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人形机器人，应该要“脸”吗？

图片｜Photo by 电影《机器总动员》

©产业象限原创

作者丨钱江

编辑丨山茶

脸有什么用吗？

在我们的社会中，“脸”几乎是人与人之间互相识别的第一标签。

但除此之外，“脸”在我们生活中还承担着一些其他意义：比如刷脸支付，脸会是我们确认支付的许可；比如门禁识别，脸是我们在许多地方畅通无阻的保证。

甚至许多时候我们会气愤地质问别人，你要脸吗？这个这个时候，脸还会包含尊严、道德、责任等许多无形的价值观念。

显而易见，脸几乎是作为的人最重要的特征。以至于当元宇宙热潮来临，人们需要从一个世界进入一个世界时，要做的第一件事，也是给自己捏一张“脸”。

但一个有意思的现象是，在人形机器人蓬勃发展的当下，这个致力于模仿人类形象的事物，却几乎从来没有被认真讨论过它的脸应该长成什么样。

人形机器人不需要脸吗？还是说当前的技术条件，这个话题还不应该被讨论？如果一定要给机器人一张脸的话，这张脸又应该怎么做？

机器人不要“脸”，人才要“脸”

人形机器人要不要脸，答案是显而易见的。

回顾记忆中那些令人印象深刻的机器人，无论是《变形金刚》里的大黄蜂、擎天柱，还是鸟山明笔下的阿拉蕾，亦或是独自在地球上捡垃圾的瓦力，几乎都有一张生动而鲜明的脸。

但最早的时候，人形机器人要“脸”这件事情是被忽略的。

波士顿动力前CEO Marc Raibert早期就认为，人形机器人“功能就是一切”，“能力、灵巧、感知和智力才是机器人的关键功能，其它的都不重要”。

所以在2024年电动版Atlas发布之前，波士顿动力的机器人几乎都没有明显的脸部特征。

Marc Raibert转变理念是在2021年，波士顿动力液压版Atlas的一则互动视频“Do You Love Me”在网上出圈。这让Marc Raibert意识到，形态的美感可以对机器人的仿生动作带来加成效果，而脸部是形态美最重要的一个特征。

同样是在2021年，这一理念被另一家机器人公司所印证。

这一年，英国机器人制造商Engineered Arts发布了一款名叫Ameca的人形机器人并且迅速出圈，原因就是因为Ameca拥有逼真的面部表情。

与Marc Raibert不同，Ameca的创造者Will Jackson认为：“人脸是我们拥有的具有最高带宽的通信工具”，一个表情所能传达的信息要远多于声音和肢体。

而Ameca的出圈，也侧面证明了大众其实更喜爱一个表情丰富、有温度、会表达情感的伙伴，而不是一个空有力气的铁疙瘩。

2009年的一部科幻电影《Moon》也在讲述一个同样的故事。

电影中，男主Sam Bell常常向他的机器人工作伙伴Gerty倾诉心声，Gerty总能一边回答一边给出动画表情来对Sam的遭遇表示同情。

Gerty的本质是一串计算机符号，而这张脸将冰冷的数学运算幻化抽象为平易近人的表情，不仅在言语上安慰了Sam，更是通过视觉交流拉近了人机关系。

▲图源：《Moon》电影

显而易见，与机器人相比，人类其实更需要机器人拥有一张脸。只是如何去实现这张脸，目前行业里还没有一个统一的答案。

目前，主流机器人公司在设计面部时主要采用两种策略：

一种是基于集体文化共识，选择中立和抽象的图像，通过符号化的情感传达来满足人类对情感表达的基本需求，以捕捉和传递情感的本质。

另一种则是追求极致的逼真度，努力再现人类面部的细节，试图通过接近现实的人类面貌来实现更深层次的情感共鸣和互动。

但这两种方案的落地，却都面临许多挑战。

人形机器人，让脸谱符号化

现实中，一款合格的人形机器人，头部需要具备耐用性、抗冲击能力，以适应多样化的操作环境和任务。

因此，包括特斯拉的擎天柱、Figure01、波士顿动力的Atlas等人形机器人在内，其头部使用的基本是金属合金和高强度塑料。

而在这样一个“硬邦邦”的头部，安装一张灵动、表情自然的脸并不容易。

所以当前主流的人形机器人并没有对面部表情做精致的研究设计，而是采用类似Gerty这种抽象的“动画脸”或“卡通脸”。毕竟这样的脸庞几乎能被所有种族的人接受，并且更容易构建。

▲图：主流人形机器人面部设计产业象限制图

「产业象限」梳理了目前几家主流的人形机器人的脸部形象，可以看到它们面部清一色地使用“头盔式”的“玻璃面罩”，面罩里内置摄像头或使用LED灯带镶边。

比如，仔细观察智元机器人，会发现它在操作矿泉水瓶的时候，表情是微笑的：

宇树新近发布的最新一代人形机器人直接使用凹陷的屏幕面部设计，其顶部配置有摄像头等组件，围绕脸部的蓝色弧光像是一种微笑。

Figure 01机器人借助搭建OpenAI的能力构建大脑，所以它的面部也带有明显的OpenAI特色，即它每一次和人类交流，面部都会出现ChatGPT特有的“思考”符号。

