Toque final: como os cientistas estão dando aos robôs sentidos táteis semelhantes aos humanos

Há uma cena de pesadelo no filme de 2006 de Guillermo del Toro, O Labirinto do Fauno, na qual somos confrontados por uma criatura humanóide sinistra chamada Homem Pálido. Sem olhos em sua cabeça monstruosa e sem cabelos, o Homem Pálido, que se assemelha a um Voldemort sem olhos, vê com a ajuda de globos oculares embutidos nas palmas das mãos. Usando esses apêndices oculares aumentados, que ele segura na frente de seu rosto sem olhos como óculos, o Homem Pálido é capaz de visualizar e se mover pelo ambiente.

Isso até certo ponto descreve o trabalho realizado por pesquisadores do Bristol Robotics Laboratory do Reino Unido – embora sem todo o aspecto aterrorizante do horror corporal. Só que no caso deles, o substituto do Homem Pálido não tem simplesmente um globo ocular na palma de cada mão; ele tem um em cada dedo.

“Nos últimos quatro ou cinco anos, houve uma mudança que aconteceu no campo de sensoriamento tátil e robótica [na forma de] um movimento para o uso de câmeras para sensores”, professor Nathan Lepora , que lidera o 15- membro Tactile Robotics Research Group para o Bristol Robotics Laboratory, disse ao Digital Trends. “É chamado de detecção tátil óptica e baseada em visão. A razão disso é porque há um entendimento de que o conteúdo de informações de alta resolução na ponta dos dedos é crucial para a inteligência artificial [necessária] para controlar esses sistemas.”

A Digital Trends cobriu o trabalho de Lepora pela primeira vez em 2017 , descrevendo uma versão inicial do projeto de sua equipe como sendo “composta por uma webcam montada em uma ponta de dedo macia impressa em 3D que rastreia pinos internos, projetados para agir como os receptores de toque nas pontas dos dedos humanos .

Desde então, o trabalho tem avançado constantemente. Para esse fim, a equipe publicou recentemente uma nova pesquisa revelando os últimos passos do projeto: criar uma pele tátil impressa em 3D que pode um dia dar a mãos protéticas ou robôs autônomos uma sensação de toque muito mais de acordo com as mãos humanas de carne e osso. .

A malha impressa em 3D consiste em papilas semelhantes a pinos que imitam estruturas dérmicas semelhantes que são encontradas entre as camadas dérmicas externas e internas da pele humana. Estes podem produzir sinais nervosos artificiais, que, quando medidos, se assemelham às gravações de neurônios reais que permitem que os mecanorreceptores do corpo identifiquem a forma e a pressão de itens ou superfícies quando tocados.

“Quando fizemos essa comparação dos sinais vindos de nossos dedos artificiais com os dados reais, encontramos uma correspondência muito semelhante entre os dois conjuntos de dados, com o mesmo tipo de colinas e vales [encontrados em ambos]”, explicou Lepora.

A combinação dessas informações de receptores de pele impressas em 3D com dados retirados de pequenas câmeras embutidas pode, a equipe espera, ser a chave para desvendar um sonho de longo prazo em inteligência artificial e robótica: uma sensação de toque artificial.

Todos os cinco sentidos

Embora nem todos os pesquisadores concordem necessariamente, talvez o objetivo fundamental mais amplo da IA ​​seja replicar a inteligência humana (ou, pelo menos, a capacidade de realizar todas as tarefas de que os humanos são capazes) dentro de um computador. Isso significa descobrir maneiras de recriar os cinco sentidos – visão, audição, olfato, paladar e tato – em forma de software. Só então poderão ser realizados potenciais testes de Inteligência Artificial Geral, como o proposto “ Teste do Café ” (um robô verdadeiramente inteligente deve ser capaz de entrar em uma casa e obter os ingredientes e componentes necessários para fazer uma xícara de café). .

