Индивидуальный исследовательский проект по робототехнике "Эффект "Зловещей долины"" содержит доступное описание того, что такое эффект "Зловещей долины" и почему он возникает, выясняет наиболее распространенные причины появления этого эффекта и определяет способы его предотвращения.

Подробнее о проекте:

Творческая работа учащегося 9 класса об эффекте "зловещей долины" рассматривает актуальную сегодня, во время глобальной роботизации жизни человека, проблему, представляющую собой замещение человеческого сознания функциями машины. Фотореалистичная графика, идеално пропорциональные роботы - все это является раздражителями, способными спровоцировать эффект "зловещей долины".

Готовая творческая работа по робототехнике на тему "Эффект "Зловещей долины"" рассказывает о человеке, который открыл "Эффект "зловещей долины", - о Масахиро Мори, а также объясняет, когда, где и при каких обстоятельствах впервые был зафиксирован исследуемый эффект. Также в работе приводится объяснение принципа использования теста Тьюринга при исследовании подобных научных феноменов.

Оглавление

Введение
1. Кто такой Масахиро Мори?
2. График "Зловещей долины".
3. Научная точка зрения.
4. Тест Тьюринга.
5. Откуда пришло.
6. Практическая часть.
Опрос
Вывод
Использованная литература
Приложения

Обоснование выбора темы: Чем больше робот оказывается похож на человека, тем симпатичнее он кажется — но лишь до определённой степени. Слишком натуралистичный робот вызывает тревогу из-за мелких несоответствий: например, слишком пропорционального лица. Это рождает чувство дискомфорта и страха, поэтому я захотела разузнать, что именно вызывает страх, и есть ли у этого явления называние.

Цель: Узнать, что такое эффект "Зловещей долины" и почему он возникает.

Задачи:

• Узнать, где можно встретиться с явлением "Зловещей долины".
• Понять, кто и когда открыл это явление.
• Выяснить, возможно ли избежать эффекта "Зловещей долины".

"Мир дикого запада", "Почти человек", "Терминатор", "Черное зеркало", "Бегущий по лезвию", "Искусственный разум" - фильмы, которые у большинства не вызывают дискомфорта при просмотре. Все потому что роботов и андроидов там играют обычные люди с человеческими эмоциями. По сюжету это роботы, неотличимые от людей, но все меняется, когда в фильме появляется аниматроника или режиссеры намеренно показывают недостатки роботов.

То же произошло и с играми. Никого ничего не смущало пока не появилась фотореалистичная графика. Игры по типу "Until Dawn", "Detroit: Become Human", "Beyond: Two Souls", "Life Is Strange" используют технологию motion capture. Это когда актеры отыгрывают все эмоции сами, а потом все это переводится в компьютерную графику.

И наконец настоящие роботы, которые разрабатываются и показываются на выставках. Это, безусловно, прорыв, но многим людям почему-то неприятно на это смотреть. Почему?

Этот вопрос задал себе японский робототехник Масахиро Мори еще в 70-х годах.                                     

Масахиро Мори (родился 12 февраля 1927 года) — японскийучёный-робототехник, инженер.

Наиболее известен открытием эффекта "Зловещей долины" (англ. The Uncanny Valley), в соответствии с которым люди положительно воспринимают все более похожих на человека роботов, но после определенного предела сходства они начинают вызывать у людей отторжение. Эффект стал известен после публикации в 1970 году одноименной статьи Мори. Его изучение привело учёного к мысли о том, что создатели роботов не должны пытаться сделать их слишком похожими на человека.

В своей гипотезе Мори пытался объяснить эффект "Зловещей долины", обращаясь к бессознательному. По его мнению, похожая на человека машина перестаёт восприниматься как техника. Антропоморфный робот начинает казаться нездоровым или неживым человеком, ожившим трупом, вызывая у наблюдателя страх смерти. Излишне симметричные лица андроидов вызывают когнитивный диссонанс своей неправдоподобностью, несвойственной живым людям.

В 1974 году Мори опубликовал книгу «Будда в роботе» о своих воззрениях на религию и робототехнику, а также их сочетание. С 1988 многократно организовывал в Японии конкурсы на создание роботов и сам в них участвовал.

В настоящее время является президентом Исследовательского института Мукта в Токио (основанного им же). Институт занимается продвижением религиозных, научных и смешанных идей Масахиро Мори, а также предоставляет консультации по автоматизации и использованию роботов в промышленности.

