Машинальные действия человека: Приведите примеры машинальных действий человека!!

Средняя частота ошибок была проанализирована с использованием одностороннего дисперсионного анализа, и мы наблюдали значительный основной эффект условия: F (2, 32) = 4.126,. Апостериорный анализ с использованием HSD Тьюки показал, что младенцы в человеческих условиях выполняли испытания B значительно хуже, чем в контрольных условиях. Были незначительные различия между человеческим состоянием и механическим состоянием, но не было значительных различий между механическим состоянием и контрольным состоянием.

Кроме того, мы также исследовали, значительно ли отличается частота ошибок младенцев в каждом состоянии от того, что могло произойти случайно.Уровень шанса для каждого испытания составлял 50%; следовательно, случайный результат был равен 2 в испытаниях B. Тест на одной выборке показал, что младенцы в человеческих условиях показали себя на случайном уровне в испытаниях B, t (12) = 0,000, тогда как младенцы в механических и контрольных условиях правильно искали игрушку в испытаниях B ниже. уровень шанса, t (11) = 3.633 и t (12) = 4.080, соответственно.

Наконец, мы проверили, были ли некоторые эффекты обучения в испытаниях B.Мы разделили четыре испытания B на первые два и два вторых испытания и сравнили результаты. Результаты не выявили существенных различий между условиями.

4. Обсуждение

В настоящем исследовании изучали, мешает ли наблюдение за действиями другого человека, а не за механическими действиями, выполнению младенцами тех же действий с использованием задания A-not-B. Предыдущие исследования показали, что младенцы могут совершать персеверативные ошибки после наблюдения за действиями человека, но наблюдение за механическими действиями может не вызывать эти ошибки [16, 17].Однако прямых сравнений между ними не проводилось. Результаты показали, что 12-месячные младенцы совершали поисковые ошибки после наблюдения за действиями человека, но не за механическими действиями. То есть, после того, как младенцы наблюдали за другим человеком, ищущим объект в местоположении A, младенцы имели тенденцию искать его в местоположении A, даже если объект находился в местоположении B. С другой стороны, младенцы успешно извлекали объект после наблюдения за поиском механической рукой. объект в точке B. Результаты показали, что системы согласования наблюдения / исполнения младенцев могут быть биологически настроены в течение первых лет жизни.

Можно утверждать, что младенцы уделяют больше внимания действиям человека, но не действиям механической руки в испытаниях А, что может объяснить различия в результатах в разных условиях. Однако в этом эксперименте мы внимательно наблюдали за пристальным взглядом младенца во время испытаний А и исключили испытания, в которых младенцы не наблюдали демонстрацию в обоих условиях, из окончательных анализов. По крайней мере, на наблюдаемом уровне маловероятно, чтобы младенцы уделяли больше внимания действиям человека, а не действиям механической руки в испытаниях А.

Результаты настоящего исследования в целом согласуются с данными о системе сопоставления наблюдения / исполнения в младенчестве. На уровне поведения Sommerville et al. [25] показали, что опыт действия трехмесячных младенцев облегчил их восприятие действий другого человека. Falck-Ytter et al. [12] сообщили, что 12-месячные младенцы производили активные целенаправленные движения во время наблюдения за действиями другого человека. На нейронном уровне система зеркальных нейронов может функционировать в первые годы жизни.Шимада и Хираки [11] показали, что шестимесячные младенцы активировали первичную моторную кору, наблюдая за действиями другого человека. Саутгейт и др. [26] записали электроэнцефалографию (ЭЭГ) девятимесячных младенцев во время их достижения и наблюдения за действиями и обнаружили, что двигательная активность во время наблюдения была аналогичной во время выполнения.

Критическим свойством системы согласования наблюдения / исполнения может быть биологическая настройка. В этом отношении в младенчестве было мало доказательств.На уровне восприятия Вудворд [27] показал, что шестимесячные младенцы приписывают цель действиям человека, а не действиям механической руки. Канакоги и Итакура [15] сообщили, что шестимесячные младенцы могли предсказывать целенаправленные действия человеческой рукой, но не механической рукой. Способность младенцев предугадывать цель другого человека коррелирует с их способностью выполнять те же действия. Более того, Лонго и Бертенталь [17] показали, что на поисковое поведение младенцев сильно влияет наблюдение за теми же действиями со стороны другого человека.Boyer et al. [16] сообщили, что младенцы вряд ли совершат ошибки после наблюдения за механическими воздействиями. Настоящее исследование напрямую сравнивает эффекты человеческих действий с механическими и обнаруживает, что младенцы совершают ошибки после наблюдения за человеческими действиями, но не за механическими действиями. Взятые вместе, результаты показывают, что система наблюдения / исполнения может быть биологически настроена в младенчестве.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить родителей и младенцев, принявших участие в этом исследовании.Исследование было поддержано грантами Японского общества содействия науке для первого, третьего и четвертого авторов.

Механические устройства, выполняющие действия человека [ответ]

Эта тема содержит CodyCross: Механические устройства, выполняющие действия человека Ответ. Если вы застряли на этом уровне игры, не стесняйтесь использовать ответ, указанный ниже, чтобы решить головоломку CodyCross.

Если вы ищете ответы CodyCross для другого уровня, вы можете найти их здесь.

CodyCross — самая популярная игра-головоломка, разработанная компанией Fanatee Games. В этой игре вам предстоит находить слова из вопросов и подсказок.

Скачать CodyCross: Кроссворды для Android и iOS

Магазин Google Play

Магазин приложений

CodyCross Описание игры

Присоединяйтесь к CodyCross, дружелюбному пришельцу, который совершил аварийную посадку на Земле и рассчитывает на вашу помощь, чтобы узнать о нашей планете! Путешествуйте по пространству и времени, раскрывая историю нашей планеты и достижения человечества с помощью тематических головоломок.

Исследуйте красивые пейзажи, используйте свои знания и навыки в единственной в своем роде игре в слова, где каждый правильный ответ приближает вас к решению головоломки и раскрытию секретного слова!

Основные характеристики:

• Исследуйте красиво оформленные миры с сотнями уровней, чтобы разгадывать лучшие кроссворды.
• В каждом мире появляются новые темы и жанры, которые бросят вызов самым мудрым любителям головоломок.
• Повеселитесь, проверяя свои знания с помощью игр для мозга.
• Инновационный игровой процесс, который вносит новый поворот в решение кроссвордов.
• Проверьте свои языковые навыки с помощью этих игр для мозга.
• Если вы застряли на вопросе в нашей игре в слова, воспользуйтесь усилением, чтобы открыть букву.
• Решайте кроссворды, чтобы тренировать свой мозг.
• Синхронизируйте свой прогресс на всех устройствах, подключившись к Facebook.
• Решайте кроссворды и играйте на разных уровнях в автономном режиме, если у вас нет подключения к Интернету (с ограниченными возможностями).
• Вы можете играть в множество головоломок бесплатно в режиме приключений или подписаться на специальные наборы в этой игре в слова.

Как играть

• Прочтите вопрос и нажимайте буквы, чтобы образовать слово.
• Ответьте на все вопросы в группе (уровне).
• Пройдите каждый уровень и соберите монеты.
• Обменяйте жетоны на подсказки.

CodyCross: Механические устройства, выполняющие действия человека

Если вы ищете ответ на вопрос CodyCross « Механические устройства, выполняющие действия человека, », то вы можете найти его ниже.

Завершив вышеприведенную головоломку, вы можете найти ответы на следующий вопрос CodyCross «Ерунда из слов совы и кошечки» здесь или ответы на все вопросы для CodyCross Sports Group 143 Puzzle 3 здесь.

Не стесняйтесь комментировать, если у вас есть какие-либо вопросы или предложения.

границ | Механические знания, но не знания о манипуляциях, могут поддерживать предсказание действий

Bach et al. (2014) предложили новую модель понимания действий, гипотезу сопоставления аффордансов, чтобы объяснить, как люди интерпретируют и предсказывают действия других.Эта модель основана на двух типах информации. Первый — это знание функций, которое должно информировать людей о целях, которых можно достичь с помощью инструментов. Второй — это знания о манипуляциях, которые, как считается, предоставляют информацию о двигательном поведении, необходимом для достижения этих целей. В их модели знания о функциях и манипуляции поддерживают интерпретацию действий и предсказание действий соответственно. Здесь я в основном обсуждаю идею о том, что знания о манипуляциях могут иметь центральное значение для прогнозирования действий.

Различие, проведенное Бахом и др. (2014) между знанием функций и знанием манипуляции в некоторой степени вдохновлено частью литературы по апраксии (например, Buxbaum and Saffran, 2002; van Elk et al., 2014). В их модели функциональное знание рассматривается как хранение информации о целях инструментов, а именно об их обычных функциях. Например, как они писали, люди знают, что «кран нужен для того, чтобы набрать воду». Напротив, знания о манипуляциях были бы полезны для определения моторного поведения, необходимого для использования инструментов (например,g., зная, что кран требует поворота по часовой стрелке). Однако этот способ концептуализации когнитивных основ использования человеческого инструментария интенсивно обсуждается в последние годы. В частности, растущее количество доказательств указывает на сильную связь у пациентов с апраксией с повреждением левого полушария между способностью фактически использовать знакомые инструменты (т. Е. Использование инструмента с соответствующим ему предметом, например, молотком с гвоздем) и способностью использовать новые инструменты для решения механических проблем (Goldenberg and Hagmann, 1998; Goldenberg and Spatt, 2009; см. также Osiurak et al., 2009; Джарри и др., 2013; Osiurak et al., 2013). В соответствии с этим было высказано предположение, что механические знания, но не знания о манипуляциях, могут быть центральными для использования инструментов, позволяя людям рассуждать о физических свойствах объекта (Osiurak et al., 2010, 2011; Goldenberg, 2013; Osiurak, 2014). В отличие от Баха и др. (2014), гипотеза механических знаний утверждает, что при использовании метчика люди узнают не о том, что необходимо вращение руки по часовой стрелке, а о том, что необходимо вращение метчика по часовой стрелке.В этой структуре двигательное поведение корректируется в режиме онлайн на основе прогноза действия, которое необходимо выполнить при использовании инструмента. Интересно, что сильная связь между механическими знаниями и левой нижней теменной долей также была задокументирована, что ставит под сомнение роль этой области мозга в хранении знаний о манипуляциях (обзоры см. В Goldenberg, 2013; Orban and Caruana, 2014; Osiurak, 2014 ).

Другой важный аспект касается роли знания функций. Было показано, что пациенты с избирательным нарушением функциональных знаний все еще могут фактически использовать знакомые инструменты со своими соответствующими объектами, а также использовать новые инструменты для решения механических проблем (обзор см. В Osiurak et al., 2011). Другими словами, знание функций не является ни достаточным, ни необходимым для использования инструмента (Buxbaum et al., 1997). Возникает интригующий вопрос: какова роль знания функций? Недавно было высказано предположение, что знание функций может быть полезно для определения социального использования, связанного с инструментами (Osiurak et al., 2010, 2011; см. Также Goldenberg, 2013; Osiurak, 2014). Например, знание функций может помочь кому-то узнать, что ножом можно разрезать помидоры или мясо, открыть конверт, очистить фрукт и т. Д.Однако это знание не рассматривается как вспомогательное средство использования как такового . В конце концов, люди могут знать, что стетоскоп можно найти в медицинском контексте и что его функция состоит в том, чтобы «прислушиваться к сердцу», не имея возможности использовать его должным образом. Для этого требуются механические знания. Следовательно, как Bach et al. (2014) предположили, что функциональное знание действительно может представлять основной интерес для интерпретации действий других, определяя в зависимости от контекста и социальных обычаев, связанных с инструментом, потенциальные цели действия.

Сказав это, я предлагаю пересмотреть их модель, изменив представление о том, что прогнозирование действий поддерживается знанием манипулирования (см. Рисунок 1). Скорее, я предполагаю, что люди могут предсказывать результаты действий, совершаемых другими, используя механические знания. Чтобы проиллюстрировать это, вернемся к примеру, приведенному Бахом и др. (2014). Как они заявили: «Представьте, например, неприятную ситуацию, когда вы стоите напротив другого человека, держащего пистолет. Знание объекта указывает, что оружие предназначено для стрельбы (знание функций), и что для достижения этой цели пистолет должен быть поднят, наведен на цель и произведен выстрел (знание манипуляции) »(Bach et al., 2014; п. 3). В этом примере Bach et al. (2014) подразумевали, что положение пистолета, которое необходимо правильно использовать, а также его использование основаны на знаниях о манипуляциях. Однако можно также подчеркнуть, что необходимы механические знания, чтобы помочь пользователю правильно расположить пистолет и использовать его. Кроме того, вопрос в том, как знание манипуляций может помочь вам узнать, что пуля может вас убить. Это полностью не зависит от двигательного поведения пользователя. Однако этот прогноз может варьироваться в зависимости от того, носите ли вы бронежилет или нет.Другими словами, чтобы узнать, убьет ли вас пуля или нет, вам нужны знания в области механики, чтобы сравнить физические свойства пули с физическими свойствами вашего тела или вашего пуленепробиваемого жилета. Опять же, в этом случае знания о манипуляциях совершенно не нужны для прогнозирования результатов действия.

