לחיצת יד אחת מימדי טיורינג, כמו מבחן אינטליגנציה מוטורי

המטרה הכללית של הליך זה היא לקבוע עד כמה מודל מחשב של לחיצת יד תואם ללחיצת יד אנושית. הדבר מבוצע תחילה על ידי הצגת זוגות של לחיצות יד לנבדקים, שהיו או נוצרו על ידי מחשב, או שילוב של השניים באמצעות ממשק טל-רובוטי. השלב השני של ההליך הוא לבקש מכל נבדק לבחור מתוך כל זוגי לחיצות יד, איזו מהן נראית אנושית יותר.

השלב הסופי של הפרוצדורה הוא לחשב מתשובות הנבדק את דרגת הדמיון לאדם עבור מודל לחיצת היד, שהיא דרגת הדמיון לאדם של המודל, או MHLG. בסופו של דבר, ניתן להפיק תוצאות המראות הבחנה משמעותית בין מודלים שונים, MH Gs, באמצעות מבחן לחיצת היד דמוי-טיורינג. מבחן טיורינג מוגבל למעשה לאינטליגנציה מילולית, בעוד שמדענים ומהנדסים הבחינו בפער גדול בין אינטליגנציה מלאכותית לטבעית בהיבט של בקרה מוטורית של התנהגות מוטורית.

מדענים רבים חשבו על גרסה מוטורית זו של מבחן טיורינג, אך רק לאחרונה הפכו מכשירים רובוטיים נהגים ונגישים לנפוצים במעבדות מחקר, מה שמאפשר יישום של פרוטוקול פשוט וניתן לשחזור למבחן לחיצה דמוי טיורינג. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום האינטראקציה בין בני אדם לרובוטים, כגון מהם המאפיינים המרכזיים של תנועות זרוע אנושיות המספקות חוויית מגע אנושית טבעית. ההשלכות של טכניקה זו משתרעות עד לאבחון של ליקויים מוטוריים, כגון שיתוק מוחיים.

השלב הבא הוא בניית מכשיר אבחון רובוטי המסוגל להבחין בין לחיצת יד אנושית תקינה לבין לחיצה פגועה. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית, שכן תנועת לחיצת היד דרך המערכת הטל-רובוטית אינה טבעית, והיא דורשת זמן ותרגול כדי ללמוד כיצד לתפעל את הרובוט ולהתקשר איתו. בהתאם לקונספט המקורי של מבחן טיורינג הקלאסי, ניסויי לחיצת היד מורכבים משלוש ישויות: בן אנוש, מחשב וחקור.

החוקר והבן אדם יושבים באותו חדר אך הם מופרדים על ידי מסך, כך שהחוקר אינו יכול לראות מי מהם, המחשב או בן האדם, מייצר את לחיצת היד. לחיצות היד אינן לחיצות ישירות, אלא מבוצעות באמצעות ממשק טל-רובוטי מכני המורכב משני רובוטים שולחניים וירטואליים (phantom) במקרה של לחיצת יד אנושית, ומרובוט וירטואלי אחד ותוכנה. במקרה של לחיצת יד ממוחשבת, כאשר המילה "handshake" מופיעה על מסך המחשב, החוקר ובן האדם מבצעים מיד תנועות לחיצת יד על ידי הזזת העט של הממשק הטל-רובוטי בכיוון אנכי.

תפקידו של הבוחן הוא להשוות בין שתי לחיצות ידיים ולבחור איזו מהן דומה יותר לאנושית, זאת על ידי לחיצה על מקש home או F1 כדי לבחור בלחיצת הידיים הראשונה, או על ידי לחיצה על מקש end או F2 כדי לבחור בלחיצת הידיים השנייה. שלושת הפרוטוקולים הניסויים המוצגים בסרטון זה נבדלים זה מזה בהרכב לחיצות הידיים המושוות. הפרוטוקול הראשון הוא פרוטוקול מבחן טיורינג טהור, שבו הבחירות הן בין לחיצת ידיים אנושית לבין לחיצת ידיים שנוצרה על ידי מחשב.