Сам Мори не называет свою гипотезу научной, это была его интуиция и он говорит, что скорее всего это руководство для разработчиков роботов, чтобы они учли эту проблему.

И они прислушались. Теперь не только робототехники, но и каждый аниматор знает о проблеме зловещей долины, поэтому старается как-то избежать отторжения от своего персонажа, правильно анимирует лоб и рот, чтобы эмоции были не натянутыми, а движения подходили для персонажа и определенной эмоции.

Взглянем на график Масахиро Мори. (см. приложения). Горизонтальная линия — это человекоподобность, а вертикальная — привлекательность. Представьте, что то, что поверх этой оси, нам нравится, а то, что ниже нее, мы считаем жутким. Сплошная линия — неподвижные объекты, с них мы и начнём.

Промышленный робот. Нам на него все равно. Это обычная машина, да и выглядит также.

Мягкая игрушка, ну разумеется нам это нравится. Привлекательность растет.

Далее намного менее привлекательно выступает маска японского театра Но которая олицетворяет страдающего призрака, прибывающего в аду. Это писал японец, так что не удивляйтесь примерам.

Затем идет неподвижный труп. Он на дне этой неподвижной линии и не просто так. Разве нам нравится смерть и бездыханные тела? Разумеется, что нет.

Далее идут протезы, от которых нам тоже не по себе.

Выходя из этого обрыва, мы встречаем обычную куклу: миленькую и привлекательную, если у вас, конечно, нет боязни кукол.

И закрывает этот парад еще одна маска для японского театра, только теперь изображающее обычного старика.

Но самое интересное начинается, когда мы смотрим на линию вещей, которые двигаются.

Промышленные роботы остались на месте. С ними все хорошо. На другом конце графика обычный здоровый человек.
Гуманоидные роботы, которые становятся все больше похожи на человека, все больше нравятся людям.

Но вдруг они стали похожи слишком сильно. Эти роботы оказались на самом дне, ниже трупов, на уровне двигающихся трупов, зомби, если угодно. Этот обрыв в графике и есть "Зловещая долина".

Потом идет двигающийся протез, похожий на настоящую руку, потом бунраку, куклы японского театра, потом больной человек и мы наконец вернулись к здоровому человеку.

Изначально ученые вообще не были уверены в существовании этого феномена. Они проводили исследования и ни к чему нормальному не пришли. "Мы до сих пор не понимаем, почему это происходит и можно ли привыкнуть к этому. Люди даже не обязательно соглашаются с тем, что оно существует", - говорили они. Но сейчас практически никто не сомневается в том, что он существует. В подтверждение тому выступают исследования с хорошей выборкой и почти одинаковыми результатами.

Как только андроид переступает определенную схожесть с человеком, все пропасть. Мы не хотим иметь с ним дело, мы ему не доверяем, он нас пугает и все в таком духе.

Получается, вы боитесь роботов, не потому, что вам это навязала поп-культура, как часто бывает. Вы боитесь их на совершенно другом уровне. Страх от вида робота связан с эволюционно "заложенным" в нас механизмом, вызывающим отвращение к любым отклонениям от некоторой нормы. Возможно, подсознательно робота, слишком похожего на человека, мы перестаем воспринимать в качестве робота, и относимся к нему, как к "недоделанному" человеку, к пародии на человека. И это интересно.

Но главный вопрос никто так и не решил. Почему? Это удивительно, ведь ученые даже нашли область мозга, где решается непростая задача: определить, стоит ли записывать робота в разряд людей и стоит ли его опасаться.

Например, вы уже определили этого робота как человека, но малейшие нестыковки, просто выбивают вас из колеи и происходит этот эффект. Иными словами робот должеын выглядеть и вести себя как робот, а человек, как человек. Если в этой схеме что-то меняется, эффекта не избежать.

Бен Герцель, создавший в сотрудничестве с гонконгской компанией Hanson Robotics человекоподобного робота Софию, рассказал в интервью: "Человекоподобные роботы будут появляться, потому что людям они нравятся. Они с гораздо большей охотой будут отдавать приказы или жаловаться на подругу человекоподобному роботу, а не роботу-пылесосу."

Соучредитель и глава Intuition Robotics Дор Скулер выступает категорически против того, чтобы роботы походили на людей. Его беспокоит  этот самый эффект "зловещей долины".

