Um teste de Turing Handshake Dimensional-Like para Motor de Inteligência

O objetivo geral deste procedimento é determinar quão proximamente um modelo computacional de aperto de mão corresponde ao aperto de mão humano. Isso é realizado primeiramente apresentando aos participantes pares de apertos de mão, sejam humanos, gerados por computador ou uma combinação dos dois, utilizando uma interface tele-robótica. O segundo passo do procedimento consiste em pedir a cada participante que escolha, dentro de cada par, qual dos dois apertos de mão é mais semelhante ao humano.

O passo final do procedimento consiste em calcular, a partir das respostas do sujeito, o grau de semelhança humana, para o modelo de aperto de mão, o grau médio de semelhança humana, ou MHLG. Em última análise, podem-se obter resultados que mostram uma distinção significativa entre diferentes modelos, MH Gs, utilizando o teste de aperto de mão semelhante ao teste de Turing. O teste de Turing é, na verdade, limitado à inteligência verbal, onde cientistas e engenheiros observaram uma grande lacuna entre a inteligência artificial e a natural no aspecto de controle motor do comportamento motor.

Muitos cientistas refletiram sobre essa versão motora do teste de Turing, mas somente recentemente dispositivos robóticos acionáveis e móveis passaram a ser utilizados em laboratórios de pesquisa, facilitando a implementação de um protocolo simples e reprodutível para um teste de aperto de mão semelhante ao de Turing. Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais na área de interação humano-robô, como quais são as características principais dos movimentos do braço humano que proporcionam uma sensação natural de toque humano. As implicações dessa técnica se estendem ao diagnóstico de comprometimentos motores, como a paralisia cerebral.

O próximo passo é construir um dispositivo diagnóstico robótico capaz de distinguir um aperto de mão humano saudável de um comprometido. A demonstração visual deste método é fundamental, pois o movimento do aperto de mão por meio do sistema tele-robótico não é natural e exige tempo e prática para aprender a manipular e interagir com o robô. Seguindo o conceito original do teste clássico de Turing, os experimentos de aperto de mão consistem em três entidades: um ser humano, um computador e um interrogador.

O interrogador e o ser humano estão sentados na mesma sala, mas separados por uma tela, de modo que o interrogador não pode ver se é o computador ou o ser humano que está gerando o aperto de mão. Os apertos de mão não são diretos, mas são realizados por meio de uma interface mecânica tele robótica composta por dois robôs Phantom Desktop no caso de um aperto de mão humano, e por um robô Phantom e um software. No caso de um aperto de mão computadorizado, quando a palavra "aperto de mão" aparece na tela do computador, o interrogador e o ser humano imediatamente realizam movimentos de aperto de mão movendo o estilete da interface tele robótica na direção vertical.

O trabalho do interrogador é comparar dois apertos de mão e selecionar qual deles é mais semelhante ao humano pressionando a tecla início ou F1 para escolher o primeiro aperto de mão ou pressionando a tecla fim ou F2 para escolher o segundo aperto de mão. Os três protocolos experimentais demonstrados neste vídeo diferem entre si pela composição dos apertos de mão que são comparados. O primeiro protocolo é o protocolo do teste de Turing puro, com escolhas entre um aperto de mão humano e um aperto de mão gerado por computador.

O segundo protocolo inclui apertos de mão com composições variáveis de forças geradas por humanos e forças geradas por computador. O terceiro protocolo inclui apertos de mão com combinações variáveis de um aperto de mão gerado por humano e ruído, ou forças puramente geradas por computador. Durante o experimento, um arquivo aleatório é criado automaticamente ao surgir o aviso para inserir um nome para o arquivo aleatório.

Se o arquivo já existir, o sistema utiliza o arquivo existente. Caso contrário, o sistema gera automaticamente um novo arquivo aleatório com o nome especificado. O arquivo aleatório define a ordem na qual os diferentes apertos de mão ocorrem.

O protocolo puro começa com 12 ensaios de prática, cada um composto por dois apertos de mão, nos quais o humano e o interrogador se cumprimentam com apertos de mão 24 vezes por meio do sistema tele robótico. O interrogador sabe que, nesta etapa, está apertando a mão de um ser humano. O objetivo desses ensaios de prática é familiarizar os participantes com a interface tele robótica.

Após a rodada de prática, é realizado um bloco de quatro tentativas em cada tentativa. Um aperto de mão humano é comparado a um dos quatro apertos de mão gerados por modelos computacionais em ordem aleatória, conforme mostrado neste exemplo. Por exemplo, na tentativa um do bloco um, o interrogador aperta a mão duas vezes.

