Z każdym rokiem roboty stają się coraz bliższe człowiekowi. Maszyny od Boston Dynamics są zwinniejsze niż niejeden nastolatek, potrafią skakać jak akrobata i biegać po trudnym terenie. Ale idealne odwzorowanie ruchów nie wystarczy, aby stworzyć robota, którego pomylimy z człowiekiem. W pewnym momencie naukowcy natkną się na dolinę niesamowitości. Termin ten opisuje uczucie odrazy, jakie człowiek żywi wobec animacji, rysunków czy maszyn, które są podobne do człowieka, ale nie identyczne.

Jako pierwszy dolinę niesamowitości opisał japoński inżynier Masahiro Mori, który stopniowo upodabniał maszyny do ludzi, aby sprawdzić, jak będą postrzegane przez człowieka. W pierwszej fazie eksperymentu badani wykazywali coraz większą sympatię do uczłowieczanych robotów. Nagle stało się coś niespodziewanego. Kiedy maszyna była skrajnie podobna do człowieka, ale wciąż dało się dostrzec w niej pewne niedoskonałości, w badanych narastały lęk i odraza. Mori  nazwał to zjawisko doliną niesamowitości i zauważył, że tylko perfekcyjne odwzorowanie ludzkiej anatomii i zachowań sprawi, że znów zaczniemy patrzeć przychylnie na te maszyny. Na poniższym wykresie widać, jak dolina niesamowitości funkcjonuje dla obiektów statycznych i pozostających w ruchu:

W świecie technologii znajdziemy dziesiątki maszyn, które doskonale ilustrują działanie doliny niesamowitości, dlatego skupię się tylko na dwóch przypadkach.

Japoński konstruktor Hiroshi Ishiguro postanowił stworzyć swojego robotycznego sobowtóra o perfekcyjnym wyglądzie. Gemonoid HI-1 może odwzorowywać ruchy i mowę jego twórcy. Jego skóra została odwzorowana z taką dokładnością, że na pierwszy rzut oka można pomylić go z prawdziwym człowiekiem. Ale tylko do czasu, aż nie zacznie się poruszać. W jego gestach jest coś nienaturalnego, a skóra mieni się w niewłaściwy sposób, dlatego obcowanie z tym robotem nie należy do najprzyjemniejszych odczuć.

Drugi przypadek jest jeszcze ciekawszy. Naukowcy zaprogramowali sztuczną inteligencję o nazwie Sofia i umieścili ją w robotycznej głowie, która przypomina młodą kobietę. Następnie postanowili sprawdzić, jak ludzie zachowają się w trakcie rozmowy z takim konstruktem. Na poniższym filmie doskonale widać, jakie zmieszanie Sofia budzi u dziennikarza:

Warto jednak zauważyć, że efekt doliny niesamowitości nie zachodzi tylko i wyłącznie wśród robotów. Wystarczy wybrać się do muzeum figur woskowych, aby uświadomić sobie, że nawet niewielka niedoskonałość w wyglądzie takiej figury wzbudzi w nas zmieszanie, lęk czy odrazę.

W branży gier i filmów również nie brakuje dzieł, które zahaczają o dolinę niesamowitości. Doskonałym przykładem jest tu film Final Fantasy: The Spirits Within, który miał być pierwszym hiperrealistycznym filmem animowanym. Nie wyszło, tak pod kątem fabularnym, jak i technologicznym. Zostawmy jednak fabułę na boku i spójrzmy na to, jak wyglądały postaci w tym filmie.

Mimo iż ruchy poszczególnych bohaterów wydawały się wiarygodne, a otoczenie było dobrze odwzorowane, zbyt perfekcyjne twarze psuły wrażenie rzeczywistości. W głowie widza nieustannie pojawiało się pytanie: czy to film, czy animacja?

Podobnie sprawa ma się z filmem The Adventures of Tintin. Przez większość filmu jakość scenografii utrzymana jest na wysokim, fotorealistycznym poziomie, ale sposób, w jaki zilustrowano i animowano postaci, może przyprawiać o dreszcze. W bohaterach jest coś nienaturalnego, nieodpowiedniego dla świata, w którym przyszło im występować.

