Robô extremamente realista aprende a sorrir e franzir a testa

Por , em 13.07.2009

No futuro, as crianças poderão ser estimulados a seguirem carreiras científicas ao terem aula com uma réplica robótica do cientista mais pop da história: Albert Einstein.

Um Einstein-robô extremamente realista na Universidade da Califórnia, em San Diego, aprendeu a sorrir e fazer expressões faciais por meio de um processo de aprendizado auto-guiado. Os pesquisadores da universidade usaram a aprendizagem de máquina para “capacitar” seu robô a aprender a produzir expressões faciais realísticas.

“Até onde sabemos, nenhum outro grupo de pesquisa usou aprendizagem de máquina para ensinar um robô a produzir expressões faciais realísticas”, disse Tingfan Wu, estudante de Ph.D em ciência da computação da UC San Diego Jacobs School of Engineering, que apresentou seu avanço na Conferência Internacional de Desenvolvimento e Aprendizagem IEEE em 6 de Junho.

Os rostos de robôs são cada vez mais realistas e o número de músculos artificiais que os controlam estão aumentando. Diante dessa tendência, pesquisadores da UC San Diego do Laboratório de Percepção de Máquina estão estudando a face e a cabeça do seu Einstein robótico para encontrar maneiras de automatizar o processo de ensino aos robôs para produzirem expressões faciais vivas.

A cabeça do Einstein robô tem cerca de 30 músculos faciais, cada um movido por um pequeno servomotor conectado ao músculo por um fio. Atualmente, uma pessoa altamente treinada deve ajustar manualmente esses tipos de robôs realísticos para que os servos puxem as combinações corretas e produzam uma expressão facial específica. Para começar a automatizar este processo, os pesquisadores da UCSD estudaram tanto o desenvolvimento psicológico quanto a aprendizagem de máquina.

Psicólogos de desenvolvimento especulam que crianças aprendem a controlar seus corpos por meio de movimentos exploratórios sistemáticos, incluindo balbuciar para aprender a falar. Inicialmente, esses movimentos parecem ser executados de uma maneira aleatória enquanto as crianças aprendem a controlar seus corpos e a alcançar objetos.

Criança robótica imita (assustadoramente) o comportamento humano

“Nós aplicamos a mesma idéia ao problema de um robô aprendendo a produzir expressões faciais realísticas”, afirmou Javier Movellan, o autor sênior do trabalho apresentado na CIDA 2009 e diretor do Laboratório de Percepção de Máquina da UCSD, localizado no Calit2, o Instituto para Telecomunicações e Tecnologia da Informação da Califórnia.

Embora seus resultados preliminares sejam promissores, os pesquisadores notam que algumas das expressões faciais aprendidas ainda são estranhas. Uma possível explicação é que seu modelo pode ser simples demais para descrever as interações combinadas entre músculos faciais e pele.

Para começar o processo de aprendizagem, os pesquisadores da UC San Diego dirigiram a cabeça do Einstein robô (Hanson Robotics’ Einstein Head) para torcer e virar seu rosto em todas as direções, um processo chamado de “balbucio de bebê”. Durante este período, o robô podia se ver em um espelho e analisar sua própria expressão usando um software de detecção de expressões faciais criado na UC San Diego chamando CERT (sigla para “Computer Expression Recognition Toolbox”, ou Ferramenta de Reconhecimento de Expressão Computadorizada em português). Isso proviu os dados necessários para algoritmos de aprendizagem de máquinas aprenderem um mapeamento entre expressões faciais e os movimentos dos motores dos músculos.

Uma vez que o robô aprendesse o relacionamento entre expressões faciais e os movimentos musculares necessários para produzi-los, o robô aprendia a fazer expressões faciais que nunca havia visto.

Por exemplo, o robô aprendeu a aproximar sobrancelhas, o que pedia que as sobrancelhas interiores se juntassem e que as pálpebras superiores fechassem um pouco para diminuir a abertura ocular.

“Durante o experimento, um dos servos queimou devido a um erro de configuração. Nós então conduzimos o experimento sem aquele servo. Descobrimos que o modelo aprendeu a automaticamente compensar o servo faltante ativando uma combinação de servos próximos”, os autores escreveram no trabalho apresentado na Conferência Internacional de Desenvolvimento e Aprendizagem IEEE 2009.

“Atualmente, estamos trabalhando em um modelo de geração de expressões mais precisas, assim como uma maneira sistemática de explorar o espaço do modelo eficientemente”, afirmou Wu, o estudante de Ph.D em ciência da computação. Wu também comentou que a abordagem do “balbucio corporal” que ele e seus colegas descreveram em seu trabalho pode não ser o jeito mais eficiente de explorar o modelo do rosto.

Enquanto o objetivo primário desse trabalho era resolver o problema de engenharia de como aproximar a aparência dos movimentos com motores de um músculo facial humano, os pesquisadores afirmam que esse tipo de trabalho pode também levar a novas percepções sobre como humanos aprendem e desenvolvem expressões faciais. [Science Daily]

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2 comentários

  • deborah:

    realmente, a raça humana estara em extinção em breve!

  • Danilo Mendes:

    Interessante as pesquisas que esses cientistas e engenheiros andam fazendo… As tais poderiam ajudar de uma maneira “grandiosa” para o avanço tecnológico, principalmente na área de Robotica e Cybernetica. Outra pesquisa que li sobre escoceses tambem me interessou bastante sobre um “cerebro robotico” que possui a capacidade de adaptação de movimentos, entre outras coisas.
    Pretendo trabalhar nessa área toda minha vida e essas pesquisas ajudarão muito no meu futuro.
    Agradeço a todos que trabalham tanto em função disso.
    Att, Danilo Mendes.

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