Robotar som klarar kognitiva tester som att känna igen sig i en spegel och programmeras med en mänsklig tidskänsla visar hur maskiner formas för att bli en större del av vår vardag.

2016, för första gången någonsin, antalet robotar i hemmen, militären, butiker och sjukhus överträffade det som används inom industrin. Istället för att koncentreras till fabriker, Robotar är en växande närvaro i människors hem och liv - en trend som sannolikt kommer att öka när de blir mer sofistikerade och "kännande."

"Om vi ​​tar ut roboten från en fabrik och in i ett hus, vi vill ha säkerhet, " sa Dr Pablo Lanillos, en biträdande professor vid Radboud University i Nederländerna.

Och för att maskiner ska kunna interagera säkert med människor, de måste vara mer som människor, experter som Dr Lanillos säger.

Han har designat en algoritm som gör det möjligt för robotar att känna igen sig själva, på liknande sätt som människor.

En stor skillnad mellan människor och robotar är att våra sinnen är felaktiga, mata in vilseledande information i våra hjärnor. "Vi har verkligen oprecis proprioception (medvetenhet om vår kropps position och rörelse). Till exempel, våra muskler har sensorer som inte är exakta jämfört med robotar, som har mycket exakta sensorer, " han sa.

Den mänskliga hjärnan tar denna oprecisa information för att vägleda våra rörelser och förståelse av världen.

Robotar är inte vana vid att hantera osäkerhet på samma sätt.

"I verkliga situationer, det finns fel, skillnader mellan världen och den världsmodell som roboten har, "Dr. Lanillos sa. "Problemet vi har med robotar är att när du ändrar något tillstånd, roboten börjar misslyckas."

Vid två års ålder, människor kan se skillnad på sina kroppar och andra föremål i världen. Men den här beräkningen som en tvåårig mänsklig hjärna kan göra är väldigt komplicerad för en maskin och gör det svårt för dem att navigera i världen.

Känna igen

Algoritmen som Dr Lanillos och kollegor utvecklade i ett projekt som heter SELFCEPTION, gör det möjligt för tre olika robotar att skilja sina "kroppar" från andra föremål.

Deras testrobot inkluderade en som består av armar täckta med taktil hud, en annan med kända sensoriska felaktigheter, och en kommersiell modell. De ville se hur robotarna skulle svara, med tanke på deras olika sätt att samla in "sensorisk" information.

Ett test som de algoritmstödda robotarna klarade var gummihandillusionen, ursprungligen användes på människor. "Vi lägger en plasthand framför dig, täck din riktiga hand, och börja sedan stimulera din täckta hand och den falska handen som du kan se, " sa Dr Lanillos.

Inom några minuter, folk börjar tro att den falska handen är deras hand.

Målet var att lura en robot med samma illusion som förvirrar människor. Detta är ett mått på hur väl flera sensorer är integrerade och hur roboten kan anpassa sig till situationer. Dr Lanillos och hans kollegor fick en robot att uppleva den falska handen som sin hand, liknande hur en mänsklig hjärna skulle göra.

Det andra testet var spegeltestet, som ursprungligen föreslogs av primatologer. I denna övning, en röd prick sätts på ett djurs eller en persons panna, sedan tittar de på sig själva i en spegel. Människor, och vissa djurämnen som apor, försök att gnugga bort den röda pricken från ansiktet istället för från spegeln.

Testet är ett sätt att avgöra hur självmedvetet ett djur eller en person är. Människobarn klarar vanligtvis testet innan de fyller två år.

Teamet tränade en robot att "känna igen" sig själv i spegeln genom att koppla ihop rörelserna av lemmar i reflektionen med sina egna lemmar. Nu försöker de få en robot att gnugga bort den röda pricken.

Nästa steg i denna forskning är att integrera fler sensorer i roboten – och öka informationen som den beräknar – för att förbättra dess uppfattning om världen. En människa har cirka 130 miljoner receptorer enbart i sin näthinna, och 3, 000 beröringsreceptorer i varje fingertopp, säger Dr Lanillos. Att hantera stora mängder data är en av de avgörande utmaningarna inom robotik. "Att lösa hur man kombinerar all denna information på ett meningsfullt sätt kommer att förbättra kroppsmedvetenheten och världsförståelsen, " han sa.

Att förbättra hur robotar uppfattar tid kan också hjälpa dem att fungera på ett mer mänskligt sätt, så att de lättare kan integreras i människors liv. Detta är särskilt viktigt för assistansrobotar, som kommer att interagera med människor och måste samarbeta med dem för att utföra uppgifter. Dessa inkluderar servicerobotar som har föreslagits som ett sätt att hjälpa äldreomsorgen.

"(Människor") beteende, vår interaktion med världen, beror på vår tidsuppfattning, sade Anil Seth, meddirektör för Sackler Center for Consciousness Science vid University of Sussex, STORBRITANNIEN. "Att ha en bra tidsuppfattning är viktigt för alla komplexa beteenden."

Känslan av tid

Prof. Seth samarbetade i ett projekt kallat TimeStorm som undersökte hur människor uppfattar tid, och hur man använder denna kunskap för att ge maskiner en känsla av tid, för.

Att sätta in en klocka i en robot skulle inte ge dem tidsmässig medvetenhet, enligt prof. Seth. "Människor – eller djur – uppfattar inte tiden genom att ha en klocka i våra huvuden, " sa han. Det finns fördomar och förvrängningar i hur människor uppfattar tid, han säger.

Warrick Roseboom, en kognitionsforskare också vid University of Sussex som ledde universitetets TimeStorm-satsningar, skapade en serie experiment för att kvantifiera hur människor upplevde tidens gång.

"Vi bad människor att titta på olika videor på några sekunder upp till ungefär en minut och berätta hur lång de trodde att videon var, " sa Roseboom. Videorna var förstapersonsperspektiv på vardagliga uppgifter, som att gå runt på campus eller sitta på ett kafé. Försökspersoner upplevde tiden annorlunda än den faktiska varaktigheten, beroende på hur upptagen scenen var.

Med hjälp av denna information, forskarna byggde ett system baserat på djupinlärning som kunde efterlikna de mänskliga försökspersonernas uppfattning om videons varaktighet. "Det fungerade riktigt bra, ", sa prof. Seth. "Och vi kunde förutsäga ganska exakt hur människor skulle uppfatta varaktigheten i vårt system."

Ett stort fokus i projektet var att undersöka och demonstrera maskiner och människor som arbetar tillsammans med varandra med samma förväntningar på tid.

Forskarna kunde göra detta genom att demonstrera robotar som hjälper till att laga mat, som att servera mat efter folks preferenser, något som kräver förståelse för mänsklig tidsuppfattning, planera och komma ihåg vad som redan har gjorts.

TimeStorms uppföljningsprojekt, Entiment, skapat mjukvara som företag kan använda för att programmera robotar med tidskänsla för applikationer som måltidsberedning och avtorkning av bord.

Under de senaste 10 åren, området robotmedvetenhet har gjort betydande framsteg, Dr Lanillos säger, och nästa decennium kommer att se ännu fler framsteg, med robotar som blir allt mer självmedvetna.

"Jag säger inte att roboten kommer att vara så medveten som en människa är medveten om, på ett reflexmässigt sätt, men den kommer att kunna anpassa sin kropp till världen."