Az epigenetikus vagy fejlődési robotika területe egy új interdiszciplináris terület a gyermekfejlődés és a robotika kereszteződésében (1, 2). Ezen a területen a célok között szerepel a robotok használata a gyermekek kezelésében, a robotok használata a gyermekek tipikus és atipikus fejlődésének modellezésében, valamint jobb robotok létrehozása. Az epigenetikus robotika készen áll arra, hogy jelentősen hozzájáruljon a gyermek fejlődésének megértéséhez. Az epigenetikai robotika kutatásának egyik fő területe a fejlődés hosszú távú tanulmányozása, vagy az úgynevezett nyílt fejlődés (3), a folyamatos előfordulás (4) vagy az autonóm mentális fejlődés (5). Az epigenetikai robotika azáltal, hogy ismeri a fejlődési folyamatok mechanizmusait, alapvetően interdiszciplináris módon járulhat hozzá a gyermek fejlődésének megértéséhez. Ennek a rövid áttekintésnek az a célja, hogy bemutassa, mit kell kínálnia az epigenetikai robotikának a gyermekgyógyászat területén, valamint annak megfontolása, hogy a gyermekgyógyászat mit kínálhat az epigenetikai robotikának. Két olyan területet vizsgálunk meg, ahol az epigenetikai robotika hozzájárulhat a fejlesztő gyermekgyógyászathoz: a robotok alkalmazását a gyermekek tipikus és atipikus fejlődésének kezelésében és modellezésében.
ROBOTOK A TERÁPIÁBAN
Az epigenetikai robotika alkalmazási területe a robotok alkalmazása olyan gyermekek kezelésében, akiknél ezek a gyerekek kognitív deficitben szenvednek, például autizmusban (6, 7). A robotok bizonyos kezelési formákban történő alkalmazásának előnyei ezeknél a gyermekeknél talán kevésbé fenyegető társadalmi interakciót jelentenek az emberhez képest, valamint a gyermek és a szociális partner közötti interakciók bonyolultságának kontrollját (6 A kutatás során alkalmazott egyik stratégia a viszonylag egyszerű robotok használata. Például egy tanulmány azt vizsgálta, hogy „lehet-e egy mobil robot
kiszámítható, vonzó és egyszerű, megkönnyítik az egymással való interakciót, például az utánzást ”(8). Ez a tanulmány némi javulást talált a megosztott figyelemben, amikor az autista gyermekek interakcióban álltak robotokkal, szemben az emberi interakciókkal. A tudósok egy másik csoportja viszonylag egyszerű robotot használt az autizmus és más rendellenességek spektrumával rendelkező gyermekekkel való interakcióhoz (9). Ezek a kutatók hosszabb ideig (pl. Legfeljebb 2,5 évig) figyelték az egyes gyermekek robotokkal való interakcióját. Az 1. ábra a jelen vizsgálatban használt robotot mutatja be. Ezekben a vizsgálatokban részben autonóm, távvezérelt robotokat használtak (8, 9). A robotikai technikák lehetővé teszik a gyermekekkel való interakciókról készült videofelvételek és hangfelvételek készítését a robotok szempontjából is. Ezek a feljegyzések hasznosak lehetnek a terapeuták számára a kezelési tervek kidolgozása során.
"Keepon" robot, amelyet autista terápiában használnak gyermekekkel. Kozima K és Nakagawa C interaktív robotok, mint a gyermekek társadalmi fejlődésének közvetítői. In: Kordic V, Lazinica A, Merden M (Eds) mobilrobotika: Új alkalmazások, fejlett robotikai rendszerek felé, a szerzők beleegyezésével.
Teljes méretű kép
Egy másik stratégia a robotok, mint gyermekekkel történő terápiás szerek kutatására, az olyan robotok használata, amelyek formájukban jobban hasonlítanak az emberhez. Míg a robot fizikai bonyolultsága ekkor hasonló lesz az emberéhez, a viselkedés bonyolultsága (például a robot kiszámíthatósága) mégis egyszerűsíthető az emberhez képest. Például egy projekt (10, 11) egy humanoid robotot használt, amely hasonló volt az emberi fejhez, és képes volt kifejezni és modulálni a hat érzelmet ábrázoló arckifejezéseket (pl. Boldogság, szomorúság). Ezek a tudósok ezt a robotot az autizmus kezelésére is használták. Az előzetes eredmények azt sugallják, hogy egy autista gyermek nem tartotta a robotot fenyegetőnek vagy meglepőnek (10), és hogy az autista gyermekek szociálisan lépnek kapcsolatba egy robotkal, más módon imitálva a robot figyelmét (11).
