التفاعل بين الإنسان والروبوت هو دراسة التفاعلات بين البشر والروبوتات. وغالبا ما يشار إليها باسم HRI من قبل الباحثين. التفاعل بين الإنسان والروبوت هو مجال متعدد التخصصات مع مساهمات من التفاعل بين الإنسان والحاسوب ، والذكاء الاصطناعي ، والروبوتات ، وفهم اللغة الطبيعية والتصميم والعلوم الاجتماعية.

فريف
ويشكل مصطلح “التفاعل” و “الفعل” ، الذي تشكله جمعية كلمتين “inter” و “action” ، في مفهومه ذاته ، فكرة العمل المتبادل ، في المعاملة بالمثل ، للعديد من العناصر. في مجال العلاقات الإنسانية ، يتدخل “التفاعل” كتقلص لعبارة “التفاعل الاجتماعي” المعرّفة كعلاقة شخصية بين شخصين (هنا رجل / روبوت) ، يتم فيه تبادل المعلومات.

يتم تنظيم التفاعل بين الإنسان والروبوت حول العديد من الألواح التكنولوجية. في الواقع ، من أجل تطوير الروبوتات مع القدرة على التعاون ولكن أيضا على “العيش” في اتصال مع البشر ، ويعمل الباحثون على تطوير خوارزميات التعلم ، ويدرسون الجانب الميكانيكي ، وإجراء البحوث على المواد.

أصول
لقد كان تفاعل الإنسان-الروبوت موضوعًا لكل من الخيال العلمي والمضاربة الأكاديمية حتى قبل وجود أي إنسان آلي. لأن HRI يعتمد على معرفة التواصل البشري (الطبيعي في بعض الأحيان) ، فإن العديد من جوانب HRI هي استمرار لموضوعات الاتصالات البشرية التي هي أقدم بكثير من الروبوتات في حد ذاتها.

أصل المؤلف HRI كمشكلة منفصلة ذكره المؤلف في القرن العشرين اسحق اسيموف في عام 1941 ، في روايته I ، Robot. ينص على القوانين الثلاثة للإنسان الآلي كما ،

قد لا يصيب الإنسان الآلي إنسانًا أو ، من خلال التقاعس عن العمل ، يسمح للإنسان بالضرر.
يجب أن يطيع الروبوت أي أوامر تعطيه للبشر ، إلا إذا كانت هذه الأوامر تتعارض مع القانون الأول.
يجب على الروبوت أن يحمي وجوده طالما أن هذه الحماية لا تتعارض مع القانون الأول أو الثاني.

تحدد هذه القوانين الثلاثة للروبوتات فكرة التفاعل الآمن. كلما اقترب الإنسان والإنسان وأصبحت العلاقات أكثر تعقيدًا كلما ازداد خطر إصابة الإنسان. في أيامنا هذه في المجتمعات المتقدمة ، يعمل المصنعون الذين يستخدمون الروبوتات على حل هذه المشكلة بعدم السماح للإنسان والروبوتات بمشاركة مساحة العمل في أي وقت. ويتحقق ذلك عن طريق تحديد المناطق الآمنة باستخدام أجهزة استشعار أو أقفاص مادية lidar. وبالتالي يحظر تماما وجود البشر في مساحة العمل الروبوت في حين أنها تعمل.

مع تقدم الذكاء الاصطناعي ، يمكن للروبوتات المستقلة أن تمتلك في نهاية المطاف سلوكيات أكثر استباقية ، وتخطط لحركاتها في بيئات مجهولة معقدة. تحافظ هذه الإمكانات الجديدة على السلامة كمسألة أساسية وكفاءة ثانوية. وللسماح لهذا الجيل الجديد من الروبوتات ، يتم إجراء الأبحاث على اكتشاف الإنسان ، وتخطيط الحركة ، وإعادة بناء المشهد ، والسلوك الذكي من خلال تخطيط المهام والسلوك المتوافق باستخدام التحكم في القوة (مخططات التحكم في المعاوقة أو الدخول).

الهدف من أبحاث HRI هو تحديد نماذج لتوقعات البشر فيما يتعلق بتفاعل الروبوت لتوجيه تصميم الروبوت وتطوير الخوارزمية مما يسمح بمزيد من التفاعل الطبيعي والفعال بين البشر والروبوتات. وتتراوح الأبحاث بين كيفية عمل البشر مع المركبات غير المأهولة التي تعمل عن بُعد والتي تعمل عن بعد لتعاون الأقران مع الروبوتات المجسمة.

