有感情的机器人

骆昌芹

这一研究起源于20世纪70年代，当时日本正处于经济膨胀期，化工厂中开始出现事故。东京大学科学机械工程教授Fumio Hara说，“工厂主需要全面观察到工厂将发生的情况，如果出现故障就能很快地体现出来，比如一张悲伤的脸。”但工程师随后又发现，从工厂场地到生产过程中温度和压力危险的变化，都用机器人的面部表情来表示是很困难的，而且不同操作员对一个表情往往有着不同的解释。于是Hara不得不放弃了这一尝试。

到了80年代，Hara又有了新的构想，即将这种方法用于个体的机器人和人之间。在政府的支持下，Hara小组开始着手生成机器人的表情。

旧金山加利福尼亚大学心理学教授Paul Ekman将人的面部表情分为44个动作单元，对应44个单独的活动，如眉毛的抬起或落下、嘴唇的撅起。不同的组合方式产生不同的表情，如厌恶需要低下眉毛、皱起鼻子、抬起下巴。利用这一成果，Hara小组做了一个铝制机器人头部，它带有18个气压驱动的微驱动器，实质为小齿轮型活动装置，它们能模仿26个脸部运动，下一步用硅橡胶做一个脸部。最后在机器人的左眼中安放一个小型摄像机，可在5m左右的距离内扫描人脸，一个计算机与摄像机相连，通过对脸部不同区域搜索亮度的变化来决定人的表情。

当人脸从中性的表情变化到6种感情之一，计算机观察黑暗的区域——眼睛、嘴巴、鼻子和眉毛的变化，使用一个基于自主学习程序的神经网络，计算机最终能在60 ms内识别出与给定情感表情相关的一个人脸亮度结构的变化，从而生成恐惧、快乐、惊讶、悲伤、愤怒和厌恶6种表情。这样的处理速度是令人吃惊的。

机器人辨别表情的精度也非同一般。它的平均识别率为85％，事实上，一组学生中正确识别机器人的表情为83％，相比之下，识别专业演员的面部表情为87％。

这一研究的本意是希望这种机器人能调节那些被迫与电子工友一起在流水线上工作的工人单调乏味的生活。而事实上，这一成果超过了其原始效用。有的心理学家认为这种面部灵活的机器人能用来教某些具有交流障碍的孩子甚至残疾儿童，使他们迅速领会并做出正确反应。有一位艺术家甚至把人类和机器人对相互之间表情的反应看做是一种新的艺术形式。

在这一成果的基础上，研究者们又从纵横两方面进行了深入探讨。横向的开拓是在激活表情的同时，使机器人嘴巴可做出相应运动。美国洛杉矶迪斯尼乐园中的林肯总统机器人能进行演讲，并发出酷似林肯生前的声音。但静止的嘴唇使机器人露了馅。设想这种对嘴巴改进的实现，使机器人表情将变得更加惟妙惟肖。纵向的前进是让机器人在启示人类表情的同时，对人类的表情做出反馈，即充当一种双向的提示。例如，示范怎样是开心的笑，在表现一种中性表情后，当孩子笑时通过回笑给以暗示。如果说横向的改造只限于机器人本身，那么纵向的发展将开启人类和机器人互通的闸门。一旦这种设想实现，那么机器人在帮助人类解决问题的同时，将学会逗我们哭、逗我们笑、陪我们哭、陪我们笑。在人越来越自立也越来越孤独的社会进程中，这样一种使我们能自娱自乐的机器人朋友的出现，无疑是令人振奋的。