具有非自愿行为的机器人似乎更自然

对人类行为的非自愿方面进行建模，例如眨眼甚至时差，可能有助于在机器人与人类的互动中建立信任。为了让人们更舒适和信任有朝一日可能协助工作或帮助日常生活的机器人，研究人员正在模拟人类行为的非自愿方面，如眨眼或对意外情况做出反应，以帮助机器人看起来更自然。

我们对强光的反应、心率、眨眼的次数或兴奋都是由神经系统潜意识控制的。这些不自主的生理反应受到一天中的时间、我们的环境以及流经我们体内的许多称为神经内分泌物质的生物分子（如神经递质和激素）的影响。

西班牙的一组研究人员认为，向机器人注入这些非自愿行为将使社交人机互动感觉更自然，并将减少一些人在与机器接触时的不情愿感。

他们控制非自愿行为的人工神经内分泌系统模型最近发表在Advanced Intelligent Systems上。

构建社交机器人

“社交机器人是一种具有不同程度智能的机器，旨在与人互动，协助他们进行医疗保健，教育或陪伴等应用，”这项新研究的主要作者，马德里卡洛斯三世大学的博士后研究员Marcos Maroto-Gómez解释说。

这项工作是与同事阿尔瓦罗·卡斯特罗-冈萨雷斯、玛丽亚·马尔法兹和米格尔·安赫尔·萨利奇斯共同开发的，它使用了名为Mini的社交机器人系统，该系统旨在帮助老年人使用社交和多感官体验进行认知刺激练习，例如游戏或播放音乐。

为了取得成功，用户必须像人类一样故意与机器人互动。考虑到这一目标，Maroto-Gómez及其同事着手创建一个人工神经内分泌模型，以便Mini可以调节和表达不自主的生理功能。这提高了真实感，因为机器人以可识别和熟悉的方式对环境和用户做出微妙的反应。

“我们相信机器人必须模拟自然行为，这样人类才会信任它并经常使用它，”Maroto-Gómez说。

物理机器人，人工激素

该团队从Mini表达的五个非自愿过程开始：心率，瞳孔大小，呼吸频率，眨眼频率和运动活动，所有这些都由五种人造物质控制，这些人造物质模仿我们体内发现的天然分子，如血清素和多巴胺。

利用人类研究的数据，显示神经递质和激素在一天中的自然潮起潮落，该团队首先为机器人构建了一个生物钟。这设定了24小时内五种人造物质的基线水平和范围。

有了这个，他们创建了一个神经内分泌模型，研究机器人传感器测量的外部刺激如何影响人工激素的水平并产生行为非自愿反应。

这似乎过于复杂。例如，如果目标是让机器人的瞳孔响应光而扩张，则可以简单地直接根据光强度对瞳孔大小进行编程。为什么要添加额外的人造激素和神经递质层？

根据Maroto-Gómez的说法，神经内分泌模型允许他们将许多不同的刺激和反应连接在一起 - 这是你无法通过简单地将刺激映射到瞳孔扩张等高级过程来实现的。

在人类中，激素和神经递质同时参与许多不同的刺激和反应途径，这些刺激和反应途径可能并不明显。如果没有神经内分泌模型的网格连接机器人中的所有这些通路，这些微妙之处就会丢失。

“例如，将瞳孔大小与愤怒联系起来是没有意义的，因为在这个层面上没有关系，”Maroto-Gómez解释说，“这种关系存在于神经内分泌水平。

神经内分泌物质的人工系统捕获了这一细节，随着模型的改进，将允许更大范围的自主反应。

具有生物钟的机器人

该团队计划扩大可能的神经内分泌物质，过程和刺激的数量，并使用深度强化学习等学习算法，这将使模型能够基于实时经验进行学习和改进，而不是依赖于人类激素水平的固定数据集。

Maroto-Gómez也在努力提高生物钟模型的真实性。“我正在尝试模拟一个生物钟，它调节所有的神经内分泌物质，从而动态地调节生物过程，”他说。

同样，不是基于人类数据的血清素或多巴胺水平的固定模式，“我们可以使机器人行为适应光线条件，我们可以根据天气条件动态改变机器人的情绪或情绪，如果是阴天，还是晴天，”Maroto-Gómez说。

从理论上讲，这种类型的动态生物钟可以让机器人在改变时区和环境条件时表达时差。“事实上，我们可以让机器人适应时差情况，这令人兴奋，”Maroto-Gómez说。

与使用预定义参数并仅完成特定任务的机器人不同，Maroto-Gómez 旨在构建无限期运行的完全自主机器人，同时不断调整其行为以适应环境和人类对应物的刺激。

根据Maroto-Gómez的说法，传感器和执行器的进步，即接收信息并将信号转换为运动的物理组件，需要与建模和AI学习组件保持同步。

“传感器是必不可少的，从我的角度来看，那些能够从环境中感知更多信息的机器人工作得更好。

为了从环境中学习或做出反应，机器人需要首先感知它。Maroto-Gómez认为，随着传感器和执行器的改进，“它（机器人）将表现出的行为将更加丰富，设计师的可能性将更加广泛。