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          客觀日本

          通過“另一個身體”的活動,實現從制約中解放出來的自由生活社會

          2023年12月27日 機械/機器人
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          南澤 孝太
          慶應義塾大學研究生院媒體設計研究科 教授
          2020年加入“登月”型研究開發計劃,目標1項目負責人

          分身機器人(Robot Avatar)能讓人獲得“另一個身體”,使人從肉體和空間的限制中解放出來,從而更加自由。慶應義塾大學研究生院媒體設計研究科的南澤孝太教授領導的研究開發項目,目標是“到2050年實現讓人類從身體、大腦、空間和時間的制約中解放出來的社會”。本文針對分身機器人的意義、借助化身活動的技術及其成果和意義、以及對未來的展望等采訪了南澤教授。

          遠程操控分身機器人
          實現雇傭外出困難者的咖啡館

          2021年,東京日本橋一家名為“分身機器人咖啡DAWN ver.β”的咖啡館開業。這是一個實驗性咖啡館,員工是因各種原因外出困難的人,他們通過遠程操作分身機器人“OriHime(織女)”來提供服務。其中包括因殘疾而長期臥床無法獲得工作機會的人、病中休養的人、因照顧家人而不得不辭去工作的人、以及老年人等。此舉讓他們能夠在家中遠程工作,實現了一種前所未有的工作方式,引起了社會的關注(圖1)。

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          圖1“分身機器人咖啡DAWN ver.β”及機器人OriHime
          操作OriHime的人中有很多是上肢或下肢障礙者。通過在家或在醫院操控OriHime作為他們的“另一個身體”提供服務,包括與顧客對話、配餐等。此舉除了為這類人群提供就業機會外,還有助于幫助他們實現自我價值和精神幸福。

          這家分身機器人咖啡館是JST(日本科學技術振興機構)“登月”型研究開發計劃的實驗場所之一。作為國家的大型研究計劃,其目的是創造日本領先的破壞性創新,推動基于更大膽的想法的具有挑戰性的研究開發,而非提升傳統技術。針對未來特別重要的領域,如健康、環境、人工智能、氣象控制、量子計算等,“登月”型研究開發計劃提出了9個富有挑戰性的目標,并推動相應的研究開發。

          該計劃的目標1,即“到2050年實現人類能從身體、大腦、空間、時間的制約中解放出來的社會”這一項目中,正在推進“創造身體共創機器人分身技術與社會基礎設施開發”項目,而分身機器人咖啡館就是進行該項目實證實驗的場所。負責該項目的慶應義塾大學研究生院媒體設計研究科的南澤孝太教授表示:“在技術與人的連接已實現網絡化的現代社會,這是一個展示新可能性的成果之一?!?/p>

          南澤教授學生時代的研究室為虛擬現實(VR)研究室,出于想讓用戶真實地感受通過計算機生成的體驗的想法,他開始了觸覺技術的研究。當實現了傳遞觸覺的系統時,他認為“需要有人制作觸覺信息”,于是啟動了設計觸覺的普及活動,即“觸覺技術與設計”。之后他逐漸將研究對象從指尖擴大到了全身,目前正在致力于研究如何通過人類身體獲得和積累的各種經驗與數字技術相結合并加以擴展。

          如果能夠將經驗數字化并加以保存,就可以通過裝置將經驗傳達給其他人,實現共享。南澤教授表示:“通過這種方式,或許能夠挑戰目前自己的身體難以完成的事。我的目標是將通過身體獲得的經驗與技術相結合,讓人們能夠做到以前無法做到的事情?!?在這樣的世界中,可以通過遠程操作共享感覺的分身機器人,以及作為在虛擬世界中自己的分身存在的3D影像化身等,這些通過機械工程、通信和信息傳遞技術實現的“另一個身體”或“新的身體”,就是“機器人分身”(Cybernetic Avatar,CA)。

          希望充分利用人的技能和經驗
          分6個小組開發機器人分身技術

          南澤教授在啟動項目時提出了一個問題,那就是當機器人分身走進人類的日常生活中,進入一個不再以人體存在而是“電子生物”的世界時,人類的感知和生活將會如何變化?能夠解決哪些社會問題?他從中發現了一個使命,那就是幫助由于各種原因導致外出或移動困難的人克服制約。

