「狗機交互」來了！狗子會聽誰的話？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？

就這個問題，耶魯大學(xué)社交機器人實驗室的研究人員進(jìn)行了一項「狗機交互」的研究，發(fā)現(xiàn)寵物狗真的會聽從社交機器人發(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，研究成果在 2020 年 3 月底的 ACM/IEEE 國際人機交互會議（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「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從主人的命令——主人與狗在同一個房間內(nèi)（3D 情況），或主人經(jīng)由流媒體視頻與狗實時交互（2D 情況），或僅僅通過主人從揚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)濟型人機交互機器人給出的指示做出反應(yīng)的。具體來講，首先在互動階段，機器人與主人進(jìn)行 6 分鐘的交互，狗在一旁觀察，然后機器人給狗食物作為獎勵；隨后是測試階段，面對著兩個裝有隱藏食物獎勵的桶，機器人對著狗指向了其中的一個桶。 研究發(fā)現(xiàn)，狗在有機器人的情況下會比沒有機器人的情況表現(xiàn)得更好。然而這項研究也反映出了一些問題：機器人并非能顯著影響狗的行為，狗并非任何時候都很聽機器人的話，人類能比機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)社交機器人實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的社會行為——在它們眼中，機器人更像是它們所服從的人類，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(shè)計的實驗分別調(diào)查狗是否會在社交機器人叫了他們的名字后做出響應(yīng)、狗是否會聽從機器人給出的“sit”（坐下）命令。

34 只寵物狗（17 只為實驗組、17 只為對照組）參與了實驗，在實驗的房間里，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驗/對照組的實驗情況。

如下圖，每個狗狗經(jīng)歷的實驗流程大致是：在對測試環(huán)境做了簡短的介紹后，機器人或揚聲器叫出了狗的名字（聲音完全一樣），此時研究人員便在一旁觀察狗是否有所反應(yīng)。然后，機器人或揚聲器將與狗主人開始交談一會兒，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，研究人員也會密切觀察狗狗此時是否會聽話地坐下。

研究表明，在被叫了名字后，狗更多時候盯著機器人看，而不是擴音器；在聽到“坐下”指令時，相比揚聲器（不足 20%），狗狗聽從機器人（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)號施令者的觀察時間還是聽從指令的次數(shù)，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，實驗中用到的機器人，正是軟銀集團的機器人 NAO。NAO 是一個小型人形機器人，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。

此次實驗中，NAO 發(fā)出的所有聲音都來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：

● 一些主人會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)。

而對于這項實驗，有些人可能會問：給寵物狗做實驗，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說過索尼的 AIBO 機器狗。

據(jù)悉，AIBO 最早于 1999 年推出，但在 2006 年遭遇停產(chǎn)。時隔 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 64 位的四核 CPU，其功耗為 14 瓦，續(xù)航時間約 2 小時。

不過研究人員并未將 AIBO 作為參與實驗的機器人，原因就在于 AIBO 往往不會被寵物狗視為競爭對手，也不會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“一個鬼東西”。

對于這項研究，研究團隊表示，其貢獻(xiàn)在于首次發(fā)現(xiàn)了狗對社交機器人會表現(xiàn)出積極的行為，同時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更深入的問題是，盡快確定可能會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景。例如，通過狗主人與機器人更多的互動（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。

事實上，之前就有一些機械動作引起了動物的壓力和恐懼，研究人員也希望能更關(guān)注寵物的心理健康。未來，設(shè)計專用于娛樂寵物的家用社交機器人也是一個可以探索的方向。

引用來源：

[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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