يدرس الكثيرون في مجال HRI كيف يتعاون البشر ويتفاعلون ويستخدمون هذه الدراسات لتحفيز كيفية تفاعل الروبوتات مع البشر.

هدف التفاعلات الودية بين الإنسان والروبوت
الروبوتات هي عوامل اصطناعية ذات قدرات الإدراك والفعل في العالم المادي والتي غالباً ما يشار إليها بباحثون كمنطقة عمل. وقد تم تعميم استخدامها في المصانع ، لكنها في الوقت الحاضر تميل إلى أن تكون موجودة في أكثر المجتمعات تقدمًا من الناحية التكنولوجية في مجالات حرجة مثل البحث والإنقاذ ، والمعركة العسكرية ، والكشف عن الألغام والقنابل ، والاستكشاف العلمي ، وإنفاذ القانون ، والترفيه والرعاية في المستشفيات.

هذه المجالات الجديدة للتطبيقات تنطوي على تفاعل أوثق مع المستخدم. إن مفهوم التقارب يجب أن يؤخذ بمعناه الكامل ، الروبوتات والبشر يشتركون في مساحة العمل ، ولكنهم يشتركون أيضًا في الأهداف من حيث إنجاز المهمة. يحتاج هذا التفاعل الوثيق إلى نماذج نظرية جديدة ، من ناحية لعلماء الروبوت الذين يعملون على تحسين فائدة الروبوتات ومن ناحية أخرى لتقييم مخاطر وفوائد هذا “الصديق” الجديد لمجتمعنا الحديث.

مع التقدم في منظمة العفو الدولية ، يركز البحث على جزء واحد نحو التفاعل المادي الأكثر أمانًا ، ولكن أيضًا على التفاعل الصحيح اجتماعيًا ، اعتمادًا على المعايير الثقافية. الهدف هو بناء تواصل سهل وسهل مع الروبوت من خلال الكلام والإيماءات وتعبيرات الوجه.

يشير Dautenhahn إلى التفاعل الودية بين الإنسان والروبوت على أنه “Robotiquette” يعرّفه على أنه “القواعد الاجتماعية لسلوك الروبوت (” robotiqueette “) التي تكون مريحة ومقبولة لدى البشر”. يجب على الروبوت أن يتكيف مع طريقة تعبيرنا عن الرغبات والأوامر. وليس العكس. لكن بيئات اليوم مثل المنازل لديها قواعد اجتماعية أكثر تعقيدًا من تلك التي تضمنتها المصانع أو حتى البيئات العسكرية. وبالتالي ، يحتاج الروبوت إلى إدراك وفهم القدرات لبناء نماذج ديناميكية من المناطق المحيطة به. تحتاج إلى تصنيف الأشياء ، والتعرف على البشر وتحديد مكانهم وزيادة عواطفهم. تدفع الحاجة إلى القدرات الديناميكية إلى الأمام كل مجال فرعي من الروبوتات.

علاوة على ذلك ، يمكن للروبوتات ، من خلال فهم ومعرفة الدلائل الاجتماعية ، تمكين السيناريوهات التعاونية مع البشر. على سبيل المثال ، مع الارتفاع السريع لآلات التصنيع الشخصي مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد لأجهزة الكمبيوتر المكتبية ، أجهزة التقطيع بالليزر ، إلخ ، التي تدخل منازلنا ، قد تنشأ سيناريوهات حيث يمكن للروبوتات المشاركة في التحكم في التعاون والتنسيق وتحقيق المهام معًا. تم بالفعل دمج الروبوتات الصناعية في خطوط التجميع الصناعي وتعمل بالتعاون مع البشر. تمت دراسة التأثير الاجتماعي لمثل هذه الروبوتات وأشارت إلى أن العمال ما زالوا يعالجون الروبوتات والكيانات الاجتماعية ، ويعتمدون على الإشارات الاجتماعية لفهمهم والعمل معًا.

على الجانب الآخر من البحث في HRI ، فإن النمذجة المعرفية “للعلاقة” بين الإنسان والروبوتات تفيد علماء النفس والباحثين الروبوتيين أن دراسة المستخدم غالباً ما تكون ذات مصالح على كلا الجانبين. يسعى هذا البحث إلى جزء من المجتمع البشري. من أجل التفاعل الفعال بين الإنسان والرجل الآلي يجب تنفيذ العديد من مهارات الاتصال والميزات ذات الصلة في تصميم هذه العوامل / النظم الصناعية.

