日本「笨蛋機器人」助力兒童學習


日本“笨蛋機器人”助力兒童學習


對許多人來說,未來將會出現如《機器人啟示錄》中噩夢似的景象:人類被自己創造的,擁有卓越身體和智力能量的霸主機器人征服。

然而,一位日本研究人員設計了一種機器人,塑造了與我們未來想象相反的形象,特別是,在機器人的使用者孩子們的意識中。

田中文秀(Fumihide Tanaka)的教育機器人沒有扮演一個無所不知的老師的角色。相反,它們被製造出來是為了幫助學生學習英語詞彙,並充當教室裡常犯錯誤的笨蛋角色,這些錯誤可以被樂於助人的學生改正。


日本“笨蛋機器人”助力兒童學習


田中認為,通過教一個不那麼聰明的機器人,孩子們可以加強自己的學習,從而成為更強的學生。研究也證實了這一點。

筑波大學工程系的信息與系統副教授田中說:“我們通過教別人學到了很多東西。我個人不喜歡家教機器人的想法。這是一個完全相反的家教機器人,它更像孩子的朋友,或者像一個弟弟或妹妹。”

關愛機器人

田中說,他的作品屬於“接受關愛的機器人”類別,“關愛機器人”顧名思義,他們需要人類同伴的關注和關心。這一概念最早在2009年被提出。

田中曾任索尼研究工程師,他認為接受關愛的機器人是理想的教育工具。

在已發表的研究中,他和一位同事寫道:“到目前為止,大多數面向兒童的教育機器人都是為了發揮人類教師或看護者的角色而設計和開發的。事實上,有些機器人已經被明確命名為“兒童保育機器人”。

但是田中和他的同事們的目標是從源頭上改變兒童保育的概念。

他們圍繞著只有25英寸高的軟銀機器人公司的,類人機器人Nao設計了一些最初的實驗。當他們在學齡前兒童的教室裡展示機器人時發現,當Nao被編程所有的問題都正確回答時,孩子們與這位新朋友的互動遠遠少於Nao被編程答錯題的時候。

機器人不僅激發了學齡前兒童的關心,還增加了他們的自發學習的積極性:那些沒有計劃的、無組織的尤里卡時刻(詞源自古希臘語,“我發現了”的意思),可以更好地拓寬孩子的世界觀。例如,他們的父母說,孩子們非常喜歡教機器人,所以他們會在家裡重複教學遊戲,儘管那裡根本沒有機器人。

自從這些早期的實驗以來,田中一直在監督軟銀機器人公司的商業教育機器人Pepper的開發。

不一樣的體驗

自21世紀初以來,田中就一直致力於機器人領域的工作,他表示,總的來說,機器人提供了一種與以往完全不同的教育體驗。

教育機器人的一個優點是他們沒有固定的時間表。他說:“孩子們可以在任何時候跟機器人玩:可以在午夜,也可以在任何他或她想和機器人玩的時候,這對一個人或成人教師來說是很難做到的。”

研究發現,機器人的另一個好處是,它在持續保持孩子興趣的同時還能娛樂,這給孩子們提供了學習的動力,他補充道。

更重要的是,一個精心設計的機器人不會讓孩子感到“壓力”,而家長和老師有時卻會。田中說,“我們可以把機器人設計成一種弱小的存在。”不顯眼的機器人讓人放心,孩子會想要和它玩並能夠輕鬆學習,而不是感覺到壓力。

行為舉止的細微差別是設計“社交機器人”的固有屬性,田中的接受關愛的機器人是更廣泛的機器人群的一部分。

社交機器人

威斯康星大學麥迪遜分校教育心理學系的博士生約瑟夫·米凱利斯(Joseph Michaelis)解釋說,社交機器人“與人類互動利用的是自然的社會線索,比如手勢、語調,或頭部和眼睛的動作來傳達意義。”

“因為人類總是強烈地用社交的方式理解他們遇到的事,即使是簡單的動作,比如當一個機器人在孩子按下按鈕後做一個小動作,也可以被認為是社會性的。”他說。

米凱利斯和他的同事根據2017年發表的一篇論文中描述的社交機器人設計原理,設計出了一個學習夥伴機器人Minnie。和田中的機器人不同,Minnie不需要孩子的照顧。


