乐鱼一款来自佐治亚理工大学的儿童康复机器人
一款来自佐治亚理工年夜学的儿童痊愈呆板人ICRA 全称为“IEEE International Conference on Robotics and Automation”（呆板人与主动化集会），是呆板人技能范畴最有影响力的国际学术集会之一。
作者： 年夜康健派编纂来历： 本站原创2017-06-06 20:56:42
ICRA 全称为 IEEE International Conference on Robotics and Automation （呆板人与主动化集会），是呆板人技能范畴最有影响力的国际学术集会之一。ICRA 2017在5月29日至6月3日进行，雷锋网AI科技评论从新加坡带来一线报导。
Ayanna Howard是佐治亚理工年夜学电气与计较机学院的呆板人学传授。Ayanna Howard传授重要研究的标的目的是将人类化的智能、人类的认知历程以及威力集成到主动呆板人体系中。2003年，她被选MIT评比的 35岁如下立异者top100 ，并于2004年登上了《时代》杂志举行了名为 呆板的突起 的专题访谈。她别离于200二、200三、2004年得到NASA颁布的呆板人保险导航使命声誉奖、路径计划图形用户界面空间成绩奖、空间运用恍惚逻辑引擎空间成绩奖，还于2005年得到IEEE颁布的呆板人与主动化青年景就奖。
这次演讲中，Ayanna Howard传授先容了她于智能痊愈呆板人方面的研究结果。雷锋网（公家号：雷锋网） AI 评论原文翻译收拾整顿。
Ayanna Howard传授：
我给各人先容一下我的研究。残疾于女性看来是一种不幸。以是当咱们听到近似残疾的工作的时辰，传统上会以为是受某种危险，脑性麻木、车祸、或者者中风等等。
可是实在，残疾原来只是指一般的功效有所变迁，要害词是 一般 。假如你此刻30岁，职业打网友，可是过了一阵子之后，你的身体出问题了，手肘、膝盖、脚踝需要人工骨骼来修复，那你也就残疾啦。
残疾痊愈市场很年夜，并且能帮到你本身
以是提及残疾的话，假如你活到很高的岁数，你也会有残疾。现实上有统计数据，对于在一个预期寿命70岁以上的国度，每一个人平生中平均有8年是残疾的。以是当你思量为残疾人办事的技能以及呆板人的时辰，实在这些技能也就是开发给你本身的。从这个角度说，咱们需要自私一点，由于本身的将来就是如许的。
咱们来看看自闭症儿童的统计数据，我研究的就是这个方面，此刻全球有跨越一亿五万万的小孩有这类残疾，而咱们感觉这个数据尚未反映全数的环境，由于有些国度没有给出它们的数据来。按照我这里的数据，美国儿童的理疗痊愈行业产值全数算起来有16亿美元，这尚未包罗医疗以及卫生保健，不是全数的数据。那末呆板人就有潜力于这此中孕育发生影响。
我选择研究这个范畴，选择研究残疾的小孩，选择研究有脑性麻木的小孩。现实上，美国每一323个小孩里就有一个。你思量一下统计学上的意思的话，这代表着咱们这间集会厅里就可能至少有10小我私家有脑性麻木；假如说自闭症的话，美国的数据是每一68个小孩里就有一个，就是说假如这里坐的都是小孩的话，每一一排里就会有一两个小孩有自闭症。
以是这个数字很年夜，咱们有许多工作可以做。这些痊愈医治可以起到的作用，实在是指导小孩到达发育中的那些要害点。如许当他们长年夜成人了、坐于这里做听众的时辰，他们也作为公平易近真的有威力、有技术程度，可以养活本身、可以交税，等等。以是理疗痊愈真实的方针就是经由过程痊愈历程指导小孩发展。
给儿童设计物理痊愈呆板人体系
