Как робота учили улыбаться

Тайные математические закономерности притягательной улыбки раскрыли исследователи из Миннесоты

Фото: Tyrone Siu/Reuters
Фото: Tyrone Siu/Reuters
+T -
Поделиться:

Элементарные частицы отличаются друг от друга по массе и нескольким типам зарядов; в результате набирается с полсотни разных частиц. Десятки тысяч физиков их изучают, но до полной ясности пока очень далеко.

Теперь рассмотрим такой объект, как «улыбка». Улыбки отличаются друг от друга по тому, насколько подняты уголки рта и видно ли зубы. Ну, пожалуй, еще можно улыбнуться «криво», то есть правой стороной лица не совсем так, как левой. И вот из этих, как выражаются ученые, «степеней свободы» складываются довольная, радостная, покровительственная, презрительная, насмешливая, ободряющая, фальшивая, расслабленная, блаженная, мудрая, усталая, торжествующая, ехидная, задумчивая, призывная, понимающая, заговорщицкая, глупая, испуганная, открытая, хитрая, приветливая, нежная — к счастью, автору платят не за количество знаков, а то бы до конца страницы читатель вынужден был продираться сквозь список возможных эпитетов к слову «улыбка».

Улыбок, короче говоря, бывают сотни и сотни. А ученых, изучающих улыбки, — по пальцам пересчитать. Поэтому наука об улыбках демонстрирует куда более скромные успехи, чем наука об элементарных частицах. Каждая статья об этом — событие. И уж конечно, событием стала статья ученых из университета Миннесоты — среди них психологи, компьютерщики и даже один врач, София Лайфорд-Пайк — о том, какие свойства человеческой улыбки делают ее приятной для окружающих. Другими словами, что нужно изобразить ртом и лицом, чтобы люди восприняли вашу гримасу как приветливую, доброжелательную или мудрую, а не как фальшивую, злобную или пренебрежительную.

Изучать искусство улыбаться приходится не только компьютерам и роботам, но иногда и людям — например, после сложных челюстно-лицевых операций

Разумеется, перед обычным человеком такой вопрос никогда не встает: мы от рождения умеем и правильно улыбаться, и правильно воспринимать улыбки других людей. Именно поэтому «обычные люди» выступали тут не как объект исследования, а как эксперты — точнее, как очень чувствительный измерительный прибор. А вот носителем улыбки было существо, изначально улыбаться не обученное, — компьютерная программа. Забегая вперед, скажем, что заново изучать искусство улыбаться приходится не только компьютерам и роботам, но иногда и людям — например, после сложных челюстно-лицевых операций или нейрохирургического вмешательства, потому в команде исследователей и был врач. Но понять, что там к чему с улыбками, все же проще на примере компьютера.

Давайте посмотрим на картинку.

Иллюстрация: Nathaniel E. Helwig, Nick E. Sohre, Mark R. Ruprecht, Stephen J. Guy, Sofía Lyford-Pike
Иллюстрация: Nathaniel E. Helwig, Nick E. Sohre, Mark R. Ruprecht, Stephen J. Guy, Sofía Lyford-Pike

Вот робот, которому было поручено улыбаться. Улыбку характеризовали тремя параметрами («степенями свободы»), показанными на картинке: во-первых, ширина; во-вторых, угол; в-третьих, степень экспозиции зубов. Каждый из параметров мог принимать три значения (малое, среднее или большое). В итоге у робота получилось 3 х 3 х 3 = 27 разных улыбок, показанных на следующей картинке. Читатель — который наверняка такой же эксперт в улыбках, как и 802 испытуемых, привлеченных исследователями, — может на досуге выбрать, какие из улыбок нравятся ему больше, а с какими что-то не так.

 

Ровно это же проделывали и испытуемые в далеком американском Миннеаполисе — выставляли оценки искусственным улыбкам (правда, им показывали не неподвижные картинки, как мы вам, а анимированные). Оценки ставились в трех номинациях: «неподдельность», «привлекательность» и «выразительность». А ученые эти оценки анализировали.

Если вы случайно робот и жаждете простых рецептов улыбки, то вот они: ширина улыбки предпочтительнее от малой до средней. Угол — от среднего до большого

Не будем больше интриговать: секреты притягательной улыбки удалось выявить с неплохой статистической достоверностью. Исследователи даже вывели некие формулы, хотя и признают, что всю логику оценок прояснить так и не удалось. На следующей картинке — усредненные результаты. Зеленый — высокая оценка, красный — плохая. За каждой рожицей слева направо тремя цветовыми блоками представлены оценки выразительности, неподдельности и притягательности, соответственно.

 

Если вы случайно робот и жаждете простых рецептов улыбки, то вот они: ширина улыбки предпочтительнее от малой до средней. Угол — от среднего до большого. Оскал повышает качество улыбки только при максимальной ее ширине и поднятии уголков рта, а в противном случае, наоборот, все портит (другими словами, сперва убедитесь, что ваш рот расположен правильно, и только затем осторожно оскальтесь). Выразительности добиться проще всего, неподдельности, как ни странно, тоже несложно (притом что все испытуемые ясно понимали, что общаются с роботом, а потому имеют дело с явным фальшаком). Притягательность же — самое сложное и труднодостижимое качество, за которое выставлены самые низкие оценки. Внимательное рассматривание картинок показывает, что на самом деле результаты не слишком предсказуемы и формализовать их нелегко.

Возможности анимации позволили исследователям изучить еще одну степень свободы, которую наш читатель оценить, увы, не сможет: «степень кривизны» улыбки. Понятно, что если улыбка явным образом асимметрична, она мало кому понравится. Что, однако, будет, если одна половина лица просто чуть-чуть опаздывает за другой — проходит те же стадии ширины, угла и оскала, но на долю секунды позже? И тут результат оказался парадоксальным: кривая улыбка оценивалась даже выше, чем полностью симметричная, но лишь в том случае, если задержка не превышала примерно 125 миллисекунд. Если же одна половина лица отставала от другой сильнее, это уже никому не нравилось.

 

Тут авторы вспоминают, что именно 100–200 миллисекунд — характерное время, которое требуется человеку, чтобы распознать эмоциональный посыл изображения. Другими словами, если мозгу хватает времени, чтобы понять, что левая и правая половины лица собеседника передают несогласованные эмоции, — мозг протестует. Но если на это времени недостаточно, то мозг все равно замечает асимметрию, — и при этом оценивает ее положительно, причем особенно по части «подлинности» и «притягательности».

Итак, если вы программируете человекоподобных роботов или если вы сами робот, это примерно все, что вам следует знать, чтобы научиться покорять всех синтетической улыбкой. Если вы человек и вам нечем заняться, встаньте перед зеркалом и пару-тройку часов отрабатывайте правильный угол, ширину, степень оскала, а на следующих этапах тренировок — и легкую асимметричность улыбки. Если вы, к примеру, хирург и пытаетесь восстановить мимику пациента после тяжелой лицевой травмы, вам тоже есть что почерпнуть из этой статьи. А если вы один из пяти авторов работы, самое время заняться планами на будущее: например, добавить к изученным степеням свободы прищур глаз, поднятие щек или сморщенный кончик носа, или заменить искусственную нарисованную рожу фотографиями живых людей. Улыбки, конечно, не физика элементарных частиц, но вполне легитимный материал для научного (нейробиологического) исследования. А когда все роботы и люди станут улыбаться друг другу правильно, в соответствии с рекомендациями ученых, наша жизнь станет куда радостнее, чем если сидеть с кислыми рожами, даже и познав все прочие тайны вселенной. Этого мы вам от души желаем.

Читайте также

 

Новости наших партнеров