机器人的研究

从r2 - d2铁臂阿童木瓦力,科幻小说充斥着微小的、不连贯的机器人和机器人作为共犯,助手,甚至是英雄。但在现实世界中,孩子般的机器人越来越独特形式的综合科学的中心,结合机器人专家、神经科学、语言学、和儿童发展。

这些合作的成果证明是高度共生。发展心理学家能够构建和测试新的理论仅仅通过操纵机器人的神经通路;与此同时,机器人专家利用儿童发展研究创造机器人,可以学习和做决定。结果是发展领域的机器人,也被称为表观遗传的机器人。

“人类婴儿和初学走路的孩子是最聪明的学习设备,“APS研究员琳达·b·史密斯说,“他把机器人到她的一些最近的研究。“他们可以适应任何文化,学习任何语言,成为制造商和建筑商——认为[的]块!”

发展机器人想明白,然后利用我们所知道的关于人类婴儿所造出的机器人,就像那些婴儿,不是程序做特定的任务”,但可以学习和适应他们的环境。

发展机器人研究是繁荣的尤其是在欧洲,其领军人物是心理科学家托尼·普雷斯科特谢菲尔德大学的联合王国。普雷斯科特指导谢菲尔德机器人,一个多学科的研究小组。

谢菲尔德是一小群大学全球试验iCub,一个开源的仿人机器人试验台由史犬di Tecnologia在热那亚,意大利、人类认知研究和人工智能。站在塔的高度平均4-to-5-year-old孩子,iCub机器人成本高达266000美元,被用来繁殖和研究认知学习过程,一个小孩会使用。大约有30 iCub单位实验室在欧盟(EU)、日本、韩国、土耳其和美国,大部分的研究是由欧盟资助的。

机器人研究认知甚至嵌入许多心理科学家在计算机科学和数学学院部门,以及机器人技术实验室。其中,除了普雷斯科特,安吉洛Cangelosi,人工智能和认知在学校教授的计算、电子、英国普利茅斯大学和数学。Cangelosi撰写这本书发展机器人技术:从婴儿到机器人认知心理学家马修·施莱辛格的南伊利诺伊大学卡本代尔。

其他人,像哈维尔·r·Movellan创立了机器感知实验室在加州大学圣地亚哥分校(UCSD),研究所神经计算,采取了他们的工作到私人部门。Movellan和另外两名加州大学圣地亚哥分校的科学家在2014年决定将他们的人工智能技术对阅读的情感转化为创业公司被称为Emotient Inc .)今年早些时候,苹果公司,收购Emotient价格不明和雇佣Movellan和他的同事们在这个过程中。

所以如何做机器人和发展研究相交?

计算用手指

欧洲研究人员进行了半岛体育官方网址入口大量研究使用iCub探索的认知根源从抽象思维的语言技能。例如,欧洲的一个研究小组用iCub技术半岛体育官方网址入口研究收购数值技巧。团队——包括心理科学家维维安m . De La Cruz和圣迪莱大学的卡塔尼亚,意大利,以及Cangelosi和亚历桑德罗·迪莱谢菲尔德机器人(现在)进行试验,看看数字学习可以复制一个机器人。科学家们利用了机器人的人工神经网络,它使学习感觉运动和语言技能,和测试培训数量知识的不同方式。

孩子的人半岛体育官方网址入口员输入一个音频文件的声音说的话一个通过十机器人的认知结构。他们发现,当机器人的认知系统反复听到单词数量或标签时将其手指,它开发了手指和词表示,随后帮助学习简单的加法。在另一项研究中,研究人员发现,只是学习单词数半岛体育官方网址入口量的数字序列不是帮助机器人发展有效的知识。史密斯雇佣iCub研究方法”认知的对象”,比如单词或记忆的物理对象,与身体的位置。她与安东尼•莫尔斯机器人普利茅斯大学的研究人员,联合王国,威斯康星-麦迪逊大学的发展心理学家Viridiana l·贝尼特斯。在一系列的实验中,科学家们基本上应用史密斯的研究如何通过互动与他们的孩子学习环境复制的方式认知过程的物理约束和身体的能力。

在一个实验中,机器人首先是显示一个对象位于其离开,然后一个不同的对象。这个过程重复了几次之间创建一个关联对象和机器人的两个姿势。然后,没有对象,机器人的观点是指向对象的位置在左边,和机器人被命令引起相同的姿势从早期看的对象。

接下来,提出了两个物体在同一位置而不被命名。最后,提出了对象在不同的位置,他们的名字分别是重复,此时机器人转身向相关的对象现在达到了这个名字。事实上,机器人始终表示对象之间的连接,它的名字在20重复实验。

但在随后的测试目标和另一个对象(箔)被放置在两个位置(左、右),以便不被关联到一个特定的姿势——机器人未能识别和达到目标对象。

“机器人失败因为目标和箔与不同的姿势,没有办法提供地图目标的内部表示,而不是陪衬,名字,”作者解释道。

当这项研究是复制与婴儿年龄在12至18个月,只有轻微的差异结果:婴儿的数据,像机器人的数据,涉及的姿势在连接名称和对象的作用。

“很多研究表明,记忆是紧密地绑定到对象的位置,”史密斯说。然而,“没有表明身体位置发挥作用或,如果你改变你的身体,你可能忘记了。”

