности многих систем организма, в частности, пищеварительной, сердечно-сосудистой, дыхательной и т.д.). Состоит вегетативная система из двух отделов – симпатического и парасимпатического, причём действие первого проявляется в активизации "боевых" функций, и, в частности, увеличении ЧСС, тогда как второй, парасимпатический, отдел активизирует т.н. "будничные", "пищеварительные" процессы, что связано, в частности, с понижением частоты сердечных сокращений. 

Далее к показателям сердечной активности были добавлены измерение электропроводимости кожи (которое зависит от потливости, а последняя изменяется в зависимости от психического состояния человека. Между прочим, определение выделения пота используется в т.н. "детекторах лжи") и мышечной активности лица (движения бровей и степени сжатия челюстей).

Исходя из полученных данных учёные сформулировали серию закономерностей, согласно которым робот может реагировать на эмоциональное состояние человека. Для демонстрации был использован небольшой мобильный робот, который был запрограммирован следующим образом. По умолчанию он был занят "исследованием" помещения и беспорядочно передвигался в различных направлениях. Однако когда психофизические показатели человека, пребывающего в сильном возбуждении, расценивались системой как превышающие норму, робот перемещался на определённое место и произносил "Я чувствую, что вы возбуждены. Могу ли я чем-нибудь помочь?"

Следующим этапом работы учёные считают научиться "различать" состояния сильного увлечения и сильной тревоги. Это несколько более сложная задача, поскольку внешние психофизиологические показатели, которые сопровождают данные состояния, весьма схожи. Они также намерены расширить набор измерительных методик, в частности, добавить измерение новых параметров сердечно-сосудистой системы, а также, вероятно, электроэнцефалографическую запись электрической активности мозга.

Таким образом, как видим, хотя собственной чувственности роботам, вероятно, ещё долго не будет хватать, чувствительность относительно человеческих эмоций уже развивается и весьма интенсивно.