O primeiro aperto de mão é gerado pelo ser humano e o segundo aperto de mão é gerado pelo computador usando as forças ditadas pelo modelo três. O interrogador então seleciona entre o aperto de mão número um e o aperto de mão número dois para decidir qual aperto de mão é mais semelhante ao humano. Por exemplo, se o interrogador selecionar o aperto de mão número um, considerando-o mais semelhante ao humano, o interrogador terá escolhido o aperto de mão humano.

No entanto, não se informa ao interrogador se ele ou ela identificou corretamente o aperto de mão humano no próximo ensaio. O primeiro aperto de mão do interrogador é com o modelo gerado por computador dois, e o segundo aperto de mão é com o ser humano. O interrogador novamente seleciona o aperto de mão mais semelhante ao humano.

Realizam-se mais dois ensaios de maneira semelhante. Para testar os dois modelos restantes, modelo um e modelo quatro contra o aperto de mão humano. Isso completa um bloco de ensaios.

O experimento consiste em 11 blocos, cada um com quatro ensaios, nos quais os quatro modelos de aperto de mão são apresentados em ordem aleatória em cada bloco. O bloco inicial é um bloco de prática e a análise é realizada nos 10 blocos restantes. Após a conclusão dos 10 blocos do experimento, cada um dos quatro modelos de aperto de mão foi testado 10 vezes contra um aperto de mão humano.

Após a conclusão dos 11 blocos experimentais, é calculado um grau de semelhança humana para cada um dos quatro modelos testados. A análise é realizada calculando a proporção de apertos de mão em que o sujeito afirma que o aperto de mão do modelo é mais semelhante ao humano do que o aperto de mão humano. Por exemplo, se o interrogador escolhe o aperto de mão do modelo em vez do aperto de mão humano em dois de dez apertos de mão, a proporção do modelo em relação ao humano será de 0,2; multiplique essa proporção por dois para obter o grau de semelhança humana do modelo.

Para cada modelo em que a proporção for de 0,2, o grau de semelhança humana do modelo seria 0,4. Se o modelo três fosse selecionado como mais semelhante a um humano em quatro das dez tentativas, então sua proporção seria 0,4 e seu grau de semelhança humana do modelo seria 0,8. Se um modelo for indistinguível de um ser humano, sua proporção calculada será 0,5 e o grau de semelhança humana do modelo será um.

Se um modelo for claramente não humano, como o seu modelo, o grau de semelhança humana será zero. O MHLG é limitado em um. Neste protocolo, os apertos de mão gerados diferem do modelo da parte humana, em que a combinação específica varia entre ensaios em uma escala que vai de um aperto de mão puramente gerado por computador a um aperto de mão puramente humano.

Portanto, esse conjunto de experimentos é denominado teste do modelo humano ponderado. O protocolo inicia com um bloco de prática para ajudar o interrogador a aprender a reconhecer um aperto de mão puramente humano e a se familiarizar com o aparato. Assim, o bloco de prática possui 30 tentativas que comparam um aperto de mão puramente humano a um aperto de mão gerado por computador.

No final de cada tentativa, o interrogador escolhe qual dos dois apertos de mão foi mais semelhante ao humano. Se o interrogador identificar corretamente o aperto de mão humano, a tela exibe correta. Se o interrogador não escolher o aperto de mão correto, aparece uma mensagem de erro e o interrogador tem a oportunidade de repetir a última tentativa de prática.

Após o bloco de prática, o interrogador inicia uma série de ensaios para avaliar dois apertos de mão. Os dois apertos de mão são um aperto de mão estímulo e um aperto de mão de referência, cada um sendo uma combinação de forças humanas e do modelo. No aperto de mão de referência, o aperto sentido pelo interrogador é uma mistura igual das forças geradas pelo ser humano e por um modelo gerado por computador.

Em outras palavras, enquanto o participante humano realiza o movimento de aperto de mão, esse aperto representa apenas 50% da força percebida pelo interrogador, com os 50% restantes da força provenientes de um modelo no aperto de mão do estímulo; assim, o aperto de mão sentido pelo interrogador é uma mistura variável das forças geradas pelo ser humano e por um modelo gerado por computador. Em alguns dos apertos de mão do estímulo, a fração contribuída pelo ser humano é maior que a metade, e portanto maior do que no aperto de mão de referência. Em outros apertos de mão do estímulo, a fração contribuída pelo ser humano é menor que a metade e, consequentemente, menor do que no aperto de mão de referência.

No final de cada tentativa, pede-se ao interrogador que escolha o aperto de mão que pareceu mais semelhante ao humano. Este experimento compara três modelos, dois modelos de teste e um modelo base. Como no protocolo puro, este protocolo começa com um bloco não analisado, seguido por 10 blocos experimentais.