Arcyciekawy  przykład znajdziemy także w świecie gier komputerowych. Mogłoby wydawać się, że gracze powinni być odporni na działanie doliny niesamowitości, wszak od lat obcują z animacjami, które mają udawać człowieka. Ale w 2011 roku na rynku zadebiutowała gra, którą reklamowano perfekcyjnie odwzorowaną mimiką twarzy. L.A. Noire miała sprawić, że poczujemy się jak prawdziwi śledczy prowadzący dochodzenie. Animacje bohaterów fascynowały graczy, jednak było w nich coś, co budziło odrazę.

Nie sposób powiedzieć, co w postaciach L.A. Noire jest niewłaściwie. Dobrze komponują się z otoczeniem i zachwycają mimiką twarzy. A mimo to od razu wiemy, że patrzymy na twór, który ma udawać człowieka i robi to w sposób nieudolny. Paradoksalnie można odnieść wrażenie, że nawet postaci z gier studia Telltales zachowują się bardziej naturalnie niż te z L.A. Noir.

Witamy w dolinie niesamowitości, gdzie to, co niemal perfekcyjne, budzi odrazę

Jak uciec z tej pułapki? Jak sprawić, aby roboty i animowane postaci do złudzenia przypominały człowieka i nie budziły naszej odrazy?

W przypadku robotów należy skupić się na dwóch rzeczach: wyglądzie zewnętrznym oraz ruchu. Przede wszystkim należałoby stworzyć syntetyczne materiały o dokładnie takich samym parametrach, jak ludzkie tkanki. Skóra musi być pełna niedoskonałości pod postacią pieprzyków, znamion czy bruzd, a przy okazji powinna załamywać promienie świetlne dokładnie tak, jak ludzka. Arcyważne są także oczy, które mogą zdradzić sztuczną naturę nawet najlepszej imitacji człowieka.

Co ciekawe, już teraz prowadzi się badania nad drukowaniem ludzkiej skóry. Jeśli ta technologia rozpowszechni się i będzie wystarczająco tania, za kilkanaście lat możemy zobaczyć maszyny, które wyposażono w bioskórę stworzoną za pośrednictwem drukarki 3D. Jeśli obleczemy nią figury woskowe, te staną się hiperrealistyczne.

Znacznie większym problemem może okazać się realistyczne animowanie robotów. Należałoby opracować mechanizmy, które perfekcyjnie imitowałyby ludzkie mięśnie, aby w pełni oszukać nasze zmysły. Klasyczne serwomotory i tłoki hydrauliczne prawdopodobnie nie wystarczą, ruchome robot, które chcą przekroczyć dolinę niesamowitości, muszą nauczyć się, jak funkcjonuje każdy mięsień w naszym ciele, aby perfekcyjnie odtworzyć sposób jego działania.

Na szczęście prace nad syntetycznymi mięśniami prowadzi się od lat i już widać pierwsze rezultaty tych badań. Na poniższym filmie widać pierwsze, proste mechanizmy wykorzystujące sztuczne mięśnie opracowane przez naukowców z Columbia Engineering.

A co z filmami, jak sprawić, aby nie zahaczały o krainę niesamowitości? Producenci mogą obrać jedną z trzech ścieżek.

Najprostszym i najczęściej stosowanym rozwiązaniem jest osadzenie w roli robotów człowieka. Doskonale sprawdziło się to m.in. w The Terminator, Blade Runner czy Westworld. A co zrobić, jeśli nie chcemy zatrudniać aktorów?

Można np. postawić na animatroniki. Maszyny te opracowuje się z myślą o konkretnych scenach, dlatego można do perfekcji opracować ich wygląd oraz sposób poruszania się, aby doskonale imitowały wygląd człowieka. Nawet jeśli będziemy patrzyć na samą ludzką głowę, nie powinniśmy odczuwać obrzydzenia. W przypadku tego animatronika udało się obejść dolinę niesamowitości.

