Trung bình cứ 160 trẻ em trên toàn cầu thì có 1 trẻ bị rối loạn phổ tự kỷ. Ở Mỹ, tỷ lệ này gần gấp ba. Khuyết tật phát triển này làm cho trẻ em khó phát triển kỹ năng xã hội, giao tiếp, bày tỏ cảm xúc. Không thể chữa khỏi tự kỷ, nhưng can thiệp sớm, như trị liệu ngôn ngữ và hành vi, có thể cải thiện sự phát triển của trẻ.
Nhưng những can thiệp dựa vào sức người như vậy sẽ tốn kém hoặc tốn thời gian, nhiều trẻ tự kỷ được khuyến nghị 20 giờ trị liệu mỗi tuần. Cũng khó có thể thiết kế được các can thiệp công nghệ "đồng phục" dùng được cho tất cả các trường hợp, vì trẻ bị ảnh hưởng có các triệu chứng và mô hình hành vi rất khác nhau.
Về lý thuyết, robot tại nhà có thể phụ trách các hoạt động đào tạo lặp đi lặp lại để bổ sung cho các buổi trị liệu với bác sĩ, và AI có thể giúp cá nhân hóa trải nghiệm học tập.
Nghiên cứu mới được công bố trên Science Robotics đã có một bước tiến quan trọng, nâng cấp AI đằng sau những robot hỗ trợ tại nhà. Maja Maja J. Matarić và nhóm của cô tại Đại học Nam California đã tạo ra một mô hình học máy sử dụng dữ liệu âm thanh và video, như đối thoại và giao tiếp bằng mắt, từ các tương tác của trẻ tự kỷ với robot để dự đoán liệu chúng có đang thực sự tập trung vào các hoạt động đào tạo hay không. Nếu trẻ không tập trung, robot có thể phản ứng và tái cấu trúc bài tập để trẻ tập trung vào các bài tập trị liệu trong thời gian dài hơn. Trong quá trình thử nghiệm, mô hình đã đạt được độ chính xác 90% trong việc dự đoán mức độ tập trung của trẻ, mặc dù đây là loại dữ liệu có độ nhiễu lớn và độ biến động cao giữa những người dùng khác nhau.
Robot sử dụng dữ liệu âm thanh và video, như đối thoại và giao tiếp bằng mắt, từ các tương tác của trẻ tự kỷ để đánh giá hiệu quả buổi học và thay đổi bài tập.
Điều quan trọng là nghiên cứu sử dụng dữ liệu được thu thập từ các robot sống cùng nhà với trẻ trong một tháng, có nghĩa là dữ liệu từ môi trường thực tế thay vì môi trường thí nghiệm có kiểm soát. Hầu hết các nghiên cứu khác cho đến nay bị giới hạn ở quy mô thời gian ngắn và thực hiện trong môi trường thí nghiệm được kiểm soát, vì rất khó thiết kế và xin phê duyệt để đặt một công nghệ như thế trong môi trường nhà dân.
Những người tham gia nghiên cứu được yêu cầu thường xuyên chơi các trò chơi toán học có chủ đề vũ trụ trên máy tính bảng gắn trên robot trong nhà của họ.
Trong khi nội dung của trò chơi tập trung vào toán học, mục đích chính là dạy cho trẻ em các kỹ năng xã hội cơ bản thông qua các tương tác của chúng với robot, chẳng hạn như hành động theo lượt (đến lượt tôi hay đến lượt robot nói chuyện?), giao tiếp bằng mắt (Tôi có nên nhìn vào robot khi tôi đang nói chuyện không?).
Sau buổi học, robot đưa ra phản hồi dựa trên tương tác của trẻ, và trò chơi sẽ được cá nhân hóa theo thời gian nhờ thuật toán học tăng cường. Robot hoạt động giống như một buổi trị liệu: một nhà trị liệu hành vi sẽ đánh giá các kỹ năng xã hội của trẻ trước và sau khi học, và đưa ra cách tiếp cận để cải thiện các kỹ năng này.
"Trẻ em cần học trong một môi trường xã hội," Matarić nói. "Nhưng trẻ mắc chứng tự kỷ không được thực hành đủ. Đó là lý do tại sao cần robot."
Nhiều đứa trẻ đã học cách tương tác với robot như một người bạn, và theo đó trẻ tự kỷ có thể cải thiện sự đồng cảm của chúng đối với các bạn khác. Nhiều trẻ cũng xếp robot vào vòng tròn xã hội gia đình của chúng, và trở nên gắn bó hơn với anh chị em và cha mẹ của mình. Các kết quả này xác nhận tiền đề rằng robot có thể cải thiện thay vì thay thế các mối quan hệ hiện có. Những phát hiện này đã được công bố trong một bài báo trước đó.
Môi trường thực tế trong nhà tỏ ra thách thức hơn dự đoán ban đầu của các nhà nghiên cứu. Người tham gia đôi khi vô tình làm hỏng robot hoặc di chuyển máy ảnh, khiến dữ liệu nhiễu và không nhất quán. Thông thường, anh chị em của những đứa trẻ tự kỷ cũng muốn chơi thử, làm việc phân tích phức tạp hơn.
Nhưng môi trường thực tế cũng cho các nhà nghiên cứu hiểu biết toàn diện hơn về cách thiết kế robot hiệu quả. Ví dụ, họ phát hiện ra rằng tất cả trẻ em giảm gắn kết với robot theo thời gian, chính điều này thúc đẩy nghiên cứu AI để robot có thể thay đổi và cá nhân hóa các bài tập.
"Nghiên cứu này củng cố tác dụng tích cực của robot tương tác xã hội cho trẻ em có nhu cầu đặc biệt," theo Ayanna Howard, giáo sư tại Georgia Tech, người cũng nghiên cứu về tác dụng chữa bệnh của robot cho trẻ tự kỷ.
Nhóm Matarić cũng chỉ thu thập và xem xét lượng dữ liệu tối thiểu cần thiết để huấn luyện các thuật toán học máy, để bảo vệ quyền riêng tư. Họ hy vọng những robot hỗ trợ xã hội như vậy sẽ trở thành bạn đồng hành trị liệu cá nhân hóa, giá cả phải chăng cho trẻ tự kỷ.
