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现实版《克拉拉与太阳》：机器人是如何帮助残障儿童和学生的？

来源：晰数塔互联网快讯时间：2022年05月26日 14:58

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编者按：人工智能可以帮助残障儿童和学生更好地学习和适应生活，比如帮助自闭症儿童练习社交，帮助聋哑学生与人更好地交流等等。本文来自编译，希望对您有所启发。

新的工具能利用人工智能来帮助患有自闭症和阅读障碍的学生学习，并解决盲人或聋人的无障碍问题。 (Juan Carlos Pagan/The New York Times)

想象一下人工智能的这些应用场景：有帮助自闭症儿童学习社交技能的机器人，有为聋哑学生提供更流畅和互动体验的翻译软件，有能通过数据分析来确定识别阅读障碍者的有效方法。

这些工具都结合了人工智能技术，旨在找到更好的方法来检测、教育和帮助有学习障碍的人。有些应用场景已经出现在教室里了，另外一些还在研究阶段。

社交机器人可以与人类互动，帮助向各类学生传授社交和教育技能，包括那些患有注意缺陷多动障碍(attention deficit hyperactivity disorder)、听力障碍（hearing impairments）、唐氏综合症(Down syndrome)和自闭症(autism)的学生。

由于自闭症儿童数量庞大，所以解决他们的需求尤为紧迫。根据美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的数据，每 54 个美国儿童中就有一个被诊断为自闭症。

耶鲁大学计算机科学、认知科学和机械工程教授布莱恩·斯卡塞拉蒂(Brian Scassellati)说，这些学生对机器人的反应往往与“木偶或宠物疗法”或许多其他东西不同。

他说，这可能是因为机器人看起来像人类，但没有判断力。这些机器人有各种各样的设计外形，比如被设计成一个小男孩、一个经典的科幻机器人，或者一个毛茸茸的雪人，它们还有一些活泼的名字，比如卡斯帕(Kaspar)、小闹(Nao)和芝诺(Zeno)，等等。

在斯卡塞拉蒂(Scassellati)和他的同事在最近的一项研究中，有一个名为 Jibo 的早期机器人原型。它看起来像一盏小台灯，有一个可以全方位旋转的圆头，在触摸屏上有一个发光的白色圆圈作为它的脸。Jibo 与12个孩子和他们的照顾者一起工作了 30 天。Jibo 模拟了“社交凝视行为”，如眼神交流和分享注意力，并通过屏幕上玩的 6 个互动游戏提供反馈和指导。

“机器人的工作是根据孩子的表现来调整游戏的难度，”斯卡塞拉蒂说。但这样做的目的并不是让机器人代替老师或看护者。“我们从来不想鼓励孩子们只对科技做出反应，这对他们没有任何好处，”他说，“我们希望让孩子们能够以一种更有意义的方式与人互动。”

研究发现，机器人有助于提高孩子的学习和社交技能，但还需要更多的研究来探索如何使这些变化更持久，更适应现实世界。

人工智能在这个过程中是如何发挥作用的？科技在进步，对“感知是如何形成的、人们如何推断出他人的感受和想法，以及情商是由什么构成的”的研究也在进步。这些见解可以转化为算法，让机器人能够解读语音、手势、复杂的语言和非语言线索，并从反馈中学习。

在新泽西州霍帕康市(Hopatcong)教三年级特殊教育的丹妮尔·科瓦奇(Danielle Kovach)表示，她很想知道进一步的研究结果。“教授自闭症学生社交技能的方法，很多都是通过阅读面部表情、肢体语言和他人的社交暗示来实现的。机器人能模仿我们从人类身上学到的东西吗？”她说。科瓦奇还是特殊教育专业人士组织“特殊儿童委员会”的高级顾问。

虽然社交机器人主要用于研究性工作，但也存在针对教室和个人的新兴市场。例如，卢森堡公司 LuxAI 从 2021 年初开始向父母们销售外观友好的 QTRobot，这款机器人是为自闭症儿童设计的，目前它只提供英语和法语服务。

LuxAI 的联合创始人阿伊达·纳扎里(Aida Nazari)说，自闭症儿童根据他们的年龄和需要程度，每天与机器人互动 10 分钟到 1 小时。她补充说，该公司已经出售了几百台 QTRobot，主要面向美国的家庭。社交机器人 QTRobot 有点过于昂贵，其价格为 2000 美元，外加每月 129 美元的软件订阅费用，其中包括支持性服务。

雷切尔·里奇(Rachel Ricci)是加拿大第一个订购 QTRobot 的人，她于 2021 年 2 月收到了 QTRobot。里奇 10 岁的儿子凯登(Caden)在 3 岁时被诊断出患有自闭症。凯登的父母和治疗师让他用 QTRobot 来玩游戏，目的是提高他的社交技能，比如识别他人的情绪。QTRobot 是一个鼓舞人心的朋友和老师。

