人工智能操作系統(tǒng)重塑面部3D模型 為機(jī)器人Ameca賦予逼真“表情包”

很多人小時(shí)候接觸到的變形金剛玩具和動(dòng)畫，可能是他們最早了解的機(jī)器人。如今，虛構(gòu)出來的機(jī)器人逐漸出現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)世界中，并在很多方面成為人類強(qiáng)有力的幫手。

工廠里的機(jī)械手臂、醫(yī)學(xué)中的納米機(jī)器人、火星機(jī)器人等都為人類探索未知領(lǐng)域帶來前所未有的便利，成為了科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的加速器。

“回眸一笑百媚生，六宮粉黛無顏色”這句家喻戶曉的詩(shī)句出自白居易的《長(zhǎng)恨歌》，將楊貴妃美艷動(dòng)人的表情描寫得惟妙惟肖、淋漓盡致。

現(xiàn)在，表情已不再專屬于人類，英國(guó)Engineering Arts公司運(yùn)用人工智能技術(shù)將人的表情復(fù)刻于機(jī)器人之上，使冰冷的機(jī)器也擁有了一套完整的人類“表情包”，瞬間被賦予了人類的情感。機(jī)器人的歷史由只是外表與人類相似的第一階段，邁入了可以表現(xiàn)人類喜怒哀樂等情緒的第二階段。

Ameca逼真的面部表情

Ameca

近日，該公司將曾經(jīng)展示過的機(jī)器人阿梅卡的臉部表情動(dòng)作，在技術(shù)層面上做出更新與升級(jí)，使它變得更加真實(shí)、靈動(dòng)與鮮活。

據(jù)Engineering Arts公司的官網(wǎng)顯示，阿梅卡作為最具亮點(diǎn)與創(chuàng)新思維的人工智能產(chǎn)品，重達(dá)49公斤，身高1.87米，身體由幾十個(gè)零部件構(gòu)成。

阿梅卡能夠自由進(jìn)行幾十種仿人類的肢體運(yùn)動(dòng)，曾經(jīng)在世界著名的機(jī)器人展會(huì)上展出過，在業(yè)界的知名度迅速攀升，被賦予“世界上最逼真機(jī)器人”的榮譽(yù)稱號(hào)。

根據(jù)人體解剖學(xué)資料顯示，人類臉部肌肉多達(dá)幾十塊，幫助人類精確展示出喜怒哀樂的單一表情，以及在不同外界刺激下做出的復(fù)合類表情。因此，人的面部表情很難被機(jī)器人模仿。

人類面部肌肉

Ameca的模塊化展示

為將阿梅卡賦予人類的表情，Engineering Arts獨(dú)辟蹊徑、煞費(fèi)苦心。為確保阿梅卡的面部也能夠像人一樣，靈敏、迅速地對(duì)外界的刺激做出精準(zhǔn)的反應(yīng)，該公司為其在物理硬件上配置了最先進(jìn)的傳感設(shè)備等。

科學(xué)家對(duì)人類的臉部表情進(jìn)行全方位的掃描后，運(yùn)用肌肉等各項(xiàng)表情變化的數(shù)據(jù)建模，進(jìn)行3D打印并制作模具。然后，為機(jī)器人配備多組零部件，分成各個(gè)模塊進(jìn)行裝配，便于今后的維修與改造升級(jí)。

于是，在電腦端與機(jī)器端相連的情況下，生動(dòng)鮮活的臉部表情便被復(fù)刻到機(jī)器人之上，阿梅卡成功展示出噘嘴、眨眼、皺眉、憤怒、悲傷等仿人面部表情。

Ameca的12種表情V

Ameca表情的構(gòu)建過程是復(fù)雜的，需要運(yùn)用“Tritium操作系統(tǒng)”與“Mesmer技術(shù)”為機(jī)器人配備人工智能身體（Artificial Body，即AI×AB）。

Ameca的人工智能身體AI×AB

運(yùn)用Mesmer技術(shù)構(gòu)建的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)可以用來制作仿真機(jī)器人，為阿梅卡搜集到大量人類面部的骨骼與肌肉構(gòu)造數(shù)據(jù)，指揮將近40個(gè)錄像設(shè)備對(duì)人體進(jìn)行全方位、全角度的掃描。

然后，Mesmer系統(tǒng)捕捉機(jī)器人的表情與定位，重塑3D模型，最后，運(yùn)用3D打印機(jī)制作出模型，使填充進(jìn)模型的硅膠變成具有真人般質(zhì)感的人臉仿真皮膚。

阿梅卡技術(shù)攝像頭

阿梅卡的硅膠模型

阿梅卡的內(nèi)部機(jī)器構(gòu)造

阿梅卡的面部與肢體構(gòu)造

Tritium操作系統(tǒng)

阿梅卡框架示意圖

要想讓機(jī)器人展示出神采各異的“表情包”，可不像看起來那樣容易。在算法的控制下，Tritium操作系統(tǒng)為機(jī)器人注入了生命力，將軟件、硬件與云端相連，驅(qū)動(dòng)硬件的每個(gè)模塊，包括頭部、骨骼、肢體等產(chǎn)生動(dòng)作。

雖然在表情展示方面阿梅卡已經(jīng)做到了極致，但是，它還不能行走。

Engineering Arts計(jì)劃將其改造升級(jí)，讓它變成具有行走、奔跑等人類更多功能的多面手。未來，阿梅卡可以用于拍電影，充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)的替身，或者面部整容等。

表情、肢體動(dòng)作等更高級(jí)別人工智能技術(shù)的加入使機(jī)器人更真實(shí)與鮮活?；叵肫饎?dòng)畫片《鐵臂阿童木》之中的場(chǎng)景，仍歷歷在目，機(jī)器人走在街上與人類無異。

也許，在不久的將來，更多像阿梅卡一樣被賦予人類情感的機(jī)器人會(huì)被制造出來，這或?qū)?huì)對(duì)人類社會(huì)的方方面面造成重要影響。

《星球大戰(zhàn)》與《機(jī)械戰(zhàn)警》等科幻大片中出現(xiàn)的機(jī)器人也許會(huì)常伴我們左右，與人類共存，當(dāng)人們走在馬路上，可能根本無法辨別真實(shí)的人類與仿真機(jī)器人。