تبسيط التفاعلات
أنسنة
ليس فقط المظهر مهمًا ، ولكن الإيماءات لها دور أساسي أيضًا. كلما كان ظهور الروبوت أكثر إنسانية ، كان من الأسهل على الرجل أن يقبل شركته.

لجعل قبول الإنسان للإنسان أسهل وتأكيد التفاعل الطبيعي والآمن ، لا يبقى أي شيء للصدفة ، بدءاً بمظهر الروبوت. وبالتالي ، فإن المواد المرنة التي اختارها Robopec “الجلد” تساعد على جعل الروبوت الخاص به معبرا: “Reeti يسمح لنا بإضافة التفاعل بين الرجل والروبوت ، من خلال لوحة من العواطف. جلد Reeti هو مرن وقابل للتشوه ، لذلك يمكن “يقلد بعض العواطف” ، يشرح كريستوف روسي ، مؤسس Robopec. بالإضافة إلى الوجه المعبّر ، تسمح المواد الناعمة والذكية أيضًا بلمسة أكثر حساسية.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال إعادة إنتاج مهارات الإنسان الحاسوبي على روبوت يشكل تحديًا أساسيًا بالنسبة إلى الروبوتات. تسمى هذه الفجوة بين الذكاء الاصطناعي والذكاء المعقول: Paradox of Moravec.

الحكم الذاتي
تعمل AIST (المعهد الوطني للعلوم الصناعية المتقدمة والتكنولوجيا في Tsukuba) بالتعاون مع CNRS ، لمدة 10 سنوات لتطوير التواصل بين البشر والروبوتات ، بما في ذلك محاولة إنشاء إنسان آلي ذاتي الاستقلالية يدرك ويطيع الرجل. لجعل هذا ممكنا ، يختار العلماء نهجًا مركّزًا على الإدراك الحسي ثلاثي. من خلال iCub ، وهو روبوت صغير مفتوح المصدر مزود بثلاثة حواس (بصري ، سمع ، لمسة) ، يعمل الباحثون في المعهد الإيطالي للتكنولوجيا على تحسين الإحساس باللمس. iCub هو إنسان آلي يمكن أن يتفاعل مع بيئته وبشرته. يمكن أن يتعرف على الأجسام المختلفة ، ويمتصها دون تحطيمها ويحفظ اسمها.

في شركة Akka Technologies ، قام المهندسون بدمج طبقة من الذكاء الاصطناعي في سيارة Link and Go الآلية: “تستطيع السيارة التعرف على الراكب ، واعتمادًا على الوقت والسياق ، تقترح الطرق. يصبح الروبوت قوة اقتراح. ولكن بغض النظر عن مستوى الذكاء ، يجب أن يكون الرجل قادرًا على استعادة اليد ، خاصة على الروبوتات التعاونية المكرسة للخدمة ، بعيدًا عن روايات الروبوت القادر على السيطرة على حياتنا ، رودولف هاسلاندر ، مدير يعيدنا مركز الروبوتات المتكاملة في إيل دو فرانس (CRIIF) إلى الواقع: “نحن لسنا في نقطة أن يكون لدينا الروبوتات المستقلة. الفكرة هي أن يكون هناك روبوت يتحكم فيه عن بعد.

التحديات التكنولوجية
– المواد الذكية: لتحسين الشعور باللمس.
– أجهزة الاستشعار الحسية: لتحسين إدراك البيئة.
– حساب القدرة: لتحديد في الوقت الحقيقي المسارات.
– الذكاء الاصطناعي: تعلم التعرف على البيئة وأداء المهام الجديدة.
– الميكانيكا: بحيث تبدو حركات الروبوت طبيعية للرجل. 3

بحوث HRI العامة
تمتد بحوث HRI على نطاق واسع من المجالات ، بعضها عام لطبيعة HRI.

طرق لإدراك البشر
تنوي معظم الطرق بناء نموذج ثلاثي الأبعاد من خلال رؤية البيئة. تسمح أجهزة الاستشعار proprioception الروبوت لديها معلومات عن حالتها الخاصة. هذه المعلومات متعلقة بالمرجع.

