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2021年12月14日 星期二

人工智慧是怎麼擁有擬人觸覺的!?(下)

 人工智慧做出了大突破!觸覺感知能力升級!


 

本文為第三篇,上篇請看此連結

 

過往收集不到的觸覺,ReSkin 做到了!人工智慧發展大突破

Facebook 為了想要展現 ReSkin 的實用性、並且展示它是怎樣幫助研究人員,利用過往很難收集到的各種觸覺數據,以推進人工智慧發展的,Meta AI 在下列幾個不同的試驗中,展現 ReSkin 突出的實用性:

像人類般,完整拿取藍莓、葡萄等脆弱的水果

ReSkin 擁有絕佳的觸覺感知能力,可用於研發「訓練機器人用鑰匙打開門、抓住葡萄或藍莓等精緻物體」的人工智慧

上面影片是測試當機器夾爪抓起脆弱的藍莓時,無安裝 ReSkin 以及有安裝 ReSkin 的差異:

影片一開始是沒有裝 ReSkin 的對照組,單單透過夾爪的內建力道感應拿起藍莓,不但容易破壞水果,也無法完成採樣與評估力道;而影片的後半段顯示:只要透過 ReSkin,它就卻能夠好地感應力回饋以控制抓取力道。

ReSkin 做成狗鞋子,蒐集動物於野外活動的觸覺資料

ReSkin 製成狗的鞋子,蒐集狗在野外行走的觸覺資料。其感測器可追踪狗在休息、行走、跑步的施力大小與方向。

 

Meta 研究科學家古普塔(Abhinav Gupta)10月29日曾在記者電話會議表示,觀察 AI 人工智慧在過去十年的發展,可發現電腦視覺雖大有長進,包括聲音、語言也很有進展,在觸覺的開發過程,感測器數據取得不易與耗費成本,因此在研究上有所限制。然而,人類從嬰兒到成人的學習經驗,歷經視覺、聲音、觸覺、味覺、嗅覺等感官學習建立對世界的理解。所以希望將觸覺融入 AI 人工智慧的模型,透過真實般的觸摸感知,獲得更貼近人類生活的互動。

 

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2021年12月13日 星期一

人工智慧是怎麼擁有擬人觸覺的!?(中)

人工智慧做出了大突破!觸覺感知能力升級!

人工智慧做出了大突破!觸覺感知能力升級!

 

本文為第二篇,上篇請看此連結

 

不到3mm的輕薄柔軟、不到6美元的低成本

由於人工智慧應用與技術的研究開發,常常需要大量的數值來產生機器學習模型。所以 Facebook 致力於 人工智慧發展Meta AI 部門,對觸覺 sensor 的需求大。

過往機器人皮膚需要內建電子設備,來監控皮膚與表面接觸時產生的電流變化。然而厚度不到 3mm 的可塑型皮膚 ReSkin ,只需要靠近監控設備即可,這意味著我們可以花更低的成本屬於,人工智慧可偵測到寬度不到 1 釐米、力道僅 0.1 牛頓的物件。

Meta 研究科學家古塔(Abhinav Gupta)說:如果生產 100 件以上的 ReSkin,則每一件的材料成本將低於 6 美元。皮膚的薄度可以重複使用 50000 多次,就算磨損,也非常容易搭上磁性粒子替換(更換過程如下方影片所示)。

 

90%的精確度,能搜集到過去無法得知的數據

ReSkin 的時間解析率高達 400Hz,1 毫米的空間解析度則有 90% 的精確度。這種精準度使其在元宇宙上能具備多種應用,像是機械手臂、觸感手套、袖套、以及任何能追蹤走路、跑步、運動和休息的鞋子(寵物也可用)等,因此它可協助研究人員蒐集過去無法得知的多種觸覺資料。此外,ReSkin 還提供高頻 3 軸觸覺訊號,可執行靈巧的操作動作,如丟、抓、拍手、滑等。

古塔認為這是未來。他說:「當你戴上這些耳機時,你想要產生愈來愈豐富的體驗——而關鍵是觸覺。」

ReSkin的人工智慧原理-磁場x影像SENSOR打造擬人觸覺

依 Meta AI 的研究科學家古塔(Abhinav Gupta)等人的撰文內容表示,目前希望這樣的觸覺感知能力賦予在 AI 機器人身上,使其獲得更人性化的互動方式。例如:機器手臂順利地拿起桌上的蛋,而不會施予過度的力道讓蛋破碎。

