КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-78-10154
НазваниеИсследование роли невербальных сигналов воплощенного роботизированного агента в человеко-машинном взаимодействии
Руководитель Зинина Анна Александровна, Кандидат психологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" , г Москва
Конкурс №111 - Конкурс 2025 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 08 - Гуманитарные и социальные науки; 08-551 - Общая психология, методология и история психологии, психология личности
Ключевые слова Коммуникация с роботом, мультимодальное взаимодействие с роботом, человеко-машинное взаимодействие, социальные роботы, совместное внимание, управление вниманием, антропоморфность, детекция внимания
Код ГРНТИ15.81.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Современные исследования сосредоточены на разработке социальных роботов с естественным интерфейсом, включающим лицо, руки и возможность речевого взаимодействия. Они разрабатываются для взаимодействия с человеком и могут развлекать, выполнять функции компаньона, консультанта, учителя и др. Для роботов, заменяющих человека в опасных средах и на производстве (автономных средств разведки, промышленных роботов), сходство с человеком не требуется, а взаимодействие происходит через инженерные интерфейсы. Перспектива тесного общения человека с социальными роботами ставит задачу координации внимания: во многих задачах робот должен следовать за вниманием человека, и уметь направлять внимание человека. Роботы, способные демонстрировать паттерны совместного внимания, могут вызывать у людей более позитивное восприятие.
В лаборатории нейрокогнитивных технологий НИЦ Курчатовский институт мы ведём исследования в области человеко-машинных интерфейсов, и, в частности, разрабатываем экспериментального социального робота Ф-2. Этот робот обладает простой структурой тела, которая тем не менее подходит для воспроизведения сложного невербального поведения, в том числе для моделирования совместного внимания между человеком и роботом. В рамках проекта с использованием робота Ф-2 мы ожидаем получить углубленное понимание того, как робот может участвовать в совместной деятельности с человеком. В рамках серии экспериментов мы: оценим, как жесты и взгляд робота могут направлять внимание и действия человека при решении задач на категоризацию, инсайтных и логических задач, удерживать внимание человека при выполнении длительной задачи; оценим, насколько способность робота участвовать в механизмах совместного внимания с человеком повышает антропоморфность робота; изучим социально-психологические факторы, связанные с восприятием робота, такие как опыт взаимодействия с роботами, личностные черты информанта, параметры его эмоционального интеллекта и др. Мы будем использовать имеющийся задел, например, наблюдения о том, что люди с разным уровнем эмоционального интеллекта по-разному воспринимают направленный на них взгляд робота [Velichkovsky et al., 2021; Зинина и др., 2022].
Для достижения поставленных целей будут разработаны и протестированы технические решения, способные анализировать внимание человека в реальном времени и использовать эту информацию для управления вниманием человека. Планируется использовать современные средства детектирования, включая айтрекеры, камеры глубины и высокопроизводительные вычислители для обработки данных в реальном времени, а также передовые методы компьютерного зрения и машинного обучения. На основе этих данных будет собрана общая модель репрезентации роботом внимания человека, задача которой – агрегировать данные от разных маркеров и отслеживать изменения внимания человека.
За 3 года реализации проекта будет разработано и проведено 9 полноценных эксперимента, выполнено социально-психологическое исследование, произведена разработка и апробация системы взаимодействия с вниманием человека для робота Ф-2, которая позволит не только детектировать внимание человека, но также моделировать ситуацию совместного внимания робота и человека. Полученные результаты будут опубликованы в ведущих журналах и представлены на конференциях по человеко-машинному взаимодействию. Подобное исследование в области HRI будет впервые проведено на российской выборке.
Проект будет реализован в рамках междисциплинарного подхода, он направлен на фундаментальное изучение механизмов внимания в контексте взаимодействия человека и робота, а также на разработку технических решений для создания более эффективных и интуитивно понятных интерфейсов.
Результаты проекта позволят разработать персонифицированных роботов, поведение которых будет восприниматься человеком как естественное. Это должно способствовать позитивному восприятию и продуктивному использованию социальных роботов в различных сферах жизни.
