教學(xué)機(jī)器人如何與自閉癥兒童互動(dòng)

自閉癥患者以不同于其他人的方式看待，聽(tīng)到和感受世界，這會(huì)影響他們與他人互動(dòng)的方式。這使以交流為中心的活動(dòng)對(duì)患有自閉癥譜系條件(ASCs)的兒童非常具有挑戰(zhàn)性。因此，治療師發(fā)現(xiàn)在教育治療期間很難讓他們參與這些活動(dòng)。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，治療師最近開(kāi)始在治療過(guò)程中使用類人機(jī)器人。然而，現(xiàn)有的機(jī)器人缺乏與兒童自主接觸的能力，這對(duì)于改善治療至關(guān)重要。事實(shí)上，ASC患者具有非典型和多樣化的表達(dá)思想和感受的風(fēng)格，這使得使用這種機(jī)器人更具挑戰(zhàn)性。

研究歐盟資助項(xiàng)目EngageME的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)為自閉癥治療中使用的機(jī)器人創(chuàng)建了一個(gè)個(gè)性化的機(jī)器學(xué)習(xí)框架。正如他們?cè)赟cience Robotics發(fā)表的論文中所描述的那樣，這個(gè)框架可以幫助機(jī)器人自動(dòng)感知影響 - 面部，聲音和手勢(shì)行為 - 以及兒童與他們互動(dòng)時(shí)的參與。

個(gè)性化的方法

為了實(shí)現(xiàn)這一令人興奮的進(jìn)步，項(xiàng)目合作伙伴已經(jīng)意識(shí)到，對(duì)于患有ASC的兒童來(lái)說(shuō)，一種尺寸并不適合所有人。因此，他們使用人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，行為評(píng)估分?jǐn)?shù)和該孩子獨(dú)有的其他特征為每個(gè)孩子個(gè)性化他們的框架。這種新穎的框架使機(jī)器人能夠通過(guò)考慮它們之間的文化和個(gè)體差異，自動(dòng)調(diào)整對(duì)兒童反應(yīng)的解釋。

“在自閉癥中創(chuàng)建機(jī)器學(xué)習(xí)和AI [人工智能]的挑戰(zhàn)尤其令人煩惱，因?yàn)橥ǔ５腁I方法需要大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于學(xué)習(xí)的每個(gè)類別都是相似的。在異質(zhì)性統(tǒng)治的自閉癥中，正常的AI方法失敗，“共同作者羅莎琳德皮卡德教授在”麻省理工學(xué)院新聞“上發(fā)表的一篇文章中解釋道。

機(jī)器人輔助治療

研究人員對(duì)來(lái)自日本和塞爾維亞的35名兒童進(jìn)行了模型測(cè)試。3至13歲的孩子們?cè)?5分鐘的課程中與機(jī)器人互動(dòng)。人形機(jī)器人通過(guò)改變他們的眼睛的顏色，他們的聲音和四肢的位置來(lái)傳達(dá)不同的情緒 - 憤怒，恐懼，快樂(lè)和悲傷。

當(dāng)它與孩子互動(dòng)時(shí)，機(jī)器人將捕捉他們的面部表情，動(dòng)作和頭部姿勢(shì)的視頻，以及他們的語(yǔ)調(diào)和發(fā)聲的錄音。每個(gè)孩子手腕上的監(jiān)視器還為機(jī)器人提供了體溫，心率和皮膚汗液反應(yīng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)用于提取孩子的各種行為線索，然后被送入機(jī)器人的感知模塊。

使用深度學(xué)習(xí)模型，機(jī)器人然后基于提取的行為線索估計(jì)孩子的情感和參與度。結(jié)果用于調(diào)節(jié)后續(xù)治療期間的兒童 - 機(jī)器人相互作用。

人類專家也觀察了治療期間的視聽(tīng)記錄。他們對(duì)兒童反應(yīng)的評(píng)估顯示與機(jī)器人的感知有60%的相關(guān)性。這是一個(gè)比人類專家更高的協(xié)議水平。該研究結(jié)果表明，訓(xùn)練有素的機(jī)器人在未來(lái)可能在自閉癥治療中發(fā)揮重要作用。

EngageME(人機(jī)交互過(guò)程中自閉癥兒童參與水平的自動(dòng)測(cè)量)正在努力增加機(jī)器人的關(guān)鍵信息，這將有助于治療師個(gè)性化治療，使人機(jī)交互更具吸引力和自然。