Robôs que ensinam habilidades sociais para crianças autistas podem ajudá-los a se desenvolver

Nos últimos anos, os avanços nos robôs socialmente assistivos abriram uma nova maneira promissora de atendimento mais acessível e personalizado.

Cerca de 1 em cada 160 crianças em todo o mundo tem transtorno do espectro autista. Nos EUA, a taxa é quase tripla, provavelmente devido às diferenças de diagnóstico e relatórios. A deficiência do desenvolvimento é frequentemente caracterizada por desafios sociais, emocionais e de comunicação. Não é algo que pode ser curado, mas intervenções precoces, como fala e terapia comportamental, podem melhorar o desenvolvimento de uma criança.

Mas tais intervenções baseadas em humanos podem muitas vezes ser caras ou intensivas em tempos; muitas crianças no espectro são recomendadas a fazer 20 horas de terapia por semana. Intervenções tecnológicas tradicionais de tamanho único também podem ser difíceis de projetar; sintomas e padrões comportamentais variam amplamente entre os indivíduos afetados.

Felizmente, o avanço de robôs socialmente assistivos nos últimos anos abriu uma nova maneira promissora para os pacientes autistas obterem cuidados mais acessíveis e personalizados. Em teoria, robôs em casa poderiam ajudar a complementar terapeutas humanos assumindo as atividades de treinamento mais repetitivas, e a IA poderia ajudar a individualizar a experiência.

Agora, um novo estudo, publicado hoje na Science Robotics, deu um passo importante no avanço da IA que alimenta esses companheiros em casa. Maja J. Matarić e sua equipe da Universidade do Sul da Califórnia criaram um modelo de aprendizado de máquina que usa dados de áudio e vídeo, como diálogo e contato visual, desde interações de crianças autistas com o robô para prever se estão envolvidos em uma determinada atividade de treinamento. Se não forem, a ideia é que o robô possa reamá-los e reacusá-los para manter sua atenção em exercícios terapêuticos por mais tempo. Durante os testes, o modelo atingiu 90% de precisão na previsão do engajamento da criança, apesar dos dados barulhentos e da alta variabilidade entre os participantes.

É importante ressaltar que o estudo foi feito utilizando dados coletados de robôs que viveram com as crianças em suas casas por um período de um mês. Faz parte de uma iniciativa de pesquisas de vários anos que tem procurado examinar o impacto e avançar as capacidades desses companheiros em um ambiente realista. Em contraste, a maioria dos outros estudos até agora foram limitados a escalas de curto tempo e configurações de laboratório controladas devido aos processos intensivos de aprovação e design necessários para trazer essa tecnologia para casa.

Os participantes do estudo foram convidados a jogar regularmente jogos de matemática com tema espacial no tablet touchscreen ligado ao seu companheiro em casa. O robô então deu feedback expressivo com base no desempenho e no jogo personalizado para o indivíduo ao longo do tempo através de um algoritmo de aprendizagem de reforço.

Enquanto o conteúdo do jogo se concentrava em matemática, o principal objetivo era ensinar às crianças habilidades sociais fundamentais através de suas interações com o robô, como turn-taking (é a minha vez ou a vez do robô falar?) e contato visual (devo olhar para o robô quando eu sou ta lking?). A cada intervenção, um terapeuta comportamental avaliou as habilidades sociais da criança antes e depois, validando a abordagem para melhorá-las.

"As crianças precisam aprender em um ambiente social", diz Matarić. "Mas para crianças com autismo, elas não têm prática suficiente com isso. É por isso que o robô é importante." Muitas das crianças aprenderam a se envolver com o robô como amigo ao longo do tempo, e melhoraram sua empatia com outros pares. Muitos também dobraram o robô em seus círculos sociais familiares, e ficaram mais engajados com seus irmãos e pais também, validando a premissa de que os robôs podem melhorar em vez de substituir as relações existentes. Essas descobertas foram divulgadas em um artigo anterior.

O ambiente interno mostrou-se mais desafiador do que os pesquisadores originalmente previam. Os participantes às vezes acidentalmente danificaram o robô ou moveram a câmera, fazendo com que os dados coletados fossem inconsistentes e barulhentos. Muitas vezes, os irmãos das crianças autistas também queriam jogar os jogos em si, adicionando mais complexidade à análise. Mas o ambiente realista também deu aos pesquisadores uma compreensão mais holística de como projetar os robôs para serem mais eficazes. Eles descobriram, por exemplo, que todas as crianças diminuíram seu engajamento com o robô ao longo do tempo, o que acabou motivando o último estudo de Robótica Científica.

"Isso ajuda a fundamentar o uso positivo de robôs socialmente interativos para crianças com necessidades especiais", diz Ayanna Howard, professora da Georgia Tech, que também estuda os efeitos terapêuticos de robôs para crianças autistas.

A equipe de Matarić também está analisando a quantidade mínima de dados necessários para treinar os algoritmos de aprendizagem de máquina do robô, a fim de proteger a privacidade. A esperança é que esses robôs socialmente assistivos se tornem companheiros terapêuticos acessíveis e personalizados para crianças autistas, permitindo que eles recebam cuidados mais abrangentes e melhorem seu desenvolvimento.