تعتمد طرق إدراك البشر في البيئة على معلومات المستشعر. يقدم البحث على مكونات الاستشعار والبرمجيات التي تقودها مايكروسوفت نتائج مفيدة لاستخراج علم الحركة البشرية. من الأمثلة على التقنية القديمة استخدام معلومات ملونة ، على سبيل المثال حقيقة أن الأيدي الفاتحة على اليدين أخف من الملابس التي يتم ارتداؤها. في أي حال ، يمكن تركيب نموذج مسبق للإنسان على بيانات المستشعر. يبني الروبوت أو (يعتمد على مستوى الاستقلال الذاتي لدى الروبوت) خريطة ثلاثية الأبعاد لمناطقه المحيطة يتم تعيين مواقع البشر لها.

يتم استخدام نظام التعرف على الكلام لتفسير الرغبات أو الأوامر البشرية. من خلال الجمع بين المعلومات التي يستدل عليها من الحس العميق ، والاستشعار والكلام الموقف البشري والدولة (الدائمة والجالسة).

طرق لتخطيط الحركة
يمثل تخطيط الحركة في بيئة ديناميكية تحديًا يتم تحقيقه في الوقت الحالي من 3 إلى 10 درجات من روبوتات الحرية. إن الروبوتات البشرية أو حتى الروبوتين المسلحين اللذين يمكنهما الحصول على ما يصل إلى 40 درجة من الحرية غير ملائمة للبيئات الديناميكية باستخدام تكنولوجيا اليوم. ومع ذلك ، يمكن أن تستخدم الروبوتات ذات الأبعاد الضعيفة طريقة المجال المحتملة لحساب المسارات التي تتجنب الاصطدامات مع الإنسان.

النماذج المعرفية ونظرية العقل
يظهر البشر ردودًا اجتماعية وعاطفية سلبية بالإضافة إلى انخفاض الثقة تجاه بعض الروبوتات التي تشبه البشر عن كثب ولكن بشكل غير كامل. وقد سميت هذه الظاهرة “وادي uncanny”. ومع ذلك ، أثبتت الأبحاث الحديثة في الروبوتات عن بعد أن محاكاة مواقف الجسم البشري والإيماءات التعبيرية جعلت الروبوتات محبوبة ومشاركة في وضع بعيد. علاوة على ذلك ، كان هناك شعور قوي بوجود المشغل البشري عند اختباره باستخدام روبوت عن بعد روبوت أو إنسان ، مقارنةً بالاتصال العادي بالفيديو عبر الشاشة.

في حين أن هناك مجموعة متزايدة من الأبحاث حول تصورات المستخدمين والعواطف تجاه الروبوتات ، إلا أننا ما زلنا بعيدين عن فهم كامل. ستحدد التجارب الإضافية فقط نموذجًا أكثر دقة.

استنادًا إلى الأبحاث السابقة ، لدينا بعض المؤشرات حول شعور المستخدم الحالي وسلوكه حول الروبوتات:

خلال التفاعلات الأولية ، يكون الناس أكثر غموضا ، ويتوقعون وجودًا اجتماعيًا أقل ، ويكون لديهم قدر أقل من المشاعر الإيجابية عند التفكير في التفاعل مع الروبوتات. وقد سميت هذه النتيجة بسيناريو التفاعل من إنسان لآخر.
وقد لوحظ أنه عندما ينفذ الروبوت سلوكًا استباقيًا ولا يحترم “مسافة أمان” (عن طريق اختراق مساحة المستخدم) ، يعبر المستخدم أحيانًا عن الخوف. استجابة الخوف هذه تعتمد على الشخص.
وقد تبين أيضا أنه عندما لا يكون لدى الروبوت استخدام معين ، غالباً ما يتم التعبير عن المشاعر السلبية. يُنظر إلى الروبوت على أنه عديم الفائدة ويصبح وجوده مزعجًا.
كما تبين أن الناس ينسبون الخصائص الشخصية إلى الروبوت الذي لم يتم تنفيذه في البرمجيات.