Таким образом, модель, предложенная Бахом и др. (2014) дает подходящее объяснение для размышлений о потенциальных источниках информации на основе интерпретации и прогнозирования действий.Однако я не уверен, что знание о манипуляциях является подходящей теоретической конструкцией, которая может объяснить, как люди предсказывают действия других. В заключение я хотел бы подчеркнуть, что предлагаемую мной пересмотренную модель можно рассматривать как сильную версию гипотезы механического знания, исключающую любую роль манипуляционного знания в понимании действия. Это может показаться удивительным, учитывая обширную литературу, подтверждающую важность этих знаний для действия и репрезентации объектов (последние публикации см. В Yee et al., 2013; Буксбаум, 2014; Буксбаум и др., 2014а, б). В некотором смысле здесь возникает очевидное несоответствие, поднимающее ключевой вопрос о том, хранит ли мозг механические и / или манипуляционные знания. Доступных доказательств недостаточно, чтобы ответить на него, предлагая интересные перспективы для будущих исследований в этой области.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Эта работа была поддержана грантами ANR (Национальное агентство исследований; Project Démences et Utilization d’Outils / Dementia and Tool Use, N ° ANR 2011 MALZ 006 03) и выполнялась в рамках LABEX CORTEX (ANR -11-LABX-0042) Лионского университета в рамках программы «Investissements d’Avenir» (ANR-11- IDEX-0007), осуществляемой Французским национальным исследовательским агентством (ANR).

Сноски

Список литературы

Бах, П., Николсон, Т., и Хадсон, М. (2014). Гипотеза сопоставления аффорданса: как объекты направляют понимание и предсказание действий. Фронт. Гм. Neurosci . 8: 254. DOI: 10.3389 / fnhum.2014.00254

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Буксбаум, Л. Дж., И Саффран, Э. М. (2002). Знание о манипулировании объектами и функциях объекта: диссоциации в апраксике и неапраксическом субъекте. Мозговой язык . 82, 179–199. DOI: 10.1016 / S0093-934X (02) 00014-7

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Буксбаум, Л.Дж., Шапиро А. Д., Кослетт Б. (2014a). Ответ: жестикуляция или когнитивное расстройство? Мозг . DOI: 10,1093 / мозг / awu240. [Epub перед печатью].

CrossRef Полный текст

Буксбаум, Л. Дж., Шапиро, А. Д., и Кослетт, Б. (2014b). Критические области мозга для связанных с инструментами и имитационных действий: компонентный анализ. Мозг 137, 1971–1985. DOI: 10.1093 / brain / awu111

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Гольденберг, Г.(2013). Апраксия: когнитивная сторона управления моторикой . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. DOI: 10.1093 / acprof: oso / 97801995

.01.0001

CrossRef Полный текст

Джарри К., Осиурак Ф., Делафуйс Д., Шовире В., Этчарри-Буикс Ф. и Ле Галл Д. (2013). Апраксия использования инструментов: больше доказательств в пользу гипотезы технических рассуждений. Cortex 49, 2322–2333. DOI: 10.1016 / j.cortex.2013.02.011

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Осюрак, Ф.(2014). Что нейропсихология говорит нам об использовании инструментов человеком? Теория четырех ограничений (4CT): механика, пространство, время и усилие. Neuropsychol. Ред. . 24, 88–115. DOI: 10.1007 / s11065-014-9260-y

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Osiurak, F., Jarry, C., Allain, P., Aubin, G., Etcharry-Bouyx, F., Richard, I., et al. (2009). Необычное использование предметов после одностороннего повреждения мозга: модель технических рассуждений. Cortex 45, 769–783.DOI: 10.1016 / j.cortex.2008.06.013

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Осиурак Ф., Джарри К. и Ле Галл Д. (2010). Улавливание возможностей, понимание рассуждений. К диалектической теории использования человеческого орудия. Psychol. Ред. . 117, 517–540. DOI: 10.1037 / a0019004

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Осиурак Ф., Джарри К. и Ле Галл Д. (2011). Пересмотр гипотезы инграммы жеста: новые взгляды на апраксию использования инструментов. Neuropsychologia 49, 299–312. DOI: 10.1016 / j.neuropsychologia.2010.12.041

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Осиурак, Ф., Джарри, К., Лесур, М., Баумар, Дж., И Ле Галл, Д. (2013). Стратегии решения механических проблем у пациентов с повреждением левого полушария и апраксией использования инструментов. Neuropsychologia 51, 1964–1972. DOI: 10.1016 / j.neuropsychologia.2013.06.017

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

ван Элк, М., ван Ши, Х., Беккеринг, Х. (2014). Семантика действия: объединяющая концептуальная основа для выборочного использования мультимодальных и специфичных для модальностей объектных знаний. Phys. Жизнь Ред. . 11, 220–250. DOI: 10.1016 / j.plrev.2013.11.005

Pubmed Реферат | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Спонтанная имитация физического присутствия Android

Abstract

Спонтанная мимика эмоционального выражения лиц других людей составляет рудиментарную форму сочувствия и способствует социальному пониманию.Здесь мы показываем, что участники спонтанно сопоставляют выражения лиц андроида, физически присутствующего в комнате с ними. Эта мимикрия возникает, даже если эти участники находят андроида тревожным и полностью осознают, что ему не хватает преднамеренности. Интересно, что видео с тем же самым андроидом вызывает более слабые мимикрические реакции, происходящие только у тех участников, которые находят андроида «похожим на человека». Эти результаты предполагают, что спонтанная мимикрия зависит от выраженности человеческих черт, выделяемых личным контактом, подчеркивая роль присутствия во взаимодействии человека и робота.Кроме того, результаты показывают, что мимика андроидов может не зависеть от знания искусственности и эмоционального беспокойства. Эти результаты имеют значение для теоретических дебатов о механизмах подражания. Они также информируют о создании будущих роботов, которые эффективно устанавливают взаимопонимание и взаимодействие со своими пользователями-людьми.

Образец цитирования: Hofree G, Ruvolo P, Bartlett MS, Winkielman P (2014) Соединение механического и человеческого разума: спонтанная мимикрия физически присутствующего Android.PLoS ONE 9 (7): e99934. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0099934

Редактор: Стефано Федеричи, Университет Перуджи, Италия

Поступила: 19 апреля 2013 г .; Принята к печати: 20 мая 2014 г .; Опубликован: 18 июля 2014 г.

Авторские права: © 2014 Hofree et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: Эта работа была частично поддержана грантами NSF IIS-0808767 и SMA-1041755. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда. Спонсор не имел никакого отношения к дизайну исследования, сбору и анализу данных, принятию решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Ключевой задачей психологии и смежных дисциплин является определение механизмов, которые позволяют людям понимать других, быстро реагировать на них и координировать взаимные действия. Одним из механизмов, поддерживающих эти способности, является имитация [1], [2]. Основная форма подражания — спонтанная мимикрия, когда простое наблюдение за поведением другого человека вызывает соответствующее поведение у наблюдателя без его инструкций [3]. Самая основная форма такой мимикрии — это отражение эмоциональных выражений лица — филогенетически древняя форма внутривидового общения, которая встречается у людей и некоторых других приматов [4].Как показали многочисленные исследования, простой просмотр выражений лиц может спонтанно и быстро активировать соответствующие лицевые мышцы, так что воспринимающие, например, улыбаются в ответ на улыбку и хмурятся в ответ на хмурый взгляд [5], [6]. Такое поведение может при некоторых условиях поддерживать распознавание эмоциональных состояний (например, [7], [8]). В общем, спонтанная мимикрия способствует эмпатии, взаимопониманию, заражению и социальной координации [9], [10] через различные психологические и нейронные механизмы [9], [11], [12].

Исследователи, интересующиеся имитацией, долгое время использовали роботов в качестве исследовательских инструментов. Такие исследования показали, например, что добровольное копирование роботов приводит к более позитивным взаимодействиям [13], [14] и что на скорость рудиментарных моторных реакций человека влияет совместимость с движением простой руки робота [18]. Крайне важно, что новые открытия о лежащих в основе механизмах, а также социальных последствиях имитации и мимикрии теперь стали возможны благодаря развитию так называемых «гиперреалистичных андроидов» — роботов, которые обладают человеческим лицом и производят правдоподобные эмоциональные выражения.Как мы вскоре пояснили, свидетельства спонтанной человеческой мимикрии таких андроидов будут иметь важное значение для основных теорий мимикрии. Более того, такие доказательства будут важны для информирования теоретических вопросов робототехники, таких как синхронизация между роботами и людьми, роль эмоций во взаимодействии человека и робота и роль физического присутствия андроидов в когнитивных и эмоциональных реакциях. Ответы на эти вопросы также имеют практическое значение, так как такие агенты в настоящее время разрабатываются за большие деньги для домашних хозяйств, образования, обслуживания клиентов и ухода за пожилыми людьми и инвалидами.Кроме того, предполагается, что реалистичный внешний вид этих роботов повышает благосостояние людей [15] в ситуациях, когда естественное социальное взаимодействие между роботами и людьми является решающим компонентом успеха в этих усилиях [16]. Интересно, что с практической точки зрения андроиды часто напоминают хорошо известных людей (например, Репли, различных актроидов и Эйнштейна Хансона). Свидетельства спонтанной имитации таких реалистичных андроидов могли бы облегчить создание агентов, которые эффективно выстраивают социальное взаимопонимание и создают новый уровень взаимодействия с их пользователями-людьми, используя натуралистический невербальный, широкополосный канал связи между роботами и людьми.

Теоретические сведения, предсказывающие мимикрию Android

Как уже упоминалось, наше основное внимание здесь сосредоточено на том, как гиперреалистичные андроиды позволяют понять механизмы спонтанной мимикрии. Обратите внимание, что разные теоретические теории делают разные прогнозы относительно возникновения и точной природы мимикрии андроида и человека. Позже мы обсудим аккаунты, которые сомневаются в самой возможности мимикрии Android. Но сначала давайте рассмотрим некоторые теоретические предположения, которые предсказывают устойчивую человеческую мимикрию таких агентов.Обратите внимание, что некоторые из этих рассказов обычно касаются моторной мимикрии, тогда как другие больше сосредотачиваются на эмоциональных процессах.

Один общий «моторный» подход, называемый ассоциативным последовательным обучением (ASL), предполагает, что мимикрия отражает относительно низкоуровневые автоматические операции, задействованные в сенсомоторном картировании [17]. Согласно ASL, мимика лица представляет собой подкласс общих эффектов совместимости «стимул-ответ», в которых наблюдение не относящегося к задаче действия способствует аналогичному действию у воспринимающего, благодаря повторным предыдущим сочетаниям восприятия и двигательного исполнения.Короче говоря, до тех пор, пока новый стимул достаточно похож на стимулы, которые ранее были связаны с определенными двигательными действиями, он должен запускать те же самые действия. Лицо гиперреалистичного гуманоидного робота, безусловно, является таким стимулом, и действительно, предсказание устойчивой мимикрии согласуется с ранними работами, сообщающими об имитации рук робота [18].

Другая учетная запись, которая предсказывает устойчивую мимикрию экспрессии андроида, предполагает, что мимикрия отражает участие сенсомоторной петли, направленной на облегчение распознавания стимула.В частности, мимика лица представляет собой автоматическое воплощенное моделирование, которое обеспечивает моторную обратную связь с процессом восприятия и тем самым помогает различать тонкие различия в наблюдаемом эмоциональном выражении [19]. Согласно этой версии, до тех пор, пока люди пытаются распознать лицо, независимо от того, является ли это лицо человеком или роботом, им следует использовать такую ​​воплощенную стратегию моделирования.