一个典型的小儿诊所就像玩具屋同样，由于小孩就是小孩，即便年夜脑有残疾，可是小孩就是会做小孩该做的工作，喜欢畅乐，想要玩、想要被嘉奖、想要摸索。以是小孩是很喜欢去小儿诊所的，这里有玩具、有各类能跟他们互动的工具。这也就是咱们想要做的工作，咱们设计呆板人，同时思索这个问题：怎样于小孩家里像人类医治师于的时辰同样地创举出一个小孩认识的、恬静的情境。
这此中有几个应战，他们要接触的呆板人都是小事，你不需要告诉小孩或者者你的客户说， 呆板人会很好的事情的，它们很好玩 ，不咱们不需要思量这个。小孩生成地就对于呆板人感乐趣，即即是年夜脑有问题的小孩，呆板人就是对于小孩有如许神奇的吸引力，咱们不需要于这方面强行做甚么工具。以是想卖呆板人很简朴，它们其实不是卖给小孩的怙恃以及医治师的。以是卖呆板人不是坚苦，真实的坚苦是来自在这些小孩本身的。
假如一个小孩有运动异样症状的话，许多工作城市变患上纷歧样。当我刚接触这个标的目的的时辰，我先去了病院，于密封房间不雅察了一些诊断为脑性麻木的小孩。我说我知道，这是一种运动变态，意义是小孩的运念头能很低下。然后比及小孩进来，他看起来一点也不瘦，挺一般的，我说我没弄懂。他们说要找更焦点的特性。以是比及我看懂了，小孩的动作确凿不太天然。我就认为我知道运动异样是甚么样了。
然后另外一个儿童进来了，坐着轮椅，运动以及抓拿工具的时辰很是不愿意的样子。可是他跟前面的小孩同样都是脑性麻木。以是当咱们看这件事的时辰，只是根据一种标签来设计一个呆板人体系，我实在患上思量怎样为每个差别的小孩开发可以或许顺应他们特色的技能。可是我那时辰没有如许一张表写着差别小孩的特色，我只要一个他们的分类是 脑性麻木 。
另外一件事是，小孩不是很擅长连结留意力。以是幼儿园以及痊愈大夫创举了这类让人高兴的情况，是由于小孩基在他们进修的体式格局，让他们做上下文理解的效果更好，就是他们想要搞懂身旁的情况是怎么回事，我原来看着一个工具，然后有人提示了我一下，我就去看另外一个工具。这类设计的理念就能够让小孩的年夜脑本身举行进修。
以是台下的列位听讲、做记载，是后天学会的技术，小孩的本性不是如许的。以是我要思量怎样设计一个体系能知道小孩的状况，何时该指导小孩、何时让小孩本身阐扬。我患上想措施相识这些。由于一小我私家类医治师很是擅在做这些，他们知道应该何时换一个游戏，他们对于整个状态有很好的理解。那咱们设计的呆板人体系也要能做到才行。
这就是一个不小的应战。咱们要怎么样做一个小孩顺应的气氛，内里要有医治东西，并且还要把它安插于家庭情况中。咱们想到的措施是，把小孩以及医治师之间的互动带抵家庭情况中需要给它建一个模子。咱们要不雅察他们的互动、不雅察指导历程，要搞懂所有需要的工具。
以是当咱们坐下来不雅察的时辰其实不会感觉很轻易，咱们要把这些常识贯注到电脑的年夜脑里去。为了测验考试解决这个问题，为了处置惩罚小孩的运动中许很多多的变迁、他们的留意力中的许很多多的可能性，咱们提出了如许一个运动整体分类体系。起首它能对于医治举行描写，咱们要怎样把那些玩具、医治东西以及整个医治情况搬到肆意一个家庭情况中去。那末此刻的小孩已经经接触到了VR、XBox等等电子化的游戏，咱们就决议让这个互动情况是就能够是小孩跟游戏的互动，不论是平面电脑式的游戏照旧VR游戏。假如一个小孩，好比我的小孩运念头能有问题，我可能没措施让他握着Xbox的手柄玩，可是他可以用手指去点，或者者跺顿脚。
咱们有无可能把他们的任何运动都酿成跟游戏互动的一部门呢。那咱们此刻已经经有了技能可以做到这个，下面就需要呆板人来提供一些指导，就让人类的医治师会告诉你这么做对于不合错误，或者者怎么样做患上更好一点。然后小孩跟呆板人交流之后，呆板人就知道要请勿换一个游戏等等。以是咱们想做的就是，无论小孩本身的威力是甚么，咱们的体系均可以顺应小孩的需求。