Откуда же берется чувство, что с человекоподобным роботом что-то не так? Идей по этому поводу очень много. Если говорить о психологии, то, помимо уже упомянутой концепции "memento mori" от Масахиро Мори, стоит вспомнить такие теории, как теория восприятия угрозы, теория неспособности к эмпатии и "теория психопатов", которые, впрочем, не исключают друг друга.

Рассмотрим их подробнее.

1) Теория восприятия угрозы была предложена Минсу Каном в 2009 году. Он писал, что андроиды, которые находятся в пространстве между категориями "робот" и "человек", вводят нас в состояние постоянного когнитивного диссонанса и сталкивают с неизвестностью: чего именно ждать от такого существа, управляем ли мы ситуацией? Если ответа на эти вопросы не находится, то это вызывает страх. Подобные идеи, базирующиеся на теории когнитивного диссонанса, развиваются и в современных исследованиях.

2) В свою очередь, Катрин Миссельхорн утверждал, что эффект отторжения зиждется на том, что мы не способны понять чувства подобного объекта и это опять же приводит к чувству неизвестности. Сходные идеи можно проследить в более ранней истории психологии и объяснить через Я-концепцию: то, как мы воспринимаем себя, может дать серьезную трещину, если человекообразное существо не реагирует на нас так, как мы ожидаем.

3) Наконец, позиция Анжелы Тинвелл заключается в том, что мы боимся не столько того, что неспособны к эмпатии, сколько того, что к эмпатии неспособен сам андроид — иными словами, мы воспринимаем подобное создание как психопата.

Также, если говорить о нейронауках, феномен тесно связывают с активностью зеркальных нейронов (Зеркальные нейроны — особая разновидность нейронов, которые возбуждаются не только при выполнении действия, но и при наблюдении за таким же действием у других. Именно их активностью объясняется такое человеческое явление, как эмпатия — способность сопереживать.

Также стоит отметить, что нарушениями в активности зеркальных нейронов объясняется аутизм.), возбуждающихся в ответ на сходные действия, и лицевой мимикрией, то есть копированием выражения другого лица – получение противоречивой информации негативно сказывается на нашем эмоциональном восприятии (андроид, с каменным лицом рассказывающий про то, что он рад вас видеть, в лучшем случае воспримется как редкостная язва).

Более того, в одном исследовании испытуемым показывали видеозаписи людей, роботов и андроидов, фиксируя их показатели в фМРТ. В первых двух случаях реакции людей были достаточно типичными, зато на андроидов мозг буквально вспыхнул, особенно в теменных областях и местах скопления зеркальных нейронов. Это интерпретируется как результат диссонанса между реальностью и ожиданием. В чем мы можем увидеть признаки "зловещей долины"?

В первую очередь в лицевой экспрессии — чем более застывшим выглядит лицо, тем хуже к нему относятся люди (Tinwell A. et al, “Facial expression of emotion and perception of the Uncanny Valley in virtual characters”); это же относится и к артикуляции речи. Помимо этого, ситуацию ухудшают неестественность, "дерганность" движений, неестественность речи (в частности, "неправильная" высота голоса, медленная скорость произнесения слов, безэмоциональность), неточная синхронизация движений губ.

Феномен часто подвергался критике со стороны ученых: так, отмечалось, что эффект быстро пропадает, если добавить стилизацию (например, сделать персонажа более мультяшным), однако на данный момент это не считается противоречием и даже стоит воспринимать как руководство к действию. Другие нападки направлены в сторону возможной многофакторности феномена (то есть не существует единой "зловещей долины", а есть много разных по своему происхождению эффектов) и не самой большой дифференцированности феномена (не так легко понять, на каком моменте человекоподобия возникает "зловещая долина").

Наконец, часто существование эффекта признают, но считают его временным — еще пара десятков поколений, и все привыкнут. Уже упомянутая ранее Тинвелл относится к этой идее пессимистично: да, люди привыкают к андроидам… и становятся лишь более восприимчивыми к малейшим отклонениям в их человечности. Вполне возможно, что феномен стоит назвать не "зловещей долиной", а "зловещей стеной", которую мы не преодолеем никогда.

Более того, эффект наблюдается еще и у обезьян. (см. приложения). Фотографии, подписанные словом "unrealistic" (нереалистичный), кажутся им нормальными. Фотографии со словом "real" (реальный) - тоже. Но то, что находится между ними, промежуточный вариант со словом "realistic" (реалистичный), является для них "зловещей долиной".