微笑的游戏

iCub不是城里唯一的机器人。Diego-San Movellan和他的同事们使用,一个复杂的机器人和一个孩子气的脸,婴儿和母亲的相互作用,研究集中在微笑。

在一项研究中与计算机科学家保罗·Ruvolo在马萨诸塞州奥林工程学院和大学的心理学家丹尼尔·s .梅辛杰卖力地迈阿密,Movellan着手找出为什么母亲和婴儿时间他们微笑的方式做。

研究人员半岛体育官方网址入口首先研究每周13对母婴的面对面的互动。他们发现,婴儿不只是微笑回应母亲的笑容;他们也让他们的母亲微笑,和使用,而复杂的时机策略。他们似乎只有足够长的时间来保持他们的母亲微笑微笑——换句话说,最大化他们的时间被笑了但不是微笑的自己。

验证结果,Ruvolo和他的同事使用Diego-San——程序像婴儿从早期的实验——微笑游戏32本科生。在每个互动,“robobaby”追踪参与者的脸用眼睛和头部的运动的结合。就像婴儿一样,Diego-San最大化的微笑可能引起参与者的同时最小化微笑它必须做的数量。

研究人员半岛体育官方网址入口说,结果提供新的见解典型和非典型的社会行为的发展。例如,研究中所使用的技术可以用来分析互动行为的高危儿童自闭症谱系障碍,他们说。

Babybots

如此之深的发展心理学家和机器人之间的协作是他们举行年度会议的赞助下电气和电子工程师协会(IEEE)。今年的联合IEEE国际会议上发展和学习和表观遗传机器人于9月19日至22日举行在巴黎,法国,与主讲嘉宾包括普雷斯科特;心理认知神经科学实验室的科学家Julie Grezes在巴黎;和APS的达妮埃拉·m·Corbetta诺克斯维尔的田纳西发展大学的研究员。

这个事件的一大亮点是Babybot挑战,参与者从列表中选择的三个婴儿的研究和设计一个机器人模型,捕捉宝宝的性能选择任务。今年的挑战是集中在Corbetta婴儿的研究达到——他们学会如何把他们的武器与想要的对象,如一个玩具。使用眼球追踪技术,Corbetta表明,婴儿经常使用他们的身体位置和运动,而不是他们的视力,开始控制和指导他们。Babybot挑战,机器人专家提出的方法来实现和测试,体现了认知过程在一个人形机器人。

在这些合作资助机构显示出相当大的兴趣。去年,印第安纳大学史密斯和她的同事陈昱,连同从佐治亚理工学院的计算机科学家,获得了700000美元从美国国家科学基金会(NSF)研究关注孩子学习如何识别离散对象的类别。佐治亚理工学院的研究人员将利用这些半岛体育官方网址入口数据来设计机器学习模型,模仿幼儿认识对象的能力。这最终可能会产生新的,复杂的数字物体识别技术,科学家们说。NSF也授予Corbetta和研究人员在田纳西大学的工程系和计算机科半岛体育官方网址入口学拨款447000美元收购一个机器人为研究把握和眼球追踪设备。

虽然这些研究项目可能浮现的景象机器人学习速度与人类(甚至比),他们也可以扩大我们的理解的认知发展最早的几个月和几年的生活,正如斯密指出。

“我坚信,某些领域的变化的见解——两个领域——将从这些合作结果,”史密斯说。“对发展心理学,承诺更好的理论和测试理论通过操纵路径的新方法和经验使用机器人。”

琳达·b·史密斯在2017年国际会议将是一个主讲人的心理科学》即将于3月23日至25日在奥地利的维也纳。

引用和进一步阅读

Cangelosi,。和施莱辛格,m (2015)。发展机器人技术:从婴儿到机器人。剑桥,麻州:麻省理工学院出版社。

Corbetta D。瑟曼,s . L。维纳,r F。关,Y。和威廉姆斯,j·l . (2014)。映射的手臂的感觉的对象:体现婴儿达到的起源。心理学领域,5,576年。:10:3389 fpsyg.2014.00576

De La Cruz, v . M。迪莱,。Di诺沃,S。& Cangelosi a (2014)。在一个认知机器人手指和单词计数。行为神经科学前沿,8,13岁。:10:3389 fnbeh.2014.00013

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莫尔斯,a F。贝尼特斯,v . L。Belpaeme, T。Cangelosi,。史密斯& l . b . (2015)。姿势会影响机器人和婴儿词汇映射到对象。《公共科学图书馆·综合》。(10)3:e0116012。doi: 10.1371 / journal.pone.0116012

Ruvolo, P。梅辛杰卖力地D。& Movellan j . (2015)。婴儿的时间他们的微笑让妈妈微笑。《公共科学图书馆•综合》10:e0136492。doi: 10.1371 / journal.pone.0136492