那末，起首可以用VR游戏，咱们有一个VR游戏叫超等泡泡。超等泡泡基本就是小孩于如许一个虚拟世界中，然后会不断地冒泡泡，小孩就来碰破这个泡泡。假如这个小孩的动作幅度比力年夜，体系能检测到这个状态，然后把泡泡放于需要够一下才气遇到的间隔；假如小孩的动作幅度小，体系检测到之后就会把泡泡放于他们不消年夜动作就能遇到之处。如许就到达了体系可以适配各类状态小孩的目的。
咱们还做了平板电脑上的游戏。这些平板电脑游戏的介入互动性很强，假如一个小孩的运动威力颇有限，那他们只需要很小幅度的动作就能够以及游戏互动。这此中咱们就能够用轮流玩、模拟或者者小幅度动作的弄法，让他们于各类如许的游戏里熬炼了运动节制威力。咱们有如许全套的体系。
当咱们来到小孩家里的时辰，咱们正常城市带一组工具去，见到小孩后咱们就让他尝尝。由于对于医治师来讲有一个知识，就是没有甚么要领可以或许对于所有的小孩都起效，需要有一组东西、一组要领，按照小孩的需求拔取以及组合。
给儿童设计评价指标、取一般值
然后下一个问题就是，医治师需要知道医治是否是起作用了。以是其实不是只要游戏化以及医治历程就行了，需要存眷的重点是，假如带小孩做了一件事、根据惯例做了，小孩本身的症状有无获得改良？如许咱们就有一系列的物理指标要存眷。假如他们能模拟了，那很好，他们还能做更多的话，就更好。以是咱们就构建出了所有这些咱们有须要提供的特性，对于在一个项目师照旧挺简朴的，对于在一个小孩，咱们把体系打开，小孩呈现于镜头里，咱们就能够阐发运动间隔、速率模式，这就能做出来了。
以是咱们做的第一件事就是做了一个体系，有可以顺应年夜大都人的一个固定摄像头以及一组音箱，然后咱们丈量了这些基本的主观指标，好比运动规模、偏离抱负路径的几多，然后用体系把差别小孩的数据举行跟踪对于比，计较一个正确度出来。
这个效果很是好！可以出很棒的论文。就像如许，经由过程咱们这个体系，你只有随着动一动，咱们就能够用低成本的传感器对于这些指标做出很高精度的丈量。然后咱们把这么棒的成果拿给医治师看，但他们说，我有了这个成果也甚么都做不了啊。如许零丁的成果他们无法用，他们要害还需要一个基准线。
以是追念一下当你小的时辰去看大夫，或者者你带着你的小孩去看大夫的时辰，大夫给你测了身高体重之后，拿出一张表来指给你 你家小孩的身高体重于这儿 。临床大夫要做的也是如许的工作，他们喜欢并且确凿需要一个基准线，他们知道小孩的数据之后，还需要知道小孩的数据离一般程度差了多远： 我不是真的在意小孩胳膊伸出去之后角度是否是45度，可是我想知道这个值以及一般差多远 。尺度值就是来自在一般的小孩的。
那咱们就说，行啊，咱们已经经有了测这些指标的要领了，那咱们要怎么取一般值呢。咱们已经经知道它不会剧烈转变了，那咱们能不克不及设计一个呆板����APP人体系，内里有一个运动模子，它能带着小孩运动，做出动作让小孩模拟，就获得了运动特性，那咱们就有一个抱负的可以验证是否是一般值的方案了。那这就是咱们的一般值了，咱们就都预备好了。当咱们做这方面的丈量的时辰，丈量对于象正常都是成年人，然后咱们去测一般的青少年，再去测一般的小孩以及有残疾的小孩。对于在成年人，一会儿就做好了，咱们拿来这个体系，各人都是成年人，咱们拿来泡泡游戏，成年人来玩，呆板人带着他们玩，然后对于比一下成果，咱们就拿到了不错的成果，于咱们体贴的几个指标上都是统计显著的，只要一个不较着。对于这个成果咱们还挺满足的。
那末咱们就拿一般的小孩尝尝吧，不外你猜怎么着，小孩就没这么听话了。成年人很守端方，假如你跟他们讲我需要一个做树模的，树模的时辰要基在一个90度角，成年人做这个基本没问题，青少年也没问题。可是一般的小孩，他们就不会听你的，他们会本身怎么惬意怎么来。这时候候咱们没措施跟他们说 不合错误，你做错了 ，由于这就是他们的一般举止。以是咱们碰到了如许小孩，于玩需要下手的游戏的时辰，摄像头会追踪他的手，那如许的动作就有点犯规了，体系里阐发出的信息就是如许的。
