耶鲁大学研究发现机器人可帮助自闭症儿童发展社交能力，机器人有可能代替特教康复吗？

Science Robitics在8月22日发表了一篇的新的文章，这篇文章提出，他们利用一种新的人工智能系统，可以帮助自闭症的孩子提升社交技能，并且从数据来看，已经取得比较好的效果。

从文章本身的内容来看，这种机器人从彻底研发完毕，到投产，到量产，到进入中国，到普通家庭可以使用，恐怕还要经过一个漫长的时间。但这篇文章揭示了一个非常好也非常重要的远景，那就是机器人有可能参与到自闭症儿童的社交训练之中。

 机器人参与进来至少有两点特别大的价值。首先，机器人的参与可以解放家长的时间，家长可以重新考虑：是放弃工作，把时间用于家庭康复，还是把康复交给可能更专业的机器人，自己可以继续从事工作，毕竟一旦买下机器，家长要支付的就只有电费和修理费了。

可以说，康复机器人可能可以让家长回到自己原先的生活轨道。

 第二点，也是更重要的一点，就是人工智能对“理解”的定义和人类是不同的。在之前的围棋对弈中，AlphaGo对阵李世乭，Master对阵柯洁——柯洁和李世乭都是站在围棋巅峰的棋师，对于围棋的理解，已经是人类难以企及的高度，但人工智能还是用这些人无法理解的方式，击败了他们。

 可以想象，人工智能的“深度学习”，和人类的“传授”是有不同之处的，仅就围棋来说，这种“深度学习”以我们无法理解的方式，更深刻地抓住了围棋的本质，也就是说，人工智能具备在我们不理解的前提之下，超越人类抓住更深刻本质的能力，那么在自闭症康复领域，人工智能就很有可能成为人类康复师的一个技术补充。

 而且可以预见的是，这种理解更深刻的康复方式，甚至有可能扩大自闭症康复的“黄金干预期”，而这期的Science Robitics，也正是用的6-12岁的孩子做的效果记录。

 原先大龄自闭症患者的康复就要面对两大难题：一个是年龄变大，大脑可塑性不如年幼的时候；另一个是既然康复难度更高，那自然需要周围的人付出更多的精力——人工智能可以一定程度上解决这两个问题，人工智能的干预可能会更贴近康复本质，康复过程也比现在的家庭康复要更节省一个家庭的精力，那么影响大龄自闭症患者就成为可能。

 另外，这项“深度学习”技术也可以应用到幼儿教育领域，就像人造卫星的开发对数个科技领域带来了变革的力量，对自闭症康复的探索，也会为普通家庭带来非常积极的影响，毕竟连自闭症都可以康复，对普通孩子的教育只会更有效，这是自闭症群体为普通群体带去的非常切实的好处。

 但这项人工智能的普及还需要非常长的时间，目前来看，自闭症康复行业面临的最大的难题还是“早发现早干预”，自闭症是先天的，但是等到发育迟缓，社交障碍等症状浮现的时候，康复可能已经晚了，所以即使是与自闭症暂时没有关联的家庭，也应当警惕将来可能发生的危机。

 Science Robitics这篇论文有着非常专业的技术背景，也有一定深度，下面我用比较容易理解的方式，为读者解释一下其中的原理，如果想要了解更多内容可以阅读论文原文。

一

这套机器人辅助干预系统包括社交机器人，24英寸触摸屏，两个外置彩色摄像头，两台电脑。社交机器人，就是坐在桌子上的那个黑脸的小家伙，使用的是Jibo机器人的早期原型。

 这款机器人12英寸，有三个自由度，能够将其头部和身体转动360°，机器人可以通过身体运动，一圈变色的发光二极管灯和一对动画眼睛表现出表达行为，借由这些功能，机器人可以吸引参与者的注意力，与参与者有目光接触，并且催发出共同注意力。

 不光是通过表情和发光二极管，机器人也可以通过内部的扬声器向参与者口头传递信息。

 虽然机器人的影响无法独立测量，但是目前已知的机器人参与干预过程有三大好处：

 1、机器人参与互动的时候，ASD儿童会有更明显的社交倾向；

2、机器人提供的“凝视”在干预过程中非常重要，被称作蒙娜丽莎的凝视；

3、在成人辅导正常发育的儿童时，机器人可以提高学习效果。

 24英寸触摸屏用来呈现教育内容，作为共享媒体，机器人和参与者都可以与之互动和参考。两个摄像头，一个负责跟踪儿童和看护人员的注意力焦点，还有面部方向，另一个摄像机记录干预过程，所以这个系统能支持“孩子——看护人——机器人”之间的三重交互。