הפרוטוקול השני כולל לחיצות ידיים המורכבות מהרכבים משתנים של כוחות שנוצרו על ידי בני אדם וכוחות שנוצרו על ידי מחשב. הפרוטוקול השלישי כולל לחיצות ידיים שהן שילובים משתנים של לחיצת יד שנוצרה על ידי בן אדם ורעש, או כוחות שנוצרו באופן מלא על ידי מחשב. במהלך הניסוי, קובץ אקראי נוצר באופן אוטומטי לאחר ההנחיה להזין שם עבור הקובץ האקראי.

אם הקובץ כבר קיים, המערכת משתמשת בקובץ הקיים. אחרת, המערכת מייצרת באופן אוטומטי קובץ אקראי חדש עם השם שצוין. הקובץ האקראי מגדיר את הסדר שבו מתבצעים לחיצות היד השונות.

הפרוטוקול הטהור מתחיל ב-12 ניסיונות תרגול של שני לחיצות ידיים בכל פעם, שבהם האדם והחוקר לוחצים ידיים 24 פעמים באמצעות המערכת הטל-רובוטית. החוקר יודע בשלב זה כי הוא לוחץ ידיים עם בן אדם. מטרתם של ניסיונות תרגול אלו היא להכיר למשתתפים את הממשק הטל-רובוטי.

בעקבות סבב התרגול, מבוצע בלוק של ארבעה ניסויים בכל ניסוי. לחיצת יד אנושית מושווית לאחת מארבע לחיצות יד של מודל מ komputer בסדר אקראי, כפי שמוצג בדוגמה זו. לדוגמה, בניסוי הראשון של בלוק אחד, השואל לוחץ ידיים פעמיים.

לחיצת היד הראשונה מבוצעת על ידי בן אדם והלחיצה השנייה מבוצעת על ידי המחשב תוך שימוש בכוחות שנקבעו לפי מודל שלושה. לאחר מכן, הבוחן בוחר בין לחיצת יד מספר אחת ללחיצת יד מספר שתיים כדי לקבוע איזו לחיצה נראית אנושית יותר. לדוגמה, אם הבוחן בוחר בלחיצת יד מספר אחת כזו שנראית אנושית יותר, הרי שהבוחן בחר בלחיצת היד האנושית.

עם זאת, השואל אינו מקבל מידע האם זיהה נכונה את לחיצת היד האנושית בניסוי הבא. לחיצת היד הראשונה של השואל היא עם מודל מחשב מספר שתיים, ולחיצת היד השנייה היא עם בן אדם. השואל בוחר שוב את לחיצת היד הדמוית אדם ביותר.

שני ניסויים נוספים מבוצעים באופן דומה. כדי לבחון את שני המודלים הנותרים, מודל אחד ומודל ארבע, אל מול לחיצת היד האנושית. בכך הושלם בלוק אחד של ניסויים.

הניסוי מורכב מ-11 בלוקים, שכל אחד מהם כולל ארבעה ניסיונות, כאשר ארבעת דגמי הלחיצות מוצגים בסדר אקראי בכל בלוק. הבלוק הראשוני הוא בלוק תרגול, והניתוח מבוצע על 10 הבלוקים הנותרים. לאחר השלמת 10 הבלוקים של הניסוי, כל אחד מארבעת דגמי הלחיצות נבדק 10 פעמים אל מול לחיצת יד אנושית.

לאחר השלמת 11 הבלוקים הניסיוניים, מחושב ציון דמיון לאדם עבור כל אחד מארבעת המודלים שנבדקו. הניתוח מתבצע על ידי חישוב הפרופורציה של לחיצות היד שבהן הנבדק קובע כי לחיצת היד של המודל דמוית אדם יותר מלחיצת היד של האדם. לדוגמה, אם השואל בוחר בלחיצת היד של המודל על פני לחיצת היד של האדם בשתיים מתוך 10 לחיצות ידיים, הפרופורציה של המודל ביחס לאדם תהיה 0.2; יש להכפיל פרופורציה זו בשני כדי לקבל את ציון הדמיון לאדם של המודל.

עבור כל מודל שבו הפרופורציה היא 0.2, ציון הדמיון האנושי של מודל אחד יהיה 0.4. אם מודל שלושה נבחר כדומה יותר לבן אנוש בארבעה מתוך 10 ניסיונות, אזי הפרופורציה שלו תהיה 0.4 וציון הדמיון האנושי של המודל יהיה 0.8. אם מודל אינו ניתן להבחנה מבני אדם, הפרופורציה המחושבת שלו תהיה 0.5 וציון הדמיון האנושי של המודל יהיה אחד.

