Антология машинного обучения. Важнейшие исследования в области ИИ за последние 60 лет

Двуногие роботы неустойчивы, и им требуется сложная система управления, помогающая удерживать равновесие. Проходит около года, прежде чем ребенок начинает ходить. Природа начинала не с двуногих существ. Род Брукс (рис. 12.3), о котором я уже упоминал в главе 2, хотел создать робота, перемещающегося как насекомые. Он изобрел новый тип контроллера, который согласовывает движение шести ног и позволяет роботам-тараканам передвигаться, сохраняя равновесие. Его инновационной идеей было заменить абстрактное планирование и вычисления механическим взаимодействием ног с окружающей средой. Он утверждал, что у роботов для выполнения повседневных задач их высшие когнитивные способности должны основываться на сенсомоторном взаимодействии с окружающей средой, а не на абстрактном мышлении. Слоны общительны, у них хорошая память[310], но они не играют в шахматы[311]. Род Брукс основал компанию iRobot, которая продала более десяти миллионов пылесосов Roomba, чистящих полы.

Рис. 12.4. Диего-сан, робот-ребенок. Пневматические приводы позволяют суставу двигаться податливо, так что роботу можно пожать руку. Лицо было создано Дэвидом Хэнсоном и компанией Hanson Robotics.

Промышленные роботы имеют жесткие соединения и мощные сервоприводы, что делает их узкоспециализированными. Для новых разработок Брукс основал компанию Rethink Robotics, которая создала робота, названного Бакстер (Baxter), с гибкими послушными суставами, позволяющими вам двигать его рукой (см. рис. 12.3). Вместо того чтобы писать программу для перемещения рук робота, вы перемещаете его руку через нужные движения, и он программирует сам себя, чтобы повторить эту последовательность.

Мовеллан пошел дальше Брукса и разработал робота-ребенка по имени Диего-сан[312], все суставы которого были подвижными. Логика в том, что когда мы что-то берем, в той или иной степени задействована каждая мышца в нашем теле (когда вы двигаете одновременно только одним суставом, вы выглядите как робот). Так мы легче приспосабливаемся к изменяющимся условиям нагрузки и взаимодействия с миром. Мозг может плавно контролировать все степени свободы в теле — все суставы и мышцы, — и целью проекта было выяснить, как он это делает. Моторы, приводящие в движение Диего-сан, были пневматическими, работающими благодаря давлению воздуха, поэтому все 44 соединения легко сгибались (рис. 12.4). Лицо Диего-сан имело 27 подвижных частей и могло выражать широкий спектр человеческих эмоций[313]. Движения робота-ребенка были удивительно реалистичными. Но несмотря на ряд достижений, Диего-сан победил Хавьера, который признал, что не знает, как заставить робота совершать действия так же плавно, как человеческий ребенок.

Выражение лица — окно в вашу душу

Представьте, что вы смотрите на экран своего сотового, видите, как падают ваши акции, и тут компьютер спрашивает, почему вы расстроены? Выражение вашего лица — окно в эмоциональное состояние вашего мозга, и теперь глубокое обучение может в него заглянуть. Познание и эмоции традиционно считали отдельными функциями мозга, полагая, что познание — корковая функция, а эмоции — подкорковые. И действительно, есть подкорковые структуры, такие как миндалевидное тело, которые регулируют эмоциональное состояние и участвуют, когда уровень эмоций высок, но эти структуры тесно взаимодействуют с корой головного мозга. Например, если миндалевидное тело вовлечено в общение между людьми, событие лучше запоминается. Познание и эмоции взаимосвязаны.

В 1990-х годах я сотрудничал с Полом Экманом (рис. 12.5), психологом из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и ведущим мировым экспертом в области мимики. Пол Экман стал прототипом доктора Кэла Лайтмана в сериале «Обмани меня», хотя в общении он намного приятнее Лайтмана. Экман отправился в Папуа — Новую Гвинею, чтобы выяснить, показывают ли доиндустриальные культуры эмоции теми же выражениями лица, что и мы. Во всех видах человеческого общества он нашел шесть универсальных проявлений эмоций: счастья, печали, гнева, удивления, страха и отвращения.

Рис. 12.5. Пол Экман с племенем Форе в Папуа — Новой Гвинее в 1967 году. Он нашел доказательства шести универсальных выражений эмоций: счастья, печали, гнева, удивления, страха и отвращения. Пол был научным консультантом создателей сериала «Обмани меня», и образ доктора Кэла Лайтмана в некоторой степени списан с него.

В 1992 году мы с Экманом организовали семинар «Понимание выражения лица» («Facial Expression Understanding»), спонсируемый Национальным научным фондом при правительстве США[314]. В то время было довольно трудно получить поддержку исследований мимики. Наш семинар собрал специалистов в области нейробиологии, электротехники и компьютерного зрения, а также психологии, что открыло новую главу в анализе лиц. Для меня стало неожиданностью, что, хотя анализ мимики потенциально так важен для многих сфер науки, медицины и экономики, его никто не хочет финансировать.