Pesquisadores de diversas universidades dos EUA estão desenvolvendo máquinas capazes de ensinar humanos

Estudantes, conheçam o Sr. Robô, seu novo professor

The New York Times | 12/07/2010 13:29

O menino de seis anos de idade e cabelos escuros brincava com um novo companheiro. Os dois se entenderam imediatamente - algo incomum para um menino que tem autismo - e a criança imitava todos os movimentos de seu colega, seja sacudindo a cabeça ou levantando os braços. “Como na brincadeira de siga o mestre", disse a mãe do menino, sentada ao seu lado no chão.

Mas logo ele se retrai. Em um vídeo feito do encontro, ele é visto cobrindo as orelhas e se encostando contra a parede. Mas o companheiro, um robô de 90 centímetros em fase de testes na Universidade do Sul da Califórnia, mantém contato visual e realiza outro movimento, levantando um braço. O braço do menino segue a instrução - e agora ele sorri para a máquina.

Em alguns laboratórios espalhados pelo mundo, cientistas da computação estão desenvolvendo robôs como este: máquinas altamente programadas que podem interagir com pessoas e lhes ensinar habilidades simples, como tarefas domésticas, vocabulário ou, como no caso desse menino, brincar de imitação.

Até agora, os ensinamentos são básicos e feitos através de ajustes experimentais. Além disso, os robôs ainda não foram completamente desenvolvidos e se parecem com uma mistura de peças em movimento que, como máquinas especiais, são capazes de fazer algumas coisas às custas de outras.

Mas os modelos mais avançados são completamente autônomos, guiados por softwares de inteligência artificial capazes de reconhecer movimento ou fala, que os ajudam a interagir o suficiente com os humanos a quem almejam ensinar.

Segundo os pesquisadores, o ritmo da inovação é tal que essas máquinas podem em breve começar a aprender enquanto ensinam, se transformando assim no tipo de instrutor paciente e altamente informado que seria eficiente no ensino de temas como uma língua estrangeira ou terapias repetitivas usadas para o tratamento de problemas de desenvolvimento, como o autismo.

Lições de Rubi

“Kenka”, disse a voz infantil. “Ken-ka”.

Sobre um tapete de estampa de bolinhas em uma pré-escola no campus da Universidade da Califórnia, San Diego, um robô chamado Rubi ensina finlandês a um menino de três anos.

O robô RUBI interagindo com crianças durante testes na Universidade da Califórnia, em San Diego

Rubi se parece com um computador comum que criou vida: um torso-tela sobre um par de sapatos, braços mecânicos e uma cabeça do tamanho de uma lancheira, com câmeras, microfone e capacidade de fala. Rubi usa uma bandana em volta do pescoço e um sorriso fixo, sob grandes olhos de plástico.

Ele pega um tênis branco e diz kenka, a palavra finlandesa para sapatos, antes de colocá-lo de volta no chão. "Sinta. Eu sou um kenka". Em um vídeo dessa conversa, o menino pega o tênis, diz "kenka, kenka" - e segura o sapato para que o robô o veja.

Na sala de aula de San Diego onde Rubi ensin finlandês, pesquisadores estão descobrindo que o robô permite que crianças pré-escolares se saiam significativamente melhor em provas, em comparação com aquelas que te uma aprendizagem menos interativa, como a disponível em fitas.

Pesquisadores em robótica social - um ramo da ciência da computação dedicada a melhorar a comunicação entre humanos e máquinas - na Honda Labs em Mountain View, Califórnia, encontraram um resultado semelhante com o seu robô, uma máquina de 90 centímetros chamada Asimo, que parece uma astronauta em miniatura. Em uma sessão de 20 minutos o robô ensinou os estudantes de uma escola primária como definir uma tabela - melhorando a sua precisão em cerca de 25%, de acordo com um estudo recente.

Fazendo a conexão

Em um laboratório da Universidade de Washington, Morphy, um robô do tamanho de uma caneca de cerveja , chama a atenção de uma menina para que olhe para um brinquedo. Sem sorte, a menina não segue o seu olhar, como faria com um ser humano.

Em um vídeo feito durante o experimento, em seguida a garota vê o robô "acenando" para um adulto. Agora ela está interessada - ver a interação da máquina a registra como um ser social no cérebro jovem. Ela começa a seguir o que o robô está olhando para a direita, esquerda e para baixo. A máquina provocou o que os cientistas chamam de seguir um olhar, um primeiro passo essencial de intercâmbio social.