Алан Мэтисон Тьюринг (23 июня 1912 — 7 июня 1954) — английский математик, логик, криптограф, оказавший существенное влияние на развитие информатики. Кавалер Ордена Британской империи (1945), член Лондонского королевского общества (1951). Предложенная им в 1936 году абстрактная вычислительная "Машина Тьюринга", которую можно считать моделью компьютера общего назначения, позволила формализовать понятие алгоритма и до сих пор используется во множестве теоретических и практических исследований.

Научные труды А. Тьюринга — общепризнанный вклад в основания информатики (и, в частности, — теории искусственного интеллекта) Во время Второй мировой войны Алан Тьюринг работал в Правительственной школе кодов и шифров, располагавшейся в Блетчли-парке, где была сосредоточена работа по взлому шифров и кодов стран Оси. Он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений военно-морского флота Германии.

Тьюринг разработал ряд методов взлома, в том числе теоретическую базу для Bombe — машины, использованной для взлома немецкого шифратора Enigma.После войны Тьюринг работал в Национальной физической лаборатории, где по его проекту был реализован первый в мире компьютер с хранимой в памяти программой — ACE.

В 1948 учёный присоединился к вычислительной лаборатории Макса Ньюмана в Университете Манчестера, где ассистировал при создании Манчестерских Компьютеров, а позднее заинтересовался математической биологией.

В 1950 году знаменитый британский ученый Алан Тьюринг предложил тест, позволяющий оценить наличие у машины подобия интеллекта: если в беседе с ней человек принимает компьютер за другого человека — тест пройден. Эта методика до сих пор пользуется популярностью у специалистов по ИИ, однако некоторые из них уверены, что она нуждается в доработке. Проблема в том, что тест Тьюринга предназначен для искусственного мозга, а не для полноценного искусственного человека, отмечает Conversation.

В XXI веке, когда появляются все более реалистичные андроиды, возникла необходимость в методике, которая позволит отличить человекоподобного робота от человека. С этой целью ученые из Стаффордширского Университета (Великобритания) создали "мультимодальный тест Тьюринга", который одновременно оценивает внешний вид, движения, голос и интеллект андроида и позволяет понять, насколько хорошо ИИ интегрирован в человекоподобное тело. Методика состоит из четырех этапов, каждый из которых сложнее предыдущего.

Во-первых, андроид должен выглядеть реалистично в неподвижном положении; во-вторых, двигаться естественно; в-третьих, в совершенстве имитировать речь. Наконец, на четвертом этапе оценивается искусственный интеллект робота и его способность "имитировать эмоции людей". Если андроид проходит все четыре этапа, то его можно начинать рассматривать как действительно человекоподобное существо. Предполагается, что мультимодальный тест Тьюринга будет подсказывать инженерам, какие конкретно части робота выдают в андроиде машину.

Стандартная интерпретация этого теста звучит следующим образом: "Человек взаимодействует с одним компьютером и одним человеком. На основании ответов на вопросы он должен определить, с кем он разговаривает: с человеком или компьютерной программой. Задача компьютерной программы — ввести человека в заблуждение, заставив сделать неверный выбор".

Тест Тьюринга подвергся критике по нескольким критериям (см. приложения).:

Чрезмерныйантропоморфизм: проверяется только способность машины походить на человека, а не разумность машины вообще. Тест не учитывает следующие возможности:

• Иногда поведение человека не поддаётся разумному толкованию.
• Некоторое разумное поведение не присуще человеку.

Непрактичность: Антропоморфизм теста приводит к тому, что он не может быть по-настоящему полезным при разработке разумных машин. Например, в авиационном проектировании мы вовсе не стремимся к созданию разумной машины, допускающей свойственные человеку ошибки.

Возможность имитации интеллекта: Тест Тьюринга лишь проверяет, как действует субъект. Машина, проходящая тест, может имитировать поведение человека в разговоре, просто "неинтеллектуально" следуя механическим правилам. (известный пример: мысленный эксперимент Джона Ролза Сёрла "Китайская комната".)

В наших любимых мультиках герои имеют странные пропорции, совсем нечеловеческие, и нам это нравится. Но в 1988 году студия PIXAR выпускает мультфильм “Оловянная игрушка”, где использовалась новая технология, позволяющая создать более реалистичного ребёнка по имени Билли. Дело в том, что он вызвал у людей не чувство восторга, скорее наоборот, показался им безумно жутким.

