Disney truyền tải cảm xúc lớn qua một robot nhỏ
(spectrum.ieee.org)- Disney Research đã ra mắt một nhân vật robot mới cỡ trẻ em tại IROS 2023, cho thấy ngay cả robot hai chân nhỏ cũng có thể truyền tải cảm xúc và tính cách thông qua chính cách nó bước đi
- Trọng tâm là kết nối ý đồ của animator và các ràng buộc phần cứng robot bằng một pipeline dựa trên học tăng cường, để các chuyển động giàu biểu cảm có thể được thực hiện ổn định ngay cả trong môi trường thực tế
- Robot được tạo thành từ phần cứng mô-đun chủ yếu in 3D, có đầu 4 bậc tự do và chân 5 bậc tự do, và mất chưa đến 1 năm để đi từ ý tưởng đến dạng có thể trình diễn
- Mô phỏng được huấn luyện bằng cách thay đổi các biến như hiệu năng động cơ, phân bố khối lượng và ma sát mặt đất, giúp robot vẫn duy trì biểu hiện nhân vật ngay cả trong các chuyển động phục hồi
- Disney xem cách tiếp cận này gần với một quy trình không phụ thuộc phần cứng hơn là gắn với một robot cụ thể, và muốn mở rộng nó sang nhiều nhân vật robot vật lý hơn cùng các chuyển động nhanh và năng động hơn
Nhân vật robot mới được công bố tại IROS 2023
- Nhóm Disney Research đã công bố một nhân vật robot mới trong bài keynote buổi tối tại 2023 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems tổ chức ở Detroit
- Đây là một robot có thân hình cỡ trẻ em với cái đầu biểu cảm, hai ăng-ten lắc lư và đôi chân ngắn
- Điểm khác biệt so với các robot hai chân nhỏ khác không chỉ là khả năng đi lại đơn thuần, mà là cách nó bước đi chứa đựng cảm xúc, khiến nó trông như một nhân vật sống động
- Disney có kinh nghiệm hiện thực hóa các chuyển động giàu cảm xúc trên robot, từ animatronics Hall of Presidents tại Disney World năm 1971
- Khi robot có tính di động cao hơn, độ khó của việc thiết kế hành vi giàu cảm xúc trong các ràng buộc phần cứng thực tế cũng tăng lên
Pipeline kết nối ý đồ hoạt hình với các ràng buộc vật lý
- Trong 1 năm qua, Disney Research đã phát triển một hệ thống sử dụng học tăng cường để biến tầm nhìn của animator thành chuyển động robot thực tế
- Mục tiêu là tạo ra các chuyển động giàu biểu cảm có thể hoạt động vững chắc trong nhiều môi trường như sân khấu, công viên chủ đề Disney hay rừng ở Thụy Sĩ
- Các công cụ hoạt hình thông thường không được tích hợp sẵn vật lý, nên nghệ sĩ khó thiết kế hoạt ảnh có thể vận hành trong thế giới thực
- Pipeline mới dùng mô phỏng để kết hợp và cân bằng giữa ý đồ của animator với chuyển động ổn định của robot
- Animator có thể giao việc hiện thực hóa các ràng buộc của thế giới vật lý cho hệ thống, và tập trung tối đa vào chuyển động giàu biểu cảm
Phần cứng robot và cách phát triển
- Robot này được phát triển bởi nhóm do Moritz Bächer tại Disney Research in Zurich dẫn dắt
- Phần cứng chủ yếu được tạo bằng in 3D, và nhờ cấu trúc mô-đun cùng actuator, nhóm có thể đẩy nhanh quá trình thiết kế và lặp lại cải tiến
- Thời gian từ ý tưởng đến hình dạng xuất hiện trong video là chưa đến 1 năm
- Đầu có cấu trúc 4 bậc tự do, có thể nhìn lên xuống, nhìn quanh và nghiêng
- Chân có cấu trúc 5 bậc tự do gồm cả khớp hông, cho phép đi bộ với khả năng giữ thăng bằng động
Quan trọng hơn việc đi là ‘đi như thế nào’
- Mục tiêu của Disney không dừng ở việc giúp robot hai chân đi vững
- Để truyền tải cảm xúc, robot có thể cần thực hiện nhiều kiểu dáng đi khác nhau như đi nghênh ngang, nhún nhảy, rón rén, đi nhanh hoặc đi thong thả