 机器人通过显示面板来模拟社交中出现的凝视表情

 在图A中，机器人通过“凝视”，吸引到自闭症孩子的注意，然后在图B里，机器人看屏幕，牵引孩子注意力，孩子在这种牵引力之下，就会把目标投向屏幕。

 在图C里，孩子在注意机器人，机器人感觉到了，就会尝试让孩子去看看护者，在图D里，孩子和看护人对视，就是机器人牵引的功劳。

 整个干预过程由两个软件系支持，分别是注意力跟踪和干预演示：

 计算机相当于一个系统的大脑，整个辅助干预系统一共有两个大脑，一个是感知计算机，一个主计算机。

 感知计算机利用感知设备——就是那个追踪摄像头，来捕捉孩子和看护人的状态，然后这些信息会进入主计算机分析。

 主计算机分析孩子和看护人的状态，然后控制机器人去影响孩子和看护人，并且在屏幕上给出干预内容，这些干预内容的形式是游戏，主计算机可以通过孩子的状态，来调整社交技能游戏的难度级别。

 在科学家的实现中，他们手动准备了交互脚本，为机器人指定预定义的行为干预动画，每日的开放故事，以及对自闭症孩子的口头鼓励和反馈。

 当机器人没有准备好显示预先准备的表情时，它会与孩子保持目光接触，来表达自己正在参与干预。机器人还通过在每个会话期间不时地观看屏幕上的视觉内容，来与孩子分享注意力。这些使眼神接触和分享视觉注意力的行为旨在模拟儿童的社交凝视行为。

 除了针对“共同关注”的核心社交，该系统的设计者还设计并开发了六种互动游戏，为儿童提供机会，让他们在与机器人和护理人员互动时练习社交和情感理解，观察，订购和排序。

 这六种游戏分别是情感理解游戏（故事），两个促进孩子理解透视的屏障游戏（房屋游戏和火箭游戏），以及三个订购和排序游戏（火车，宇宙飞船和旅行者）。每个游戏都涉及多个难度级别，然后根据孩子在游戏中的表现，系统相应地调整了难度级别。

 受到挑战点理论的启发，这个系统的个性化模块专注于提供具有适当难度的学习内容，以增加学习成果，同时减少挫败感——个性化模块跟踪孩子在游戏活动中的表现，提供他们对社交和情感理解，观点，订购和排序能力的一个相对数据。

 然后根据这个相对数据，模块遵循一个简单的决策树机制来决定下一轮交互的游戏难度级别。在这次实验中，科学家分别使用25％和75％作为降低和增加难度级别的标准，这种机制早有用于儿童教育的先例。

二

这种干预方式有什么效果？

 有一个患有ASD的孩子的14个家庭参加了这项研究。两个家庭退出，一个是由于护理人员无关的健康问题，另一个是由于机器人安装的技术困难。在完成研究的12个家庭中，5名患有ASD的儿童是女性，另外7名是男性。

 从12名儿童，机器人和他们的护理人员之间的互动中收集了总共127小时的数据。这些数据包括视频和音频数据，儿童和看护人的头部方向，包含机器人话语和动作的交互日志，基于平板电脑的游戏的游戏日志以及看护者的反馈。

 由于科学家的主要研究设计侧重于展示这种干预的有效性，因此他们将重点放在通过游戏性能、护理人员报告和临床测量来衡量儿童社会成绩的分析上。这对儿童组合共发起了653场机器人游戏，共有540个完整的游戏进行分析。（提前结束的游戏未被考虑进行分析。）每个孩子在整个月内与机器人进行了23.25次使用，每次使用平均持续27分钟和42秒。在每天与机器人进行一个月的互动之后，机器人能够在交互过程中与孩子保持接触：孩子们在前五个阶段与机器人一起玩平均27分钟，在最后5个阶段，平均使用25分钟机器人。

机器人根据孩子在每个技能组中的表现历史来调整每个单独游戏的难度。在情绪理解游戏“故事”中，86％的儿童在上一次会议中达到了最难的游戏水平。在透视游戏中，58％和100％的儿童分别达到“火箭”和“众议院”的最高水平。在排序和订购游戏“火车”中，67％的孩子达到了最高水平。“太空飞船”和“旅行者”游戏仅使用一个难度级别，并被排除在此分析之外。

 科学家在四个时间点记录了干预的效果，分别是干预前30天，第一天干预，干预的最后一天，还有干预结束后30天。

可以看到在干预结束后三十天，自闭症孩子仍然有着比干预前好的状态，一定成都上说明干预产生了长期的效果，另外科学家通过数据发现，非语言推理技能较低的儿童在“共同关注”方面有更大的成长能力。

从看护人的反馈来看，自闭症孩子在干预过后，目光接触、沟通、对通信作出的反应都有所增加，根据机器人干预的最后一天与干预的第一天的评级比较，这些结果表明，看护人可以观察到儿童的沟通能力得到改善。

结论

社交辅助机器人能够提供的服务，比传统干预来说，可以更个性化，面向更精确需求，以及结构化的认知或社会支持（提供一个社会情境而不是单一的干预环境），这样就可以以此增强临床医生，教师和家庭的努力。

 在理想的情况下，机器人可以随时随地提供个性化的支持，并且能够在社交和交流技能方面产生持久的增强，不仅在人机交互中，而且在人与人的交互中也是如此。