La fusión de la animación y el aprendizaje por refuerzo para conseguir actuaciones emotivas totalmente libres. Sí, Disney ha conseguido introducir “emociones” en un robot.

¿Disney logró que un robot tenga emociones?

En la noche del miércoles, en la Conferencia Internacional de Robots e Inteligencia Artificial (IROS) de la IEEE/RSJ 2023, que tuvo lugar en Detroit, un equipo de investigadores de Disney presentó un novedoso personaje robótico durante su ponencia principal.

Este encantador robot incorpora una asombrosa cantidad de expresión en su cuerpo de tamaño infantil, desde su cabeza altamente expresiva y dos antenas ondeantes hasta sus patas cortas. Pero lo que distingue a este robot de otros pequeños robots humanoides es su forma de caminar; rebosa personalidad, emitiendo emociones a medida que se mueve de una manera que lo hace parecer sorprendentemente vivo.

Programar robots para moverse de manera emotiva es un área en la que Disney ha demostrado ser un experto, sólo basta recordar 1971 y su Sala de los Presidentes animatrónicos en Disney World. A medida que los robots han avanzado y se han vuelto más móviles, se ha vuelto un desafío para los diseñadores y animadores de robots desarrollar comportamientos emotivos que aprovechen las capacidades del hardware robótico y sean compatibles con las restricciones del mundo real.

Durante el último año, Disney Research ha estado desarrollando un nuevo sistema que utiliza el aprendizaje por refuerzo para convertir la visión de un animador en movimientos expresivos lo suficientemente robustos como para funcionar en casi cualquier lugar, ya sea en un escenario en la IROS, en un parque temático de Disney o en un bosque en Suiza.

Un robot como ningún otro

Este particular robot fue desarrollado por un equipo liderado por Moritz Bächer de Disney Research en Zurich. Está principalmente construido mediante impresión 3D, utilizando hardware modular y actuadores que facilitaron su diseño y desarrollo en menos de un año, desde la concepción hasta lo que se muestra en el video anterior. Posee una cabeza con cuatro grados de libertad (capaz de mirar arriba, abajo, a los lados e inclinarse), así como patas con cinco grados de libertad y articulaciones en las caderas que le permiten caminar mientras se equilibra dinámicamente.

Morgan Pope, científico de investigación de Disney, quien contribuyó a la presentación del robot, comentó lo siguiente:

“La mayoría de los expertos en robótica se centran en lograr que sus robots bípedos caminen de manera fiable”, comenta en el escenario. “Pero en Disney, eso podría no ser suficiente; nuestros robots pueden tener que desfilar, pasear, acechar, trotar o deambular para transmitir la emoción que necesitamos”.

Disney cuenta con animadores que son expertos en hacer que los personajes transmitan todas esas emociones (y más) a través del movimiento, así como con especialistas en robótica que son expertos en la construcción de sistemas mecánicos.

Para desarrollar un robot afectivo, los involucrados deben combinar su talento, proceso que requiere tiempo y mucho ensayo y error. Es la única forma de asegurarse de que el robot transmita lo que los animadores desean.

Pope finaliza agregando:

“No se trata solo de caminar. El caminar es uno de los insumos para el sistema de aprendizaje por refuerzo, pero el otro insumo importante es cómo camina”.

El aprendizaje por refuerzo

Para solucionar esto, Disney Research desarrolló un proceso basado en el aprendizaje por refuerzo, que usa simulación para combinar y equilibrar la visión del animador con movimientos robóticos. Para el especialista, el proceso se encarga de implementar restricciones del mundo físico, permitiendo al animador desarrollar movimientos expresivos y confiar en el sistema para hacer que esos movimientos sean reales, o lo más cercanos a la realidad.

Con este proceso, pueden entrenar a un robot en nuevos comportamientos con una sola computadora personal, ejecutando el equivalente a años de entrenamiento en tan solo unas horas. Esto redujo el tiempo que Disney necesitó para desarrollar un nuevo personaje robótico en meses.

Gracias a esto, se obtienen ventajas, como entrenar movimientos varias veces hasta conseguir el aspecto deseado, distribuir la masa y la fricción entre el robot y el suelo, etc. El sistema garantiza que, sin importar con lo que se tope robot, tendrá una respuesta de comportamiento, además de seguir transmitiendo emociones y mantener su carácter.

Por lo general, los robots sociales existen desde hace mucho, incluso los que no están diseñados para la interacción social suelen tener características de interacción humano-robot si pasan mucho tiempo con personas. Pero ello pasa a un segundo plano, ya que los robots solo están diseñados para su funcionalidad. Ahora, Disney demostró que pueden mantener dicha funcionalidad sin sacrificar su personalidad, algo que podría ser muy importante en la robótica.

Obviamente, en este caso no se trata tanto del robot, sino del proceso. Disney podría crear otro prototipo, con una morfología diferente y enseñarle rápidamente nuevos comportamientos, creando nuevas personalidades.

Ahora, el próximo paso de la compañía del ratón, es usar dicha técnica para desarrollar personajes robóticos físicos y llevar al límite el aprendizaje por refuerzo para crear movimientos más rápidos y dinámicos.

El robot presentado por no tiene un nombre oficial, pero según como se ve en el video, realmente muestra una personalidad que nunca antes se había visto en un prototipo similar. Lo más interesante es que este es solo la punta del iceberg.