          在近年的案例中,類似的制約還有新冠病毒大流行使得外出和與他人互動變得困難。通過“另一個身體”突破這些制約成為一個重要課題。此外,通過“另一個身體”,可以組合多人的經驗和技能,還可以分享其技能,為這樣的經驗知識、身體知識和技能構筑數字平臺也是該項目的另一個使命。為了實現上述使命,該項目設定了6個主題,并按照這些主題設置了6個研究小組,分別是:①認知拓展研究組;②經驗共享研究組,③技能融合研究組,④機器人分身基礎研究組,⑤社會共創研究組,⑥社會系統研究組。這6個研究小組形成了一個整體,共同致力于開發能夠最大程度發揮個人能力,共享和利用多樣人群的豐富技能和經驗的機器人分身技術。

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          圖2 項目的構成

          拓展“自我”意識
          實現經驗和技能的共享與整合

          第① 組,認知拓展研究組研究的是當人類獲得另一個身體時意識的變化,即身體性和社會性的“認知擴展”。我們知道,在虛擬現實(VR)和元宇宙中,使用動漫風格的可愛化身,言行會變得更加可愛。南澤教授認為,通過積極利用這種現象,可以呈現更社交化的自己,展現適應情境的形象,他表示:“通過適當設計化身,也許可以把自己原本就有但無法巧妙表達的能力發揮出來?!?/p>

          第② 組,經驗共享研究組負責“經驗拓展”和“經驗共享”。如果人的感覺和經驗能夠在數字網絡上流通,通過將個體的經驗復制到多個分身并將其連接,個體就能夠同時存在于多個場所,并開展不同的行動。除了這種“并行化分身技術”之外,還進行將每個分身各自的經驗集成為一個人自己的經驗的研究,也就是將存在擴展到跨時間和跨空間的而研究(圖3)?!?/p> title

          圖3 通過并行化分身打乒乓球的“Parallel Ping-Pong”
          用戶同時連接到兩個機器人分身,通過頭戴顯示器觀看根據比賽情況等對兩個分身機械臂視角的影像進行分割和合成后的影像。這樣,用戶就能同時和兩個對手打乒乓球。通過整合AI控制和用戶自身的動作,實現了在保持用戶主體性的同時控制兩個身體。

          第③ 組,技能融合研究組進行的是將多個人的技能組合到一起的“技能共享”和“技能融合”的研究。目前已開發出了兩個人同時操作一個機器人協作完成任務的系統。使用該系統,兩個人一起堆積木,由于每個人都可以發揮自己擅長的操作,互相彌補不足,因此比單獨一個人操作更容易完成任務(圖4)。通過開發能夠實際體驗的系統,研究人員自己也能夠切身感受到機器人分身的意義和效果。南澤教授介紹說:“基于這種理解,我們目前還在與腦科學和認知科學的研究者一起開展基礎研究,以解讀發生的現象?!?/p> title

          圖4 技能融合機器人分身平臺“Collaborative Avatar”
          通過將兩個操作者的動作以一定比例融合,可以實現兩人共享一個身體性。有望用于農業等領域熟練者向初學者傳授技能、不同場所的人同時操作、激發不同技能的人之間進行共同創作等。

          還要重視倫理、法律、和社會性課題
          考慮需要保護的權利和責任

          南澤教授所在的第④組——機器人分身基礎研究組,以推進基礎構建研究,包括通過整合各組技術開發的“觸覺外套”共享身體感覺等,目的是在各種人和各種機器人分身之間雙向傳輸身體感覺(圖5)。過去的經驗一直是與自己的身體緊密相連,但由于新冠大流行加速了在線化的進程,許多人認識到即使自己的身體不在場,也可以做一些工作。南澤教授表示:“我們認為,通過擴展這一概念,即使自己的身體不在場也可以積累經驗,因此即使是外出困難者,也可以使用分身與社會建立聯系?!?/p> title

          圖5 使用“觸覺外套”共享身體感覺
          開發了能傳輸全身的身體感覺的觸覺外套“Synesthesia Wear”(左圖),可以體驗舞蹈等運動。還與日本科學未來館合作,開發了面向特殊學校的兒童的觸覺共享外套“FureKit”(右圖)。在傳染病大流行、遠程等直接接觸困難的環境下也能進行交流。

