人能與機(jī)器人交互，已經(jīng)不是什么新鮮事了，那么通人性的狗子是不是也能與機(jī)器人交互呢？

就這個(gè)問題，耶魯大學(xué)社交機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)「狗機(jī)交互」的研究，發(fā)現(xiàn)寵物狗真的會(huì)聽從社交機(jī)器人發(fā)出的命令！

這一研究由耶魯大學(xué)在讀博士生 Meiying Qin 等人展開，研究成果在 2020 年 3 月底的 ACM/IEEE 國際人機(jī)交互會(huì)議（HRI 2020）上公布，相關(guān)論文以 Dog Sit！ Domestic Dogs ［Canis familiaris］ Follow a Robot‘s Sit Commands（坐下！寵物狗聽從機(jī)器人的“坐下”命令）為題發(fā)表于 SCI 期刊 IEEE Spectrum。

如何做到有效的「狗機(jī)交互」

雷鋒網(wǎng)從 IEEE Spectrum 官網(wǎng)了解到，這類「狗機(jī)交互」的研究已有先例：

一組研究人員（Pongrácz 領(lǐng)銜）測試狗是否能在不同條件下聽從主人的命令——主人與狗在同一個(gè)房間內(nèi)（3D 情況），或主人經(jīng)由流媒體視頻與狗實(shí)時(shí)交互（2D 情況），或僅僅通過主人從揚(yáng)聲器傳出的聲音與狗交互（0D 情況）。結(jié)果不難想象，狗在 3D 情況下最能聽從命令，0D 情況下最不能聽從命令，2D 的情況介于前述二者之間。

另一組研究人員（Lakatos 領(lǐng)銜）測試狗是如何對擁有定制手臂的 PeopleBot 經(jīng)濟(jì)型人機(jī)交互機(jī)器人給出的指示做出反應(yīng)的。具體來講，首先在互動(dòng)階段，機(jī)器人與主人進(jìn)行 6 分鐘的交互，狗在一旁觀察，然后機(jī)器人給狗食物作為獎(jiǎng)勵(lì)；隨后是測試階段，面對著兩個(gè)裝有隱藏食物獎(jiǎng)勵(lì)的桶，機(jī)器人對著狗指向了其中的一個(gè)桶。研究發(fā)現(xiàn)，狗在有機(jī)器人的情況下會(huì)比沒有機(jī)器人的情況表現(xiàn)得更好。然而這項(xiàng)研究也反映出了一些問題：機(jī)器人并非能顯著影響狗的行為，狗并非任何時(shí)候都很聽機(jī)器人的話，人類能比機(jī)器人更好的影響狗的行為。

在這些研究的基礎(chǔ)之上，耶魯大學(xué)社交機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)便明確了其研究的目的，他們希望能探索狗是否能很好地理解人類的社會(huì)行為——在它們眼中，機(jī)器人更像是它們所服從的人類，還是它們所不服從的揚(yáng)聲器。

雷鋒網(wǎng)了解到，該研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)分別調(diào)查狗是否會(huì)在社交機(jī)器人叫了他們的名字后做出響應(yīng)、狗是否會(huì)聽從機(jī)器人給出的“sit”（坐下）命令。

34 只寵物狗（17 只為實(shí)驗(yàn)組、17 只為對照組）參與了實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)的房間里，有研究人員、狗主人、機(jī)器人、揚(yáng)聲器，以及寵物狗。

下圖為攝像機(jī)在不同視角下拍攝到的實(shí)驗(yàn)/對照組的實(shí)驗(yàn)情況。

如下圖，每個(gè)狗狗經(jīng)歷的實(shí)驗(yàn)流程大致是：在對測試環(huán)境做了簡短的介紹后，機(jī)器人或揚(yáng)聲器叫出了狗的名字（聲音完全一樣），此時(shí)研究人員便在一旁觀察狗是否有所反應(yīng)。然后，機(jī)器人或揚(yáng)聲器將與狗主人開始交談一會(huì)兒，試圖在寵物狗面前提升存在感，隨后為寵物狗提供一些小獎(jiǎng)勵(lì)，最后發(fā)出一聲“坐下”的命令，研究人員也會(huì)密切觀察狗狗此時(shí)是否會(huì)聽話地坐下。

