آزمایشگاه پژوهشی رباتیک اجتماعی و شناختی

راه‌اندازی " آزمایشگاه پژوهشی رباتیک اجتماعی و شناختی"/ (Social & Cognitive Robotics Research Laboratory) در قطب علمی طراحی، رباتیک، و اتوماسیون، دانشگاه صنعتی شریف

اعضای گروه پژوهشی فرا رشته­ ای در حوزه‌های تخصصی رباتیک، مکاترونیک، آموزش زبان، علوم شناختی و پردازش زبان / صدا / تصویر:

دکتر علی مقداری، دکتر مینو عالمی، دکتر حمیدرضا پور اعتماد، دکتر بهرام وزیر نژاد، دکتر غلامرضا وثوقی، مهندس علیرضا طاهری، خانم مریم قاضی سعیدی، خانم نسیم محبوب بصیری، آقای آرمان کریمیان، آقای مجید عابدی، آقای احسان صفاری، آقای احسان زکی پور، آقای مبین خاموشی، آقای مصطفی اسد زاده، آقای مهدی هاتفی پور، آقای امین نقد لو، آقای امیر کاشانیان، آقای علیرضا صیامی، آقای علی قربان دایی پور و آقای حجت بهروز به.

بیش از پنجاه سال است که تلاش‌های خستگی‌ناپذیری برای افزایش و ارتقای بهره‌وری انسان در انجام کارهای گوناگون به کمک ربات‌ها صورت گرفته است. تا همین اواخر، پژوهشگران و صنعتگران چشم‌انداز علمی - تخیلی الهام گرفته از فن‌آوری‌های رباتیک را تا حد زیادی ناشی از نقش سود گرایانه آن در افزایش کمی و کیفی تولید می‌دیده‌اند. اما در حال حاضر پیشرفت‌های مشهود در علوم و فن آوری رباتیک، ما را به نقطه‌ای  هدایت می‌کند که به وضوح شاهد به‌کارگیری و تأثیرگذاری آن در بسیاری از زمینه‌های جدید از منظر اجتماعی- فرهنگی- درمانی- اقتصادی هستیم. به طوری که امروز حوزه "ربات‌های اجتماعی - Social Robotics" به عنوان زمینه‌ای علمی-تحقیقاتی و چند رشته‌ای در بین دانشمندان علوم انسانی و مهندسی مطرح‌شده و در حال پیگیری است. ربات‌ها از زمان اختراعشان مانند رایانه‌های خانگی، برای مقاصد مختلفی استفاده‌شده‌اند. با این وجود، همگام با پیشرفت فناوری‌های نوین و کاهش هزینه‌ها پیش‌بینی می‌شود که در آینده‌ای نزدیک به‌کارگیری ربات‌ها به عنوان ابزاری جذّاب را در عرصه‌های مختلف آموزشی، درمانی، اجتماعی، و فرهنگی شاهد باشیم. از این رو ما در دانشگاه صنعتی شریف بر آن شدیم تا با توجه به سابقه دیرینه‌مان در آموزش و پژوهش علم رباتیک، اقدام به راه‌اندازی و تأسیس آزمایشگاه پژوهشی "ربات‌های اجتماعی" با محوریت ارتقای کیفی آموزش؛ درمان؛ و فرهنگ در حوزه‌های مربوط، در خدمت مدارس، مراکز توان‌بخشی و اختلالات نافذ رشد (اوتیسم) برای کودکان و نوجوانان، و ارائه خدمات گوناگون مددکاری به  سالمندان و بیماران کشورمان باشیم.

برای مثال: در حال حاضر از آماده سازی و برنامه‌ریزی ربات‌های انسان‌نما نظیر ربات NAO ساخت شرکت Aldebaran به عنوان ابزاری جالب برای آموزش و یادگیری زبان اول و دوم (Robot Assisted Language Learning - RALL) در مقاطع راهنمایی و دبیرستان شروع کرده‌ایم. این ربات برای استفاده با کاربران ایرانی با نام "نیما" مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پژوهش با همکاری یک گروه فرا رشته‌ای متشکّل از متخصصین حوزه‌های آموزش زبان و رباتیک با هدف بررسی سرعت، میزان، و ماندگاری یادگیری زبان خارجی به کمک ربات در یکی از مجتمع‌های آموزشی تهران در حال انجام  است.   در دو دهه اخیر، با همگانی شدن کاربرد رایانه و تلفن‌های  همراه، آموزش زبان  به کمک رایانه (CALL) و آموزش زبان به کمک تلفن همراه  (MALL)، در ارتقای تئوری‌های آموزش زبان دوم به کمک فناوری‌های نوین به شدت مورد توجه و تأثیرگذار بوده‌اند. در صورتی که ربات‌ها نه تنها ویژگی‌ها و ابزار ارتباطی مورد استفاده در CALL و MALL  را دارند، بلکه قادرند با انجام حرکت‌های مستقل و جذّاب، و شناسایی صدا و تصویر با محیط اطراف توسط حسگرهای گوناگون ارتباطات عاطفی و فیزیکی برقرار کنند. اگر چه کامپیوتر و تلفن‌ همراه قابلیت برقراری تعاملات غیر لفظی را دارند، اما در ربات‌ها ویژگی‌هایی از جمله حالات صورت، ژست‌ها و حرکات بدن هنگامی که در کنار انسان در محیط‌های واقعی قرار می‌گیرند، بسیار برجسته‌تر است. از دیگر تفاوت‌های بارز ربات‌ها با رایانه‌ها و تلفن‌های همراه آن است که ظاهری دوستانه، مهربان، و توانایی برقراری روابط اجتماعی دارند. از این رو روش و پدیده "رال" در آموزش زبان دوّم را می‌توان شکل تکامل‌یافته‌ای از روش‌های "کال" و "مال" قلمداد کرد.