Приведенные выше описания (ASL и автоматическое воплощение) сосредоточены на общих процессах и предполагают, что процесс, лежащий в основе мимикрии лица, по сути своей является двигательной по своей природе.Другие источники, предсказывающие устойчивую мимикрию выражений андроида, сосредоточены на эмоциональных процессах. Одно такое объяснение, иногда называемое «счетом сопоставления аффектов», предполагает, что наблюдение за выражениями лица автоматически вызывает соответствующие аффективные реакции у воспринимающего [20]. Например, улыбка вызывает положительный эффект, который затем вызывает улыбающееся выражение лица. Если андроид производит выражение, очень похожее на настоящую человеческую улыбку, это может вызвать положительный эффект на воспринимающего человека и, таким образом, вызвать улыбку.Стоит отметить, что хотя моторные и аффективные учетные записи согласны с тем, что андроид может вызывать мимику лица, две теории делают несколько разные прогнозы относительно точной природы соответствующих мышечных реакций. Моторные отчеты предполагают, что процесс является строго имитационным, и поэтому произведенное выражение должно точно отражать форму и динамику наблюдаемого выражения. Анализ соответствия аффектам предполагает, что форма и динамика лицевой реакции отражают внутреннюю природу инициированного эмоционального процесса.В этом смысле «мимикрия» — это слегка вводящий в заблуждение термин, хотя он часто используется для обозначения таких «согласованных» ответов, поскольку сходство между восприятием и производством происходит от совпадения в аффективном состоянии, а не в моторных характеристиках. Соответственно, учет сопоставления аффектов предсказывает, что лицевые «мимикрические» реакции могут иногда диссоциировать от воспринимаемого выражения, например, когда наблюдение за выражением страха вызывает отрицательный аффект, выраженный хмурым выражением лица — черта, отсутствующая в вызывающем «страхе» стимуле [21] .Мы вернемся к этому вопросу в ходе обсуждения и только отметим, что мы используем термин «мимикрия» технически, без какой-либо конкретной интерпретации. На данный момент важным моментом является то, что все учетные записи, которые обсуждались до сих пор, предсказывают, что люди будут имитировать выражение лица андроида, особенно современного андроида, который очень похож на человека.

Восприятие человеческого сходства в Android

Но что означает для андроида «походить на человека»? Большинство взглядов сходятся во мнении, что определенное восприятие «человеческого подобия» андроида играет важную роль.Однако они расходятся во мнениях относительно того, какие аспекты «человечности» важны. Некоторые взгляды, которые мы объясним позже, подчеркивают роль психологического сходства , где критической переменной является восприятие способности иметь «интенциональные состояния, такие как убеждения, желания и эмоции» [22]. Другие точки зрения подчеркивают роль физического сходства, где критической переменной является восприятие совпадения внешнего вида между людьми и андроидами. Это значение ближе всего к латинскому значению антропоморфизма, которое относится к человеческой форме или форме [18], а также может быть связано с восприятием человеческих движений [23].Возможная важность антропоморфной формы или движения согласуется с недавними выводами из области взаимодействия человека и робота (HRI), демонстрирующими, что люди реагируют на внешнее воздействие нечеловеческих агентов, которые физически похожи на людей. Например, люди реагируют похожими выражениями лица на видео с роботизированным лицом, когда их просят определить эмоцию, которую он отображает [24]. Другое исследование сообщает, что люди реагируют на жесты головы, имитирующие робота-шимпанзе, аналогичными жестами [14]. Аватары — виртуальные человеческие персонажи — также могут вызывать мимику лиц у наблюдателей [25] — [27].Короче говоря, если антропоморфизм является ключом к раскрытию мимикрии, а относительно поверхностные человеческие черты, основанные на внешнем виде, могут запускать автоматическую мимикрию, то сверхреалистичный андроид должен с еще большей вероятностью вызывать реакции мимикрии.

Важно отметить, что восприятие человеческого сходства может включать в себя нечто большее, чем восприятие психологического и / или физического сходства. Недавняя работа подчеркивает роль реального физического «присутствия» робота. Фактически, некоторые исследования показывают, что простое совместное использование одного и того же физического пространства с андроидом влияет на то, насколько он похож на человека [28].Это важно, поскольку предполагает, что фактическое присутствие может усилить проявление мимикрии. В более общем плане роль присутствия подчеркивает теоретическую и практическую ценность исследования воздействия реальных, физически присутствующих роботов. Хотя аватары на экране компьютера могут быть довольно реалистичными, они вряд ли приближаются к деталям андроида. В конце концов, у этих андроидов часто есть настоящие волосы, человеческая кожа, ясные глаза и другие характерные черты, которые обычно встречаются только у настоящих, живых людей.Эти андроиды также расположены в личном пространстве человека — они осязаемы, доступны человеку, и человек находится в пределах досягаемости. Кроме того, хотя люди хорошо знакомы с роботами и анимированными экранными аватарами (поскольку телевидение и фильмы представляют собой альтернативную реальность, в которой роботы и аватары правдоподобны), они не знакомы с физически присутствующими андроидами. Новизна такого опыта, а также более конкретные представления об андроиде, вызванные пространственной близостью [29], могут еще больше подчеркнуть эти человеческие черты.Тем не менее, переживание присутствия представляется сложным явлением, и пока неясно, как визуальный реализм способствует этому [30]. Следовательно, взаимодействие с реальными роботами может привести к качественно иной реакции. Таким образом, хотя более ранние работы с нечеловеческими агентами оставляют открытым вопрос, будут ли субъекты имитировать реалистичного андроида, это, безусловно, наводит на размышления о такой возможности.

Теоретические отчеты, не предсказывающие мимикрии Android

Как упоминалось ранее, есть несколько альтернативных теоретических взглядов, которые говорят против возможности человеческой мимикрии андроидов.Одна из видных точек зрения подчеркивает, что мимикрия — это инструмент для понимания эмоций и намерений наблюдаемого агента «изнутри», посредством имитации ментальных состояний агента (см. Обзор [31]). При строгой интерпретации этой точки зрения мимикрия будет иметь место только в том случае, если воспринимающий верит, что наблюдаемый агент действительно обладает ментальными состояниями (в противном случае нет ничего, что можно было бы обнаружить «изнутри»). Фактически, есть некоторые свидетельства того, что «психологический антропоморфизм» (или вера в то, что агент разделяет человеческие намерения и эмоции) предсказывает множество эмоциональных реакций на других агентов [32], [33].Согласно этой точке зрения, люди не должны имитировать андроида, если они действительно верят, что ему не хватает преднамеренности и эмоций.

Другая точка зрения, предсказывающая отсутствие мимикрии андроида, подчеркивает роль эмоционального беспокойства, которое люди могут испытывать при столкновении с андроидом — пугающе похожим на человека, но явно искусственным существом [34] — [36]. Это предсказание основано на доказательствах того, что негативное отношение человека к модели в целом снижает или даже полностью исключает мимикрию [19], [25], [37], [38].Обратите внимание, что эмоциональное беспокойство может усиливаться при общении с андроидом лицом к лицу из-за явного несоответствия между его человеческим внешним видом и особенностями робота (такими как механические звуки или резкие нечеловеческие движения). Короче говоря, отрицательные эмоции должны приводить к отстранению и отказу от отношения к андроиду в форме мимикрии.

Текущие исследования

Наше исследование рассматривало вопросы, обсужденные выше, в двух исследованиях, в которых тестировалась имитация гиперреалистичного андроида.В частности, мы исследовали, будут ли люди спонтанно имитировать такого андроида, и зависит ли сила мимикрии от реального физического или виртуального присутствия андроида (через видео). Кроме того, мы проверили, как мимикрия зависит от (i) восприятия человеческого подобия и преднамеренности и (ii) чувства эмоционального беспокойства по поводу андроида. В обоих исследованиях мы использовали Hanson’s Einstein, ультрасовременный андроид, запрограммированный для реалистичных человеческих выражений (см. Пример видео Эйнштейна: http: // pages.ucsd.edu/~pwinkielman/einstein_happy_angry.mov). В исследовании 1 мы сравнили мимикрические реакции участников в ответ на видео с андроидом и соответствующий контроль человека, который произносил те же самые выражения. В исследовании 2 мы изучили реакцию участников на физически присутствующего андроида, когда люди сидят лицом к лицу с настоящим роботом-агентом. Кроме того, мы попросили участников оценить андроида по внешнему виду, эмоциональному комфорту и преднамеренности.

Наши прогнозы были следующими.Основываясь на теоретических представлениях, подчеркивающих автоматичность процессов, связанных с мимикрией, мы предсказали, что андроид будет вызывать спонтанную человеческую мимикрию. Более того, такая мимикрия должна происходить даже тогда, когда участники не воспринимают андроида как имеющего намерение, и даже когда участники испытывают психологический дискомфорт с агентом. Основываясь на идее, что мимикрия требует чувства сходства и взаимосвязи между собой и другим [16], [18], мы также предсказали, что мимикрия должна усиливаться восприятием человеческого подобия, а также физического присутствия робота. .

Исследование 1

Методы

Робот-дизайн.

В обоих исследованиях использовался андроид производства Hanson Robotics. Это один из самых продвинутых андроидов, доступных для изучения взаимодействия человека с роботом, и его лицевое поведение запрограммировано в соответствии с высочайшими стандартами в этой области [39]. Его лицо, показанное на Рисунке 1A, сделано из материалов, похожих на кожу, и приводится в действие 31 сервоприводом (моторами), запрограммированными на выполнение движений лица, которые близко соответствуют человеческим выражениям, таким как счастье и гнев (Рисунок 1B / C, см. Также файл S1. ).Как и в случае с другими гиперреалистичными андроидами, его внешний вид персонализирован из-за сходства с хорошо известным человеком — в данном случае с Альбертом Эйнштейном.

Рис. 1. Связывание выражений лица андроида и человека — сервоприводы против мускулов.

( A ) Робот Эйнштейн, каким его видели участники. Выражения роботов: ( B ) счастливый и ( C ) сердитый. ( D ) Были исследованы взаимосвязи между исполнительными механизмами, показанными синим цветом, и активностью лицевых мышц в гофре и скуловой мышце, как показано красными стрелками.Субъект на фотографии дал письменное информированное согласие, как указано в форме согласия PLOS, на публикацию своей фотографии.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0099934.g001

Видео.

Мы создали 6-секундные видеоролики, на которых робот и соответствующий возрасту человек управляют счастливыми и сердитыми выражениями лиц. Чтобы видео было полностью сопоставимо между агентами и эмоциями, как с точки зрения временной динамики, так и с точки зрения интенсивности выражения, мы сделали две версии каждого выражения: (i) естественное и (ii) согласованное по интенсивности.Естественные видео были созданы, когда контрольного человека просили наблюдать за выражениями лица андроида и имитировать их как можно точнее. Это соответствует видео о субъективном восприятии сходства. Видео с подобранной интенсивностью были отредактированы таким образом, чтобы пиковая интенсивность выражения совпадала между андроидом и человеком в контрольной группе (по оценке эксперта FACS). Начало, время пика и смещение выражений были одинаковыми, что формально стандартизировало наши видео как по времени, так и по интенсивности.

Pretest — Антропоморфные рейтинги Android и контрольные видео.

Сначала мы проверили, приписывают ли люди умственные состояния андроиду, который, согласно некоторым рассмотренным ранее взглядам, необходим для мимикрии. Мы провели этот предварительный тест отдельно, чтобы не мешать измерению спонтанных мимикрических реакций. В этом предварительном тесте мы использовали широко используемый опросник по индивидуальным различиям в антропоморфизме, или IDAQ [40]. Он включает вопросы относительно психических состояний (например,g., намерение, свободная воля и эмоции) технологических устройств, а также животных и природных существ. Вдобавок мы создали модифицированный IDAQ с теми же вопросами, касающимися андроида и человеческого контроля. Во время предварительного исследования 392 отдельных участника UCSD (300 женщин) сначала заполнили стандартный вопросник IDAQ. Затем участники просмотрели счастливые и сердитые (с одинаковой интенсивностью) видео об андроиде и контроле (уравновешенное), а затем заполнили модифицированный IDAQ об андроиде и человеческом контроле.

Результаты этого предварительного тестирования показывают, что участники оценили человеческий контроль как в целом более преднамеренный, чем андроид (M _android = 3,55, M _{контроль} = 7,39, t (382) = 20,17, p <0,0001 , д = 2,06). Фактически, участники считали андроида значительно менее способным, чем человек, контролировать психические состояния, такие как свобода воли, сознание и эмоции (все ps <0,0001), оценивая его около нижней границы шкалы для каждого из этих состояний.Для сравнения, андроид был оценен как обладающий большей свободой воли, чем автомобиль, но меньше, чем рыба (M _android = 3,19, M _{автомобиль} = 0,72, M _рыба = 5,7). Сознание Android было оценено выше, чем у среднего робота, но ниже, чем у рептилий (M _android = 3,27, M _робот = 1,45, M _{рептилия} = 6,43). Андроид был оценен как испытывающий больше эмоций, чем телевизор, но меньше, чем гепард (M _android = 4.25, M _TV = 1,21, M _cheetah = 7,14). Как и ожидалось, человеческий контроль был оценен выше всех примеров, использованных в IDAQ. Интересно, что ответы людей на вопросы IDAQ относительно технологических устройств предсказывали разницу между рейтингами людей и андроидов. В частности, те, кто считал технологию более антропоморфной, также оценивали андроида и человека более схожим образом по антропоморфизму ( b = -0,59, t (380) = -5.39, p <0,0001, d = 0,55). Пол участников не повлиял на эти рейтинги. Похоже, что общая склонность людей к антропоморфизации технологий была связана с приписыванием андроиду более внутренних человеческих свойств (например, намерений и эмоций). В целом, критическим моментом здесь является то, что участники низко оценивают преднамеренность андроида.