- Cả animator truyền tải cảm xúc nhân vật qua chuyển động lẫn các nhà robot học tạo ra hệ cơ khí đều cùng tham gia
- Vì phải vừa giữ được ý đồ nghệ thuật vừa không để robot ngã, sự hợp tác giữa hai lĩnh vực đòi hỏi rất nhiều thử và sai
- Trong hệ thống học tăng cường, không chỉ việc đi mà cả cách đi cũng là đầu vào quan trọng
Độ vững chắc mà học tăng cường mang lại
- Pipeline của Disney có thể huấn luyện hành vi mới trên một PC duy nhất, và chạy lượng huấn luyện tương đương nhiều năm chỉ trong vài giờ
- Theo Moritz Bächer, cách làm này giúp Disney rút ngắn thời gian phát triển nhân vật robot mới từ nhiều năm xuống còn vài tháng
- Một lợi thế lớn của học tăng cường là chuyển động đầu ra có thể rất vững chắc
- Hệ thống lặp đi lặp lại việc học chuyển động trong khi thay đổi nhẹ các yếu tố sau
- hiệu năng động cơ
- phân bố khối lượng
- ma sát giữa robot và mặt đất
- Robot phải vừa phản ứng với các tình huống gặp ngoài đời thực vừa duy trì được biểu cảm cảm xúc, điều này rất quan trọng để giữ tính cách nhân vật
- Với các kỹ thuật trước đây, các điểm chuyển tiếp phải được lập trình thủ công, nhưng khi gây nhiễu đồng thời chuyển động và hoạt ảnh trong mô phỏng, robot có thể tự tìm ra các điểm đó
- Theo cách này, xuất hiện những chiến lược phục hồi mà ngay cả đội ngũ cũng khó biết cách lập trình trực tiếp
Robot truyền tải cảm xúc và ý định khi ở gần con người
- Robot xã hội đã tồn tại từ vài chục năm trước, và những robot có khả năng ở gần con người trong thời gian dài thường đều có một phần chức năng tương tác người-máy
- Trong các robot được thiết kế xoay quanh chức năng, tương tác người-máy dễ trở thành yếu tố được gắn thêm về sau
- Robot của Disney cho thấy ngay cả khi không hy sinh tính chức năng, nó vẫn có thể truyền tải nhiều thông tin thông qua nhân vật
- Trong các tình huống con người và robot ở gần nhau, việc truyền tải cảm xúc và ý định có thể trở thành một chức năng quan trọng
- Cách tiếp cận này cũng có thể có giá trị trong những ứng dụng khác nơi con người làm việc cạnh robot
Quy trình không phụ thuộc phần cứng quan trọng hơn một robot cụ thể
- Trọng tâm của công việc này nằm ở quy trình hơn là bản thân một robot cụ thể
- Theo Bächer, nền tảng này không phụ thuộc phần cứng
- Cùng cách tiếp cận đó có thể được áp dụng để thêm nhiều chân hơn, gắn thêm tay, hoặc tạo ra các nhân vật có hình dạng hoàn toàn khác
- Các actuator thương mại sẵn có, linh kiện in 3D và framework học tăng cường thích ứng có thể áp dụng cho cả những robot có ngoại hình và chuyển động rất khác nhau
- Bước tiếp theo của Disney là dùng công nghệ này để phát triển thêm nhiều nhân vật robot vật lý hơn, đồng thời đẩy xa giới hạn của những chuyển động nhanh và năng động hơn
- Robot này vẫn chưa có tên chính thức, và Disney cũng chưa sẵn sàng tiết lộ có thể được nhìn thấy nó ở đâu
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Tôi từng làm ở Disney Research, và đây là một ví dụ cho thấy rõ kiểu vấn đề được xử lý ở đó
Các ràng buộc hoàn toàn khác với kỹ thuật hướng đến người tiêu dùng phổ thông. Vì bối cảnh sáng tạo vừa là thách thức, vừa là lối thoát
Những phần tưởng như bất khả thi có thể được giải quyết bằng đánh lừa thị giác hoặc thủ thuật nghệ thuật, còn về mặt kỹ thuật thì có thể khám phá các bài toán chuyên biệt theo ứng dụng rất thú vị. Phần khó hơn nhiều là làm cho những nghiên cứu như vậy đủ vững chắc và hấp dẫn để trình diễn trong công viên chủ đề thật