 

شکل-1 : ربات (NAO) با نام ایرانی "نیما" و نمونه ای از کلاس‌های "رال".

 از دیگر زمینه‌های پژوهشی که در حال حاضر در این آزمایشگاه فعّال شده‌اند عبارت‌اند از:

-  "برنامه‌ریزی و به‌کارگیری ربات­هاي انسان‌نما به عنوان دستیار درمانگر در تشخیص و درمان بیماران مبتلا به اوتیسم (در خود ماندگی)". برای این منظور ربات انسان‌نمای (ALICE) ساخت شرکت Hanson تهیّه شده است که قابلیت فوق‌العاده‌ای در اجرای حالات صورت و ژست‌ها دارد و برای پژوهش‌های مربوط در حوزه اوتیسم توصیه شده است. این ربات برای استفاده با کاربران ایرانی با نام "مینا" مورد استفاده قرار می‌گیرد. اختلالات اوتیستیک با نارسایی­های کیفی در سه حوزه رفتاری:  نارسایی در تعاملات اجتماعی،  نارسایی در مهارت ارتباطی و نارسایی در تخیل و خلاقیت اجتماعی مشخص می‌شوند. کودکان اوتیستیک در شروعِ توجهِ اشتراکی و نیز پاسخ به توجهِ اشتراکی نارسایی دارند. تحقیقات دانشمندان نشان می­دهد که کودکان مبتلا به اوتیسم برخلاف توانایی­شان در ارتباط برقرار کردن با دیگران، از کار کردن با کامپیوتر، اسباب‌بازی‌های هوشمند و ربات­ها لذّت می­برند. اغلب این کودکان به صورت کاملاً طبیعی با فن­آوری­هایی از این دست درگیر می­شوند. از این رو، استفاده از ربات‌ها در تشخیص و درمان مبتلایان به اوتیسم می‌تواند چاره‌ساز و آغازگر پژوهشی نوین در کشور باشد.

 

شکل-2 : ربات (ALICE) با نام ایرانی "مینا" و گروه پژوهشی ربات‌های اجتماعی.

- به منظور جذابیت بخشیدن به کلاس‌های دینی مدارس و ارتقای کیفی میزان و ماندگاری یادگیری مفاهیم اولیه مذهبی، برنامه‌ریزی و به‌کارگیری ربات­هاي انسان‌نما به عنوان دستیار در حوزه آموزشی - فرهنگی با عنوان "طراحی و پیاده‌سازی الگوهای حرکتی نیایش در یک ربات انسان‌نما و به‌کارگیری آن در آموزش مفاهیم دینی و علوم قرآنی در مدارس" از دیگرموضوعات پژوهشی فعّال در حوزه ربات‌های اجتماعی است که هم اکنون در حال پیگیری است.

شکل-3 : ربات (NAO) با نام ایرانی "نیما" در حال آموزش اجرای نماز.

- ارتباط بین انسان و ربات، شناسایی صورت و صدا توسط ربات، ارتباط بین ربات - انسان - اینترنت، گفتگوی بین انسان و ماشین، و ربات‌های قصه گو و کمدین (برای سرگرمی و نشاط) از دیگر زمینه‌های پژوهشی است که در این آزمایشگاه در حال پیگیری است. بعلاوه، با عنایت به تجربیات گذشته، بدین منظور طراحی و ساخت ربات انسان‌نمای بومی مجدداً در دستور کار قطب علمی طراحی، رباتیک و اتوماسیون قرار گرفته است.

 
 

  - در پروژه‌ای دیگر به کاربرد رباتی انسان‌نما (NAO) با توانایی‌های ارتباطی گوناگون هم چون سخن گفتن و اجرای حالت‌های دست و پا در تعامل با کودکان مبتلا به سرطان و تأثیر آن بر کاهش دیسترس ناشی از بیماری و فرآیند درمان آن پرداختیم. دیسترس تجربه‌ای ناخوشایند و چندوجهی است که به دلایل گوناگونی هم چون دشوار بودن فرآیند درمان و محدودیت‌های ناشی از خود بیماری به وجود می‌آید. از میان وجوه گوناگون این حالت، اضطراب، افسردگی و خشم به عنوان متغیرهای پژوهش انتخاب شده و متناسب با آن‌ها 8 جلسه­ی درمانی با محوریت ربات به عنوان دستیار روانشناس طراحی و اجرا شد. در هر جلسه بر روی موضوعی مشخص، هم چون ترس از تزریق، دلیل بروز سرطان و یا تغذیه­ی سالم که همگی از دغدغه‌های کودکان به شمار می‌رود، تمرکز گردید و انتظار بر آن بود که لحن کودکانه و هم حسی شخصیت ربات، همکاری کودک و اثرگذاری مداخله را افزایش دهد. 11 نمونه از دو مرکز درمانی کودکان (بخش خون مرکز طبی کودکان و بیمارستان محک) در طرح شرکت کردند و نتایج نشان داد که سطح پارامترهای نام‌برده به طور معناداری پس از پایان جلسه‌ها کاهش یافت. 

  

 قدردانی:

از حمایت‌های مالی و معنوی بنیاد ملّی نخبگان و معاونت پژوهشی و فنّاوری دانشگاه صنعتی شریف صمیمانه سپاس گذاریم.

مراجع:

A. Meghdari, M. Alemi, M. Ghazisaedy, A.R. Taheri, A. Karimian, and M. Zandvakili, "Applying Robots as Teaching Assistant in EFL Classes at Iranian Middle-Schools", Proceeding of the 2013 International Conference on Education and Modern Educational Technologies, 2013, Venice, Italy. PDF

نسخه چاپی (PDF)