✅Роботы помогают больным детям

 

Дети тестируют робота

Дети тестируют робота, который может позволить больным ученикам посещать школу со своими одноклассниками. В нескольких классах роботы посещают детей, больных дома. Исследователи хотя знать, как сделать устройства лучше.

В солнечной комнате в клубе мальчиков и девочек в Калистоге, крошечном городе в калифорнийской долине Напа, Вероника Ахумада настраивает своего робота, когда маленький мальчик в очках забредает, чтобы спросить, что она делает. Ахумада указывает на устройство—в основном навороченный планшет на метровом столбе, установленный на гироскопических роликовых колесах-и он визжит, как будто увидел призрака. "У нее есть робот!" - кричит он, выбегая за дверь.

Вскоре около 40 подростков заполняют комнату. Многие из них латиноамериканцы, как Ахумада, и они здесь для ухода за детьми после школы, пока их родители работают. Когда она предлагает им угадать, для чего предназначен робот, их идеи пузырятся: играть в видеоигры! Чтобы пойти в супермаркет! Чтобы помочь людям обойти! Принимать заказы в ресторане! Захватить мир!

Ахумада, который изучает информатику здравоохранения и взаимодействие человека и робота в Калифорнийском университете (UC), Дэвис, признает предложение каждого ребенка, а затем объясняет: "Я использую этих роботов для таких же детей, как вы", но которые не могут ходить в школу, потому что у них серьезные заболевания, такие как рак или сердцепроблемы. Эти дети могут отправить робота вместо этого, говорит она, и присоединиться к своим одноклассникам практически из дома. Группа замолкает. "Whaaaaat?" они напевают в коллективной мелодии недоверия.

Фактически, подвижные аватары роботов позволяют больным детям удаленно посещать школу в нескольких сотнях классных комнат по всей территории Соединенных Штатов и небольшого количества других стран. Гаджеты, называемые роботами телеприсутствия, были разработаны, чтобы позволить врачам проводить раунды на расстоянии, а руководителям корпораций посещать удаленные объекты. Они показывают лицо удаленного пользователя и позволяют пользователю видеть, слушать и говорить, как если бы они присутствовали. Ахумада и несколько других исследователей считают, что устройства могут обеспечить доступ в класс к давно упущенной группе детей. "У нас никогда в истории мира не было возможности для детей с этими серьезными заболеваниями ходить в школу со своими сверстниками", - говорит Ахумада.

Дети, которые используют технологию, назвали ее изменяющей жизнь из-за социальных связей, которые она позволяет. "Это похоже на то, что я на самом деле там—вот почему мне это так нравится",-сказал 8-летний Ахумада. В дополнение к участию в уроках, как если бы они были в классе, дети могут болтать с друзьями и присоединяться к своим сверстникам за обедом, хором или перерывом.

"Вероятно, есть определенная группа детей, для которых это может быть трансформационным", - говорит Гэри Маслоу, детский психиатр из Университета Дьюка, который изучает, как дети адаптируются к хроническим заболеваниям. Но исследователи еще не доказали, что эти инструменты помогают академически, социально или эмоционально, говорит он. И сама технология имеет ограничения: Роботы не были разработаны для детей и плохо работают в школах с пятнистым Wi-Fi.

Ахумада "пытается выяснить, как преодолеть эти препятствия", - говорит Джастин Райх, эксперт по образовательным технологиям в Массачусетском технологическом институте. Стремясь выяснить, как лучше всего интегрировать роботов телеприсутствия в классные комнаты, она и ее коллеги исследовали, как десятки детей с различными заболеваниями, а также их семьи, одноклассники и учителя взаимодействуют с устройствами. В 2020 году она объединилась с робототехником здравоохранения Лорел Риек в Калифорнийском университете в Сан-Диего, чтобы разработать машину с функциями, адаптированными для детей, включая динамики, которые могут передавать звук через шум класса, "руку" для достижения и захвата, а также пользовательский интерфейс, доступный детям разного возраста и возраста.способности.

Она также планирует объединить усилия с клиницистами, чтобы определить, переводят ли преимущества, о которых сообщают дети в ее исследованиях, в достижения психического здоровья, оценки или другие измеримые области. Если они это сделают, говорит она, школы в конечном итоге могут быть обязаны предоставлять роботов, создавая рынок, а также видение технологии. "Это намного больше, чем я себе представляла", - говорит она.

