Инженеры из лаборатории Creative Machines Lab Колумбийского университета разработали робота EVA, способного имитировать широкий спектр человеческих эмоций в ответ на наблюдение соответствующего выражения лица у собеседника.

Мимика играет важную роль в формировании контакта между людьми. До сих пор большинство андроидов не могут похвастаться способностью демонстрировать узнаваемые эмоции в ответ на соответствующий триггер, глядя на собеседников с выражением лица профессионального игрока в покер. Ввиду популяризации применения роботов в сферах, предусматривающих тесное сотрудничество людей и андроидов, возрастает потребность в роботах, обладающих более реалистичной и пластичной мимикой. Директор Creative Machines Lab Ход Липсон рассказал, что идея создать эмоционального робота пришла его команде во время работы с другими андроидами, безучастный и отрешённый вид которых причинял студентам и преподавателям заметный дискомфорт. Кроме того, подобную тенденцию учёный заметил в быту. К примеру, сотрудники местного продуктового магазина всячески пытались «очеловечить» роботов, которые пополняют запасы на полках: Липсону несколько раз встречались устройства с пластиковыми глазками, бейджами и предметами одежды.

Спустя 5 лет упорной работы в лаборатории Creative Machines Lab появилась EVA – робот, способный подражать человеческим эмоциями в реальном времени. Создание убедительного лица для робота – непростая задача. Десятилетиями роботов строили из жёстких и малопластичных материалов, которые при всём желании не могли бы повторить мягкие движения тканей человеческого тела. То же касалось и подвижных механизмов – зачастую они были слишком массивными и энергоёмкими для создания компактных моделей. В наше время наиболее оптимальным решением является использование технологий 3D-печати, которая позволяет создавать лёгкие детали сложной формы.

В ходе первой фазы проекта инженеры взялись за разработку основы конструкции – бестелесного бюста с внешностью столь же безмолвных и выразительных членов музыкального коллектива Blue Man Group. Благодаря системе искусственных «мышц» EVA может имитировать движения более чем 42 крошечных мышц человеческого лица, демонстрируя 6 базовых эмоций – злость, отвращение, страх, радость, грусть и удивление, а также множество «смешанных» мимических движений. По словам Липсона, когда спустя долгие недели работы EVA впервые изобразила дружелюбную улыбку, он не смог не улыбнуться в ответ, даже осознавая абсолютную механичность этого движения.

Когда инженеры были довольны конструктивной частью проекта, настало время научить EVA управлять своими эмоциями. Довольно правдоподобные аниматроники уже давно освоились в тематических парках и в киноиндустрии, однако специалисты Creative Machines Lab решили пойти дальше, снабдив робота искусственным интеллектом. Использование ИИ позволило воспроизводить мимические движения, которые были бы слишком сложны в реализации при помощи ручного программирования отдельных команд. В основу «мозга» андроида легли две нейросети глубинного обучения. При помощи первой нейросети исследователи научили EVA управляться со сложной системой механических мышц и как можно точнее имитировать конкретные эмоции. На данном этапе специалисты заставили робота выучить каждый уголок собственного лица. Для этого они на протяжении нескольких часов задавали андроиду выполнение тех или иных движений при помощи команд, записывая происходящее на видео. Затем EVA раз за разом просматривала видеозапись, проводя ассоциации между запечатлёнными выражениями лица и движением своих мышц, постепенно оттачивая искусство мимики.

Как только EVA освоила алгоритм работы собственного лица, в игру вступила вторая нейросеть. В этот раз задача искусственного интеллекта заключалась в проведении параллелей между движениями своих мышц и выражениями лиц людей, которых робот «видит» через объектив фронтальной камеры. Спустя часы повторений и шлифовки мастерства андроид научился читать лица людей и отвечать им отражением из собственных эмоций. Несмотря на успех проекта, учёные подчёркивают, что EVA – пока лишь лабораторный эксперимент, которому ещё неподвластны тончайшие особенности человеческой мимики. Однако исследователи верят, что уже в обозримом будущем развитие робототехники в данном направлении позволит роботам воспринимать и максимально реалистично воспроизводить язык тела людей.