如何讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的社會(huì)交互？

 

　　隨著智能時(shí)代的到來(lái)，服務(wù)機(jī)器人越來(lái)越多地走進(jìn)了人類生活，有望成為人類生活的得力助手。如何讓機(jī)器人變得更人性化，更能理解人并與人類進(jìn)行高質(zhì)量的社會(huì)交互成為服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。為解決這一難題，需要將人類社會(huì)交互行為的理論概念轉(zhuǎn)化為能夠植入到機(jī)器人平臺(tái)的算法。

 

　　針對(duì)該難題，華東師大心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院和腦科學(xué)與教育創(chuàng)新研究院的蒯曙光教授研究團(tuán)隊(duì)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成功地構(gòu)建了一個(gè)測(cè)量社會(huì)行為的理想實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，對(duì)人類社會(huì)行走行為進(jìn)行有效量化和模型化，并將其算法化后植入到機(jī)器人的導(dǎo)航平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)了人文科學(xué)理論從概念化、計(jì)算化到工程化的三段式跨越。

 

　　人類的社會(huì)能力相對(duì)于當(dāng)前的人工智能算法具有無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。這種優(yōu)勢(shì)在行走這一自然行為中得到淋漓盡致的展現(xiàn)。

 

　　“假想在一個(gè)社會(huì)場(chǎng)景中，人類在行走中會(huì)基于謙讓，盡量避免干擾他人的社會(huì)交互，盡管這樣做可能會(huì)讓我們繞遠(yuǎn)路，消耗更多的時(shí)間和精力。”

 

　　這種對(duì)于人類而言稀松平常的行為與決策，對(duì)于機(jī)器人來(lái)說具有著相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)，如何讓機(jī)器人具有像人類一樣的社會(huì)能力，從而提升機(jī)器人的擬人性以及人機(jī)交互的體驗(yàn)是當(dāng)前領(lǐng)域內(nèi)亟待解決的重要挑戰(zhàn)。

 

　　從人類社會(huì)行為到機(jī)器人導(dǎo)航算法

 

　　針對(duì)這一挑戰(zhàn)，本研究工作旨在解決該框架內(nèi)兩個(gè)重要的科學(xué)和技術(shù)問題，第一是如何把人類社會(huì)行走行為定量化和模型化，構(gòu)建量化的模型預(yù)測(cè)人類的行走路徑，第二是如何把這些模型植入到工程算法中，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人導(dǎo)航算法的提升。

 

　　針對(duì)第一個(gè)問題，雖然心理學(xué)、人類學(xué)、社會(huì)學(xué)等領(lǐng)域?qū)θ祟惿鐣?huì)交互行為長(zhǎng)期關(guān)注，建立了諸多的理論。但是這些理論多停留在現(xiàn)象描述的層面，缺乏完整的量化計(jì)算模型。

 

　　研究團(tuán)隊(duì)巧妙利用前沿的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)心理學(xué)研究方法，在虛擬場(chǎng)景中構(gòu)建了一個(gè)理想社會(huì)行走實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景定量化測(cè)量了人類社會(huì)交互空間以及社會(huì)行走特性。在行為學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)一步采用計(jì)算建模的方法構(gòu)建人類行走行為的數(shù)學(xué)模型，提出了基于個(gè)人社會(huì)空間的社會(huì)行走模型（Social Locomotion Model），并在多個(gè)虛擬環(huán)境以及真實(shí)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中證明了該模型在復(fù)雜社會(huì)場(chǎng)景中的魯棒性。

基于人類社會(huì)空間的社會(huì)行走模型

 

　　針對(duì)第二個(gè)問題，研究團(tuán)隊(duì)在獲取社會(huì)行走行為的計(jì)算模型后，基于實(shí)際工程需求將該模型進(jìn)行算法化，植入到機(jī)器人平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，檢驗(yàn)基于人類智能的算法是否可以提升人類對(duì)機(jī)器人社會(huì)性與擬人性的評(píng)價(jià)。

 

　　研究的結(jié)果從多方面證明了基于人類行為特性的計(jì)算模型可以有效提升人機(jī)交互的體驗(yàn)，以及機(jī)器人的擬人性與社會(huì)性。

機(jī)器人的行為學(xué)評(píng)測(cè)平臺(tái)

 

　　交叉學(xué)科領(lǐng)域的新突破

 

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展和人民生活水平的提升，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展從簡(jiǎn)單提升生產(chǎn)能力走向引領(lǐng)人類社會(huì)高質(zhì)量和諧發(fā)展。在這樣新的歷史時(shí)期中，文理學(xué)科交叉融合的重要性和必要性越發(fā)凸顯。

研究團(tuán)隊(duì)部分成員（左起：鄢明遠(yuǎn)、繆明誠(chéng)、蒯曙光、周晨、萇琦）

 

　　近日，這項(xiàng)橫跨人文、科學(xué)和工程的交叉科學(xué)研究成果在國(guó)際頂尖計(jì)算機(jī)科學(xué)期刊《自然·機(jī)器智能》（NatureMachineIntelligence）發(fā)表。蒯曙光教授為論文的通訊作者，博士后周晨為論文的第一作者，博士生繆明誠(chéng)、本科畢業(yè)生陳欣然、胡逸斐，在讀本科生萇琦、鄢明遠(yuǎn)為本文的共同作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)青項(xiàng)目（32022031），上海市科委基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目（19JC1410101）以及中國(guó)博士后科學(xué)基金面上項(xiàng)目（2021M701227）的資助。

 

　　蒯曙光教授立足心理學(xué)理論與技術(shù)，融合虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域，構(gòu)建了一個(gè)多學(xué)科交叉融合的研究團(tuán)隊(duì)，致力于用最新智能技術(shù)手段量化一系列抽象化、概念化的人文科學(xué)理論，用人文科學(xué)思想激發(fā)、引導(dǎo)科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的突破。研究團(tuán)隊(duì)近年來(lái)設(shè)計(jì)了一系列新的研究范式來(lái)實(shí)現(xiàn)人文科學(xué)理論的計(jì)算化和工程化，相關(guān)成果發(fā)表在心理學(xué)（Nature Human Behaviour）、神經(jīng)科學(xué)（Journal of Neuroscience）、以及計(jì)算機(jī)科學(xué)（Nature Machine Intelligence）等領(lǐng)域國(guó)際高水平期刊上，成為文理交叉研究領(lǐng)域別具特色的研究團(tuán)隊(duì)。