當研究人員想要賦予機器人觸覺時,首先想到的是能不能也給機器人跟人類一樣的皮膚,讓機器人全身都有觸感?紐約大學電腦科學的助理教授 Lerrel Pinto 表示,獲得可信賴的觸覺感知數據,是目前機器技術的重大瓶頸。現有的感應器很昂貴、解析度差且重量不輕,ReSkin 將克服以往的這些問題。

ReSkin感測器-內建磁性顆粒,一摸就生成磁場

Meta AI 的合作對象——卡內基梅隆大學打造的 ReSkin 感測元件,可模擬「觸覺」:透過模仿人類皮膚的設計,在接觸其他表面時,本身內嵌入的磁性顆粒產生成磁場,進而形成觸覺;感測器會記錄磁流量(magnetic flux)的變化,反饋數據給人工智慧軟體分析,幫助 AI 機器人辨識物體觸感、重量、溫度及狀態等,因此可讓機器手臂隨著力道增加,而判斷物品受力程度。

DIGIT感測元件-內建攝影鏡頭,一壓就啟動影像辨識

Meta AI 對於 ReSkin 的設計過程中,以可辨識指尖按壓力度的 DIGIT 感測元件及可模擬「觸覺」的 ReSkin 感測元件,讓機器人可以自主判斷機器手臂的按壓力道。DIGIT 感測元件採 15 美元造價成本、可識別高解析度影像設計,表面覆蓋一層透明矽膠用於接觸;內部則包含照明用 LED 燈組,用於影像識別的攝影鏡頭。當機器手臂指尖開始進行壓按動作時,系統就會透過影像識別方式判斷指尖施與力道。

配合先前機器人觸覺感知的訓練數據,當指尖識別影像對應到玻璃杯、保麗龍等易碎材質時,就會採取較小夾取力道,依照夾取物品外觀大小作調整力道,以便順利將物品成功夾取。

不過,包含 DIGIT、ReSkin 在內的兩種感應器的設計,都必須透過深度學習方式進行訓練,意味著機器人雖可學習觸覺,但仍然會侷限在預先訓練的使用資料範圍內,但預期未來將能透過不同的學習框架,讓機器人可學習到更多「觸覺」,藉此反應在真實互動中所使用力道。

幫助人工智慧喊痛叫癢

除了應用在機器人觸覺,目前此技術也能應用在更多智慧穿戴裝置的觸控互動,例如應用在衣物等軟性表面物品,藉此產生觸控操作反應;甚至還能應用在機器人身上,模擬產生「痛覺」或「搔癢」

 

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在元宇宙也有觸覺! Meta 養成 ReSkin 人工智慧模擬真實肌膚感知

讓 Facebook CEO 祖克柏​​熱血的「元宇宙」(Metaverse)新虛擬世界,目前是以有限的形式存在,我們只要戴上 VR 眼鏡便可抵達!祖克柏日前更將 Facebook 母公司改名 「Meta」,展現將「元宇宙」深入現實世界的野心!緊跟著「元宇宙」的腳步,祖克柏在十一月宣布:自家公司研發了新的觸覺感測器「ReSkin」,質感如真人皮膚,可安裝在 AI 機器人身上、​​收集人工智慧的觸覺資料。

 

祖克柏:人工智慧皮膚ReSkin,讓我們離「元宇宙」更近

根據祖克柏日前在 Facebook 的貼文所述,自家公司「Meta」設計了高階觸控感測器 ReSkin;並與引導全球人工智慧趨勢的「卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University)」合作,創造機器人及穿戴式裝置專用的塑膠薄皮膚。這能「帶領我們,進一步邁向『元宇宙』擬真虛擬物件與實質肢體的互動」。

Meta AI (前身為 Facebook AI)的研究人員與卡內基美隆大學合作研發的 ReSkin,快速、大規模地提升了人工智慧夠在感測器和系統間共享數據。

Meta 將發佈 ReSkin 的設計、相關文檔、代碼和基礎模型,讓人工智慧的研究人員毋需搜集或訓練他們自己的數據庫,就能立即使用 ReSkin。如此一來,反而有利於提高人工智能的觸覺感應技能。

ReSkin觸覺感應範圍廣,助人工智慧執行高靈敏工作

人造皮膚 ReSkin 能感應到的觸覺非常廣泛,這優點幫助人工智慧能進行多種以觸覺為主的工作,包含物件分類、肌肉運動知覺(本體感覺)和機器人抓取等;另外,訓練過觸覺感知能力的人工智慧模型,有能力從事需要高度靈敏度的工作,如醫療保健機構的工作、或是需要更高靈巧度的工作:如操作小的、柔軟的、敏感的物體等。

ReSkin 還能與其他的感測器結合,在實驗室外等不可控的非結構化環境中,搜集視覺、聽覺和觸覺的數據。

 

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