"Antes de que tenham a língua, as crianças prestam atenção ao que eu chamo de pontos de informação", para onde sua mãe ou seu pai estão olhando, disse Andrew N. Meltzoff, psicólogo que é co-diretor do Instituto Universitário para a Aprendizagem e Ciências do Cérebro. Assim, segundo ele, é como o aprendizado tem início.

Esta constatação básica, que será publicado ainda este ano, é uma das dezenas de estudos de um campo conhecido como computação afetiva que está ajudando os cientistas a descobrirem exatamente quais características de um robô podem torná-lo mais convincentemente "real" como um parceiro social, um auxiliar, um professor.

Os pesquisadores de San Diego descobriram que se rubi reagir a uma expressão ou comentário de uma criança muito rápido ele perde a interação - o mesmo acontece se a resposta for muito lenta. Mas se o robô reagir dentro de aproximadamente um segundo e meio, a criança e a máquina não têm problemas de sincronia.

Uma forma de iniciar este processo é fazer com que uma criança imite os movimentos físicos do robô e vice-versa. Em um estudo contínuo financiado pelo Instituto Nacional de Saúde, os cientistas da Universidade de Connecticut estão realizando sessões de terapia para crianças com autismo utilizando um robô francês chamado Nao, um humanóide de 2 metros que mais parece um elegante brinquedo Transformer. O robô, controlado remotamente por um terapeuta, demonstra artes marciais chutes e socos e encoraja a criança a seguir o exemplo e, depois, incentiva a criança a liderar.

Esse simples mimetismo parece construir uma espécie de confiança e aumentar a sociabilidade, disse Anjana Bhat, professora assistente do departamento de educação que está dirigindo o experimento.

Aprendendo com os humanos

“Você tem alguma dúvida, Simon?”. Em uma manhã de uma segunda-feira recente, Crystal Chao, estudante de robótica do Instituto de Tecnologia da Georgia, ensinava um robô de 1m50 chamado Simon a guardar brinquedos. Ela deu algumas instruções - a flor vai na caixa vermelha, os blocos na caixa azul - e Simon guardou corretamente os objetos. Mas agora o robô estava confuso, sua cabeça pendendo para a frente, seus olhos piscando diante de um regador verde de brinquedo.

Chao repetiu a pergunta. “Deixe-me ver”, disse Simon, com uma voz robótica e infantil, pegando o regador. “Você pode me dizer onde guardar isso?”

“Na caixa verde”, foi a resposta. Simon aquiesceu, colocando o brinquedo na respectiva caixa. “Faz sentido”, disse o robô.

Além de identificar movimento e reconhecer línguas, Simon acumula conhecimento através da experiência. Não são apenas os humanos que podem aprender com as máquinas, as máquinas também podem aprender com os humanos, disse Andrea Thomaz, professor adjunto de computação interativa no Instituto de Tecnologia Georgia, que coordena o projeto.

Essa capacidade de monitorar e aprender com a experiência é a próxima grande fronteira para a robótica social - e provavelmente depende, em grande parte, de desvendarmos os segredos sobre como o cérebro humano acumula informações durante a infância.

Em San Diego, os pesquisadores estão tentando desenvolver um robô de aparência humana com sensores que se aproximam da complexidade das habilidades de uma criança de um ano de idade para sentir, ver e ouvir. Os bebês aprendem, aparentemente sem esforço, experimentando, imitando, movendo seus membros. Pode uma máquina com inteligência artificial fazer o mesmo? E que tipo de sistemas de aprendizagem seriam necessários?

O grupo de pesquisa comprou um robô de US$70.000 construído por uma empresa japonesa, que é controlado por um sistema de pressão pneumática que atua como seus sentidos, na verdade ajudando a mapear o ambiente de "sentimentos", além de "ver" com câmeras embutidas. E essa é a parte mais fácil.

Os pesquisadores querem nada menos do que capturar o fundamento da aprendizagem humana - ou, pelo menos, o equivalente na inteligência artificial. Se os robôs podem aprender a aprender, por conta própria e sem instrução, eles podem, em princípio, se tornar professores que atendam às necessidades de uma classe ou mesmo de uma única criança.

* Por Benedict Carey e John Markoff. Choe Sang-Hun contribuiu com reportagem de Seoul.