Сильная негативная реакция аудитории убедила Pixar избегать излишне реалистичных человеческих персонажей в своих будущих проектах. C тех пор анимационная студия сосредоточилась на фильмах о живых игрушках, любопытных роботах и говорящих машинах.

А что насчет Шрека? Изначально Фиона была более реалистична, и когда были тестовые показы, это пугало и детей и взрослых. Пришлось переделывать и убирать излишнюю реалистичность. Жаль, что нет тех изначальных кадров, очень интересно было бы посмотреть.

Аниматоры и дизайнеры столкнулись с этим и им приходилось подстраиваться под людей, ведь иначе они не будут смотреть.

Опрос

Я решила провести небольшой опрос среди своих друзей, знакомых, родственников, а также тех, с кем общаюсь в интернете. Всего опрашиваемых ждало было 6 вопросов:

1. Знали ли вы об эффекте "зловещей долины" до этого опроса?
2. Испытывали ли вы этот эффект на себе?
3. Реально ли по-вашему мнению избавиться от эффекта "зловещей долины"?
4. Если да, то как думаете, когда учёные смогут его обойти?
5. Хотели ли бы вы, чтобы роботы стали максимально человекоподобными?
6. Где по-вашему мнению будут более всего востребованы человекоподобные андроиды?

По результатам видно, что аж 97% не знали о существовании этого эффекта до опроса. (см. приложение)

70% испытывали на себе эффект но не знали названия. (см. приложение)

Многие (69%) считают, что избавиться от эффекта вполне реально. (см. приложение)

На четвёртом вопросе мнение опрашиваемых разделилось поровну, что означает неуверенность людей в том, как скоро мы сможем добиться совершенства в создании себе подобных роботов. (см. приложение)

Ни много ни мало (42%) ответило, что хотели бы видеть максимально похожих на людей андроидов.

Большинство сошлось на мнении, что забота о недееспособных людях легла бы на плечи андроидов, ведь не каждый человек захочет тратить силы и время на то, чтобы помогать незнакомым людям с инвалидностью.

Людям будет куда легче довериться тому, кто похож на человека. Человекоподобный андроид будет напрягать их куда меньше, ведь будет складываться впечатление, что это не робот, а обычная сиделка.

Вывод: Я довольна результатом своего проекта. Я смогла не просто узнать название явления, вызывающего страх перед слишком человекоподобным андроидом, но и выяснить, что его вызывает.

Я рассказала, где можно встретиться с эффектом.

Я узнала, кто и когда открыл эффект "зловещей долины".

Изучила реакцию мозга на раздражитель в виде дёрганности движения андроида, непривычного тембра и темпа голоса, а также внешнюю чрезмерную симметричность. И несмотря на то, что Мори рекомендует не пытаться перепрыгнуть зловещую долину, учёные всё равно будут стараться сделать максимально похожего на себя робота, что сделает огромный шаг в развитии роботостроения.

Я думаю, избежать эффекта "зловещей долины" вполне возможно, но не считаю, что это произойдёт в ближайшем будущем, хотя всё может быть, ведь уже сейчас существуют довольно похожие на настоящего человека андроиды, но в них всё ещё есть недочёты, которые и вызывают эффект.

Приложения

1. Ferrey A.E., Burleigh T.J., Fenske M. Stimulus-category competition, inhibition, and affective devaluation: a novel account of the uncanny valley // Frontiers in Psychology, 2015.
2. Masahiro Mori. The Uncanny Valley // IEEE Robotics & Automation Magazine, 2012.
3. Minsoo Kang. The Ambivalent Power of the Robot // Antennae, Issue 9, 2009.
4. Saygin A.P., Chaminade T., Hiroshi Ishiguro, Driver J., Frith, C. The thing that should not be: predictive coding and the uncanny valley in perceiving human and humanoid robot actions // Social Cognitive and Affective Neuroscience. — Oxford University Press, 2012.
5. Tinwell, Angela. The Uncanny Valley in Games and Animation // CRC Press, 2014.
6. Tinwell A., Grimshaw M., Abdel Nabi D., Williams A. Facial expression of emotion and perception of the Uncanny Valley in virtual characters // Computers in human behaviour, 2011.
7. Интернет