跟着咱们的研发愈来愈深切，不规范的数据愈来愈多，咱们要想措施成立一个体系来主动处置惩罚。咱们也确凿如许做了，还很惊奇地发明，按照这个模子，来自在一般小孩的尺度值也很不错。咱们用如许的要领，把小孩建模成呆板人，用到小孩的胳膊长度、姿态、运动模式，咱们就有了一个更年夜的数据库可以用来做比力，效果也很好。
验证一般值，看看呆板人的作用
那末接下来呢？就是想措施去用了，看看能不克不及于体系里阐扬出数据的作用。咱们就做了一次测验考试，找了一群小孩，用他们成立起一个尺度值；然后找了一群有脑性麻木的小孩，看看颠末咱们8周的医治课程之后能不克不及提高他们的体现。
于一最先的时辰咱们就看到了一般值内里有一些误差，咱们画了如许一张表，把几个小孩的数据填进去，发明有一个是偏移一般值的。然后咱们附近后又来了一趟，可以或许确定这些参数就是纷歧样，然后咱们继承日后做，照旧同样。咱们就有三个小孩以及一般值做对于比。
然后咱们就能够用咱们的体系记载阐发他们玩VR游戏时辰的体现，咱们不只能丈量出他们的运动指标、以及一般值数据库对于比，并且还能举行提高。这些数据是有脑性麻木但不严峻的小孩的，不外这已经经能申明咱们的这类技能可以起到作用。
此中有一件事，就是一个游戏玩8周，实在是挺长一段时间了，孩子们跟咱们讲了。当咱们做完了试验，厥后做回访的时辰，咱们问他们，你们感觉喜欢不，他们说，还行吧，重要是妈妈让咱们做的，实在有点无聊。
以是于这类时辰，呆板人也插手进来就太妙了。呆板人可以给孩子们许多激励、给孩子们做锻练，可让孩子们于更长的时间里对于游戏连结很高的介入度。这类时辰呆板人起到的作用更可能是模拟人类医治师于近似状态下会做的工作。呆板人会不雅察小孩，对于游戏中收罗的数据做出反馈，不论是VR游戏照旧恢复性游戏，然后像人类医治师那样给小孩提供对于应的输入，好比对于在 你可以怎么样做患上更对于一点 ，你怎么让小孩知道他做的不合错误，可是你又不克不及说他做错了呢；然后医治师又要怎么告诉小孩他做的很好，让他始终连结如许做呢。这些都是人类能做患上很好的部门，然后咱们要想措施把它们做进呆板人平台内里去。
说到反馈，许多时辰都有点搞混了。做研究的时辰，咱们感觉咱们知道言语模子应该是甚么样的，然后把它编程给呆板人，就让它去运转。可是孩子们很出格，每一个小孩以前城市有一些差别。对于成年人可以很具体详细地告诉他哪里做的不合错误，好比玩游戏的时辰告诉他把胳膊伸直了再举高、告诉他按某个固定的速率走路、到哪一个指定之处去，很听话很让人安心。可是对于在小孩，他们需要简朴一点，他们需要一步步来，他们需要他人等等他们。以是人类医治师跟小孩互动的时辰会预备好一系列的指令，给小孩许多的时机，然后每一次只给小孩说一件事，等小孩完成为了再说下一件，再下一件。就像如许，临床大夫很大白怎样一步一阵势指导小孩终极把工作做完。
咱们也把这个功效做到了呆板人里，此刻我间接给各人展示一下终极咱们做到的结果，就不讲推导历程了。咱们来看运动时间吧，让小孩动的快一点或者者慢一点，然后咱们测验考试差别的运动规模，然后再试另外。咱们把这些所用的时间加于一路，测验考试帮小孩改良这个时间。固然了你要能测这个时间，以是咱们设计了差别的互动，不只是感情的指导，更要理解。如果我是阿谁呆板人，我要指导小孩，然后我看到他似乎不开心。那他为何不开心呢，暗地里的缘故原由不主要，我只需要知道当前他于做的工作以及他当前的状况不太相符，那我就要换件工作让他做；如果我看到他此刻很开心、介入度很高，那我就始终做我此刻正于做的工作。以是我不只要可以或许发明小孩相对于性的情绪变迁，我还要追踪到小孩此刻的状况，开心不开心、介入度高不高，以至气愤。对于所有的这些，呆板人都要能做出对于应的反映。