אם מודל אינו אנושי באופן ברור, בדומה למודל שלו, דרגת הדמיון לאדם תהיה אפס. ה-MHLG מוגבל למקסימום של אחת. בפרוטוקול זה, לחיצות הידיים שנוצרו נפרדות ממודל החלק האנושי, כאשר השילוב הספציפי משתנה בין הניסויים על סקאלה הנעה מלחיצת יד שנוצרה באופן ממוחשב לחלוטין ועד ללחיצת יד אנושית לחלוטין.

לפיכך, סט ניסויים זה מכונה מבחן המודל האנושי המשוקלל. הפרוטוקול מתחיל בבלוק תרגול כדי לסייע לסוקר ללמוד לזהות לחיצת יד אנושית טהורה ולהכיר את המכשיר. לפיכך, בלוק התרגול כולל 30 ניסיונות המשווים לחיצת יד אנושית טהורה ללחיצת יד שנוצרה על ידי מחשב.

בסוף כל ניסוי, השואל בוחר איזו מבין שתי לחיצות הידיים הייתה בעלת אופי אנושי יותר. אם השואל מזהה נכונה את לחיצת היד האנושית, על המסך יופיע הכיתוב נכון. אם השואל אינו בוחר בלחיצת היד הנכונה, תופיע הודעת שגוי והשואל יקבל אפשרות לחזור על ניסוי התרגול האחרון.

לאחר בלוק התרגול, השואב מתחיל סדרת ניסויים להערכת שתי לחיצות ידיים. שתי לחיצות הידיים הן לחיצת יד של גירוי ולחיצת יד של ייחוס, שכל אחת מהן היא שילוב של כוחות אנושיים וכוחות של מודל. בלחיצת יד של ייחוס, לחיצת היד שחשה השואב היא תערובת שווה של הכוחות שהפעיל האדם והכוחות שהפיק מודל ממוחשב.

במילים אחרות, בעוד שהמשתתף האנושי מבצע תנועת לחיצת יד, לחיצה זו מהווה רק 50% מהכוח הנתפס על ידי השואל, כאשר 50% הנותרים של הכוח מגיעים ממודל בלחיצת היד המגרה; לחיצת היד המורגשת על ידי השואל היא תערובת משתנה של הכוחות שנוצרו על ידי בן האדם ועל ידי מודל שנוצר במחשב. בחלק מלחיצות היד המגירות, החלק התורם של בן האדם הוא יותר ממחצית, ולכן רב יותר מאשר בלחיצת היד הייחוס. בלחיצות יד מגירות אחרות, החלק התורם של בן האדם הוא פחות ממחצית, ולכן פחות מאשר בלחיצת היד הייחוס.

בסיום כל ניסוי, מהשאלן מתבקש לבחור את לחיצת היד שהרגישה אנושית יותר. ניסוי זה משווה בין שלושה מודלים: שני מודלי בדיקה ומודל בסיס אחד. בדומה לפרוטוקול הטהור, פרוטוקול זה מתחיל בבלוק אחד שאינו מנותח, שלאחריו 10 בלוקים ניסיוניים.

כל בלוק ניסויי מורכב מ-24 ניסיונות הכוללים כל אחד משמונת השילובים הליניאריים של מודל ובן אנוש עבור כל אחד משלושת שילובי המודלים. עם השלמת 10 הבלוקים הניסויים, פונקציה פסיכומטרית לוגיסטית מותאמת לתשובות של השואל. כפי שמתואר במאמר המלווה, העקומה המתקבלת מציגה את ההסתברות של השואל.

כדי לענות על כך, לחיצת יד של גירוי היא דמוית-אדם יותר מאשר לחיצת היד של הייחוס. כפונקציה של alpha stimulus פחות alpha reference, נקודת השוויון הסובייקטיבי או ה-PSE נשלפת מרמת הסף של 0.5 של העקומה הפסיכומטרית, המציינת את ההבדל בין ה-alpha stimulus ל-alpha reference שבו לחיצות היד נתפסות כדמויות-אדם במידה שווה למודל. ציון הדמיון לבני אדם עבור פרוטוקול המודל האנושי המשוקלל מחושב על ידי חיסור ה-PSE מ-0.5; מודלים שנתפסים כפחות דמויי-אדם או כדמויי-אדם ביותר ככל הניתן מניבים ערכי ציון דמיון לבני אדם של אפס או אחת, בהתאמה. הפרוטוקול הסופי משווה לחיצת יד של מודל ללחיצת יד המורכבת בחלקה מאדם ובחלקה מרעש אקראי.

