「狗機交互」來(lái)了！狗子會(huì )聽(tīng)誰(shuí)的話(huà)？機器人 or 機器狗？

人能與機器人交互，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器人交互呢？

就這個(gè)問(wèn)題，耶魯大學(xué)社交機器人實(shí)驗室的研究人員進(jìn)行了一項「狗機交互」的研究，發(fā)現寵物狗真的會(huì )聽(tīng)從社交機器人發(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(kāi)，研究成果在 2020 年 3 月底的 ACM/IEEE 國際人機交互會(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(tīng)從機器人的“坐下”命令）為題發(fā)表于 SCI 期刊 IEEE Spectrum。

有效的「狗機交互」

雷鋒網(wǎng)從 IEEE Spectrum 官網(wǎng)了解到，這類(lèi)「狗機交互」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(tīng)從主人的命令——主人與狗在同一個(gè)房間內（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(guò)主人從揚聲器傳出的聲音與狗交互（0D 情況）。結果不難想象，狗在 3D 情況下最能聽(tīng)從命令，0D 情況下最不能聽(tīng)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)濟型人機交互機器人給出的指示做出反應的。具體來(lái)講，首先在互動(dòng)階段，機器人與主人進(jìn)行 6 分鐘的交互，狗在一旁觀(guān)察，然后機器人給狗食物作為獎勵；隨后是測試階段，面對著(zhù)兩個(gè)裝有隱藏食物獎勵的桶，機器人對著(zhù)狗指向了其中的一個(gè)桶。 研究發(fā)現，狗在有機器人的情況下會(huì )比沒(méi)有機器人的情況表現得更好。然而這項研究也反映出了一些問(wèn)題：機器人并非能顯著(zhù)影響狗的行為，狗并非任何時(shí)候都很聽(tīng)機器人的話(huà)，人類(lèi)能比機器人更好的影響狗的行為。

在這些研究的基礎之上，耶魯大學(xué)社交機器人實(shí)驗室的研究團隊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(lèi)的社會(huì )行為——在它們眼中，機器人更像是它們所服從的人類(lèi)，還是它們所不服從的揚聲器。

雷鋒網(wǎng)了解到，該研究團隊設計的實(shí)驗分別調查狗是否會(huì )在社交機器人叫了他們的名字后做出響應、狗是否會(huì )聽(tīng)從機器人給出的“sit”（坐下）命令。

34 只寵物狗（17 只為實(shí)驗組、17 只為對照組）參與了實(shí)驗，在實(shí)驗的房間里，有研究人員、狗主人、機器人、揚聲器，以及寵物狗。

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

如下圖，每個(gè)狗狗經(jīng)歷的實(shí)驗流程大致是：在對測試環(huán)境做了簡(jiǎn)短的介紹后，機器人或揚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(guān)察狗是否有所反應。然后，機器人或揚聲器將與狗主人開(kāi)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勵，最后發(fā)出一聲“坐下”的命令，研究人員也會(huì )密切觀(guān)察狗狗此時(shí)是否會(huì )聽(tīng)話(huà)地坐下。

研究表明，在被叫了名字后，狗更多時(shí)候盯著(zhù)機器人看，而不是擴音器；在聽(tīng)到“坐下”指令時(shí)，相比揚聲器（不足 20%），狗狗聽(tīng)從機器人（約 60%）指令的次數更多。

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

機器人還是機器狗？

值得一提的是，實(shí)驗中用到的機器人，正是軟銀集團的機器人 NAO。NAO 是一個(gè)小型人形機器人，專(zhuān)門(mén)用于與人進(jìn)行交互，可以走路、跳舞、說(shuō)話(huà)、識別人臉和物體，目前已經(jīng)發(fā)展到了第六代，被用于全球范圍內的研究、教育和醫療。

此次實(shí)驗中，NAO 發(fā)出的所有聲音都來(lái)自位于其頭部的揚聲器。為避免任何可能存在的誤差，NAO 傳出的聲音都是經(jīng)過(guò)剪輯的人聲音頻，并非是內置的文本轉語(yǔ)音（TTS）模塊。

這背后的原因具體來(lái)說(shuō)有兩點(diǎn)：

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

● 狗比人對聲音更敏感，即使一些對人類(lèi)來(lái)說(shuō)已經(jīng)算是自然的 TTS 也可能缺少狗所依賴(lài)的聲學(xué)特征，且大多數 TTS 能提供的音調也是有限的，狗可能無(wú)法理解 TTS 的一些表達。

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

對機器人領(lǐng)域有一定了解的人可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)索尼的 AIBO 機器狗。

據悉，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 年推出的機器狗動(dòng)作更流暢自然，配備了魚(yú)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，續航時(shí)間約 2 小時(shí)。

不過(guò)研究人員并未將 AIBO 作為參與實(shí)驗的機器人，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”。

對于這項研究，研究團隊表示，其貢獻在于首次發(fā)現了狗對社交機器人會(huì )表現出積極的行為，同時(shí)社交機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(wèn)題是，盡快確定可能會(huì )增加或減少寵物狗與機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(chǎng)景。例如，通過(guò)狗主人與機器人更多的互動(dòng)（交談、眼神交流等）鼓勵狗對機器人消除焦慮、建立好感，以便提升狗對機器人的注意力。

事實(shí)上，之前就有一些機械動(dòng)作引起了動(dòng)物的壓力和恐懼，研究人員也希望能更關(guān)注寵物的心理健康。未來(lái)，設計專(zhuān)用于娛樂(lè )寵物的家用社交機器人也是一個(gè)可以探索的方向。

引用來(lái)源：

[1]https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3371382.3380734

[2]https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-software/dogs-obey-commands-given-by-social-robots

[3]https://baike.baidu.com/item/AIBO%E6%9C%BA%E5%99%A8%E7%8B%97/10204215?fr=aladdin

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