里奇说，凯登每周使用 5 天 QTRobot，每次 30 分钟，“QTRobot 帮助他建立了信心。”她补充说，在疫情期间得到这个机器人简直是一棵救命稻草。儿子能在自闭症学校停课且没有治疗师的情况下恢复健康，并保持正常的生活，里奇将这一切归功于 QTRobot。

但也有人说，在私人家庭中一对一使用机器人和在学校环境中使用机器人有很大区别。乔丹·阿德科克(Jordan Adcock)在俄勒冈州的森林格罗夫教五年级，有一个患有自闭症的儿子，他说：“虽然这样的技术很诱人，但它在课堂上很少被完全按照预期的方式使用。我们真正需要的是更多的教师、助手和高质量的课程。”

人工智能还能以一种更简单的方式帮助自闭症患者：游戏。范德比尔特大学(Vanderbilt University)计算机科学助理教授迈蒂莉·昆达(Maithilee Kunda)和她的同事们开发了一款名为“电影侦探”(Film Detective)的电子游戏，该游戏将于今年春天试运行。

游戏理念：玩家在 3021 年的未来醒来，必须帮助一名科学家及其机器人助手抓住一个从人类历史博物馆偷东西的恶棍。他们的侦探工作包括使用一系列电影片段来解读当今世界人们的行为。

昆达说：“许多自闭症患者有高级的视觉思维，但在社会行动方面有很多困难。所以我们就想，如果能让他们以视觉的方式来想象心理理论会怎么样？”心理理论指的是想象他人想法或感受的能力，这对自闭症患者来说是非常困难的。

这款游戏通过使用电影片段来挖掘心理理论，要求玩家解释角色为什么会这样做，以及他们可能在想什么。

如果没有人工智能，“我们也有可能同时制作游戏和提供电影，但人工智能提供的独特之处是，我们可以模拟一个非常详细和明确的社会推理理论。我们可以把它作为帮助教育孩子的脚手架，”昆达说，他同时也是范德比尔特大学人工智能和视觉模拟系统实验室的主管，也是该大学自闭症和创新第一中心的研究员。

利用人工智能提高视觉和听觉可及性的工作也在迅速发展。

例如，作为罗切斯特理工学院九所学院之一的国家聋人技术学院，与微软公司合作，定制现有的技术和平台，为聋人和有听力障碍的学生提供课程说明。这些班有手语翻译和速记员，但依旧需要更多的帮助。

作为研究人员之一的温迪·丹内尔斯(Wendy Dannels)也是一位有听力障碍的人，她表示，为了研究所的目的，他们“教授”微软翻译人员课堂上使用的专业术语，以及该学校特有的词汇，比如某些建筑物和人物的名字。

她说，有了人工智能，从语音到书面的翻译比自动语音识别要流利得多。在这场疫情的影响下，许多耳聋和听力有困难的人戴上了口罩，交流起来特别困难。因此该研究所开发了一款名为 TigerChat 的应用程序。这款应用程序可以将语音转换成文本信息，让与朋友聊天变得更容易。

此外，该研究所的教职员工正在与 Vuzix 公司合作，该公司已经开发出可以直接在镜片上显示文字的眼镜。罗山·马修(Roshan Mathew)是罗切斯特理工学院(Rochester Institute of Technology)计算机与人互动专业的研究生，同时也是一名失聪人士，他试用过 Vuzix 眼镜，很喜欢。“沟通不仅仅是我们所说的，还包括我们所看到的，”马修说。

人工智能在特殊教育中的一个关键用途是，它能够检测大量数据中的模式，从而更好地识别和定义某些残疾类型。

以阅读障碍为例。患有这种疾病的人通常在阅读方面有困难，因为他们无法将纸上的字母和单词与它们所代表的读音联系起来。截至 2020 年，有 47 个州要求学生在初等教育阶段接受阅读障碍筛查。然而，目前还没有专门针对这一问题设计的工具，而且阅读障碍经常被误诊，或者完全被忽略。

俄勒冈大学(University of Oregon)教育学中心高级研究员帕特里克·肯尼迪(Patrick Kennedy)说：“目前使用最广泛的阅读障碍评估测试被称为 DIBELS(Dynamic Indicators of Basic Early Literacy Skills，基本早期识字技能的动态指标)，通常会给所有幼儿园到小学三年级的学生进行测试，来评估他们的整体阅读和识字技能。”但这项测试并不是专门用来检测阅读障碍的，而是在“缺乏其他工具的情况下”才使用的。

肯尼迪和他的同事计划在美国招募 48 所小学，让 4800 名从幼儿园到三年级的学生参加 DIBELS 评估。

在接下来的三年里，他们将通过机器学习来研究评估结果，以确定随着时间的推移，阅读和拼写的发展模式演变。最终，研究人员希望能评估 DIBELS 是否成功地识别了阅读障碍，以及如何最有效地使用这项技术。

肯尼迪说：“这个项目的目的是为学校提供更准确的信息，使学校能够做出更好的决定。”

译者：Jane