Ожидаемые результаты
Данный проект направлен на изучение социально-психологических и когнитивных механизмов взаимодействия человека и социального робота (Human-Robot Interaction, HRI) в части механизмов совместного внимания (Joint Attention) и управления вниманием человека в широком круге задач с помощью естественных средств: направления глаз, мимики и жестов робота. С одной стороны, проект направлен на разработку и тестирование систем робота, поддерживающих совместное внимание с человеком в разных задачах. С другой стороны – на изучение психологических аспектов взаимодействия человека с роботами, фактически возникающих в экспериментах.
- Через моделирование совместного внимания между человеком и роботом мы ожидаем получить углубленное понимание того, как робот может активно участвовать в совместной деятельности с человеком, привлекая и направляя его внимание, разработать стратегии удержания роботом внимания человека на некоторой задаче.
- Через анализ социально-психологических особенностей (опыта взаимодействия с социальными роботами, личностных черт информантов, их эмоционального интеллекта, ценностей, удовлетворенности потребности в безопасности, технофобии и др.) мы планируем установить ключевые факторы, влияющие на восприятие робота человеком, на доверие человека к роботу и готовность к сотрудничеству с ним. Это позволит разработать более персонифицированных роботов, поведение которых будет соответствовать ожиданиям и предпочтительным стратегиям взаимодействия пользователей.
- В рамках экспериментов мы отдельно рассмотрим коммуникативные факторы, позволяющие роботу выглядеть более антропоморфно, например, имитация роботом размышления, объяснение роботом собственных действий, демонстрация роботом эмоциональных паттернов.
- Для достижения поставленных целей будут реализованы технические решения, включающие использование современных айтрекеров для отслеживания внимания человека, а также передовых технологий искусственного интеллекта и машинного обучения для распознавания направления внимания человека и для адаптации робота к индивидуальным особенностям пользователя.
В рамках проекта мы будем придерживаться междисциплинарного подхода, требующего объединения знаний и методов из психологии, когнитивной науки, робототехники и технологий компьютерного зрения. Мы планируем проведение серии экспериментов с участием людей, взаимодействующих с роботом в различных сценариях, где будут воспроизведены реальные ситуации сотрудничества. Будут использоваться как качественные методы сбора данных (наблюдения, интервью), так и количественные (опросники, комплексный анализ данных с камеры, айтрекера и других сенсоров).
Заявленный проект направлен на фундаментальное изучение механизмов внимания в контексте взаимодействия человека и робота, а также на разработку технических решений для создания более эффективных и интуитивно понятных интерфейсов взаимодействия. Ожидаемые результаты обладают как высокой научной значимостью, вклад в понимание когнитивных процессов и социального взаимодействия, так и значительным потенциалом для практического применения, включая создание нового рынка антропоморфных роботов и технологий поддержки деятельности человека при решении задач, обучении и долговременной деятельности.
Результаты исследований могут иметь практическое применение в различных областях, таких как: разработка более эффективных и человеко-ориентированных роботов-компаньонов, создание образовательных и терапевтических роботов, роботов для обеспечения справочных услуг и робо-гидов (например, для автономных сервисных роботов типа “Промобот” и аналогичных), улучшение взаимодействия человека и робота в различных сферах, где робот непосредственно взаимодействует с человеком.
Проект направлен на разработку инновационных технологий человеко-машинного взаимодействия, что имеет высокую общественную значимость. Он будет способствовать повышению социальной приемлемости робототехнических систем. Кроме того, результаты исследования помогут улучшить обучение и реабилитацию, создав эффективные программы и инструменты для работы с пациентами с когнитивными нарушениями, где существенный блок реабилитационных мероприятий будет выполняться роботом.
Ожидаемые результаты будут соответствовать мировому уровню исследований в области социальной робототехники, психологии и искусственного интеллекта. При этом по ряду параметров, как мы надеемся, исследования обеспечат новые наблюдения и технологии по сравнению с мировым уровнем. В рамках проекта будут использованы передовые методы и технологии, включая машинное обучение, компьютерное зрение. Полученные результаты будут опубликованы в ведущих международных журналах и представлены на международных конференциях, посвященных человеко-машинному взаимодействию и развитию социальной робототехники. Подобное масштабное исследование в области HRI будет впервые проведено на российской выборке.