Участники основного эксперимента.

В этом эксперименте приняли участие 48 студентов из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) (30 женщин и 18 мужчин).Протокол исследования был одобрен Наблюдательным советом UCSD, и все участники предоставили письменное информированное согласие. Двенадцать субъектов были исключены из анализа ЭМГ из-за искаженных данных, двое были исключены из эксперимента из-за их знакомства с андроидом или человеком, а еще 5 были исключены из эксперимента, потому что они предположили, что мы измеряли выражения лица или мимику конкретно.

Оценок за время эксперимента.

Нас особенно интересовало, как мимикрия зависит от определенных видов восприятия: (i) ощущение «человечности» андроида и (ii) чувство комфорта с андроидом.Таким образом, мы попросили участников сделать такие оценки как для видео с андроидом, так и для видео с людьми (с согласованной интенсивностью) до и после фазы мимикрии. Кроме того, после эксперимента участники также оценили свое возбуждение, отрицательные и положительные чувства. Андроид также получил особую оценку по «жуткости» (в частности, мы спросили, как жуткие / страшные / странные люди находят робота). Ответы на эти вопросы оценивались по 9-балльной шкале Лайкерта в диапазоне от 1 (совсем нет), до 5 (умеренно), до 9 (очень).

Процедура.

Как уже упоминалось, участники сначала оценили обоих агентов (робота и контроль) по комфортности и человеческим характеристикам (представление и рейтинги были уравновешены). Затем они перешли к мимикрической части исследования, моделированной по классической парадигме [5], [6]. Участники просматривали случайным образом перемежающиеся видео с андроидом и контрольным устройством, на каждом из которых были показаны счастливые и сердитые выражения лиц. Как и в предыдущем исследовании, было два этапа. На первом, спонтанном этапе, участникам было предложено просто смотреть видео, не получая никаких инструкций или поощрений к подражанию.На втором, преднамеренном этапе участникам было предложено «попытаться сделать то же лицо, что и объект на видео». Это преднамеренное условие было включено, чтобы гарантировать, что выражения людей и андроидов будут легко различимы и принципиально имитируемы, и что наша парадигма ЭМГ может точно определять мимикрию. Порядок этих двух условий оставался постоянным, чтобы избежать введения неявного ожидания мимикрического поведения в спонтанной фазе.

В каждом условии были отдельные блоки естественных видеороликов, а также видеоролики с выражениями с одинаковой интенсивностью, каждый из которых содержал 40 испытаний.После выполнения заданий на мимикрию участники снова оценили обоих агентов по различным характеристикам (см. Выше). Мы измерили мимикрическое поведение участников с помощью лицевой электромиографии (ЭМГ), метода, который измеряет электрические изменения в основной мышечной активности, что позволяет быстро и точно онлайн оценить лицевые реакции участников на выражения андроида. Наши методы соответствуют официальным и опубликованным стандартам записи, сбора, анализа и представления данных ЭМГ [41], [42].В соответствии с этими стандартами электроды помещали на щечную мышцу (большая скуловая мышца) и надбровная мышца (corrugator supercilii) (более подробную информацию см. В файле S1).

Результаты

Оценки до эксперимента.

Как и ожидалось, участники обнаружили, что андроид значительно менее похож на человека ( M _android = 4,32, M _{контроль} = 7,42, t (37) = 8,89, p <0,0001, d = -1,44), и чувствовал себя менее комфортно при просмотре своих видео, чем видео из контрольной группы (незначительный двусторонний t-тест: M _android = 4.11, M _control = 4,68, t (37) = 1,83, p = 0,08, d = 0,29). В этих рейтингах не было гендерных различий.

Оценки после эксперимента.

Ответы участников соответствовали их оценкам андроида до эксперимента и контролю над комфортом и человеческими качествами. Единственным исключением были оценки того, насколько человечным они нашли контроль; они оценили контроль как значительно более похожий на человека после эксперимента ( M _{пре-мимикрия} = 7.42, M _{постмимикрия} = 8,05, t (37) = 2,27, p = 0,03, d = 0,38). Вдобавок они оценили андроид как значительно менее возбуждающий ( M _android = 1,95, M _control = 2,58, t (37) = −2,77, p = 0,009, d = −0,47) и менее положительные ( M _android = 2,34, M _{контроль} = 3,16, t (37) = −2.75, p = 0,009, d = -0,45), но не более отрицательный (были обнаружены минимальные гендерные различия, см. Файл S1). Наконец, они также оценили андроида как более чем умеренно жуткий (t-тест сравнивает среднее значение с 5, что было нашей «средней» средней точкой по нашей шкале): M _жутко = 5,48, t (37) = 2,11, p = 0,04, d = 0,34). Таким образом, наши участники находят андроид в видео не очень похожим на человека, особенно по сравнению с человеческим контролем, и чувствуют себя менее комфортно при его просмотре, вплоть до того, что находят его довольно «жутким».

Данные ЭМГ.

Анализ был сосредоточен на следующих прогнозах. Если люди имитируют, то вскоре после появления выражения лица жертвы они должны показать большую активность ЭМГ в области бровей для гнева и в области щек для счастья. Очень важно, чтобы такая мимика происходила в спонтанном состоянии. Как обсуждалось ранее, спонтанная мимика андроида должна модулироваться индивидуальными оценками сходства с человеком [17], [18]. Умышленное условие, очевидно, должно вызывать сильную мимику в ответ на выражения как андроида, так и человека.

В частности, мы сравнили активность ЭМГ в испытаниях счастья и гнева для обоих агентов и обеих мышц. Мы ожидали, что связанная с мимикрией ЭМГ-активность будет следующей: активность корругаторной мышцы должна быть повышена во время агрессивных испытаний по сравнению с счастливыми испытаниями, в то время как для скуловой мышцы должно происходить обратное. Обратите внимание: если мимикрия точно соответствует характеристикам стимула, во время гневных испытаний также должна быть некоторая активность скуловой мышцы. Это связано с тем, что сердитые выражения андроида также содержат «гримасу» на его щеке (см. Образец видео, ссылка на который приведена во введении).

Данные были проанализированы путем сравнения счастливых и злых испытаний отдельно для каждой мышцы с использованием MANOVA с повторными измерениями в течение 500 миллисекундных интервалов 6-секундного испытания (т.е. 12 временных точек). Поскольку спонтанные реакции мимикрии могут возникать быстро [5], [20], мы также провели аналогичные MANOVA в течение 200 миллисекундных интервалов первой секунды испытания (т.е. 5 временных точек). Время было включено как фактор во все анализы, чтобы учесть изменения в ответах на ЭМГ в ходе испытания.Гендерные эффекты были протестированы и представлены отдельно в файле S1. Перед основным анализом мы свернули ответы на видео с подобранной интенсивностью и естественные видео, так как предварительный анализ не выявил какого-либо влияния этих условий. Затем мы сначала представляем наш анализ, проведенный для каждого агента (андроида, человека) отдельно, а затем обсуждаем комплексный дисперсионный анализ, который включает тип агента в качестве фактора. Кроме того, мы проверили роль человекоподобного восприятия андроида. Для этого мы провели мимикрический анализ участников, ответивших на высокий или низкий рейтинг человека, с использованием медианного разделения.Наконец, чтобы проверить, снижает ли эмоциональное беспокойство мимикрию, мы провели аналогичный анализ с участниками, которые ответили на высокий или низкий уровень комфорта [25].

Спонтанная мимика.

Сначала мы проверили, можем ли мы воспроизвести стандартный феномен спонтанной мимикрии в условиях контроля человека. На рисунке 2 показано, что участники явно имитировали контроль человека в обеих мышцах. Как показано на рисунке 2 вверху слева, активность скуловой мышцы во время счастливых испытаний значительно увеличилась с начала испытания до пика в 1.5s, t (28) = 2,22, p = 0,03, d = 0,84. Во время агрессивных испытаний активность скуловой мышцы не отличалась от исходного уровня, о чем свидетельствует несущественный контраст, сравнивающий активность во всех 12 временных точках до нуля, t (11) = 1,32, p = нс. Соответственно, скуловая мышца демонстрирует значительное взаимодействие эмоции × время из-за того, что участники чаще и раньше улыбаются при счастливых выражениях, чем на сердитых выражениях, F (11,308) = 2.67, p = 0,003, частичный η ² = 0,09. Анализ быстрого ответа (интервалы 200 мс) показывает, что эта мимикрическая реакция начинается в течение первой секунды (взаимодействие эмоций × время: F (4,112) = 3,37, p = 0,012, частичное η ² = 0,08) .

Рис. 2. Спонтанная мимика в мышцах для контроля человека и видео андроида для тех, кто высоко оценил андроид с точки зрения человеческого сходства.

Активность Zygomaticus (вверху) и активность корругатора (внизу) в ходе 6-секундных испытаний в ответ на контроль человека (слева) и в ответ на андроида (справа).Те, кто высоко оценили человеческое сходство с андроидом (справа), показали мимикрические реакции в скуловой мышце (вверху справа).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0099934.g002

Анализ гофрированной мышцы для состояния «Контроль человека» выявил значительный главный эффект эмоций, так что участники хмурились больше из-за злости, чем из-за счастья, F (1,28) = 4,06, p = 0,05, частичный η ² = 0,13. Как показано на рисунке 2 внизу слева, существует также значительное взаимодействие эмоции × время, когда устройство для гофрирования активируется больше в начальной части испытания, достигая пика на 1 с и уменьшаясь на 3 с, F (11,308) = 2.61, p = 0,003, частичный η ² = 0,09. MANOVA, проведенный с интервалами 200 мс первой секунды испытания, выявляет оба основных эффекта эмоций ( F (1,28) = 5,75, p = 0,023, частичное η ² = 0,17) и значимое взаимодействие эмоции × время ( F (4,112) = 4,71, p = 0,002, частичное η ² = 0,14), демонстрирующее, что мимикрия, связанная с гофрировкой, также имела место в самом начале испытания.Таким образом, мы наблюдали устойчивую спонтанную имитацию человеческих выражений лица.

Далее мы проанализировали мимикрию на андроид. Как упоминалось ранее, нас особенно интересовало, как восприятие сходства андроида с людьми может влиять на мимикрию. По этой причине мы также проверили, зависит ли мимикрия от того, изначально ли участники оценили андроида как низкое или высокое с точки зрения человеческого сходства (медианное деление). Действительно, эти две группы очень по-разному реагируют на андроид. Наиболее ярко это проявляется в активности скуловой мышцы.MANOVA, включающий низкое / высокое сходство с человеком в качестве фактора, выявляет значимое взаимодействие «Человек-подобие × эмоции», F (1,27) = 10,94, p = 0,003, частичное η ² = 0,29. Эта разница в реакции проявляется уже в течение первой секунды испытания (Сходство человека × Эмоция: F (1,27) = 9,3, p = 0,005, частичное η ² = 0,29). Изучая только тех участников, которые высоко оценили робота по внешнему виду, мы обнаружили, что они демонстрируют значительные признаки мимикрии (основной эффект эмоции: F (1,17) = 6.91, p = 0,02, частичное η ² = 0,29), улыбаясь больше счастливым выражениям, чем сердитым выражениям (рис. 3 вверху справа). Однако эти реакции на андроида все еще слабые по сравнению с человеческим раздражителем. Формально это демонстрируется анализом, который добавил тип агента к вышеупомянутому MANOVA, проведенному только для участников, которые высоко оценили андроида с точки зрения человеческого сходства и выявили взаимодействие Агент × Эмоция × Время, F (11,187) = 2,457, p = 0.007, частичный η ² = 0,13. MANOVA с человеческим сходством, включенным для активности корругатора, не дал какого-либо значительного эффекта Emotion. Интересно, что отклики корругатора для обоих выражений выросли по сравнению с исходным уровнем (сравнение активности по всем 12 временным точкам до нуля: счастливый : t (11) = 16,69, p <0,0001, d = 10,06; сердитый : t (11) = 16,79, p <0,0001, d = 10.12). Подобные анализы, включая медианное разделение оценок комфорта, не выявили значимого взаимодействия с мимикрическими реакциями ни в одной из мышц.

Рис. 3. Преднамеренная мимика в мышцах как для андроида, так и для человека.