طرق للتنسيق بين الإنسان والروبوت
نظرت مجموعة كبيرة من العمل في مجال التفاعل بين الإنسان والروبوت في كيفية تعاون البشر والروبوتات بشكل أفضل. إن الجدل الاجتماعي الأساسي للبشر في الوقت الذي يتعاون فيه هو الإدراك المشترك لنشاط ما ، ولتحقيق هذا الهدف قام الباحثون بالتحقيق في التحكم التوقعي في الروبوت من خلال أساليب مختلفة بما في ذلك: مراقبة سلوكيات الشركاء البشريين باستخدام تتبع العين ، وإجراء استنتاجات حول نية المهمة البشرية ، واتخاذ إجراءات استباقية. على جزء من الروبوت. وكشفت الدراسات أن الرقابة الاستباقية ساعدت المستخدمين على أداء المهام بشكل أسرع من التحكم التفاعلي وحده.

هناك طريقة شائعة لمناهج البرنامج الاجتماعية في الروبوتات هي أولاً دراسة السلوكيات البشرية – البشرية ثم نقل عملية التعلم. على سبيل المثال ، تستند آليات التنسيق في التعاون بين الإنسان الآلي على العمل في علم الأعصاب الذي درس كيفية تمكين العمل المشترك في التكوين البشري-البشري من خلال دراسة التصور والعمل في سياق اجتماعي وليس بمعزل. وقد كشفت هذه الدراسات أن الحفاظ على تمثيل مشترك للمهمة أمر بالغ الأهمية لإنجاز المهام في مجموعات. على سبيل المثال ، قام المؤلفون بفحص مهمة القيادة معًا من خلال فصل مسؤوليات التسارع والفرملة ، أي أن شخصًا واحدًا يتحمل المسؤولية عن التسارع والآخر للفرملة. وكشفت الدراسة أن أزواجًا وصلت إلى نفس مستوى الأداء كأفراد فقط عندما تلقوا تعليقات حول توقيت أعمال بعضهم البعض. وبالمثل ، قام الباحثون بدراسة جانب من عمليات تسليم الإنسان-الإنسان مع سيناريوهات منزلية مثل تمرير أطباق الطعام من أجل تمكين السيطرة التكيفية على نفس الشيء في عمليات تسليم الإنسان الآلي. وفي الآونة الأخيرة ، درس الباحثون نظامًا يوزع تلقائيًا مهام التجميع بين العاملين في مواقع العمل المشتركة لتحسين التنسيق.

بحوث HRI تطبيق المنحى
بالإضافة إلى البحث العام في HRI ، يقوم الباحثون حاليًا باستكشاف مجالات التطبيق لأنظمة تفاعل الإنسان الآلي. يستخدم البحث الموجه للتطبيق للمساعدة في تقديم تقنيات الروبوتات الحالية لمواجهة المشاكل الموجودة في مجتمع اليوم. في حين أن التفاعل بين الإنسان والروبوت لا يزال مجال اهتمام صغير ، إلا أن هناك تطويرًا نشطًا وأبحاثًا في العديد من المجالات.

بحوث HRI / OS
يوفر نظام تشغيل التفاعل بين الإنسان والروبوت (HRI / OS) ، إطارًا برمجيًا منظمًا لبناء فرق الروبوت ، ويدعم مجموعة متنوعة من واجهات المستخدم ، ويمكّن البشر والروبوتات من المشاركة في حوار موجه للمهام ، ويسهل تكامل الروبوتات من خلال واجهة برمجة تطبيقات قابلة للتوسعة “.

البحث و الإنقاذ
يواجه المستجيبون الأولون مخاطر كبيرة في إعدادات البحث والإنقاذ (SAR) ، والتي عادة ما تتضمن بيئات غير آمنة لسفر إنسان. بالإضافة إلى ذلك ، توفر التكنولوجيا أدوات للمراقبة التي يمكنها تسريع وتحسين دقة الإدراك البشري إلى حد كبير. يمكن استخدام الروبوتات لمعالجة هذه المخاوف. وتشمل البحوث في هذا المجال الجهود المبذولة لمعالجة الاستشعار عن بعد ، والتنقل ، والملاحة ، والتخطيط ، والتكامل ، والتحكم في تشغيل الهاتف.

تم بالفعل نشر الروبوتات SAR في بيئات مثل مركز Collapse of World Trade Centre.

تشمل مجالات التطبيق الأخرى:

وسائل الترفيه
التعليم
الروبوتات الميدانية
المنزل والروبوتات مصاحب
حسن الضيافة
إعادة التأهيل ورعاية المسنين
العلاج بمساعدة الروبوت (RAT)