ЗА ПОСЛЕДНИЕ 2 ГОДА, когда пандемия вывернула мир наизнанку, дети и семьи, привыкшие посещать школу, спорт и скауты, почувствовали вкус изоляции и домашней жизни. Но по подсчетам Ахумады, около 2,5 миллионов детей в США с серьезными медицинскими проблемами уже испытали значительные отрезки изоляции до пандемии. Учителя говорят им не беспокоиться о школе и просто сосредоточиться на улучшении—поддерживающее чувство, но подчеркивающее их изгнание из нормальной жизни. Одноклассники часто не знают, почему они исчезают из школы или какова их повседневная жизнь.

Ахумада хорошо знает этот опыт. Врожденные пороки сердца, которые не диагностировались до совершеннолетия, держали ее дома неделями во время начальной школы. Она была слишком слаба, чтобы делать больше, чем читать или дремать на диване в доме с одной спальней своей семьи, ожидая, когда ее два брата вернутся домой с рабочими листами от своего учителя. Дни были одинокими и мучительно скучными.

Дети, чьи медицинские условия не позволяют им посещать школу, являются аморфной группой. Некоторые поправляются и возвращаются в школу; другие, к сожалению, поддаются своей болезни. Третьи циклически входят и выходят, как это сделал Ахумада. Государственные школьные округа США обычно предоставляют таким детям несколько часов в неделю обучения у приглашенного учителя. Но система пятнистая, и ученики часто отстают. Согласно исследованиям Маслоу и других, наличие хронического заболевания в детстве ставит людей в серьезное невыгодное положение. "Они реже посещают колледж, вдвое реже заканчивают колледж, реже работают и имеют более низкий доход", - говорит он.

Дети, застрявшие дома, также пропускают еще один аспект школы. "Люди эволюционировали, чтобы быть социальными существами", - говорит Майя Матарич, робототехник и компьютерщик из Университета Южной Калифорнии. Социальное развитие идет рука об руку с когнитивным обучением, говорит она, и оно выигрывает от физического присутствия в школе.

Ахумаде повезло: ее собственная болезнь утихла к средней школе, и ее детство нормализовалось. Она поступила в колледж и в конце концов получила работу в Департаменте здравоохранения и социальных служб Монтаны. Вскоре она задумалась о технологиях и своем одиноком детстве. Департамент расширял доступ к здравоохранению, размещая видеокарты в клиниках, которые он изо всех сил пытался укомплектовать. Ее коллеги ожидали, что пациенты предпочтут личные встречи, но позже, когда государство вернулось к ним, некоторые люди ворчали о потере отношений со своим далеким врачом.

Если пациенты могут использовать видео для связи с удаленными врачами, подумал Ахумада, возможно, дети дома могли бы наладить отношения с одноклассниками и учителями таким же образом. “Я хотел знать, - говорит она, - если это было достаточно хорошо для врачей, было ли это достаточно хорошо для детей? Есть ли у нас технология, чтобы полностью изменить повседневный опыт этих детей?”

Создание друга робота

Модель простого робота на колесах

Чтобы робот эффективно стоял за ребенка в классе, он должен быть больше, чем iPad на колесах. Вот некоторые ключевые особенности удобной для детей версии современных роботов телеприсутствия.

Ахумада хотел изучить эту идею в аспирантуре, но она изо всех сил пыталась найти советника. В конце концов, она связалась с Марком Варшауэром из Калифорнийского университета в Ирвине, который исследует, как цифровые технологии могут способствовать обучению и социальной интеграции. Его команда не изучала удаленный доступ для детей, сказал он ей—никто, кого он знал, не был—но он предложил ей место в своей лаборатории.

Однако коллеги были настроены скептически. Один сравнил исследование роботов телеприсутствия с “изучением телевизионных тележек”. Другой сказал ей, что работа не будет иметь никакого влияния, потому что “так мало” учеников имеют болезни, которые требуют, чтобы они оставались дома. Даже Варшауэр не казался полностью убежденным, говорит она, пока не увидел рекламу Verizon с Суперкубка 2013 года, в которой ребенок маневрировал роботом в школе с больничной койки. "Марк никогда раньше не видел мою идею концептуализированной", - говорит Ахумада. “Мы были так взволнованы—мы говорили: ‘Это вещь!”