波士顿动力的电动版Atlas采用光圈设计，这种设计参考了皮克斯电影开头的台灯，其内部配置了三个摄像头。

波士顿创始人Marc Raibert在设计Atlas的头部时，并不希望它有类似人类的面孔，因为这会触发“恐怖谷”效应，可能有点反乌托邦。

Marc Raibert觉得对于一个人形机器人来说，只要能保持与人类基本的交流即可。但这种圆环的设计，虽然没有五官，却总觉得这张“脸”自带情愫。

特斯拉的擎天柱如今已进化到第二代，但面部依旧一片漆黑，马斯克鲜少提及擎天柱面部的设计逻辑。

清一色的“黑面骑士”背后也有共同的光学和美学逻辑。

黑色被视为现代、简洁和高科技的象征，公众易于接受的同时，也不乏科技感和未来感。目前包括苹果、特斯拉在内的科技公司，都偏爱在发布会上使用“高级黑”作为底色。

较暗的面罩则有利于突出机器人的眼睛和其它面部特征，让信息在不同条件和不同角度中都能被清晰辨识。此外，黑色面罩还可以有效遮盖和保护面部的各种传感器和显示屏，防止外界光线的干扰。

但这般高科技感的“钢铁美学”，显然无法在与人类互动时，充分满足情感交流的需求，冰冷的机器感，令人形机器人丧失了“人形”应该具有的一点柔性和“人性”。

所以一直以来，企业和科学家也仍然在为做一张无限逼近人类的的机器人脸而努力。

机器人，也可以“画皮”？

抽象派为了文化共性，曾尝试在机器人上采用经过修饰的动物脸或卡通脸，但它们无法传递复杂的情感细节，限制了机器人在诸如医疗、教育领域等情感交流高需求的场景下的应用。

所以追求和真人一比一还原的“逼真脸”就成为一个不得不发展的技术路线。

“逼真脸”有两个阵营，一种是依赖机器学习做表情控制的“自主机器人”，另一种是依赖操作员远程操作的“远程控制机器人”。它们的核心差异，是交互的“自主性”来源于机器还是人类。

2005年11月，世界上第一个具有表情的人脸行走双足机器人Albert HUBO亮相。一年之后，第一个被授予沙特阿拉伯公民身份的机器人Sophia诞生，它能够模仿62种面部表情。其原型融合了古埃及女王娜芙蒂蒂、奥黛丽赫本和这家机器人创始人David Hanson的妻子阿曼达·汉森。

这两款表情机器人都隶属于同一家名叫Hanson Robotics的公司。其头部使用的都是“Fubber”材料，它是具有高弹性和柔韧性的橡胶材料，可以产生皱纹与折痕，贴近皮肤，他们也几乎是最早一批有逼真脸的“自主机器人”。

▲图：Sophia机器人Hanson Robotics（左）；Albert HUBO机器人Hanson Robotics（右）

Albert HUBO使用复杂的控制算法来实现面部表情和肢体运动的协调。其控制系统能够自主管理基本动作和表情，但需要人类预先编程和设定参数。

Sophia具备一定的学习能力，使用自然语言处理、计算机视觉和机器学习算法来理解和回应人类对话，可以通过与人类的互动不断改进其反应和行为，她的“大脑”运行在Hanson Robotics基于云的人工智能 (AI) ——MindCloud上。

前面曾提到的Engineered Arts也醉心于做逼真的人形机器人脸。

旗下最知名的机器人是Ameca使用复杂的传感器和伺服电机，通过结合计算机视觉和自然语言处理，能够理解和回应用户的指令和情感。

据称，Ameca的面部使用的是Engineered Arts开发的一种专有材料，具有高度的弹性和柔韧性，以支持复杂的面部表情和自然的运动。

▲图：机器人Ameca，Engineered Arts

在中国，EX集团擅长做机器人面部表情，其曾推出还原鲁迅形象的人形机器人人。

EX集团创始人李博阳曾在接受采访时提到，大多数人形机器人公司都更关注机器人的双足这类“腰部以下”的位置，腰部以下主要在于处理好平衡控制的问题，而腰部以上更多与AI所结合的智能决策等相关。EX集团“主要布局腰部以上的方向，核心产品是仿生人形机器人”，“

▲图：EX集团“复活”鲁迅，EX官网

不论是Albert HUBO、Sophia还是Ameca，他们探索的自主学习机器人的脸都非常具体，按照如爱因斯坦这样的名人或融合真人脸庞创造一张新脸，但这些机器人的硬件都是专有的，Hanson Robotics和Engineered Arts之外的组织的研究人员无法使用这些类人机器人进行自己的研究，他们不得不重新构建新的逼真的类人机器人作为研究对象。

为了解决这类问题，研究人员尝试做了一款开源机器人Eva，通过Eva的相关研究，类人机器人面部表情的生成过程也浮现在大众眼前。