Активность скуловой мышцы (вверху) и активность корругатора (внизу) в ходе 6-секундных испытаний в ответ на лицевые реакции человека (слева) и в ответ на андроида (справа).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0099934.g003

Наконец, мы провели полный MANOVA с повторными измерениями, сравнивая счастливые и сердитые испытания, которые также включали в себя агента (андроид и контроль человека) в качестве фактора. Этот анализ выявил некоторые общие различия между реакциями на робота и человека. Гофрированная мышца демонстрирует значительный основной эффект Агента, так что участники в целом хмуриться больше для человека, F (1,28) = 9,37, p = 0,005, частичное η ² = 0,25. Скорее всего, это отражает то, что участники имитировали только счастливые выражения андроида (а не гневные выражения), в то время как они имитировали и гневное, и счастливое выражение лица человека.Также было значительное взаимодействие Агент × Время для гофроагрегата ( F (11,308) = 2,5, p = 0,005, частичное η ² = 0,08) и значительное взаимодействие Агент × Эмоция × Время для скуловой мышцы. , F (11,308) = 2,35, p = 0,009, частичный η ² = 0,08. Не было обнаружено влияния пола на спонтанное состояние обеих мышц. Проведение аналогичных MANOVA в течение первой секунды испытания продемонстрировало, что дифференциация в ответ на агенты начинается очень рано.Подобно полному испытанию MANOVA, основной эффект агента был обнаружен в гофроагрегате ( F (1,28) = 4,20, p = 0,05, частичный η ² = 0,13), где в скуловой мышце Значительное взаимодействие Агент × Эмоция ( F (1,28) = 10,94, p = 0,03, частичное η ² = 0,16) демонстрирует, что участники рано начинают улыбаться контроллеру, но не андроиду. В целом, эти результаты показывают, что участники быстрее реагируют на проявления человеческого контроля по сравнению с андроидом.

Преднамеренная мимикрия.

На рис. 3 показана преднамеренная ЭМГ-активность во все моменты времени в испытании в обеих мышцах (как для андроида, так и для контрольной). Из этого рисунка видно, что оба агента вызывали сильную мимикрию. Это было подтверждено статистическим анализом активности ЭМГ для андроида и контроля отдельно.

На рис. 3 справа вверху показаны результаты для android. На скуловую мышцу было сильное, значимое основное действие Emotion, F (1,28) = 34.36, p <0,001, частичный η ² = 0,55, а также значительное взаимодействие эмоции × время, F (11,18) = 6,49, p <0,001, частичное η ² = 0,80. Участники явно улыбаются больше счастливым выражениям андроида, чем злым. Интересно, что есть также некоторые свидетельства того, что в этом состоянии участники также гримасничают в ответ на гневные выражения (линейный контраст по сравнению с нулевым исходным уровнем: t (11) = 8.04, p <0,0001, d = 2,41). Кроме того, похоже, что скуловая мышца проявляется раньше и сильнее при выражении счастья, чем при выражении злости. Как показано на рисунке 3 внизу справа, мышца гофрировки также демонстрирует значительный главный эффект эмоций ( F (1,28) = 126,42, p <0,001, частичное η ² = 0,82), вдоль с взаимодействием Эмоция × Время, F (11,18) = 16,83, p <0,001, частичное η ² = 0.91. Как и ожидалось, участники нахмурились на гневные выражения андроида, но не на его счастливые.

Для контроля человека мы получили аналогичные результаты, как показано на Рисунке 3 слева вверху / внизу. То есть мы наблюдали основной эффект эмоции как для корругатора, так и для скуловой мышцы ( corrugator : F (1,28) = 170,67, p <0,001, частичный η ² = 0,86; zygomaticus : F (1,28) = 43,60, p <0,001, частичное η ² = 0.61), а также значительное взаимодействие эмоции × время для обеих мышц ( корругатор: F (1,28) = 14,05, p <0,001, частичный η ² = 0,90; zygomaticus : F (11,18) = 10,52, p <0,001, частичное η ² = 0,87). Эти преднамеренные мимикрические реакции инициируются на ранних этапах исследования, как видно из анализов, проведенных в течение первой секунды испытания. Мы обнаруживаем главный эффект взаимодействия эмоций и эмоций × время как в скуловых мышцах, так и в мышцах морщинистых мышц, как для андроида, так и для контрольной группы (см. Файл S1).

Предыдущий анализ ясно показывает, что преднамеренная мимикрия была устойчивой как для человека, так и для андроида. Тем не менее, при включении Агента в MANOVA (как и раньше) мы снова обнаружили доказательства разницы в реакции на андроида и человека. Скуловая мышца показала значительный основной эффект Агента ( F (1,28) = 57,63, p <0,001, частичный η ² = 0,67), значительное взаимодействие Агент × Время ( F (11 , 18) = 9.21, p = 0,005, частичный η ² = 0,71) и значительное взаимодействие Агент × Эмоция × Время ( F (11,18) = 2,7, p = 0,03, частичное η ² = 0,63), а также ожидаемый эффект эмоции ( F (1,28) = 131,62, p <0,0001, частичный η ² = 0,67) и взаимодействие эмоции × время ( F (11,308) = 41,35, p <0,0001, частичный η ² = 0.60). Короче говоря, хотя участники имитируют и андроида, и элемент управления, они явно больше реагируют на проявления человеческого контроля, чем на проявления андроида. В частности, они больше улыбаются счастливым выражениям лица контролера и больше гримасничают его сердитым выражениям. Что касается гофроагрегата, он показал ожидаемые эффекты Emotion ( F (1,28) = 175,59, p <0,0001, частичный η ² = 0,86) и взаимодействие Emotion × время, F (11 308) = 71.32, p <0,0001, частичный η ² = 0,72. Что еще более интересно, гофроагрегат также продемонстрировал значительное взаимодействие Агент × Время ( F (11,18) = 5,62, p = 0,001, частичное η ² = 0,25) и значительное взаимодействие Агент × Эмоция × Время. ( F (11.308) = 2,98, p = 0,001, частичный η ² = 0,10). На рис. 3 (нижние панели) показано, что хмурый ответ участников на пики выражения гнева человека из контрольной группы длится дольше, чем их хмурый ответ на андроида.Также обратите внимание, что участники демонстрируют дифференцированные реакции на два агента в начале испытания в обеих мышцах, что можно увидеть в анализах, проведенных в течение первой секунды испытания (см. Файл S1). Также стоит отметить, что некоторые гендерные эффекты были обнаружены для обеих мышц в этом состоянии (см. Файл S1).

Обсуждение

Это исследование, в котором участники наблюдали на видеозаписи выражения лиц андроида и контрольного человека, выявило несколько интересных результатов. Анализ рейтингов показал, что участники явно находят андроида менее позитивным, чем контрольный человек, и даже считают его более чем умеренно «жутким».Более того, они находят андроида менее похожим на человека и приписывают ему меньшую преднамеренность по сравнению с человеческим контролем. Также стоит еще раз подчеркнуть, что в предварительных рейтингах андроид был оценен как менее сознательный, чем рептилия, обладающий меньшей свободой воли, чем рыба, и меньшим количеством эмоций, чем гепард. Короче говоря, по преднамеренным состояниям наш андроид получил низкий рейтинг.

Тем не менее, некоторые участники спонтанно имитировали андроида. Интересно, что эти участники также высоко оценили андроид по внешнему виду.Оценки эмоционального дискомфорта или преднамеренности не повлияли на спонтанную мимикрию андроидов. Таким образом, результаты исследования 1 показывают, что некоторые аспекты взаимоотношений «человек-андроид» играют решающую роль в спонтанной мимикрии. Кроме того, эти результаты предполагают, что мимикрия может отделяться от знания искусственности и пережитого эмоционального беспокойства. Тем не менее мимикрия андроида была слабее, чем спонтанная мимикрия человека, и проявлялась только в скуловой мышце. Наконец, преднамеренная имитация андроида была очень сильной, хотя и более слабой, чем у человека.Все это говорит о том, что андроид, в принципе, может вызывать надежную спонтанную мимикрию при правильных условиях, как будет показано далее. Мы вернемся к более широким теоретическим последствиям этих результатов для различных теорий мимикрии в общем обсуждении.

Исследование 2

В исследовании 1 мы обнаружили, что люди при некоторых ограниченных условиях спонтанно имитируют гиперреалистичного андроида. Мы предположили, что критические переменные связаны с общим чувством отношения людей к андроиду, а не с их эмоциональным комфортом или их верой в его преднамеренность.Если это так, можно ожидать более надежной имитации андроида в ситуации, когда участники лично сталкиваются с роботом. В частности, как обсуждалось ранее, предыдущие исследования показывают, что непосредственный опыт — реальное физическое присутствие робота — может усилить мимикрию. Одна из причин заключается в том, что прямое присутствие усиливает выразительность реалистичного внешнего вида андроида, возможно, усиливая ощущение человеческого сходства. Другими словами, когда на самом деле сталкивается с андроидом, заметность человеческих визуальных характеристик может преобладать над любым восприятием движения искусственного робота.Напротив, при просмотре того же самого робота на экране искусственность движения может быть более выраженной (человеческие черты менее заметны на видео), что приводит к более слабой мимикрической реакции. Интересно, что такое же изменение заметности обнаруживаемых человеческих черт может также привести к более серьезным негативным реакциям, усиливая конфликт между подобием человека и искусственностью. Эйнштейн, андроид, использованный в этих исследованиях, на самом деле представляет собой бестелесную голову и плечи, помещенную на платформу (см. Рис. 1А).Хотя его черты очень похожи на человеческие, тот факт, что он бестелесная фигура, может вызвать еще больший дискомфорт. Таким образом, тестирование реакции на андроида при личной встрече может ответить на вопросы об относительном влиянии человеческого сходства и эмоционального беспокойства на спонтанную мимикрию. Кроме того, использование настоящего «живого» робота открывает возможности для измерения мимикрии более сложными с методологической точки зрения способами, такими как синхронизация лицевых сервоприводов роботов и лицевых мышц человека. По всем этим причинам мы провели два предварительных теста, оценивая впечатления людей от физически присутствующего андроида, и в отдельном основном эксперименте протестировали мимику лица людей физически присутствующего андроида.

Методы

Pretest 1 — бесплатные описания андроида.

Этот предварительный тест измерял спонтанные впечатления людей от андроида при личном общении. Мы сказали 36 отдельным участникам (11 женщин), что они будут взаимодействовать с андроидом по имени Эйнштейн, после чего они ответят на некоторые вопросы о нем. Их поместили в кресло лицом к роботу и попросили описать «андроид перед вами». Частотный анализ этих описаний показал, что участники находили андроида очень реалистичным и похожим на человека.В частности, 51% использовали точные слова или близкие синонимы «реалистичный», «настоящий», «подобный человеку», «подобный жизни» и «человек». Спонтанные описания 51% участников также включали эмоциональную реакцию. Как и ожидалось, большинство этих реакций (78%) подразумевают беспокойство по поводу робота и включают слова (или близкие синонимы) «страшно», «жутко» или «странно».

Pretest 2 — рейтинги андроида.

Этот предварительный тест оценивал общие представления людей о намерениях и технологиях, а также их восприятие психических состояний андроида после личного взаимодействия.Участниками была отдельная группа из 203 магистрантов (148 девушек). Сначала участники в отдельной комнате заполнили общий вопросник IDAQ [40]. Затем они сидели в кресле напротив андроида и изучали его, делая два выражения лица: счастливое и сердитое. Затем участников попросили ответить на те же вопросы, которые использовались в исследовании 1 (например, насколько человек похож на андроида, насколько комфортно они себя чувствуют, насколько возбуждены / взволнованы они себя, насколько грустно / плохо они себя чувствуют, насколько они счастливы / хороши. чувствовать себя и насколько жутко / страшно андроид), а также дополнительные вопросы о его психическом состоянии.Гендерные различия в этих рейтингах указаны в файле S1.

Анализ вопросов, связанных с андроидом, показал, что он был оценен как выше умеренно человекоподобный (t-тест, сравнивающий среднее значение со средней точкой, 5, что означает умеренно человеческое: M = 5,74, t (159) = 4,49, p <0,0001, d = 0,71), но также жутко ( M = 6,76, t (159) = 10,65, p <0,0001, d = 1,69). Однако обратите внимание, что показатели преднамеренности для андроида были особенно низкими ( M = 1.05, s = 1,55), предполагая, что хотя выглядит как человекоподобное, участники не наделяют андроида человеческими психическими состояниями. Индивидуальные различия в оценках преднамеренности андроида были предсказаны индивидуальными различиями в общих показателях преднамеренности ( b = 0,55, t (157) = 7,3, p <0,0001) и конкретных вопросах, связанных с интенциональностью, связанных с технологиями ( b ). = 0,44, t (157) = 9,45, p <0.0001). Как и в предыдущем исследовании, эти результаты предполагают, что индивидуальные различия в антропоморфизации технологий в целом могут привести к антропоморфизации конкретного андроида.