Устройство в объявлении было изготовлено VGo, небольшой компанией, которая уже начала продавать роботов в школы для больных учеников, но не проводила исследований, чтобы выяснить, насколько хорошо устройства соответствуют их целям. (С тех пор компания была приобретена Vecna Technologies.) Ахумада связался с VGo, который связал ее со школьным округом в Техасе, который только что приобрел несколько роботов. Программа началась с девочки в начальной школе, которая использовала робота во время лечения рака. Ее одноклассники были так благодарны, что их друг мог остаться среди них во время ее болезни, что они собрали более 1000 долларов, чтобы помочь купить другого робота для других больных детей.

Ахумада решила основать свое первое тематическое исследование там, используя интервью, чтобы исследовать, как больные дети и их сообщество использовали устройства. Логистика была сложной. Поскольку робот захватывает класс на видео, семьи каждого ученика должны были согласиться на его присутствие. Еще одной проблемой был набор пользователей роботов. Как и большинство семей с тяжелобольным ребенком, в этом районе “просто пытались выжить”, - говорит Варшауэр. “Они не думали об участии в исследовательских проектах”. Но к концу 2013 года Ахумада завершил исследование, опросив пять больных учеников со второго по девятый класс об их опыте работы с роботами VGo, а также о пяти родителях, 10 учителях, 35 одноклассниках и шести школьных администраторах.

Все больные ученики рассказали Ахумаде об облегчении, которое робот принес из социальной изоляции. Мать одного ребенка сказала, что не понимала, что ее сын в депрессии, пока не увидела, как он расцветает с роботом, проводя гораздо больше времени в бдительности и занимаясь со школой. Исследование также показало, что одноклассники и учителя быстро стали относиться к роботу не как к движущемуся куску пластика и металла, а как к ученику, которого он представлял. Дети и взрослые называли его именем ученика, и многие одноклассники изо всех сил старались помочь, когда робот застрял. “Мои исследования дают мне надежду на человечество”, - говорит Ахумада. “Большинство детей такие вдумчивые”.

Не каждый опыт был положительным. Девятиклассница решила вернуть робота из—за нежелательного внимания, которое он привлек-например, одноклассники дразнили ее "пылесосом". И над мальчиком пятого класса издевался одноклассник, который продолжал мазать линзу робота кетчупом.

МАТАРИЧ ТОЖЕ ИЗУЧИЛ, как технология работает в школах, используя роботов, сделанных компанией Ohmnilabs. Она и ее коллеги сначала попросили экспертов по дизайну управлять классным роботом удаленно, как ребенок, чтобы определить технические особенности, которые помогут детям и учителям использовать их более эффективно. Они включали сигнал, такой как поднятие руки, чтобы привлечь внимание учителя, и камеру, которая поворачивается, чтобы посмотреть на одноклассника. Исследование, которое дало роботам четырем детям использовать в своих классах в течение 2-8 недель, также выявило необходимость в динамике, который может регулировать громкость его голос в зависимости от того, шепчет ли ребенок вопросы о домашней работе по английскому языку или преследуется на детской площадке.

Исследователи увидели, что все четверо детей нашли этот опыт очень позитивным, но развертывание роботов требовало обширной координации и устранения неполадок, а также навигации по политике школьного округа. Они не были готовы использовать из коробки, говорит Матарич.

Работа Ахумады также находит сочетание обещания и сложности, как и несколько других исследований, в которых рассматривались роботы телеприсутствия, используемые в школах. Начиная с ее пилотного исследования в Техасе, она собрала перспективы 91 детей с заболеваниями по всей территории Соединенных Штатов, которые использовали роботов телеприсутствия, а также их семьи, одноклассники, учителя и школьные администраторы. Важный дизайн нуждается в этих интервью определите некоторые из тех же функций, которые точно определил Матарич. Но самым распространенным требованием детей была роботизированная рука, которая позволила бы им взаимодействовать с миром—достигать, захватывать, отмечать. Дети хотят чего-то, что позволяет "не только видеть, слышать и передвигаться самостоятельно, но и прикасаться к миру и получать ощущения", - говорит Риек.

Маленькие дети обнимают робота, потому что они так рады видеть своего друга.