Até o momento, muita atenção e progresso foram feitos quando se trata de reconhecimento de imagem e áudio. Menos atenção, mas ainda alguma, foi dada ao cheiro e sabor. Sensores inteligentes equipados com IA podem identificar centenas de cheiros diferentes em um banco de dados por meio do desenvolvimento de um “ nariz digital ”. Testadores digitais de sabor , capazes de fornecer medidas objetivas em relação ao sabor, também são objeto de investigação. Mas o toque permanece tentadoramente fora de alcance.

“Estamos mais conscientes de áreas como a visão”, disse Lepora, explicando por que o foco tem sido frequentemente em outros lugares para os pesquisadores. “Por isso, atribuímos mais importância a isso em termos do que fazemos todos os dias. Mas quando se trata de toque, na maioria das vezes nem percebemos que estamos usando. E certamente não que seja tão importante quanto é. No entanto, se você tirar o sentido do tato, suas mãos seriam totalmente inúteis. Você não podia fazer nada com eles.”

Isso não quer dizer que os robôs tenham evitado interagir com objetos do mundo real. Por mais de meio século, robôs industriais com eixos de movimentos limitados e ações simples, como agarrar e girar, foram empregados nas linhas de montagem das fábricas. Nos centros de atendimento da Amazon, os robôs desempenham um papel crucial para garantir que o processo de entrega de um dia seja possível. Graças a uma aquisição da empresa de robótica Kiva em 2012, os armazéns da Amazon apresentam exércitos de robôs semelhantes a grandes Roombas que se movimentam pelas prateleiras de produtos, levando-os aos “coletores” humanos para selecionar os itens certos.

No entanto, embora esses dois processos reduzam bastante o tempo que os humanos levariam para concluir essas tarefas sem assistência, esses robôs executam apenas uma funcionalidade limitada – deixando os humanos para realizar grande parte do trabalho de precisão.

Há uma boa razão para isso: embora o manuseio hábil seja algo que a maioria dos humanos dá como certo, é algo extraordinariamente difícil para as máquinas. O toque humano é extremamente matizado. A pele tem uma estrutura mecânica altamente complexa, com milhares de terminações nervosas apenas nas pontas dos dedos, permitindo sensibilidade de altíssima resolução a detalhes finos e pressão. Com nossas mãos, podemos sentir vibrações, calor, forma, fricção e textura – até imperfeições submilimétricas ou até mesmo de nível mícron. (Para uma visão simples e de baixa resolução de como a vida é difícil com recursos de toque limitados, veja como você pode passar um único dia sem problemas usando luvas grossas. É provável que você as esteja rasgando muito antes do meio da manhã!)

Feedback sensorial

“O que dá aos humanos essa flexibilidade e destreza é o feedback sensorial que recebemos”, disse Lepora. “Enquanto realizamos uma tarefa, recebemos feedback sensorial do ambiente. Para destreza, quando estamos usando nossas mãos, esse feedback sensorial dominante é nosso senso de toque. Ele nos dá conteúdo de alta resolução e alta informação, sensações e informações sobre nosso ambiente para orientar nossas ações.”

Resolver esse problema exigirá avanços em hardware e software: garras robóticas mais flexíveis e hábeis com habilidades superiores para reconhecer o que estão tocando e se comportar de acordo. Componentes menores e mais baratos ajudarão. Por exemplo, abordagens para garras robóticas que usam câmeras para perceber o mundo datam pelo menos da década de 1970, com projetos como o pioneiro robô Freddy da Universidade de Edimburgo. No entanto, só muito recentemente as câmeras ficaram pequenas o suficiente para caber em uma peça de hardware do tamanho da ponta de um dedo humano. “Cinco anos atrás, a menor câmera que você podia comprar tinha talvez alguns centímetros de diâmetro”, disse Lepora. “Agora você pode comprar câmeras que são [apenas alguns] milímetros.”

Ainda há muito trabalho a ser feito antes que inovações como a detecção de dedos macios possam ser incorporadas aos robôs para dar a eles habilidades de detecção tátil. Mas quando isso acontecer, será um divisor de águas – seja para construir robôs capazes de realizar um número maior de tarefas de ponta a ponta no local de trabalho (pense em um armazém da Amazon totalmente automatizado) ou até mesmo agir em “alta -toque” trabalhos como desempenhar funções de cuidador.