Кроме того, мы сравнили оценки непосредственно присутствующего андроида с оценками его видео из исследования 1. Это позволяет нам проверить, выглядит ли физически присутствующий андроид более похожим на человека, чем видео того же самого андроида (рис. 4). Интересно, что «живой» андроид оказался даже менее антропоморфным (с помощью вышеупомянутого опросника IDAQ [40]), чем его видео-аналог ( M _{присутствует} = 1.045, M _видео = 3,56, t (536,15) = 12,17, p <0,0001, d = 1,05), и участникам было менее комфортно смотреть на него ( M _{присутствует} = 3,28, M _видео = 4,11, t (53,61) = 2,31, p = 0,02, d = 0,63). Однако они обнаружили, что «живой» андроид значительно более похож на человека ( M _{присутствует} = 5,74, M _видео = 4.32, t (56,14) = -3,81, p = 0,0004, d = 1,02), хотя все еще менее человечен, чем контроль ( M _{присутствует} = 5,74, M _{контроль} = 7,42 , t (61,94) = 4,97, p <0,0001, d = 1,26). Это говорит о том, что взаимодействие лицом к лицу с андроидом приводит к усилению впечатлений от человеческого сходства, хотя и со снижением атрибуции внутренних человеческих состояний — интересное сопоставление, к которому мы возвращаемся в общем обсуждении.

Рис. 4. Сравнение оценок настоящего андроида как робота, на видео и под управлением человека.

Участники оценивают настоящего андроида как значительно более низкую по степени преднамеренности, чем его видео-аналог, и как человеческий контроль. Участники менее всего чувствуют себя комфортно с физически присутствующим андроидом, но оценивают его как более человечного, чем то, что изображено на видео. Примечание: оценки комфорта и человечности выставлялись по шкале от 1 до 9, а оценка преднамеренности — по шкале от 0 до 10 в соответствии с IDAQ [40].

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0099934.g004

Участники основного мимикрического эксперимента.

Участниками были 23 студента Калифорнийского университета в Сан-Диего (9 женщин и 14 мужчин). Протокол исследования был рассмотрен и одобрен Калифорнийским университетом, Советом по институциональному обзору Сан-Диего, и все испытуемые предоставили письменное информированное согласие. Четыре субъекта были исключены из-за искаженных данных.

Измерение сервопривода робота.

Как упоминалось в исследовании 1, андроид был запрограммирован на выражение человеческого лица с использованием 31 различных сервоприводов. Некоторые из них делали счастливые и сердитые лица, которые использовались в этих мимикрических экспериментах. На рисунке 1D показаны соответствующие сервоприводы и проверенные связи между движением лица андроида и человека. Чтобы обеспечить количественные измерения синхронности между выражениями лица андроида и человека, мы рассчитали электрическую мощность, подаваемую на критический сервопривод «брови» и критический сервопривод «щеки» (см. Рис. 1A / D и файл S1).

Процедура.

Сначала участникам прямо сообщили, что Эйнштейн — робот. Мимикрия измерялась с использованием той же парадигмы, что и в исследовании 1 (см. Также файл S1). Участники наблюдали, как андроид произвел случайную последовательность гневных и счастливых выражений лиц. Это происходило при двух условиях: спонтанной мимикрии (первое) и преднамеренной мимикрии (второе), каждое из которых содержит 30 выражений. Обратите внимание, что эта парадигма позволяет не только обнаруживать спонтанную мимикрию, но и сравнивать синхронизацию человека и андроида в спонтанных и преднамеренных условиях [5], [6].Мимикрия снова была измерена с помощью лицевой ЭМГ на большой скуловой мышце (мышца щеки) и надбровной мышце (надбровная мышца), аналогично исследованию 1.

Результаты

Мы предсказали, что в этом эксперименте, используя настройку лицом к лицу, участники спонтанно имитируют андроида. Опять же, мы предсказали, что реакция ЭМГ, генерируемая в условиях преднамеренной имитации, будет сильнее, чем спонтанная реакция ЭМГ. Кроме того, мимикрия должна быть очевидна в синхронизации сигнала ЭМГ участников с формой и временным ходом движений андроида.

ЭМГ-ответы участников на выражения лица робота были проанализированы с использованием MANOVA с повторными измерениями во всех временных точках испытания (измеренных с интервалами 500 мс) в каждом состоянии (спонтанная мимикрия и преднамеренная мимикрия). Кроме того, чтобы изучить природу очень ранних ответов, мы провели повторные измерения MANOVA в окне 1000–2000 испытаний с интервалами в 200 миллисекунд. Интервал 1000–2000 мс был выбран в отличие от первой секунды, потому что MANOVA за полный период времени показали, что участники не начинают отвечать до тех пор, пока не пройдет 1000 мс, в обоих условиях — см. Рисунок 5.И снова время было включено в качестве фактора во все анализы, чтобы мы могли исследовать и сравнивать динамику человеческих выражений и эмоций андроида. Предварительный анализ показал, что пол не продемонстрировал какого-либо влияния на активность ЭМГ ни в одной из мышц и поэтому исключен из результатов ниже. Опять же, вспомните и обратите внимание на рис. 5A, что андроид вызывает активность щек при выражении радости и гнева, и что эта активность щек происходит раньше при выражении счастья, чем при выражении злости.Соответственно, ЭМГ-активность скуловой мышцы у участников должна увеличиваться как для счастливых, так и для гневных выражений, причем это увеличение происходит раньше для счастливых выражений, чем для гневных.

Рис. 5. Доказательства мимикрии лица как в спонтанных, так и в преднамеренных условиях.

Сервоактивность Android (слева) в сравнении со спонтанной активностью ЭМГ (в центре) и преднамеренной активностью ЭМГ (справа) в течение 10 секунд испытания (обратите внимание, что различия в шкале активности ЭМГ по оси Y отражают порядок величины разница в фактическом ответе, тогда как активность сервопривода андроида нормализована до пика при произвольном значении 1 для сравнения).( A – C ): активность щеки и скуловой мышцы. ( D – F ): Активность бровей и корругаторов. ( A ) Нормализованная активность напряжения, направляемая на «щеку» андроида во время счастливых и злых испытаний. ( B ) Средняя спонтанная активность скуловой мышцы по сравнению с испытаниями счастья и гнева. ( C ) Средняя преднамеренная активность скуловой мышцы по сравнению с испытаниями счастья и гнева. ( D ) Нормализованная активность напряжения отправляется на сервопривод «лоб» андроида во время счастливых и злых испытаний.( E ) Средняя спонтанная активность корругатора в сравнении в счастливых и злых испытаниях. ( F ) Среднее значение преднамеренной активности гофрировщика в сравнении в счастливых и злых испытаниях.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0099934.g005

Мимикрия скуловой мышцы.

Рисунок 5B отображает активность скуловой мышцы при спонтанном состоянии и демонстрирует четкие доказательства спонтанной мимикрии. В частности, активность скуловой мышцы варьировалась в зависимости от экспрессии робота и его динамики, что отражалось в значительном взаимодействии эмоции × время, F (1,19) = 2.91, p <0,001, частичный η ² = 0,14. Важно отметить, что спонтанные реакции скуловых мышц на счастливые выражения значительно увеличились с начала испытания до пика в 3,5 секунды, t (18) = 2,23, p = 0,01, d = 0,69. Для сердитых лиц активация скуловой мышцы росла более постепенно, пока не достигла пика около 5 с, со значительной разницей по сравнению с началом испытания: t (18) = 2,72, p = 0.01, d = 0,70. Эти мимикрические реакции начинаются довольно быстро, что подтверждается анализом ранних ответов. Повторные измерения MANOVA в окне 1000–2000 мс выявили незначительное взаимодействие эмоции × время, F (4,72) = 2,28, p = 0,07, частичное η ² = 0,11. Короче говоря, спонтанные скуловые реакции участников точно соответствовали времени движений щек робота (см. Также файл S1).

В качестве контроля аналогичные анализы были выполнены в преднамеренных условиях (рис. 5C).Опять же, люди имитировали: взаимодействие эмоции × время было значимым ( F (1,19) = 23,02, p <0,001, частичное η ² = 0,61), и временные сравнения показали результаты, аналогичные результатам спонтанное состояние (см. также файл S1). В частности, активация скуловой мышцы к счастливым лицам повысилась рано и достигла пика через 3 секунды, значительно увеличившись с начала испытания, t (18) = 8,43, p <0,001, d = 2,91.Активация скуловой мышцы к гневу увеличилась позже, но также достигла пика через 3 секунды, t (18) = 8,94, p <0,001, d = 2,57. Дополнительное свидетельство быстрого инициирования этих ответов обеспечивается анализом ранних ответов в окне 1000–2000 мс, где присутствует основной эффект эмоции, F (1,19) = 6,27, p = 0,02 , частичное η ² = 0,26. Наконец, общий ответ скуловой мышцы был сильнее в преднамеренном, чем в спонтанном состоянии, F (1,15) = 17.33, p = 0,001, частичное η ² = 0,54.

Мимикрия мышцы-корругатора.

Затем мы сосредоточили наш анализ на реакции участников на «брови» робота. На рис. 5E представлена ​​диаграмма активности гофроагрегата в спонтанном состоянии. Опять же, мы обнаружили доказательства спонтанной мимикрии: активность Corrugator в целом была выше в ответ на сердитые лица по сравнению со счастливыми лицами, F (1,18) = 5,66, p = 0,03, частичное η ² = 0 .24. И снова было взаимодействие эмоции × время, F (1,19) = 7,32, p = 0,01, частичное η ² = 0,10. Как показано на рис. 5E, активность гофрокартона в ответ на гневное выражение по сравнению с выражением радости было выше в начале испытания, достигая пика примерно через 2–3 секунды и снижаясь позже в ходе испытания. Анализ ранних (интервал 1000–2000 мс) ответов предполагает, что эти мимикрические реакции начинаются быстро, как показано в незначительно значимом эффекте эмоции, F (1,19) = 3.46, p = 0,08, частичное η ² = 0,16.

В качестве контроля мы провели те же анализы в преднамеренных условиях. Как показано на рисунке 5F, люди имитировали андроида. В частности, сердитые выражения вызывают более высокую общую активность корругатора, чем счастливые, F (1,16) = 111,85, p <0,001, частичное η ² = 0,88. И снова мимикрия появилась в начале испытания, что привело к взаимодействию эмоции × время, F (1,19) = 67.74, p <0,001, частичный η ² = 0,81. Это подтверждают анализы, выборочно ориентированные на ранние ответы. В интервале 1000–2000 мс наблюдалось как значительный основной эффект эмоции ( F (1,19) = 53,12, p <0,001, частичный η ² = 0,75), так и значимое взаимодействие эмоции × время. ( F (1,19) = 6,62, p <0,001, частичный η ² = 0,27. Наконец, общий ответ гофрированного материала был сильнее в преднамеренном, чем спонтанном состоянии, F (1,16 ) = 12.55, p = 0,003, частичный η ² = 0,44.

Анализ синхронизации.

Последующие анализы проверяли, синхронизировали ли участники свои лицевые реакции с андроидом. Мы сделали это, связав напряжение сервопривода робота с напряжением мышц участников. В частности, мы сравнили электрическое воздействие сервоприводов «брови» и «щеки» андроида с ЭМГ-активностью участников во времени.

На рисунке 6 показаны параллели между действием сервоприводов робота и реакциями ЭМГ участников.Для количественного сравнения мы вычислили два показателя синхронности: корреляцию во времени и сходство в продолжительности ответа.

Рис. 6. Спонтанная и преднамеренная ЭМГ-активность синхронно с сервоприводом робота.

TOP : активация сервопривода робота для движения улыбки по сравнению с активностью ЭМГ для скуловой мышцы при спонтанной (слева) и преднамеренной (справа) мимикрии. НИЖНЯЯ : активация сервопривода робота для опускания бровей по сравнению с ЭМГ-активностью для гофрированного тела при спонтанной (слева) и преднамеренной (справа) мимикрии.Как и на рисунке 5, обратите внимание, что различия в масштабе активности ЭМГ по оси y отражают разницу в фактическом отклике на порядок, тогда как активность сервопривода робота нормализована до пика при произвольном значении 1 для сравнения.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0099934.g006

Анализ взаимной корреляции.