Дети обнимают робота

Дети также озвучили ценности, которые могут показаться несерьезными, но могут помочь им поддерживать социальные связи. Один ребенок запросил функцию робота, которая наверняка станет проблемой дизайна—способность делать кроличий хоп. И 53 из подмножества 82 детей, опрошенных Ахумадой, описали использование робота для игрылибо с одноклассниками, либо в одиночку, сообщают она и Риек в рассматриваемой статье. Один ребенок сказал Ахумаде, что с помощью робота показал своим друзьям, что они остались тем же человеком, которым были до того, как заболели. Сверстники тоже ищут эту связь. "Маленькие дети обнимают робота, потому что они так рады видеть своего друга", - говорит Ахумада.

ПОСКОЛЬКУ МИР ВСТУПАЕТ в третий год пандемии, удаленное посещение через платформы видеоконференцсвязи стало обычным делом. Это изменение может фактически повредить перспективам робототехники телеприсутствия в школах, говорит Ахумада. Видеоконференции дешевле роботов, и у учителей теперь есть опыт их использования. Когда несколько школ, с которыми она работает, вновь открылись, они решили оставить учеников, которые были удалены по медицинским показаниям, на видео, а не возвращать роботов.

Пандемия также выявила важное ограничение виртуального обучения, отмечает Райх. "Учителям очень трудно управлять классами, когда некоторые люди находятся лично, а некоторые-на расстоянии", - говорит он. Трудность может сохраняться даже с одним удаленным учеником на роботе.

Но лучшая технология телеприсутствия может помочь, добавляет Райх. “Я мог бы представить себе будущее, где эти вещи намного лучше, чем Zoom”. Что, если, - спрашивает он, - держа контроллер виртуальной реальности, вы указываете пальцем на что-то, а робот берет свой палец и указывает на него?”

В сентябре 2020 года Ахумада и Риек получили грант в размере 1,2 миллиона долларов от Национального научного фонда на разработку робота телеприсутствия с функциями, специально разработанными для дистанционного обучения детей. Они начинают с прототипа под названием Stretch, сделанного Hello Robot, который был разработан для пожилых людей и людей с ограниченными возможностями, чтобы использовать их дома. На данный момент у Stretch нет экрана дисплея, но у него есть выдвижная рука, которая плавно перемещается вверх и вниз по прочному металлическому позвоночнику. В конце руки находится захват, состоящий из двух маленьких резиновых чашек на изогнутых полосах металла.

В офисе Ахумады аспирант-исследователь Цзинцзин Се исследует возможности Stretch. Сидя на стуле с классической настольной игрой Trouble у ее ног, она использует контроллер робота, чтобы опустить руку на доску и переместить желтый колышек. Это неуклюже, как машина когтей в аркаде, и резиновые чашки захвата не могут нажать на поппер, который бросает кости.

Растяжка - это незавершенная работа. В течение следующего года, основываясь на исследованиях Ахумады на сегодняшний день, она и Риек остановятся на функциях, которые ребенок должен чувствовать себя присутствующим и вовлеченным в обучение, и они изменят Stretch, чтобы включить их. Удаленные студенты проверят свои прототипы и взвесят. “Эти дети-профи”, - говорит Ахумада. Задолго до пандемии, прежде чем многие семьи подумали о виртуальной школе, “они уже были пионерами”.

Некоторые изменения должны быть простыми, например, добавление экрана, чтобы показать лицо ребенка дома. Другие спецификации, безусловно, потребуют изобретения технологий. И исследователи хотят сделать физическое присутствие робота прохладным и веселым для детей, чем они могут гордиться как расширение себя среди своих сверстников. "Мы хотим, чтобы ребенок чувствовал, что он не такой странный внутри робота, но он часть класса", - говорит Риек.

Тем не менее, несмотря на инвестиции Ахумады в роботов телеприсутствия, она с радостью откажется от них, если появится что-то более проворное. " Сегодня это роботы, - любит говорить она, “но завтра это могут быть голограммы”. Все это в поддержку большей цели. Когда она посещает классы с роботом в игре, она видит, как больные дети упоминают о своей тошноте или показывают одноклассникам порт для доставки лекарств или шрам от недавней операции. Одноклассники беззаботно спрашивают своих друзей-роботов, как у них дела. Здоровые и больные дети образуют единое сообщество. “Если мы не избавимся от болезни, - говорит она, - будем ли мы более сострадательными?”