потенційні

Сфера епігенетичної робочої робототехніки - це нова міждисциплінарна область на перетині розвитку дитини та робототехніки (1, 2). Цілі в цій галузі включають використання роботів у лікуванні дітей, використання роботів у моделюванні типового та нетипового розвитку дітей та створення кращих роботів. Епігенетична робототехніка готова суттєво сприяти розумінню розвитку дитини. Ключовою сферою досліджень епігенетичної робототехніки є вивчення розвитку в довгостроковій перспективі, або те, що називається відкритим розвитком (3), продовженням розвитку (4) або автономним психічним розвитком (5). Надаючи знання про механізми процесів розвитку, епігенетична робототехніка може сприяти нашому розумінню розвитку дитини по суті міждисциплінарними шляхами. Мета цього короткого огляду - проілюструвати, що епігенетична робототехніка повинна запропонувати в галузі педіатрії, а також розглянути, що педіатрія може запропонувати епігенетична робототехніка. Ми розглядаємо дві області, в яких епігенетична робототехніка може сприяти розвитку педіатрії: використання роботів у лікуванні та моделюванні типового та нетипового розвитку дітей.

РОБОТИ В ТЕРАПІЇ

Областю застосування епігенетичної робототехніки є використання роботів для лікування дітей, у яких у цих дітей є когнітивні дефіцити, такі як аутизм (6, 7). Переваги використання роботів у деяких формах лікування для цих дітей включають, можливо, менш загрозливу соціальну взаємодію в порівнянні з людьми та контроль над складністю взаємодій між дитиною та соціальним партнером (6). Однією із стратегій, яка використовується в цьому дослідженні, є використання відносно простих роботів. Наприклад, в одному дослідженні було розглянуто „чи може бути мобільним роботом

передбачувані, привабливі та прості, вони полегшують взаємодію один з одним, наприклад, імітація '' (8). Це дослідження виявило певне покращення спільної уваги, коли діти-аутисти взаємоділи з роботами, на відміну від взаємодії людей. Інша група вчених використовувала порівняно простого робота для взаємодії з дітьми із спектром аутизму та інших розладів (9). Ці дослідники спостерігали за взаємодією окремих дітей з роботами протягом більш тривалих періодів часу (наприклад, до 2,5 років). На рисунку 1 показаний робот, використаний у цьому дослідженні. У цих дослідженнях використовувались частково автономні роботи з дистанційним управлінням (8, 9). Робототехнічні прийоми також дозволяють створювати відеозаписи та аудіозаписи взаємодії з дітьми з точки зору роботів. Ці записи можуть бути корисними терапевтам при розробці планів лікування.

Робот "Кіпон", що використовується в аутист-терапії з дітьми. Передруковано Kozima K та Nakagawa C, інтерактивні роботи як посередники соціального розвитку дітей. У: Kordic V, Lazinica A, Merden M (Eds) Mobile Robotics: Towards New Applications, Advanced Robotics Systems, за згодою авторів.

Повнорозмірне зображення

Іншою стратегією дослідження роботів як терапевтичних засобів для дітей є використання роботів, які за формою більше схожі на людей. Хоча фізична складність робота тоді буде подібною до людської, складність поведінки (наприклад, передбачуваність робота) все ще може бути спрощена порівняно з людиною. Наприклад, в одному проекті (10, 11) був використаний гуманоїдний робот, схожий на людську голову, який міг виражати та модулювати вираз обличчя, що відображає шість основних емоцій (наприклад, щастя, смуток). Ці вчені також використовували цього робота для лікування аутизму. Попередні висновки свідчать про те, що дитина-аутист не вважав робота погрозливим або несподіваним (10), а діти-аутисти соціально взаємодіють з роботом, наслідуючи та привертаючи увагу іншої людини до робота (11).

РОБОТИ ЯК МОДЕЛІ ТИПОВОГО І АТИПИЧНОГО РОЗВИТКУ ДІТЕЙ

Епігенетична робототехніка також передбачає створення моделей для різних явищ розвитку. Включаючи датчики та/або двигуни, тобто маючи тіло, епігенетичні роботи спираються на гіпотезу про те, що тіла та сенсомоторна взаємодія зі світом впливають на розвиток (12). Наприклад, висловлюється гіпотеза, що обмежена гострота зору у маленьких дітей насправді може допомогти навчанню (13). Обчислювальні моделі з візуальними сенсорними входами були корисними для ілюстрації справедливості цієї гіпотези (14, 15). Подібним чином висловлюється гіпотеза, що діти можуть вивчати аспекти управління двигуном, поступово звільняючи кількість ступенів свободи, яку вони використовують з часом (16). Для перевірки цієї гіпотези використовувались роботи, що взаємодіють із фізичним середовищем (17, 18, 19).

Також представлені роботизовані моделі для розвитку соціальних та мовних навичок. Наприклад, один проект (20) впровадив аспекти теорії розумових механізмів (21) у робототехнічну систему. Коротше кажучи, робот ("Гвинтик") був гуманоїдним роботом верхньої частини тулуба (включаючи руки, тулуб, голову та шию) і мав систему зорової уваги, виявляючи очі та обличчя та відрізняючи анімовані від неживих рухів (22 ). Робототехнічні системи також можуть виявляти аспекти спільної уваги, коли дитина та вихователь поділяють увагу на тему. Наприклад, один робот навчився використовувати людський напрямок очей і очей, щоб правильно повертатись і дивитись на цікавий предмет (23). Додаткові системи запрограмовані для того, щоб навчитися імітувати жести обличчя (24) та навчитися відображати слова до предметів та дій (25).

Також можна моделювати нетиповий розвиток за допомогою епігенетичної робототехніки. На відміну від моделей тварин, ми не маємо етичних заборон на зміну внутрішніх компонентів або зовнішнього середовища робота. Наприклад, якщо робот має кілька сенсорних методів (наприклад, зору, прослуховування та дотику), один із цих методів може бути вилучений або деактивований для моделювання сенсорних порушень та подальшого розвитку. Ця область дозріла для нових досліджень епігенетичної робототехніки. У роботах були продемонстровані різні базові навички, такі як використання зорових та акустичних подразників (26) та тактильних відчуттів (27), і вчені починають застосовувати ці базові навички до систем, які можуть моделювати нетиповий розвиток.

Певний прогрес був досягнутий у моделях нетипового розвитку на шляху роботизованої моделі розладу гіперактивності з дефіцитом уваги (СДУГ) (28). У наших власних дослідженнях ми почали використовувати сенсорно-орієнтовані методи аналізу стимулів у дослідженнях слухо-зорового сприйняття новонароджених та недоношених дітей. Наприклад, експерименти з немовлятами показують, що недоношені діти мають недостатню здатність виявляти синхронізацію між вимовленими висловлюваннями дорослих та рухами рук через повні умови (29). Використовуючи ті самі стимули, що і для недоношених дітей, ми показали, що продуктивність немовлят у всі періоди, як правило, узгоджується з обчислювальною моделлю виявлення аудіовізуальної синхронізації (неопубліковані дані). Перш ніж зробити висновок, важливо зазначити, що роботизовані обчислювальні моделі аспектів типового та нетипового розвитку дитини не були представлені (30). Наприклад, не роботизована модель моделювала спостереження за дітьми з аутизмом та синдромом Вільямса (31). Роботизовані моделі, на відміну від нероботизованих моделей, мають особливу силу, коли сенсомоторні проблеми та/або взаємодії фізичного світу є життєво важливими для досліджуваної гіпотези.