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同伴有难,机器人会出手吗?

2021-01-26 14:21
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当人类在一起长期相处时,会很快学会预测室友、同事或家庭成员即将发生的行为。正是由于我们拥有能够预见他人行为的能力,使我们更容易成功地一起生活和合作。

相比之下,即使是最智能、最先进的机器人,在这类社交交流方面,也仍然是无能无力的。但是这种情况可能即将发生改变。

近日,哥伦比亚大学的工程师们发明了一种机器人,它可以通过视觉预测它的机器人伙伴的行为,并对伙伴的行为表现出一丝同理心。

相关论文以“Visual behavior modelling for robotic theory of mind”为题,发表在《科学报告》(Scientific Report )杂志上。

(来源:Scientific Report)

虽然在这项研究中,机器人表现出的行为远比人类的行为和目标简单地多,但是该团队相信他们所展示的“视觉前瞻性”可以加深我们对人类社会行为的理解,并为创造更加适应社会的机器奠定基础。

缺少心智的机器

与 Siri 或 Alexa 等进行无效的互动时,可能会使人们变得十分生气。因为这些数字语音助手有时并不能理解我们的话语中蕴藏什么。这时,它们需要的是心理学家所说的心智理论(Theory of Mind, ToM)。

ToM,认知心理学名词,是指我们感知和理解别人脑子里想法、欲念、情绪、感觉的能力。

很显然,就连人类的新生儿都不具备这个能力。在三岁左右时,孩子们开始明白其他人可能与他们有不同的目标、需求和观点。这可能导致诸如捉迷藏之类的有趣活动,以及诸如撒谎之类的更复杂操作。

(来源:Emily Humphrey, MSDE, CED)

从更广泛的意义上来看,ToM 被认为是人类和其他灵长类动物认知能力的一个关键区别标志,也是复杂和适应性社会互动必不可少的关键因素,例如合作、竞争、同情和欺骗等行为。

当今的某些计算机可以做到标记人们诸如“快乐”或“生气”之类的面部表情,而来自哥伦比亚大学的研究团队,成功地使机器人学会了根据几个初始视频帧,来预测其伙伴机器人未来的行动和目标,如同一对能够互相预测彼此动作的老夫妇一样。

机器人预测同伴行动

由哥伦比亚大学机械工程学 Hod Lipson 教授领导的创新机器人实验室(Creative Machines Lab)进行的相关研究,旨在赋予机器人能够完全通过视觉观察,实现理解和预测其他机器人目标的能力。

研究人员首先制造了一个机器人,并把它放置在大小约为 3x2 英尺的围栏中。他们给机器人设定了程序,让它寻找并朝着它可以看到的任何绿色圆圈移动。

图 | 试验的过程图(来源:Columbia News)

但是研究人员还布置了一个陷阱:有时机器人可以在它相机中看到一个绿色圆圈,并直接向它移动;但是其他时候,绿色的圆圈会被一个高大的红色纸箱挡住,在这种情况下,机器人会向另一个绿色圆圈移动,或者根本不会移动。

而另外一个观察者机器人纯粹通过视觉观察来预测角色机器人的行为。尽管观察者始终可以看到绿色圆圈,但从行动机器人自身的角度来看,由于障碍物的遮挡,行动机器人无法看到圆圈。

图 | 观察者看到左侧的视频,并预测右边显示的角色机器人的行为(来源:Columbia News)

在观察机器人看到它的伙伴移动后,开始预测伙伴机器人的目标和前进方向,最终能够在不同情况下以 98% 的成功率预测到伙伴机器人的目标和路径。

这项研究的作者 Boyuan Chen 说:“我们的初步结果非常令人兴奋。我们的发现开始证明机器人如何从另一个机器人的角度看待世界,观察者将自己置于伙伴的立场上去思考。换一种角度来看,在没有指导的情况下,理解伙伴是否能够从对它有利的角度看到绿色圆圈,这也许是一种原始的同情心。”

在设计实验时,研究人员希望观察机器人能够学会对目标机器人的近期动作做出预测。然而,研究人员没有想到的是,观察者机器人仅用几秒钟的视频作为提示,就可以精准地预测其伙伴未来的“动作”。

Lipson 教授也承认,这其中存在许多伦理的问题。这项技术将使机器人更具实用性,但是当机器人能够预测人类的思维方式时,他们也许能够学会操纵这些思想。

Lipson 教授最后呼吁到:“我们认识到,机器人不会只是一种长期保持被动式跟随指令的机器。就像其他形式的高级 AI 一样,我们希望政策制定者能够帮助控制这种技术,以便所有人类都能受益。”

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