          這項研究的社會實證場所就是上面提到的分身機器人咖啡館。第⑤組,社會共創研究組通過在咖啡館進行的實證實驗,探索更多樣更包容的機器人分身社會的共創性設計。研究中發現,在操作者中形成了“作為分身工作的自己”的人格,即使引入并行化分身技術,也很快就能夠熟練地使用多個分身。此外,當A、B兩個人通過一個分身共同工作時,通過協調產生了新的個性C。南澤教授表示:“我們也在進行有關個性融合的數理分析?!?/p>

          此外,研究人員發現操作者有“理想的自我”形象,因此進行了一個實驗,在虛擬世界中讓每個人按照自己希望的形象工作。有些人選擇改變性別,有些人選擇非人類的形象,但他們表現得比通過OriHime工作時更加自由和放松。南澤教授總結說:“機器人分身的作用可能包括兩個階段,一個是消除身體限制的階段,一個是發揮潛在個性的階段。這個實驗結果可能成為未來賽博朋克時代開創的一個先例?!?/p>

          注重倫理、法律和社會性課題也是該項目的特點之一。通過機器人分身利用其他人的技能,或者多人在一個機器人上協同工作時,將會產生各種制度和倫理方面的問題。例如通過遠程操作機器人分身從海外入境日本,雖然按本人的身體并未入境,但通過分身也可能實施犯罪行為。在這種情況下,日本是否有權審判?再比如機器人分身入境海關是否算作入境呢?這些問題都需要仔細考慮。

          如果新技術帶來的好處與社會法律和勞工制度相抵觸,那么它將很難成為一個與人和社會和諧相處的社會基礎設施。為此設立了第⑥組——社會系統研究組,探討在一個機器人分身走入人們日常生活的社會中如何進行倫理和社會體系的設計。該小組正在從法學、社會科學、科技社會學等多個角度研究關于權利、責任的定位,以及經驗、技能數據的流通和管理等社會問題。

          感受成長的未來
          機器人分身的應用無限廣泛

          在研究中,南澤教授重視人類經驗的重要性,他表示,“即使生產效率提高,我們也不追求完全AI化。因為如果只追求生產效率,人類存在的意義就會喪失”。人類通過積累經驗,拓展了自己的價值觀和世界觀。作為社會的一員,通過積極參與社會,才能找到生存的意義。因此,南澤教授強調通過主動行為來實現成長,而成長后的個體能夠在社會中展現出更多的創造力。他明確表示,在這樣的成長過程中,機器人分身應該發揮其作用。

          南澤教授的目標是通過機器人分身,使每個人都能夠主動地追求自己想要做的事情,從中獲得成長的實際感受。事實上,很多人開始在分身機器人咖啡館工作后,其家人都反映說他們工作后變得開朗了。另外,一位由于罕見病導致行動不便的前咖啡師,本人住在愛知縣,同時能夠在東京的咖啡館擔任咖啡師的工作,并向同事傳授知識和經驗。由于機器人分身的幫助,越來越多的人找到了不必放棄自己理想的事情,從而變得更加幸福。

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          圖6 工藝與觸覺融合,創造新的價值傳遞與社會生活
          作為2021年10月成立的“身體共創社會推進聯盟”的一個項目,與隸屬于日本工藝產地協會的堀田地毯公司(位于大阪府和泉市)共同開展了關于使用威爾頓地毯的居住空間的遠程觸摸傳遞的研究。

          2022年,南澤教授與日本工藝產地協會一同啟動了一項關于機器人分身與工藝相結合傳遞新價值的研究項目(圖6)。對于這個新課題,南澤教授展望道:“我們希望能夠利用數字技術,將傳統工藝背后的過程和技術,以令人著迷的故事形式傳遞給大家?!睓C器人分身的應用領域是無限的。期待在將來,在災害救助和基礎設施維護等需要各種專業知識的情況下,專家們能夠進入機器人分身,協作解決問題。(TEXT:櫻井裕子、PHOTO:石原秀樹)

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          原文:JSTnews 2023年12月號
          翻譯:JST客觀日本編輯部

          日語原文