Nói thêm, Disney Research không giống với Imagineering. Research xử lý đủ loại vấn đề, không chỉ các vấn đề của công viên chủ đề
Tôi đã ở Disney gần 10 năm, và có lẽ không nơi nào tốt hơn để học cách kỹ thuật phải phục vụ trải nghiệm của người dùng. Disney làm việc này thật sự rất giỏi. Apple có thể là nơi gần nhất, nhưng tôi không chắc
https://la.disneyresearch.com/publication/autoconnect/
Tất nhiên cách dễ hơn là dán mấy miếng sticker mắt động lên. Con gái tôi còn vẽ thêm trái tim nhỏ và đặt tên cho nó nữa, chẳng vì lý do gì đặc biệt, chỉ là làm cho vui
Disney đã giới thiệu Lincoln animatronics khiến mọi người kinh ngạc tại Hội chợ Thế giới năm 1964
https://en.wikipedia.org/wiki/Great_Moments_with_Mr._Lincoln
Kỳ lạ là We Can Build You của Philip K. Dick, có một người máy mô phỏng Lincoln, được viết năm 1962, sớm hơn Lincoln của Disney vài năm
Sức tác động cảm xúc của Lincoln đó được nâng đỡ bởi diễn viên lồng tiếng Royal Dano, người làm việc dưới sự chỉ đạo dàn dựng của Disney
https://en.wikipedia.org/wiki/Royal_Dano
Những hệ thống như thế là ví dụ hay cho thấy nếu làm thật tốt một vài thứ và đánh lừa phần còn lại đủ thuyết phục, toàn bộ trải nghiệm có thể vận hành được
Gần đây, khi sự quan tâm đến các mô hình ngôn ngữ lớn tăng lên, tôi đã nghĩ đến những ý tưởng như thú cưng robot
Mô hình ngôn ngữ lớn có vẻ đã đủ khả năng hiểu ngôn ngữ và hình ảnh của con người ở mức mà một thú cưng cần hiểu. Nếu làm đúng một con chó robot không chỉ biểu lộ cảm xúc mà còn hiểu lời con người nói, tôi nghĩ nó sẽ khá thành công
Cũng không cần hiểu hoàn hảo. Mức hiểu thị giác-ngôn ngữ như GPT-4 là đủ. Không cần duy trì hội thoại dài, chỉ cần biết phản ứng vui hoặc buồn đúng lúc là được
Các công nghệ phổ thông như lập bản đồ bằng LiDAR trên iPhone hay quét không gian trong nhà của Meta Quest cũng đang tiến gần, nhưng với một robot vốn kém ổn định hơn Roomba rất nhiều thì vẫn còn nhiều điểm cần nối lại
Ban đầu, có lẽ ta sẽ thấy những robot nhỏ như thế này tương tác với khách tham quan trong khu vực rào chắn ở công viên Disney, hoặc trên một sân khấu nhỏ được nhân viên giữ cực kỳ sạch sẽ. Đó là dạng chưa cần xử lý toàn bộ độ phức tạp của thế giới thực
Thú cưng biết mọi thói quen của chúng ta và cảm nhận được cảm xúc trước cả khi chúng ta nhận ra
Thị trường tổng thể cho droid thú cưng điện tử mang thương hiệu Disney/Star Wars sẽ lớn đến mức nào? Khi thấy trẻ em dắt theo những robot có “tính cách” như thế này bằng dây xích, tôi thấy đó rõ ràng là một trường hợp sử dụng
Miễn là rẻ hơn chi phí mua và chăm một con chó thì cũng không nhất thiết phải cực rẻ. Nhưng nó phải đáng yêu như con robot này
Tôi nghĩ thị trường mục tiêu sẽ không bao giờ giống với thú cưng thật. Có lẽ họ có thể đóng gói sự khác biệt đó như một lợi thế
Nếu Disney đưa được phần cứng đủ để chạy mô hình ngôn ngữ vào trong những robot như thế này, họ có thể nắm được thị trường nghìn tỷ
Tôi nghĩ có thể huấn luyện một mô hình dưới 1 tỷ tham số dễ thương và có khả năng tương tác
Nếu băng thông không dây đủ lớn, không có lý do gì bắt buộc bộ não phải nằm trong thân máy
Nếu là Disney ngày xưa, họ hẳn đã làm bốn robot như vậy rồi cho chúng đi lại trong Future World của EPCOT để tạo không khí. Disney bây giờ có lẽ sẽ dùng cho trải nghiệm Star Wars. Dù vậy vẫn rất đáng xem