Связь между ведущим сигналом (андроид) и замыкающим сигналом (человеческий) можно измерить с помощью кросс-корреляции с запаздыванием [43].Этот метод определяет задержку, при которой возникает максимальная корреляция между сервоактивацией андроида и согласованной по времени ЭМГ-активностью человека (сервопривод «бровей» и гофрированный орган, и сервопривод «щеки» и скуловая мышца) для каждого типа испытания (счастливый и сердитый). Для большинства участников спонтанного состояния такие взаимные корреляции были значительными. Примечательно, что при просмотре «счастливых» лиц активность скуловых мышц почти всех испытуемых (95%) коррелировала с сервоактивностью щек, что позволяет предположить, что спонтанная мимикрия щек происходит почти повсеместно.Точно так же при просмотре «сердитых» лиц 58% испытуемых показали корреляцию между сервоприводом бровей и корругаторами. Корреляции, вычисленные между субъектами, также были значительными: щёк-зиго-счастье: r = 0,52, p = 0,01, брови-гнев: r = 0,41, p = 0,05. Как и ожидалось, преднамеренная мимикрия участников также выявила значимые корреляции: щека-зиго-счастье: r = 0,70, p <0,001, брови-гнев: r = 0.82, p <0,001. Временные задержки для спонтанных корреляций находились в диапазоне, наблюдаемом в сопоставимых парадигмах, исследующих мимикрию лица человека и человека: M = 1,18 с, SD = 2,22 с [5], [6], [44] (см. Также файл S1 ).

В качестве контроля для обнаружения ложной корреляции мы вычислили корреляции ЭМГ-серво для комбинаций, которые не должны обеспечивать синхронизацию. В частности, мы коррелировали спонтанную активность гофроагрегата во время счастливого состояния с сервоактивацией во время других условий (сервопривод бровей во время злого состояния и сервопривод щеки во время счастливого состояния).Никаких общих значимых корреляций не было обнаружено ни для одной из этих комбинаций. Кроме того, мы вычислили запланированный контраст, сравнив корреляции для соответствующих экспериментальных комбинаций и контрольных комбинаций по эмоциям и намеренным условиям. Мы обнаружили, что корреляции серво-ЭМГ в соответствующих экспериментальных условиях были значительно выше, чем в контроле ( F (1,18) = 9,92, p = 0,006). В целом, эти результаты демонстрируют синхронность между выражениями лица роботов и результирующими реакциями лица человека.

Анализ продолжительности.

В качестве дополнительной меры синхронизации мы проверили, имеют ли лицевые реакции людей такую ​​же продолжительность, что и движения лица андроида. Длительность измерялась как полная ширина на полувысоте, которая вычисляет ширину всплеска сигнала на половине амплитуды пика [43]. Сначала мы установили, что робот производит движения разной продолжительности для разных выражений лица. Действительно, сервопривод робота «хмурится» во время испытаний гнева (ширина = 3.48 с) было дольше, чем его сервоактивность «улыбки» во время счастливых испытаний (ширина = 2,3 с). Учитывая эту разницу в ведущем сигнале андроида (сервоактивность), мы проверили, сохраняется ли аналогичное различие для замыкающего сигнала участников (т. Е. Отклика ЭМГ). Повторные измерения MANOVA с Экспрессией (активность гофра для злости, активность скуловой мышцы для счастья) и Состояние (спонтанная / преднамеренная) показали, что продолжительность ответа участников различалась в зависимости от экспрессии ( F (1,18) = 14 .8, p = 0,001, частичный η ² = 0,45) в обоих условиях (без основного эффекта или взаимодействия условия). Что критически важно, эта разница была в том же направлении, что и у робота, с более длительной активностью гофрокартона во время гневных испытаний (ширина = 2,74 с), чем активность скуловой мышцы во время счастливых испытаний (ширина = 1,67 с). Короче говоря, эти данные подтверждают идею о том, что участники синхронизировали выражения лиц с андроидом.

Обсуждение

Исследование 2 исследовало мимикрические реакции на физически присутствующего андроида.Примечательно, что почти все участники демонстрировали спонтанную мимику. Это резко контрастирует с исследованием 1, в котором спонтанная мимикрия имела место только у участников, которые нашли андроида человекоподобным (и даже для этой подгруппы участников мимикрия была слабой). Интересно, что сильная спонтанная мимикрия в исследовании 2 имела место, несмотря на тот факт, что участники предварительного тестирования с меньшей вероятностью приписывали психические состояния физически присутствующему андроиду, чем его видео-аналог, были менее комфортны с ним и считали его более жутким.Однако эти участники также обнаружили, что физически присутствующий андроид значительно более похож на человека. Таким образом, кажется, что личный контакт с андроидом делает его реалистичный человеческий облик очень заметным, что, в свою очередь, облегчает основные процессы мимикрии. Это говорит о том, что спонтанная мимикрия может полагаться на основные визуальные подсказки о человекоподобных чертах (и не зависит от антропоморфных убеждений).

Общее обсуждение

Мы сообщили о двух исследованиях, посвященных изучению того, могут ли люди подражать андроиду, и условий, которые способствуют такой мимикрии.В целом, эти исследования ясно показывают, что люди могут спонтанно реагировать на эмоциональные выражения гиперреалистичного андроида мимикрическим образом: улыбаться на улыбку, хмуриться на хмурый взгляд. Однако такая мимикрия зависит от нескольких важных факторов. Когда такой андроид появляется в видео, мимика слаба и возникает только у участников, которые считают андроида похожим на человека. Однако, когда такой андроид присутствует физически, спонтанная мимикрия устойчиво возникает практически у всех участников.Критически важно, что физически присутствующий андроид оценивается как более похожий на человека, чем его видео-аналог, что предполагает важную роль такого восприятия в мимикрии. Интересно, что наши исследования также предполагают, что мимикрия не зависит от приписывания андроиду намеренных умственных способностей. Участники приписали андроиду в видео низкую преднамеренность, но эти оценки были еще ниже для физически присутствующего андроида, которого участники фактически имитировали. Кроме того, в обоих исследованиях вариация убеждений участников в преднамеренности андроида не была связана с мимикрией.Еще более интригующим является то, что в обоих исследованиях происходила спонтанная мимика лица, несмотря на эмоциональное беспокойство людей в ответ на андроида. Фактически, андроид при личном взаимодействии заставлял участников чувствовать себя еще более неудобно, чем андроид на видео, но именно при личном взаимодействии андроид вызывал наиболее сильную мимикрию.

Каковы последствия наших открытий для теорий мимикрии и реакции лица? Мы полагаем, что наши результаты лучше всего подходят для точки зрения, согласно которой спонтанная мимикрия управляется относительно рудиментарными, автоматическими процессами, которые, тем не менее, модифицируются некоторыми переменными более высокого порядка.Как упоминалось во введении, перспективы, которые делают упор на автоматические процессы, включают в себя сенсомоторный учет [17], автоматический вариант воплощения [18], а также учет сопоставления аффектов [20]. Текущие эксперименты не были предназначены для дифференциации этих конкретных отчетов, но несколько замечаний о соответствии наших данных этим теориям кажутся уместными. С точки зрения сенсомоторных теорий интересно, что мы наблюдали более устойчивую мимикрию, когда андроид физически присутствовал, а не когда он появлялся на экране компьютера (напомним, что в этом состоянии наблюдалась устойчивая мимикрия для людей).Это говорит о том, что простого сходства лица андроида с лицом человека недостаточно, чтобы вызвать мимикрию. Это сложно, если рассматривать подражание как полностью зависящее от низкоуровневых сенсомоторных процессов [17]. Такая квалификация чистых сенсомоторных теорий также подтверждается открытием того факта, что мимикрия андроидов зависит от восприятия «человеческого подобия», что предполагает, что процессы более высокого порядка могут играть некоторую роль. Фактически, самая последняя формулировка мимикрии с ассоциативным обучением последовательностей (ASL) явно признает роль таких переменных высокого порядка [45].

С точки зрения теорий «сопоставления аффектов» интересно, что динамика и форма ответов людей так близко соответствовали реальной динамике и форме выражения андроида, особенно в условиях физического присутствия (Исследование 2). Это включает в себя даже аспекты выражения, которые не были совместимы с понятием индуцированного эмоционального состояния (то есть соответствие реакции скуловой мышцы наблюдаемой гримасе в гневе). Хотя аффективная интерпретация этого открыта (субъекты могут соответствовать состояниям «гримасы»), более правдоподобно интерпретировать лицевое поведение наших участников как отражение более двигательных, имитационных процессов.Дальнейшие исследования, посвященные измерению основного аффективного состояния, могут решить эту проблему.

Можно сделать однозначный вывод: наши открытия не могут быть легко согласованы с теориями, которые объясняют мимикрию как форму стратегической симуляции, направленной на понимание интенциональных состояний другого агента изнутри. Очевидно, наши данные показывают, что мимикрия возникает даже тогда, когда люди явно не верят, что другой агент находится в сознании, имеет свободную волю или испытывает эмоции — отличительные черты намеренного существа.Конечно, это не ставит под сомнение жизнеспособность теорий стратегического моделирования для объяснения того, как люди понимают других людей. Также можно рассматривать мимику андроида как своего рода чрезмерное обобщение процесса моделирования, который хорошо работает в типичной социальной жизни.

Более того, наши открытия бросают вызов теориям, твердо придерживающимся идеи о том, что процессы мимикрии требуют положительных эмоций. Очевидно, что в нашем случае робот запускал мимикрию, даже когда его внешний вид заставлял людей чувствовать себя некомфортно и считался жутким, предполагая, что наш андроид может упасть в жуткую долину.Опять же, наши результаты не опровергают более ранние сообщения о том, что человеческое подражание и сочувствие сильно зависят от первоначального пристрастия [19], [25], [37], [38]. Однако они предполагают, что такие отчеты, полученные в контексте общения человека с человеком, могут не распространяться на взаимодействия человека с андроидом.

Наконец, стоит выделить некоторые последствия наших результатов для взаимодействия человека и робота. Что наиболее важно, сообщаемые свидетельства спонтанной мимикрии лица искусственному агенту раскрывают способность к рудиментарной связи между людьми и андроидами.Таким образом, будущие разработчики роботов могли бы использовать мимикрию в качестве сигнала обратной связи в реальном времени для создания более значимых взаимодействий между человеком и роботом. Кроме того, похоже, что опыт взаимодействия людей с физически присутствующими андроидами качественно отличается от взаимодействия с виртуальными агентами на экране. Это требует дальнейших исследований роли фактического физического присутствия агентов. Наконец, мы считаем, что настоящая работа подчеркивает, как исследование основных психологических процессов с помощью искусственных агентов может научить нас, людей, о самих себе, но также раскрывает потенциальные эффекты включения таких агентов во все более технологически сложный и изощренный мир.

Благодарности

Мы благодарим С. Анстиса, Д. Барнера, Э. Карра, В. Феррейру, Дж. Фаулера, Т. Гентнера, К. Харбера, Г. Хеймана, Л. Кавана, Д. МакЛеода, Дж. Мовеллана, К. Рида. , А. Сайгин, В.С. Рамачандрану за техническую помощь, комментарии и обсуждения. Мы благодарны нашим RA за сбор данных. Адресная переписка Галит Хофри или Петру Винкельману.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: GH PR MSB PW. Проведены эксперименты: GH.Проанализированы данные: GH. Предоставленные реагенты / материалы / инструменты анализа: PW. Написал статью: GH PW. Запрограммировал эксперимент: PR.

