你剛要笑，它就猜到了然後和你一起笑......這樣的「好機友」你想擁有嗎？

撰文 | cloud

審校 | 河邊的卡西莫多

機械人越來越像人了，但和人互動時，它如果不明所以地咧開嘴笑了……這大概並不會傳達出開心之情，而是讓人感到恐懼。

不過現在，一款名叫emo的機械人就不會這麼瘮人。它可以分析人類的面部表情，並在人類做出表情前的0.839秒就預測出人類即將做出的表情，於是它可以和人類幾乎同時一起微笑，從而避免尷尬或讓人害怕。

目前，大多數機械人只會在人類做完表情後再做出反應。這種滯後會讓機械人顯得不真實、不真誠。對人而言，在面對面的溝通過程中，微笑之類的非語言交流非常重要。「我認為準確預測人類面部表情是人機交互（human-robot interaction）領域的一場革命，」該研究的主要作者、美國哥倫比亞大學創意機器實驗室（creative machines lab）的博士生胡宇航說道。

在2021年，他和研究團隊還開發了一個名叫eva的機械人，這是首批能夠自我模仿人類面部表情的機械人之一。從eva到emo，我們可以看到機械人在模仿人類面部表情方面實現了顯著的進步。

機械人emo實時預測、模仿研究者的面部表情。這是一個有聲音的視頻｜參考資料[1]

眼睛可以追蹤人類移動，然後和人進行眼神互動｜columbia engineering

emo的臉可以換皮膚。｜columbia engineering

當被問及機械人的臉為什麼是藍色時，研究團隊的負責人、哥倫比亞大學機械工程教授霍德·利普森（hod lipson）表示，他們想離開或者走出所謂的「恐怖谷」。

恐怖谷（uncanny valley）理論，即人形機械人的外貌逼真度越高，人們對它的親近感就越強。然而，當一個逼真度很高的人形卻仍存在微小的不自然之處時，人們則會對其感到反感，甚至恐懼。而超過這個「谷底」後，隨着機械人外貌完全擬人了之後，它會再次贏得人們的好感。 

所以，研究團隊就想：「好吧，讓我們把它們變成藍色，我們甚至不想讓它們看着像個人。」事實上，研究人員製作了好幾塊不同顏色的臉皮——除了藍色，機械人的臉皮顏色還有綠色、紫色等等。

圖片來源：參考資料[1]

除了複雜縝密的硬件和驅動裝置，研究人員還為機械人開發了兩個獨立的人工智能模型。一個模型可以分析人類微小的面部表情線索，然後預測人即將做出的表情。另一個模型則負責計算如何讓機械人的臉部快速做出相應的表情。

第一個模型是通過網絡視頻上的人臉表情視頻進行訓練。通過逐幀觀察，經過幾個小時的訓練後，機械人就可以觀察出人們準備做某個表情之前的微小面部變化，從而預測人的表情。

而第二個模型的訓練過程則是讓機械人自己「照鏡子」。確切地說，機械人是面對着一部rbg攝像機，實時觀測自己的表情。研究人員通過rgb相機來捕捉機械人面部的細微變化，並提取面部標誌，通過面部特徵和運動命令的數據集來訓練模型。

機械人自己學習面部表情和運動命令之間關係。｜參考資料[1]

學習框架｜參考資料[1]

雖然機械人在掌握非語言交流方面還有很長的路要走，但現在這個微笑算是向前邁出了一步。「我認為這是一個重要的一步。」 利普森說道。

「我是一個厭倦了的機械人專家，我不會對機器微笑，但當這個機械人對我微笑時，我會對它回以微笑。」在同步微笑之後，

研究團隊之後還打算拓寬機械人的表情範圍，並進一步研究口型同步。現在，機械人emo只會分析人類的面部表情，還無法通過分析語言文本與人類對話。研究人員希望後續能把機械人與chatgpt等大型語言模型相結合，實現更加自然的人機互動。

圖片來源：columbia engineering

雖然這有望帶來大量積極的應用，但其潛在的倫理問題也讓一些人感到擔心。「我們真的不想讓它看起來像人類。但是，如果你給它戴上假髮，塗上口紅，加上各種各樣的東西，它就真的開始像人了。」利普森補充道。

「我認為這是不可避免的，最終這些機械人都將越來越像人類，而我們將不得不……無論我們是否喜歡，我們都得開始和它們建立聯繫。」

圖片來源：columbia engineering