Ostatnie rozwiązanie to oczywiście perfekcyjna animacja komputerowa. Dzięki technologiom motion capture oraz performance capture można doskonale przechwycić to, w jaki sposób poruszają się ludzie i odtworzyć ten ruch w cyfrowym świecie. Tym, czego brakuje wielu współczesnym animacjom, jest fotorealistyczny rendering. Odnoszę jednak wrażenie, że wkrótce uda się pokonać i tę przeszkodę.

W tym roku zadebiutowały bowiem nowe karty od Nvidii, które wyposażono w rdzenie przystosowane do przeprowadzania ray tracingu, czyli śledzenia wszystkich promieni świetlnych, które pojawiają się na ekranie. Stworzenie realistyczne tekstury nie jest problemem samym w sobie, o wiele większym wyzwaniem jest takie jej oświetlenie, aby idealnie odwzorować to, jak dany materiał reaguje na padające na niego promienie świetlne.

Nie chciałbym się zbytnio powtarzać, dlatego ray tracing jest tak istotny i jak funkcjonuje, dlatego wszystkich zainteresowanych tą technologią zapraszam do tego artykułu. A na koniec zapraszam do obejrzenia poniższego materiału, który został wyrenderowany przy wykorzystaniu tej technologii:

Ray tracing już dziś jest wykorzystywany w grafice komputerowej, jest to jednak proces bardzo zasobożerny. Dzięki Nvidii technologia ta może upowszechnić się, a co za tym idzie – doprowadzić do powstania hiperrealistycznych gier oraz filmów animowanych.

Na koniec warto wspomnieć, o tym, do czego to wszystko może doprowadzić. Za kilkanaście, może kilkadziesiąt lat aktorzy mogą przestać być potrzebni. Co więcej, będziemy mogli kręcić filmy z osobami, które nie żyją od dziesięcioleci. Czysta fikcja? Skądże znowu. To już dzieje się na naszych oczach.

Spójrzmy chociażby na to, z czym musieli zmierzyć się twórcy Rogue One: A Star Wars Story. W opowiadanej przez nich historii chcieli umieścić Tarkina, niestety, odgrywający go aktor, Peter Cushing, nie żył o 1994 roku. Firma Industrial Light & Magic podjęła się karkołomnego zadania: wykorzystała do nagrania scen z Tarkinem Guy Henry, który przypominał Cushinga. Następnie nałożono na niego cyfrową twarz wielkiego moffa. Prawdopodobnie tylko ci, którzy pamiętali aktora z Star Wars: Episode IV - A New Hope, zorientowały się, że to nie ten sam człowiek.

Szkoda, że nie wszystkie próby przeniesienia nieżyjącej postaci na ekran kończą się sukcesem. Przeniesienie Audrey Hepburn do reklamy czekolady nie skończyło się najlepiej:

Jest coś bardzo niewłaściwego w tej reklamie. Audrey wygląda niepokojąco, to po pierwsze. Ponadto nie wyraziła bezpośredniej zgody na wzięcie udziału w tej reklamie, ktoś po prostu wykorzystał wizerunek aktorki, dogadując się z jej spadkobiercami. Rodzi to we mnie spore obawy moralne. Czy nie zapędzamy się trochę za daleko z wykorzystywaniem człowieka, który zmarł relatywnie niedawno? Jeśli tak, to ile lat musi minąć lat od czyjejś śmierci, aby jego wizerunek wszedł do "domeny publicznej"? Ale to już temat na zupełnie inny artykuł.

Przebycie doliny niesamowitości nie jest łatwe. Jednak dysponując odpowiednio zaawansowaną technologią albo sięgając po sprytne sztuczki, możemy oszukać odbiorcę, że patrzy na człowieka, a nie na animację czy androida. A jak wam się wydaje, czy dożyjemy kiedyś czasów, w których aktorzy okażą się zbędni, czy na tak drastyczną zmianę trzeba będzie poczekać jeszcze przez wiele lat?