À medida que os robôs se tornam mais integrados à vida como a conhecemos, a capacidade de interagir com segurança com aqueles ao seu redor se tornará mais importante. Desde 1979, quando um operário de uma fábrica de Michigan chamado Robert Williams se tornou a primeira pessoa na história morta por um robô, os robôs têm sido frequentemente separados dos humanos como medida de segurança. Ao dar-lhes a capacidade de tocar com segurança, poderíamos começar a quebrar essa barreira.

O poder do toque

Há evidências que sugerem que, ao fazê-lo, os robôs podem aumentar sua aceitação pelos humanos. Criaturas vivas, humanas ou não, se tocam como meio de comunicação social – e, não, não apenas de maneira sexual. Macacos bebês que são privados de contato tátil com uma figura materna podem ficar estressados ​​e desnutridos. Nos humanos, um tapinha nas costas nos faz sentir bem. Fazer cócegas nos faz rir. Um breve contato corpo a corpo de um bibliotecário pode resultar em avaliações mais favoráveis ​​de uma biblioteca, e toques “simples” semelhantes podem nos fazer dar mais gorjetas em um restaurante, gastar mais dinheiro em um restaurante ou classificar um “tocador” como mais atrativo.

Um estudo sobre o assunto, um artigo de 2009 intitulado “ A pele como órgão social ”, observa que: “Em geral, a pesquisa em neurociência social tende a se concentrar em canais visuais e auditivos como rotas para informações sociais. No entanto, como a pele é o local de eventos e processos cruciais para a maneira como pensamos, sentimos e interagimos uns com os outros, o toque pode mediar as percepções sociais de várias maneiras”. O toque de um robô provocaria sentimentos positivos em nós, fazendo-nos sentir mais carinho em relação às máquinas ou nos tranquilizar de outra forma? É inteiramente possível.

Um estudo de 56 pessoas interagindo com uma enfermeira robótica descobriu que os participantes relataram uma resposta subjetiva geralmente favorável ao toque iniciado pelo robô, seja para limpar a pele ou proporcionar conforto. Outra pesquisa mais recente, intitulada “ The Persuasive Power of Robot Touch ”, também explorou esse tópico.

“[Pesquisas anteriores mostraram] que as pessoas tratam os computadores educadamente, um comportamento que à primeira vista parece irracional em relação aos computadores”, Laura Kunold , professora assistente da faculdade de Psicologia no Design Centrado no Homem de Sistemas Socio-Digitais da Universidade Ruhr, na Alemanha. Bochum, disse ao Digital Trends. “Como os robôs têm corpos físicos, eu me perguntava se efeitos positivos, como estados emocionais positivos ou conformidade, conhecidos pela pesquisa de toque interpessoal, também poderiam ser obtidos pelo toque de um robô”. Ela observou: “Humanos – estudantes em nosso trabalho – geralmente estão abertos a gestos de toque não funcionais de um robô. Eles se divertiram e descreveram o gesto como agradável e não prejudicial”.

À medida que as interações dos robôs se tornam mais comuns, o toque provavelmente será um aspecto importante de sua aceitação social. Como George Elliot escreve (não, deve-se dizer, especificamente sobre robôs) em Middlemarch , “quem medirá a sutileza desses toques que transmitem a qualidade da alma e do corpo?”

Os robôs estão cada vez mais capazes. Vários anos atrás, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts construiu um robô macio e delicado o suficiente para capturar e soltar um peixe vivo enquanto ele nada em um tanque. Os robôs de colheita de frutas e vegetais também podem identificar e depois colher produtos delicados, como tomates , sem esmagá-los em passata. Espero que em breve eles sejam confiáveis ​​o suficiente para fazer a mesma coisa com mãos humanas.

Graças a um trabalho como esse realizado por pesquisadores do Bristol Robotics Laboratory, eles estão se aproximando o tempo todo.