Gót chân Achilles của robot tự hành là mật độ lưu trữ năng lượng
Tôi nghi ngờ liệu thị trường đồ chơi có thật sự ở quy mô nghìn tỷ không
Disney Imagineering, không biết giờ họ còn gọi như vậy không, nhưng nếu xem như một phần của một công ty như Disney thì lúc nào cũng thấy thú vị
Nghĩ sâu hơn thì có vẻ việc nó tồn tại bên trong Disney hơi khó hiểu, nhưng đồng thời lại là cốt lõi khiến Disney trở thành đúng chất Disney
Mỗi lần họ công bố video nghiên cứu đều luôn thú vị. Tôi vẫn nhớ cả video nói về mô phỏng tuyết trong Frozen
Nhìn từ bên ngoài, đây có vẻ là một nơi làm việc thật sự thú vị, và các ưu tiên của họ trông khá độc đáo. Vì họ không tung ra sản phẩm tiêu dùng hay dự án doanh nghiệp mới, mà là hỗ trợ một mục đích tự sự khác
Đến giữa video tôi cứ nghĩ chắc chắn đây là CGI, có lẽ vì tôi vẫn chưa quen với việc nhìn thấy những robot như thế này trong đời thường
Nói thêm thì con robot này thật sự rất dễ thương và tôi muốn có một con
Lợi nhuận hoạt động năm tài khóa 2022 của Disney là 12,7 tỷ USD, trong đó 7,9 tỷ USD đến từ các công viên chủ đề. Tức 65%
Tất cả phần còn lại của Disney — phim Pixar, phim Disney, phim Star Wars, TV, streaming, nhạc kịch lưu diễn, hàng hóa, hợp tác, cấp phép sở hữu trí tuệ — chiếm 45% còn lại
Robot học là thiết yếu đối với các công viên chủ đề
“Phép thuật” theo nghĩa đen phần lớn là “có thể làm những việc mà người khác không biết cách làm”. Vì vậy họ giữ nghiên cứu đó trong nội bộ, để giành lợi thế đi trước trong các ảo ảnh, hiệu ứng và trải nghiệm mà không ai khác làm được
Cách tốt nhất để hiểu Imagineering là xem nó như một nhà máy phép thuật. Theo nghĩa đó, với mảng công viên chủ đề và giải trí trình diễn của công ty, nó tuyệt đối là một phần của mô hình kinh doanh cốt lõi
Một số CEO gần đây không hiểu rõ khía cạnh này, và trong khoảng 5 năm qua họ đã thật sự thuê ngoài một phần công việc từng làm nội bộ. Nếu công nghệ do các bên thứ ba phát triển cho Disney lan thẳng sang đối thủ của Disney, tôi rất tò mò bức tranh công viên chủ đề ở khu vực Orlando trong khoảng 10 năm tới sẽ ra sao
Thật sự rất đáng yêu
Họ làm bộ phim hoạt hình dài đầu tiên, tạo ra camera multiplane để thể hiện chiều sâu, rồi hợp tác với Pixar — hãng tiên phong về hoạt hình máy tính — và sau đó mua lại Pixar
Nếu bỏ qua phần đầu, con robot này trông rất giống thứ này: https://en.wikipedia.org/wiki/Walker_(Star_Wars)#All_Terrain...
Hãy nhớ lời tôi. Tác giả hóa hành vi sẽ là prompt engineering của tương lai, và sẽ không còn đường quay lại
Các nền tảng robot nhiều lắm chỉ còn vài vòng lặp nữa thôi
Không biết có ai còn nhớ những robot làm việc nhỏ trong bộ phim Silent Running năm 1972 không
https://www.imdb.com/title/tt0067756/?ref_=fn_al_tt_1
Tôi không biết vì sao mình lại gắn bó cảm xúc với mấy anh bạn đó. Chúng cũng chẳng có phương tiện hữu hình nào để thể hiện cảm xúc. Chỉ lặng lẽ và cần mẫn làm việc của mình
Vậy mà lạ là chúng vẫn chạm đến cảm xúc, và cảnh chúng bị phá hủy ở nửa sau bộ phim khá đau lòng
Bộ phim này do Douglas Trumbull, người cũng nổi tiếng với đóng góp về hiệu ứng đặc biệt, thực hiện
https://en.wikipedia.org/wiki/Douglas_Trumbull
Không hiểu sao việc con robot này không có tên, hoặc bài viết không nhắc đến tên nó, làm tôi hơi bận tâm