Танцы с роботами

Представьте, что вы стоите в открытом грузовом контейнере в гавани на набережной, участвуя в эксперименте, который является частью интерактивного искусства, частью исследования роботизированного движения и одновременно современного танцевального представления.

Вы делаете глубокий вдох, и ваш живот вдавливается в плотно обернутую ткань. В ответ на изменение формы вашего торса, вызванного этим дыханием, большее количество зеркал, находящиеся вне вашей досягаемости, начинает шевелиться — они выплескивают фиолетовый свет словно диско-шар, все это сопровождается гулом двигателей, создающим роботизированный ритм.

Естественные движения вашего тела управляют этими зеркалами по беспроводной сети с помощью датчиков, которые прикреплены к задней стенке контейнера. Вы исследуете, как движение переносит информацию и как при помощи неё машины могут быть более выразительными.

Именно так описывали свои ощущения участники интерактивной инсталляции под названием Babyface. Она представляет собой плод сотрудничества между компанией People Movers (танцевальная компания) и лабораторией робототехники, автоматизации и танца (RAD) Иллинойского университета в Урбана-Шампейне. Инсталляция стала частью перформанса Arcade в Веллингтоне, Новая Зеландия, состоявшегося в феврале 2020 года.

Два крошечных беспроводных устройства соединяют датчики дыхания, прикрепленные к груди, и пару больших настенных зеркал: передатчик, который генерирует радиоволны для передачи сигналов и приемник, который захватывает и обрабатывает сигналы. Эти устройства основаны на модели, впервые предложенной американским математиком Клодом Шенноном, которого часто называли основоположником теории информации. Шеннон установил понятие коммуникации как процесса передачи информации от источника к адресату по каналу. Ученые используют эту систему в проектировании роботов, и в исследованиях взаимодействия человек-робот.

Дистанцировать процесс управления танцорами было очень непросто, т.к. это исследование не было стандартно запрограммировано. То есть нет предварительного кода, по которому машина будет двигаться за танцором. Как это получилось?

Руководствуясь законами Ньютона, инженеры учатся измерять скорость и силу, проявляющуюся в движении. Однако движения хореографов используемые в данном опыте насыщены самой разной информацией. Для достижения одного и того же действия можно использовать разную скорость и силу. Также не стоит забывать о возможностях человеческого тела деформироваться.

Инженеры часто подходят к программированию роботизированного движения способами, которые они считают эффективными, и которые не затрачивают лишних ресурсов. Ярким примером служит так называемые движения робота: когда они ограничены строго по плоскостям. Однако, если понять тонкости человеческой пластики через танец, то это может вывести на новый уровень кодирование данной информации.

Когда исполнитель протягивает руку на заданное расстояние, он делает это, тщательно выбирая из множества возможных вариантов. Грубое, отрывистое движение в сторону другого актера на сцене может указывать на срочность или даже агрессию в характере, в то время как мягкое, медленное движение может сообщать о любовных, интимных мотивах персонажа. Квалифицированные исполнители выбирают поведение в зависимости от типа настроя мероприятия. Каждый автор создает свою собственную схему движений. Они обладают уникальным интеллектом, который встраивает идеи, переживания и другие эмоции в работу, наполняя ее уникальной информацией.

Используя систему языка движений Laban / Bartenieff, созданную лабораторией RAD, удалось описать и разбить сложные и нагруженные информацией человеческие движения на отдельные части, которые использовались для программирования искусственного действия роботов. В сочетании с разработкой эффективных способов расшифровки таких сигналов ученые тщательно продумывали оборудование для передачи сигналов. Использование более сложных аппаратных средств позволяет кодировать более сложные сообщения в движении. Но тогда появляется другая проблема. Можно передать сложный поток информации, который будет успешно расшифрован, передан и преобразован в код, готовый к использованию в течение нескольких секунд. Это не изменит сложности конструкции робота.

Последние 15 лет робототехнологии топтались на месте, поскольку в основном решались вопросы операционных систем для машин, на определенный период забыв об их механике. Из-за простоты их нынешнего оборудования роботы не могут точно воспроизвести движение человека. Однако сейчас этим вопросом начали заниматься более серьезно. Частью данной проблемы является способность внутренних систем приспосабливаться к переменам окружающей среды. Традиционно роботизированные движения оптимизируются с учетом их физических ограничений так, чтобы робот работал наиболее эффективно. Чтобы запрограммировать робота, например, поднять руку и двигать ею, как бы приветствуя человека, кодируется целый набор действий.

Традиционно траектория движения руки выбиралась на основе оптимизации динамики физической системы. Затем робототехники подсчитывают затраты, которые необходимо минимизировать, например, сколько энергии расходует движение и как лучше его оптимизировать. В лаборатории RAD вместо того, чтобы измерять энергетические затраты, решили проверить, сколько вариантов движений может выполнить робот без оглядки на энергозатратность, чтобы в дальнейшем объединить их и сделать их похожими на человеческие с учетом механических возможностей машины.

Роботы не могут творить что-либо сами без заранее написанного кода. Взаимодействие с хореографами направлено на создание гармонии между человеком и машиной, той гармонии, которая могла бы улучшить наше взаимодействие с ними на заводах, в больницах, школах и домах в будущем.