Cada bloco experimental consiste em 24 ensaios, compreendendo cada uma das oito combinações lineares de modelo e humano para cada uma das três combinações de modelos. Após a conclusão dos 10 blocos experimentais, uma função psicométrica logística é ajustada às respostas do interrogador. Conforme descrito no artigo acompanhante, a curva resultante exibe a probabilidade do interrogador.

Para responder a isso, um aperto de mão com estímulo é mais semelhante ao humano do que o aperto de mão de referência. Em função do alfa do estímulo menos o alfa de referência, o ponto de igualdade subjetiva, ou PSE, é extraído do nível de limiar de 0,5 da curva psicométrica, indicando a diferença entre o alfa do estímulo e o alfa de referência para a qual os apertos de mão são percebidos como igualmente semelhantes ao humano no modelo. O grau de semelhança humana para o protocolo do modelo humano ponderado é calculado subtraindo-se o PSE de 0,5; os modelos percebidos como o menos ou o mais semelhante ao humano possível produzem valores de grau de semelhança humana do modelo iguais a zero ou um, respectivamente. O protocolo final compara um aperto de mão do modelo com um aperto de mão parcialmente humano e parcialmente composto por ruído aleatório.

Neste protocolo, o aperto de mão do estímulo é um aperto de mão gerado por computador com base em um modelo. O outro aperto de mão, o aperto de mão de referência, é uma força gerada a partir de várias combinações do aperto de mão humano e ruído branco com força absoluta máxima de dois N, filtrada utilizando o filtro passa-baixa Butterworth de ordem cinco em uma frequência máxima de dois sobre pi. Ao final de cada tentativa, solicita-se ao interrogador que escolha o aperto de mão que pareceu mais semelhante ao humano.

O protocolo possui um desenho semelhante ao do teste anterior com o modelo humano ponderado. Após uma rodada de prática e um bloco não analisado, uma série de 10 blocos experimentais é realizada da seguinte forma. O PSE é extraído da curva psicométrica como antes e define o grau de semelhança humana do modelo para o protocolo com adição de ruído.

Esta figura mostra os resultados do protocolo puro e compara apertos de mão humanos a dois apertos de mão modelo diferentes. Os dois pontos indicam os valores calculados do grau de semelhança humana para dois modelos viscoelásticos denominados KB um e KB dois. Os resultados demonstram que o modelo KB dois é percebido como mais semelhante ao humano do que o modelo KB um.

Esta figura mostra os resultados do protocolo humano do modelo ponderado, que comparou uma proporção variável de apertos de mão do modelo humano a uma proporção fixa de 50 50 de apertos de mão do modelo humano. Os marcadores pretos representam os graus de semelhança humana do modelo para os modelos testados, e os marcadores cinzas representam os do modelo base. As barras de erro representam as curvas psicométricas, intervalos de confiança.

Esta figura mostra os resultados do protocolo com ruído adicionado, que compara um aperto de mão modelo a um aperto de mão com uma proporção variável de componentes humanos e de ruído. Os marcadores pretos representam os graus de semelhança humana do modelo, e os marcadores cinzas representam os do ruído. As barras de erro representam os intervalos de confiança da curva psicométrica.

Esses resultados demonstram que o modelo viscoelástico KB dois é percebido como mais semelhante ao humano do que o modelo viscoelástico KB um, utilizando os três métodos de avaliação. Ao realizar este procedimento, é importante lembrar-se de interagir corretamente com o dispositivo robótico e tentar tornar a interação tão suave quanto possível. Após este procedimento, outros métodos, como testes de reconhecimento de apertos de mão em transtornos globais do desenvolvimento, podem ser realizados para responder perguntas adicionais, como: como os transtornos globais do desenvolvimento afetam a capacidade de distinguir gestos humanos de gestos não humanos? Agora, após seu desenvolvimento, esta técnica pode abrir caminho para o uso do aperto de mão como ferramenta de reconhecimento.

Levantamos a hipótese de que a finalidade do aperto de mão é obter informações sobre a outra pessoa. Portanto, a metodologia que propomos para desenvolver um aperto de mão semelhante ao humano também pode facilitar o desenvolvimento de um sistema de classificação de apertos de mão, capaz de extrair informações sobre a outra pessoa a partir do seu aperto de mão. Após assistir a este vídeo, você deverá compreender bem como realizar o teste de aperto de mão unidimensional do tipo "tour" e como vamos avaliar os modelos de aperto de mão submetidos ao primeiro torneio internacional do teste de aperto de mão do tipo "tour".