理论教育 数字人技术:探索人机交互的前沿领域

数字人技术:探索人机交互的前沿领域

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:数字人技术的研究分为三个层次:数字人的生理结构;数字人的心理与认知结构;数字人的运动结构。数字人与数字社会的关系研究成为数字人技术的前沿问题,和谐人机交互正在成为信息技术研究的重要领域。数字人技术越来越成为社会发展需要的技术之一。主要研究测人传感器技术和人类行为数字化技术。这里,我们可以看到,日本已经把引以为豪的机器人技术引申为数字人技术。

数字人技术:探索人机交互的前沿领域

在NBIC会聚技术中,认知科学信息技术生物科学的融合就是数字人(Digital Hu-man)技术;数字人是物理机器人与虚拟软件人的总称。

数字人技术的研究分为三个层次:数字人的生理结构;数字人的心理与认知结构;数字人的运动结构。图1-2所示为数字人的生理层次研究内容,其中图a为数字器官,图b为数字头部。

数字人与数字社会的关系研究成为数字人技术的前沿问题,和谐人机交互正在成为信息技术研究的重要领域。数字人技术越来越成为社会发展需要的技术之一。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中,指出了作为信息学科前沿技术要研究个性化的智能机器人和人机交互系统。作为制造业前沿技术要研究智能服务机器人(智能服务机器人是在非结构环境下,为人类提供必要服务的多种高技术集成的智能化装备。以服务机器人和危险作业机器人应用需求为重点,研究设计方法、制造工艺、智能控制和应用系统集成等共性基础技术)。图1-3所示为美国麻省理工学院(Massachusettes Institute of Technolo-gy,MIT)研制的社会机器人与情感数字人。

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图1-2 数字人的生理层次研究内容

a)数字器官 b)数字头部

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图1-3 社会机器人与情感数字人

a)社会机器人——机器小精灵 b)情感虚拟数字人

进入21世纪(2001年),日本国家工业研究院开展了“数字人技术”国家层面攻关研究计划。其目的是从心理认知、运动行为和生理状态三个层次面上研究人类,在这个基础上研究开发拟人系统和为人类服务的技术。

这个研究计划的内容是:

1.认知理解人类的技术

研究以构造人类模型的人类机能为基础,建立将所有功能集成化、模型化的软件平台,特别是开展将人类的心理、认知功能模型化的探索性研究。图1-4所示为进行理解人类行为的模拟驾驶行为的虚拟平台。

2.与人类相伴的技术

在房间和环境周边安装大量的测人传感器,检测感知人类的状态、行为;根据此状态和行为为人类提供相应的服务。主要研究测人传感器技术和人类行为数字化技术。

3.以人类为本(匹配)的设计技术

研究衣服、眼镜相机汽车等人类使用产品制造的易使用、易理解的设计方法,研究计测人体和动作技术和在计算机上虚拟再现模拟使用产品时人的感受的技术,如图1-5所示。

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图1-4 模拟驾驶行为的虚拟平台

4.人类支援技术

研究支持人类生活和行动的技术和类人机器人技术;特别要研究声音提示技术;重点研究既能够检测和识别人,又能够稳定高速步行的双足个人机器人技术。图1-6所示为进行家庭服务的人类支援机器人。

另外,正在开展的研究项目还有基于三维(3D)人脸的合适匹配眼镜的开发;基于现代女性平均3D人体的服装人体的开发等,如图1-7所示。

图1-8所示为日本研究的家用机器人与个人机器人。个人机器人(P-Robot)、家庭服务机器人和情感机器人正在成为发达国家机器人研究的尖端技术;虚拟软件人正在成为基于网络的信息服务系统和智能用户界面的支撑技术;其中,人工情绪、认知-情绪-意识的关系问题正在成为数字人技术的重要基础理论问题。

这里,我们可以看到,日本已经把引以为豪的机器人技术引申为数字人技术。

信息科学技术发展的重要目标是数字化社会(环境+人)。和谐的信息社会必须包括数字化地球和数字化人类两个层次的研究,否则就不是和谐、文明的数字化社会。(www.daowen.com)

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图1-5 以人为本的设计技术

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图1-6 人类支援机器人

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图1-7 基于3D的匹配眼镜和服装人体

a)基于3D人脸的合适匹配眼镜 b)基于现代女性平均3D人体的服装人体

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图1-8 家用机器人与个人机器人

数字人技术是数字自然环境(数字地球、数字中国、数字北京)技术的延伸,是NBIC会聚技术的具体体现,是21世纪信息科学前沿技术发展的必然。

数字人技术的研究领域主要包括两个方面:

1)虚拟人技术(网络环境+多媒体技术);

2)机器人技术(个人机器人技术;服务机器人技术)。

数字人的研究内容:

1)人体生理的数字化(我国973计划研究侧重于医学与生理层次);

2)人类心理的数字化(认知与心理层次);

3)人类行为的数字化(运动/机械层次);

4)和谐人机交互技术与个人机器人技术。

数字人的应用领域:

1)具有智能和情感能力的虚拟志愿者

2)基于图像智能监控的安全保卫系统;

3)数字家庭中的个人服务机器人;

4)老龄化社会的人性化养老服务事业。

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