A ROBOTOK, A GYERMEKEK TÍPUSOS ÉS ATIPIKUS FEJLESZTÉSÉNEK MODELLEI
Az epigenetikai robotika magában foglalja a különböző fejlődési jelenségek modelljeinek létrehozását is. Érzékelők és/vagy motorok beépítésével, azaz testtel, epigenetikus robotok arra a hipotézisre támaszkodnak, hogy a testek és a szenzomotoros kölcsönhatások a világgal befolyásolják a fejlődést (12). Például feltételezték, hogy a kisgyermekek korlátozott látásélessége valóban hozzájárulhat a tanuláshoz (13). A vizuális érzékszervi bemenettel rendelkező számítási modellek hasznosak voltak ennek a hipotézisnek az érvényességét szemléltetni (14, 15). Hasonlóképpen feltételezik, hogy a gyerekek megtanulhatják a motor vezetésének szempontjait azáltal, hogy fokozatosan elengedik az általuk használt szabadságfokok számát az idők során (16 A hipotézis tesztelésére fizikai környezettel kölcsönhatásban lévő robotokat használtak (17, 18, 19).
Robotmodelleket is bemutatnak a társadalmi és nyelvi készségek fejlesztésére. Például egy projekt (20) az elme-mechanizmus elmélet (21) aspektusait valósította meg egy robotrendszerben. Röviden: a robot ("Cog") a felsőtest humanoid robotja volt (beleértve a karokat, a törzset, a fejet és a nyakat), vizuális figyelő rendszerrel rendelkezett, észlelte a szemeket és az arcokat, és megkülönböztette az animáltakat az élettelen mozgásoktól (22). ). A robotrendszerek akkor is megmutathatják a közös figyelem szempontjait, amikor a gyermek és a gondozó közös figyelmet fordít az alanyra. Például egy robot megtanulta használni a szem és a szem emberi irányát, hogy helyesen forduljon és nézzen egy érdekes tárgyat (23). További rendszereket programoznak, hogy megtanulják utánozni az arc gesztusait (24), valamint megtanulják a szavakat leképezni tárgyakra és cselekedetekre (25).
Az atipikus fejlődés modellezése epigenetikus robotika segítségével is lehetséges. Az állatmodellektől eltérően nincsenek etikai tilalmaink a robot belső alkatrészeinek vagy külső környezetének megváltoztatására. Például, ha egy robotnak több érzékszervi módja van (például látás, meghallgatás és érintés), az egyik ilyen modult eltávolíthatja vagy inaktiválhatja az érzékszervi károsodás és az azt követő fejlődés modellezésére. Ez a terület megérett az epigenetikai robotika új kutatásaira. Különböző alapkészségeket mutattak be a robotokban, mint például a vizuális és akusztikus ingerek (26) és a tapintási érzések (27), és a tudósok kezdik alkalmazni ezeket az alapvető készségeket olyan rendszerekben, amelyek modellezhetik az atipikus fejlődést.
Némi előrelépés történt az atipikus fejlődés modelljeiben a figyelemhiányos hiperaktivitási rendellenesség (ADHD) robotmodellje felé (28). Saját kutatásunkban szenzororientált ingerelemzési technikákat kezdtünk alkalmazni az újszülöttek és koraszülöttek hallási-vizuális észlelésének tanulmányozásában. Például a csecsemőkkel végzett kísérletek azt mutatják, hogy a koraszülöttek a teljes körülmények miatt csökkent képességekkel képesek kimutatni a felnőttek kimondott állításai és a kézmozdulatok közötti szinkronizációt (29). Ugyanazokat az ingereket használva, mint a koraszülöttek esetében, kimutattuk, hogy a csecsemők teljesítménye minden időszakban általában összhangban áll az audiovizuális szinkronizálás detektálásának (nem publikált adatok) számítási modelljével. A következtetés előtt fontos megjegyezni, hogy a gyermek tipikus és atipikus fejlődésének aspektusait nem ismertették robot-számítási modellekkel (30). Például egy nem robotizált modell az autizmussal és Williams-szindrómával küzdő gyermekek nyomon követését szimulálta (31). A robotmodellekkel szemben, a nem robotmodellekkel ellentétben, különleges erővel bírnak, amikor a szenzomotoros problémák és/vagy a fizikai világ interakciói létfontosságúak a vizsgált hipotézis szempontjából.