Ссылки

1. 1. Престон С.Д., Де Ваал Ф. Б. (2002) Эмпатия: ее конечные и близкие основания. Поведенческие науки и науки о мозге 25: 1–20.
2. 2. Томаселло М. (1999) Адаптация человека к культуре. Ежегодный обзор антропологии 28: 509–529.
3. 3. Hatfield E, Cacioppo JT, Rapson RL (1992) Первобытное эмоциональное заражение.В: Кларк М.С., редактор. Эмоции и социальное поведение. Обзор личности и социальной психологии. Таузенд-Оукс, Калифорния, США: Sage Publications, Vol. 14. С. 151–177.
4. 4. Братья Л. (1990) Нейронная основа социальной коммуникации приматов. Мотив Эмот 14: 81–91
5. 5. Димберг У. (1982) Реакции лица на выражение лица. Психофизиология 19: 643–647
6. 6. Макинтош Д. Н., Райхманн Деккер А., Винкельман П., Уилбаргер Дж. Л. (2006) Когда социальное зеркало ломается: дефицит автоматической, но не добровольной имитации эмоциональных выражений лица при аутизме.Наука о развитии 9: 295–302.
7. 7. Оберман Л.М., Винкельман П., Рамачандран В.С. (2007) Лицом к лицу: блокирование мимикрии лица может выборочно ухудшить распознавание эмоциональных выражений. Soc Neurosci 2: 167–178
8. 8. Стел М., Ван Книппенберг А. (2008) Роль мимикрии лица в распознавании аффекта. Психологическая наука 19: 984–985
9. 9. Карр Л., Якобони М., Дубо М.К., Мацциотта Дж. К., Лензи Г.Л. (2003) Нейронные механизмы эмпатии у людей: реле от нейронных систем для имитации к лимбическим областям.Труды Национальной академии наук 100: 5497–5502
10. 10. Chartrand TL, Bargh JA (1999) Эффект хамелеона: связь между восприятием и поведением и социальное взаимодействие. J Pers Soc Psychol 76: 893–910.
11. 11. Hasson U, Ghazanfar AA, Galantucci B, Garrod S, Keysers C (2012) Связь мозга с мозгом: механизм для создания и совместного использования социального мира. Тенденции в когнитивных науках 16: 114–121
12. 12. Винкельман П., Кавана Л. (2013) Воплощенная перспектива взаимодействия эмоций и познания.В: Робинсон М.Д., Уоткинс Э.Р., Хармон-Джонс Э., редакторы. Справочник познания и эмоций. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Гилфорд Пресс. С. 212–230.
13. 13. Гратч Дж., Охматовская А., Ламот Ф., Марселла С., Моралес М. и др. (2006) Virtual Rapport. В: Гратч Дж., Янг М., Айлетт Р., Баллин Д., Оливье П., редакторы. Интеллектуальные виртуальные агенты. Конспект лекций по информатике. Springer Berlin Heidelberg. С. 14–27. Доступно: http://link.springer.com/chapter/10.1007/11821830_2. Проверено 22 февраля 2013 г.
14. 14. Рик Л.Д., Пол ПК, Робинсон П. (2010) Когда мой робот улыбается мне: обеспечение взаимопонимания между человеком и роботом посредством имитации жестов головы в реальном времени. J Мультимодальные пользовательские интерфейсы 3: 99–108
15. 15. Корадески С., Исигуро Х., Асада М., Шапиро С.К., Тильшер М. и др. (2006) Роботы, вдохновленные людьми. IEEE Intell Syst 21: 74–85
16. 16. Танака Ф., Цикурел А., Мовеллан Дж. Р. (2007) Социализация малышей и роботов в центре дошкольного образования.Труды Национальной академии наук 104: 17954–17958
17. 17. Heyes C (2011) Автоматическая имитация. Psychol Bull 137: 463–483
18. 18. Press C, Bird G, Flach R, Heyes C (2005) Движение робота вызывает автоматическую имитацию. Когнитивные исследования мозга 25: 632–640
19. 19. Niedenthal PM, Mermillod M, Maringer M, Hess U (2010) Модель имитации улыбок (SIMS): воплощенное моделирование и значение выражения лица. Поведенческие науки и науки о мозге 33: 417–433
20. 20.Димберг У., Тунберг М., Эльмехед К. (2000) Бессознательные лицевые реакции на эмоциональные выражения лица. Психологическая наука 11: 86
21. 21. Moody EJ, McIntosh DN, Mann LJ, Weisser KR (2007) Больше, чем простая мимикрия? Влияние эмоций на быструю реакцию лица на лица. Эмоция 7: 447–457
22. 22. Goldman AI (2006) Моделирование разума: философия, психология и нейробиология чтения мыслей. Издательство Оксфордского университета. 378 с.
23. 23.Chouchourelou A, Golden A, Shiffrar M (2013) Что на самом деле означает «биологическое движение»? Различение визуального восприятия движений человека, животных и небиологических движений. В: Джонсон К., Шиффрар М., редакторы. Люди, наблюдающие: социальные, перцепционные и нейрофизиологические исследования восприятия тела. Оксфордская серия в визуальном познании. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. С. 63–81.
24. 24. Надел Дж., Саймон М., Кане П., Сусиньян Р., Бланкар П. и др .. (2006) Реакции человека на выразительного робота.Материалы шестого международного семинара по эпигентной робототехнике. Когнитивные исследования Лундского университета, Vol. 128. С. 79–86.
25. 25. Ликовски К.Ю., Мюльбергер А., Зайбт Б., Паули П., Вейерс П. (2008) Модуляция мимикрии лица с помощью отношения. Журнал экспериментальной социальной психологии 44: 1065–1072
26. 26. Weyers P, Mühlberger A, Hefele C, Pauli P (2006) Электромиографические реакции на статические и динамические эмоциональные выражения лица аватара. Психофизиология 43: 450–453
27. 27.Вейерс П., Мюльбергер А., Кунд А., Хесс Ю., Паули П. (2009) Модуляция лицевых реакций на эмоциональные лица аватара с помощью бессознательного соревновательного прайминга. Психофизиология 46: 328–335
28. 28. Кислер С., Пауэрс А., Фассел С. Р., Торри С. (2008) Антропоморфные взаимодействия с роботом и агентом, подобным роботу. Социальное познание 26: 169–181
29. 29. Троп Й., Либерман Н. (2010) Теория психологической дистанции на конструктивном уровне. Психологический обзор 117: 440–463
30. 30.Санчес-Вивес М.В., Слейтер М. (2005) От присутствия к сознанию через виртуальную реальность. Nature Reviews Neuroscience 6: 332–339
31. 31. Гольдман А.И., Шрипада С.С. (2005) Симуляционистские модели распознавания эмоций на основе лица. Познание 94: 193–213.
32. 32. Эпли Н., Уэйц А., Качиоппо Дж. Т. (2007) О наблюдении за человеком: трехфакторная теория антропоморфизма. Психологический обзор 114: 864–886.
33. 33. Waytz A, Gray K, Epley N, Wegner DM (2010) Причины и последствия восприятия разума.Тенденции в когнитивных науках 14: 383–388
34. 34. Фрейд S (1919) Das Unheimliche. Gesammelte Werke 12: 229–268.
35. 35. Мори М (1970) Жуткая долина. Энергия 7: 33–35.
36. 36. Сайгин А.П., Чаминад Т., Ишигуро Х., Драйвер Дж., Фрит С. (2012) То, чего не должно быть: предсказательное кодирование и сверхъестественная долина в восприятии действий человека и гуманоидных роботов. Soc Cogn Affect Neurosci 7: 413–422
37. 37. Bourgeois P, Hess U (2008) Влияние социального контекста на мимикрию.Биологическая психология 77: 343–352
38. 38. Лакин Дж. Л., Джефферис В. Е., Ченг С. М., Чартран Т. Л. (2003) Эффект хамелеона как социальный клей: доказательства эволюционного значения бессознательной мимикрии. Журнал невербального поведения 27: 145–162.
39. 39. Ву Т., Бутко Н.Дж., Рувуло П., Бартлетт М.С., Мовеллан Дж.Р. (2009) Обучение выражению лица. Материалы 8-й Международной конференции IEEE 2009 г. по развитию и обучению. IEEE. С. 1–6.
40. 40.Waytz A, Cacioppo J, Epley N (2010) Кто видит человека? Устойчивость и важность индивидуальных различий в антропоморфизме. Перспективы психологической науки 5: 219–232
41. 41. Фридлунд AJ, Cacioppo JT (1986) Руководство по электромиографическим исследованиям на людях. Психофизиология 23: 567–589.
42. 42. Tassinary LG, Cacioppo JT (2000) Скелетомоторная система: поверхностная электромиография. Справочник по психофизиологии 2: 163–199.
43. 43.Орфанидис SJ (1988) Оптимальная обработка сигналов: Введение. 2-е изд. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макмиллан.
44. 44. Davila Ross M, Menzler S, Zimmermann E (2008) Быстрая мимика лица в игре орангутангов. Письма по биологии 4: 27.
45. 45. Cook R, Bird G, Catmur C, Press C, Heyes C (2014) Зеркальные нейроны: от происхождения к функциям. Поведенческие науки и науки о мозге 37: 177–192

Механическая активность агрегатов саморазрушающихся кардиомиоцитов при механическом сжатии

Слияние человека и машины

Источник: Инженерный колледж

Профессор Дуг Вебер стал новым преподавателем факультета машиностроения.

Несмотря на то, что этой осенью Дуг Вебер поступил на факультет машиностроения Университета Карнеги-Меллона, Питтсбург ему не привыкать. Опытный профессор и исследователь 15 лет проработал в Инженерной школе Свонсона при Университете Питтсбурга. Там он создал междисциплинарную исследовательскую программу, объединяющую нейробиологию, инженерию и медицину, для разработки технологий нейропротезирования, которые помогут людям восстановиться после инсульта, травмы спинного мозга и потери конечностей.

«Мои исследования всегда были сосредоточены на изучении того, как мозг воспринимает и контролирует движения в наших руках и ногах — простой акт достижения и схватывания чашки кофе задействует десятки мышц и миллионы нейронов, которые общаются друг с другом через нейронные сети. в нашем спинном и головном мозге, чтобы производить плавные и эффективные действия », — сказал Вебер.

Его подход состоит в том, чтобы понять, как нервная система обрабатывает и передает информацию о движении и какие изменения происходят в этих нейронных сетях после болезни или травмы.Такие знания имеют решающее значение для разработки новых решений для восстановления функций рук и ног.

«Многие травмы приводят к потере функции рук и / или ног — инсульт, травмы спинного мозга и ампутации являются частыми причинами и создают огромные препятствия на пути к независимой жизни», — пояснил Вебер. «К счастью, мы можем создать роботизированные устройства, которые могут помочь в движении парализованных конечностей, и даже создать роботизированные руки, которые физически заменят отсутствующую конечность. Действия этих роботов могут во многом имитировать действия человека.”

Задача в его работе — выяснить, как соединить роботизированную конечность с человеком, чтобы он мог управлять и чувствовать робота, как если бы он был естественной частью их тела. «Чтобы эти устройства были действительно полезными, нам необходимо установить связь с нервной системой, которая позволяет нам двигаться и чувствовать», — сказал он. Его цель — объединить инженерные и нейробиологические исследования для решения этих и других проблем, связанных с контролем и ощущениями у людей и робототехники.

Простое действие, когда нужно дотянуться до чашки кофе, задействует десятки мышц и миллионы нейронов, которые взаимодействуют друг с другом….

Дуг Вебер , Профессор машиностроения , Университет Карнеги-Меллона

Роботы уже используются с ограниченными возможностями для защиты людей от опасных задач, таких как операции аварийного восстановления в опасных средах. Вебер видит для них роль в здравоохранении, где передовые работники сталкиваются с более высоким риском заражения инфекционными заболеваниями. Примером может служить сегодняшняя пандемия коронавируса.

«Преданные делу люди выполняют важные функции по уходу за пациентами, которые сами подвергаются риску инфицирования, когда обращаются за помощью», — сказал Вебер. «Разве не было бы замечательно, если бы мы могли предложить роботов-помощников, управляемых людьми из удаленных мест, чтобы защитить как опекуна, так и пациента от инфекции? Достижение этого видения требует инноваций не только в робототехнике, но и в технологиях, используемых для соединения людей-операторов с роботами ».

Задача инженеров-робототехников — сделать роботов более умными и осведомленными.Люди очень чувствительны — все наши тела загружены миллионами сенсорных нейронов, которые позволяют нам видеть, слышать и чувствовать объекты в окружающей среде. Наш мозг полагается на эти датчики, чтобы воспринимать мир и принимать разумные решения о том, как двигаться. Для сравнения: роботы оцепенели и немы — они плохо осведомлены о мире и недостаточно умны, чтобы знать, как адаптировать свое поведение для безопасной и эффективной работы в непредсказуемых ситуациях.

В Карнеги-Меллон Вебер планирует тесно сотрудничать с сотрудниками в области нейробиологии, информатики и инженерии для создания машин, которые могут двигаться, как люди, а также чувствовать и рассуждать, позволяя им безопасно и эффективно работать вместе с людьми или независимо.Этой осенью он начал свое исследование в CMU и будет вести занятия в семестре весны 2021 года.

Хотя физическое расстояние от Питта до CMU может быть небольшим, Вебер сказал, что этот шаг кажется прыжком. «CMU обладает поистине невероятным наследием подрывных инноваций — от создания одного из первых узлов Интернета до создания автомобилей, которые могут управлять собой, CMU Tartan можно найти в ткани идей и технологий, которые изменили наш образ жизни и работы. , и играй, сказал он. «Сочетание нейробиологии и робототехники может создать не только более умные машины, но и более здоровых и счастливых людей.”

Вебер получил степень бакалавра биомедицинской инженерии в Школе инженерии Милуоки и докторскую степень. по биоинженерии из Университета штата Аризона. С 2013 по 2017 год он работал менеджером программы в DARPA, где он разработал и управлял портфелем программ исследований в области нейротехнологий в поддержку инициативы президента Обамы BRAIN. Он руководит лабораторией нейромехатронных интерфейсов в Университете Карнеги-Меллона и работает совместно с Институтом нейробиологии.

Контактное лицо для СМИ:
Лиза Кулик
[email protected]

Механическое поведение предплечья человека в ответ на кратковременные возмущения