日本“笨蛋機器人”助力兒童學習


米凱利斯的團隊對身高只有13.5英寸的Minnie進行了編程,讓他們對獨立閱讀書籍的孩子們發表深思熟慮的評論。“與機器人的互動以及Minnie對書的評論展示了故事中正在發生的事情的一些理解,但並不是以權威的方式呈現出來。”米凱利斯說。

例如,當一個孩子讀到一個可怕的場景給Minnie,機器人可能會評論說:“哦,哇,我真的很害怕”,好像它有真正的人格一樣。

Minnie也與孩子眼神接觸,說話時會避開孩子的目光(以便顯得體貼),眼睛在空閒時微妙地移動,看起來栩栩如生。

米凱利斯說:“我們希望孩子們感覺到他們是在和同伴一起學習,而不是由家庭教師或老師來教,所以我們設計的互動方式是對話式的。”

就像田中的機器人一樣,他們希望Minnie能幫助孩子們感到更大的動力和更大的自主性,這樣他們就會想要自己學習。

然而,Minnie仍處於試驗階段。米凱利斯認為,“通用教育機器人離現實還有很長的路要走。”首先,他推測,精心設計的——如有限制的話——智能機器人將被引入教育系統。

但在此之前,還有許多障礙需要克服。


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父母的擔憂

據田中所言,父母首先問的問題就是機器人是否會給孩子帶來安全隱患。

出於這個原因,他設計的接受關愛機器人比孩子個頭小,顯得“弱小”和“無害”。我認為這在社會上是可以接受的。外表很重要,他說,雖然目前還不清楚設計師如何確保機器人不會嚇到小孩子。

米凱利斯指出,“對父母來說,隱私是一個非常令人關注的問題”。

“家長們想知道機器人正在收集什麼信息,如何使用它,以及這些信息何時被收集,”他說。在我們的工作中,我們告訴父母和孩子,機器人會用音頻記錄他們的閱讀。

為了減輕父母的思慮,米凱利斯和他的同事們添加了一個簡單的LED來向家庭展示機器人何時進行記錄。他說,“同樣重要的是,要記住,關於隱私的社會規範因文化而異,社交機器人的設計應該對此敏感。”

取代老師?

社會和機器人工程師最擔心的是道德。田中說,“家教機器人往往被視為取代了人類教師”。

米凱利斯說,自從機器人已經減少了諸如汽車製造業等領域的僱員人數後,人們對失業的擔憂是真實的。

然而,教育機器人領域的大多數人,包括田中文秀,並不認為機器人會取代教師,即使是從長遠來看,這也只是支持教師和補充課程的一種方式。”米凱利斯說。“鑑於教室規模不斷擴大,這種支持可能尤其重要。至少在美國是這樣的。”

日本還在尋找新的方法建立更完善的教育制度。

教育部下屬的中央教育委員會最近發表聲明指出,“教育兒童變得越來越難”。兒童貧困,越來越多的特殊需要學生和外國學生,以及“欺凌、逃學和暴力行為”所有這些都助長了教育方面的挑戰,根據一份委員會的報告——機器人助手可以克服這些挑戰。

據“日本時報”報道,今年4月,日本教育、文化、體育、科技部在全國約500所學校試行了機器人計劃,目標是幫助孩子學習英語。田中還沒有直接參與這項計劃,但是,這個以及其它所有關於機器人教育理論在現實世界中的測試都將不可避免地為未來的研究提供參考。

田中說,世界各地的研究人員已經開始探索的下一個趨勢群體學習。“到目前為止——這不僅僅是在日本——大多數教育機器人的研究人員都在研究機器人一對一的學習場景。”他說。他和其他全球研究人員也在研究遠程控制機器人的方法,這些機器人可以被遠程控制,也可以在教室裡使用。

“我們請日本的老年人在小學教孩子。通過使用這個機器人,老年人可以從家裡參與課堂,”田中說。這表明機器人的使用可以豐富課堂和老年人的生活。“所以,遠程學習是我們現在正在進行的另一個項目。”

米凱利斯說,他對機器人在教育中的扮演的角色“非常樂觀”。“如果我們做得對,”他說,“教育機器人可能會像個人計算機、計算器一樣在教育中產生的變革性的力量。”

原文標題“The 'dunce robots' of Japan will help children learn”,原文9月19日刊登於CNN網站


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