בפרוטוקול זה, לחיצת היד המגרה היא לחיצת יד שנוצרה במחשב בהתבסס על מודל. לחיצת היד השנייה, לחיצת היד הייחוס, היא כוח שנוצר משילובים שונים של לחיצת יד אנושית ורעש לבן, עם כוח מוחלט מקסימלי של 2 N, אשר סונן באמצעות מסנן Lowpass Butterworth מסדר חמישי בתדר מקסימלי של 2 חלקי pi. בסיום כל ניסוי, מהשומע מתבקש לבחור את לחיצת היד שהרגישה אנושית יותר.

לפרוטוקול תכנון דומה לבדיקת מודל האדם המשוקלל הקודמת. לאחר סבב תרגול ובלוק שאינו מנותח, מורצת סדרה של 10 בלוקים ניסויים באופן הבא. ה-PSE מופק מעקומת הפסיכומטריקה כבעבר, והוא מגדיר את דרגת הדמיון לאדם של המודל עבור פרוטוקול הרעש המוסף.

איור זה מציג תוצאות מהפרוטוקול הטהור ומשווה לחיצות ידיים אנושיות לשתי לחיצות ידיים של מודלים שונים. שתי הנקודות מראות את ערכי דרגת הדמיון לאדם המחושבים עבור שני מודלים ויסקו-אלסטיים בשם KB one ו-KB two. התוצאות מדגימות כי המודל KB two נתפס כדומה יותר לאדם מאשר המודל KB one.

איור זה מציג את התוצאות מהפרוטוקול המשוקלל של הדגם האנושי, אשר השווה יחס משתנה של לחיצות ידיים של דגמים אנושיים ליחס קבוע של 50 50 של לחיצות ידיים של דגמים אנושיים. הסמנים השחורים מייצגים את ציוני הדמיון לאדם עבור דגמי הבדיקה, והסמנים האפורים מייצגים את הציונים של דגם הבסיס. פסי השגיאה מייצגים את רווחי הסמך של העקומות הפסיכומטריות.

איור זה מציג את התוצאות מפרוטוקול הוספת הרעש, המשווה לחיצת ידיים של מודל ללחיצת ידיים עם יחס משתנה של מרכיבים אנושיים לרעש. הסמנים השחורים מייצגים את ציוני הדמיון האנושי של המודלים והסמנים האפורים מייצגים את אלה של הרעש. פסי השגיאה מייצגים את רווחי האמון של העקומה הפסיכומטרית.

תוצאות אלו מוכיחות כי המודל הוויסקו-אלסטי KB two נתפס כבעל מאפיינים דמויי-אנוש יותר מאשר המודל הוויסקו-אלסטי KB one, זאת באמצעות שלוש שיטות ההערכה. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור להפעיל את המכשיר הרובוטי בצורה נכונה ולנסות להפוך את האינטראקציה לחלקה ככל האפשר בעקבות הליך זה. ניתן לבצע שיטות אחרות, כגון בדיקה וזיהוי של לחיצות ידיים אנושיות בהפרעות התפתחותיות נרחבות, כדי לענות על שאלות נוספות כגון: כיצד הפרעות התפתחותיות נרחבות משפיעות על היכולת להבדיל בין מחוות אנושיות למחוות שאינן אנושיות? כעת, לאחר פיתחו, יכולה טכניקה זו להסליל את הדרך לשימוש בלחיצת יד ככלי זיהוי.

אנו משערים כי מטרת לחיצת היד היא ללמוד מידע מסוים על האדם האחר. לפיכך, המתודולוגיה שאנו מציעים לפיתוח לחיצת יד דמוית אדם יכולה לסייע גם בפיתוח מערכת לסיווג לחיצות יד, המסוגלת להפיק מידע על האדם האחר מתוך לחיצת היד שלו או שלה. לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי אופן ביצוע מבחן לחיצת יד מסוג one dimensional tour וכיצד נבצע את הערכת מודלי לחיצות היד שיוגשו לטורניר הבינלאומי הראשון למבחני לחיצת יד מסוג tour like.