Onderzoek

Naarmate de technologie verbetert, verbetert ook ons vermogen om levensechte kunstmatige agenten te creëren, zoals robots en computerafbeeldingen – maar dit kan een tweesnijdend zwaard zijn.

“Het lijken op de menselijke vorm of gedrag kan zowel een voordeel als een nadeel zijn,” legt professor Astrid Rosenthal-von der Pütten, leerstoel voor Individu en Technologie aan de RWTH Aachen University, uit. “De sympathie van een kunstmatige agent neemt toe naarmate hij meer op een mens gaat lijken, maar slechts tot op zekere hoogte: soms lijken mensen het niet leuk te vinden als de robot of computerafbeelding te menselijk wordt.”

Dit fenomeen werd voor het eerst beschreven in 1978 door robotica-professor Masahiro Mori, die een uitdrukking in het Japans bedacht die later werd vertaald als de ‘Uncanny Valley’.

Nu hebben neurowetenschappers en psychologen in het Verenigd Koninkrijk en Duitsland in een reeks experimenten, waarover verslag is gedaan in het Journal of Neuroscience, mechanismen in de hersenen geïdentificeerd die volgens hen helpen verklaren hoe dit fenomeen zich voordoet – en die zelfs manieren kunnen suggereren om ontwikkelaars te helpen de manier waarop mensen reageren te verbeteren.

“Voor een neurowetenschapper is de ‘Uncanny Valley’ een interessant fenomeen,” legt dr. Fabian Grabenhorst uit, een Sir Henry Dale Fellow en docent aan het Department of Physiology, Development and Neuroscience aan de Universiteit van Cambridge. “Het impliceert een neuraal mechanisme dat eerst beoordeelt hoe dicht een bepaalde zintuiglijke input, zoals het beeld van een robot, ligt bij de grens van wat wij waarnemen als een menselijke of niet-menselijke agent. Deze informatie zou vervolgens worden gebruikt door een afzonderlijk waarderingssysteem om de sympathie van de agent te bepalen.”

Om deze mechanismen te onderzoeken, bestudeerden de onderzoekers hersenpatronen bij 21 gezonde personen tijdens twee verschillende tests met behulp van functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI), die veranderingen in de bloedstroom in de hersenen meet als een proxy voor hoe actief verschillende regio’s zijn.

In de eerste test kregen de deelnemers een aantal afbeeldingen te zien van mensen, kunstmatige mensen, androïde robots, humanoïde robots en mechanoïde robots, en werd hen gevraagd deze te beoordelen op sympathie en gelijkenis met de mens.

Toen, in een tweede test, werd de deelnemers gevraagd te beslissen welke van deze agenten ze zouden vertrouwen om een persoonlijk cadeau voor hen uit te kiezen, een cadeau dat een mens leuk zou vinden. Hier ontdekten de onderzoekers dat deelnemers over het algemeen de voorkeur gaven aan geschenken van mensen of van de meer op mensen lijkende kunstmatige agenten – behalve diegenen die het dichtst bij de grens tussen mens en niet-mens zaten, in overeenstemming met het Uncanny Valley-fenomeen.

Door de hersenactiviteit tijdens deze taken te meten, konden de onderzoekers vaststellen welke hersengebieden betrokken waren bij het creëren van het gevoel van de Uncanny Valley. Zij brachten dit terug tot hersencircuits die belangrijk zijn bij het verwerken en evalueren van sociale signalen, zoals gezichtsuitdrukkingen.

Sommige hersengebieden dicht bij de visuele cortex, die visuele beelden ontcijfert, hielden bij hoe menselijk de beelden waren, door hun activiteit te veranderen naarmate een kunstmatige agent meer op een mens ging lijken – in zekere zin, het creëren van een spectrum van ‘menselijkheid’.

Op de middellijn van de frontale kwab, waar de linker- en rechterhersenhelft samenkomen, bevindt zich een muur van neuraal weefsel die bekend staat als de mediale prefrontale cortex. In eerdere studies hebben de onderzoekers aangetoond dat dit hersengebied een generiek waarderingssysteem bevat dat allerlei soorten stimuli beoordeelt; zo toonden zij eerder aan dat dit hersengebied de beloningswaarde signaleert van aangename vetrijke milkshakes en ook van sociale stimuli zoals aangename aanrakingen.

In de huidige studie bleken twee verschillende delen van de mediale prefrontale cortex van belang voor de Uncanny Valley. Het ene deel zette het signaal van de gelijkenis met mensen om in een signaal van ‘menselijke detectie’, waarbij de activiteit in dit gebied de grens tussen menselijke en niet-menselijke stimuli te sterk benadrukte – en het sterkst reageerde op menselijke agenten en veel minder op kunstmatige agenten.

Het tweede deel, de ventromediale prefrontale cortex (VMPFC), integreerde dit signaal met een beoordeling van de gelijkenis met mensen om een apart activiteitspatroon te produceren dat nauw aansloot bij de Uncanny Valley-respons.

“We waren verrast om te zien dat de ventromediale prefrontale cortex precies zo reageerde op kunstmatige agenten als voorspeld door de Uncanny Valley-hypothese, met sterkere reacties op meer mensachtige agenten, maar vervolgens een dip in de activiteit dicht bij de grens tussen menselijk en niet-menselijk – de karakteristieke ‘vallei’,” zegt dr. Grabenhorst.

Dezelfde hersengebieden waren actief wanneer deelnemers beslissingen namen over het al dan niet accepteren van een geschenk van een robot, door de evaluaties te signaleren die de keuzes van de deelnemers stuurden. Een ander gebied – de amygdala, die verantwoordelijk is voor emotionele reacties – was bijzonder actief wanneer deelnemers geschenken afwezen van de mensachtige, maar niet menselijke, kunstmatige agenten. Het ‘afwijssignaal’ van de amygdala was het sterkst bij deelnemers die vaker geschenken van kunstmatige agenten afwezen.

De resultaten zouden implicaties kunnen hebben voor het ontwerp van sympathiekere kunstmatige agenten. Dr. Grabenhorst legt uit: “We weten dat waarderingssignalen in deze hersengebieden kunnen worden veranderd door sociale ervaring. Dus als je ervaart dat een kunstmatige agent de juiste keuzes voor je maakt – zoals het kiezen van het beste cadeau – dan zou je ventromediale prefrontale cortex gunstiger kunnen reageren op deze nieuwe sociale partner.”

“Dit is de eerste studie die individuele verschillen laat zien in de sterkte van het Uncanny Valley-effect, wat betekent dat sommige individuen overgevoeliger en anderen minder gevoelig reageren op mensachtige kunstmatige agenten,” zegt professor Rosenthal-von der Pütten. “Dit betekent dat er niet één robotontwerp is dat bij alle gebruikers past of hen afschrikt. In mijn ogen is slim robotgedrag van groot belang, want gebruikers zullen robots die niet slim en nuttig blijken te zijn, links laten liggen.”

Het onderzoek werd gefinancierd door Wellcome en de Duitse Stichting Academische Beurzen.