以是咱们花了许多精神研究典型的小孩，想要搞清甚么样的路子以及做法才气按照小孩的状况顺应他的举动。跟研究这个范畴的其它人同样，咱们也想到了一个算法，然后咱们就想看看呆板人是否是真的能指导小孩根据咱们想要的流程干事情，咱们就需要一个运动时间的案例阐发。
假如咱们想要小孩根据一种特定的体式格局去运动，咱们可以用很简朴的言语 快一点 、 慢一点 ，然后用小孩对于这些指令的理解水平以及他们的感情来计较介入性。咱们设计了差别的阶段，咱们让他们玩，看看他们想要甚么，然后让呆板人动起来作为小孩的指引，末了看呆板人撤走之后小孩还能不克不及连结。由于呆板人无法跟他们一路去上学，以是呆板人带给小孩的前进，咱们但愿这些前进可以或许连结下来。
那这就是咱们设计的成长流程的终极的样子。咱们做了测试，并且也需要以及一般值对于比，以是咱们也同时找了典型的小孩以及脑性麻木的小孩。这个范畴另有一个惯例的做法是，你挑的介入者的春秋要差未几，由于12岁的小孩就会跟6岁或者者7岁的小孩体现患上纷歧样。以是这也是咱们这个范畴里研究的时辰碰到的一个贫苦，咱们不克不及说 打开门，让更多小孩进来吧 如许的，为了可以或许取患上一般值的数据集，咱们需要小孩的性别、春秋都同样才行，如许才气比力好地表现出咱们所做的工作的价值。
咱们做的成果是，看典型小孩的结果这边（左侧），无机器人的时辰到了这个一般值，一般值的红线是按运动模式的一个百分比计较的。然后把呆板人撤走，看看小孩能不克不及连结这个体现。对于在一个典型的小孩，呆板人跟他引导、互动、理解之后再撤走，小孩可以连结划一的体现。对于在有脑性麻木的小孩也有近似的成果。不外跟典型的小孩纷歧样，典型的小孩撤走呆板人先后体现的一般值差未几，可是对于在脑性麻木的小孩，虽然比一最先的时辰要好一点，可是比无机器人于的时辰照旧要较着差一些的。
以是过后咱们问这些小孩怎么了、他们其时是甚么觉得，他们说，由于实在很难，我要很起劲才气跟上阿谁速率。但这也告诉咱们，呆板人可以或许让他们原来感觉很难、不惬意的工作酿成了一种医治，就像人类医治师始终做的那样。咱们也于继承实验，看看连续做多久才气持久连结呆板人于的时辰的程度。
这时候候转头来看咱们所做的，咱们都深深地信赖，不论是不是人形的呆板人，只有能跟小孩互动、能理解小孩的需求、然后经由过程不论是游戏性的照旧情境性的技能让小孩介入，就能让呆板人以及小孩互动。那末成果呢，于试验室以外也取患了很年夜的影响，这是最使我觉得开心的部门。正常都是我以及我的学生做这些对于象的测试，小孩是不会来咱们试验室的，咱们去小孩家里做测试。咱们时时时地去外面，也留下了许多欣喜的刹时。让我觉得最开心的就是，咱们的这些医治游戏已经经有许多人最先接纳了，咱们于开发的这类可以按照任何小孩的状态定制以及主动顺应的体系中学到的经验，我试验室之外的许多人都最先接纳，这类抓变是我最感觉自满的。
此刻于这里我想说，这些医治以及痊愈范畴都是很棒的，于这些范畴做研究就是为了本身做研究，咱们都有活到70岁的那天，昨天做这些研究，将来的本身就能用到。小儿科会非凡一点，由于他们比力懦弱，对于他们做的工作会对于他们的将来孕育发生很年夜的影响。以是做这个方面要很警惕，怙恃以及医治师都对于本身所讲的话很留意，假如你跟小孩讲你能做某件事，小孩是彻底信赖你的。以是你要留意请勿随意给承诺。
然后照旧称谢，谢谢我的学生。有几个学生就鄙人面的听众里，我很开心看到有更多的人会存眷这些范畴、于这些范畴做出孝敬。
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