研究表明，在被叫了名字后，狗更多時(shí)候盯著機(jī)器人看，而不是擴(kuò)音器；在聽到“坐下”指令時(shí)，相比揚(yáng)聲器（不足 20%），狗狗聽從機(jī)器人（約 60%）指令的次數(shù)更多。

從下圖就能看出，不論是寵物狗對眼前發(fā)號施令者的觀察時(shí)間還是聽從指令的次數(shù)，機(jī)器人的效果都明顯優(yōu)于揚(yáng)聲器。

機(jī)器人還是機(jī)器狗？

值得一提的是，實(shí)驗(yàn)中用到的機(jī)器人，正是軟銀集團(tuán)的機(jī)器人 NAO。NAO 是一個(gè)小型人形機(jī)器人，專門用于與人進(jìn)行交互，可以走路、跳舞、說話、識別人臉和物體，目前已經(jīng)發(fā)展到了第六代，被用于全球范圍內(nèi)的研究、教育和醫(yī)療。

此次實(shí)驗(yàn)中，NAO 發(fā)出的所有聲音都來自位于其頭部的揚(yáng)聲器。為避免任何可能存在的誤差，NAO 傳出的聲音都是經(jīng)過剪輯的人聲音頻，并非是內(nèi)置的文本轉(zhuǎn)語音（TTS）模塊。

這背后的原因具體來說有兩點(diǎn)：

一些主人會(huì)按自己的喜好給寵物起一些偏門的名字，TTS 無法保證可以正確地念出來。

狗比人對聲音更敏感，即使一些對人類來說已經(jīng)算是自然的 TTS 也可能缺少狗所依賴的聲學(xué)特征，且大多數(shù) TTS 能提供的音調(diào)也是有限的，狗可能無法理解 TTS 的一些表達(dá)。

而對于這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，有些人可能會(huì)問：給寵物狗做實(shí)驗(yàn)，為什么要用機(jī)器人，而不是機(jī)器狗？

對機(jī)器人領(lǐng)域有一定了解的人可能聽說過索尼的 AIBO 機(jī)器狗。

據(jù)悉，AIBO 最早于 1999 年推出，但在 2006 年遭遇停產(chǎn)。時(shí)隔 12 年后，索尼再次進(jìn)入家用機(jī)器人行業(yè)，于 2018 年春季推出新版 AIBO。

相比以前的版本，2018 年推出的機(jī)器狗動(dòng)作更流暢自然，配備了魚眼攝像頭，可與傳感器一起探測、分析聲音和圖像。另外，同步定位和映射技術(shù)使其能夠適應(yīng)環(huán)境，而控制這一切的是一個(gè) 64 位的四核 CPU，其功耗為 14 瓦，續(xù)航時(shí)間約 2 小時(shí)。

不過研究人員并未將 AIBO 作為參與實(shí)驗(yàn)的機(jī)器人，原因就在于 AIBO 往往不會(huì)被寵物狗視為競爭對手，也不會(huì)像對待其他狗一樣對待 AIBO。在汪星人的世界里，AIBO 連“一只奇怪的狗”都算不上，只是“一個(gè)鬼東西”。

對于這項(xiàng)研究，研究團(tuán)隊(duì)表示，其貢獻(xiàn)在于首次發(fā)現(xiàn)了狗對社交機(jī)器人會(huì)表現(xiàn)出積極的行為，同時(shí)社交機(jī)器人也可以影響狗的行為。因此，這一研究加深了我們對人與社交機(jī)器人交互的本質(zhì)的理解。

但擺在研究人員面前的一個(gè)更深入的問題是，盡快確定可能會(huì)增加或減少寵物狗與機(jī)器人交互可能性的具體因素，因此他們也在嘗試一些更為理想的場景。例如，通過狗主人與機(jī)器人更多的互動(dòng)（交談、眼神交流等）鼓勵(lì)狗對機(jī)器人消除焦慮、建立好感，以便提升狗對機(jī)器人的注意力。
責(zé)任編輯:pj