Robots familiares y sociales en la educación

El papel de los robots en la educación del futuro

Hoy en día hay un gran debate abierto sobre si los robots sustituirán a las personas en la mayoría de sus tareas en los siguientes diez años, aproximadamente. En esta controversia destaca una duda: ¿podrán los robots sustituir a los profesores?

Según palabras [1]  de Martin Hamilton (futurólogo del Joint Information Systems Committee) [2], la tecnología puede aumentar el potencial de un profesor tanto en la educación primaria como en la superior. Hamilton argumenta que un profesor que tiene treinta o más alumnos en el aula necesita un asistente robótico: «Nunca se cansa, no se aburre y puede trabajar en todas las asignaturas». En la misma entrevista, el profesor Anthony Seldon (historiador y vicerrector de la Buckingham University) afirma que las nuevas tecnologías facilitarán la educación personalizada y una ratio de atención profesor-estudiante de 1/1 en lugar de 1/100 o 1/30 como sucede actualmente. Seldon cree que este tipo de nuevas tecnologías (como la introducción de asistentes robóticos y la inteligencia artificial [3] en la educación) ayudará a confeccionar un programa personalizado para el estudiante, que aprovechará mejor las clases con unos niveles de atención de casi el 100 % frente al 20-25 % actual. En su último libro [4], el autor valora qué efectos tendrá la IA en el sector educativo en el futuro. La predicción de que en un futuro próximo los robots inteligentes sustituirán a las personas en todos los puestos de trabajo hasta ahora no se había referido a aquellas profesiones en las que se da una interacción personal, pero eso está empezando a cambiar. El sector educativo ya está empezando a sentir los efectos de la explotación de datos para imitar el comportamiento de los estudiantes y desarrollar sistemas de tutorización inteligentes.

Un artículo de la MIT Technology Review [5] revisa las conclusiones del informe redactado por Pearson, la fundación británica de innovación Nesta y los observadores del futuro de la Oxford Martin School (Oxford University). En este documento se estudia cómo afectará la sustitución de personas por robots en los puestos de trabajo, cuál será el papel de las personas y cuáles serán las habilidades humanas deseables para el año 2030 [6]. Entre estas habilidades, en el marco del Reino Unido, destacan cinco [7] fácilmente extrapolables al ámbito internacional: juicio y toma de decisiones, fluidez de ideas, aprendizaje activo, estrategias de aprendizaje y originalidad. Se sugiere que habilidades como la creatividad, la adaptabilidad y el juicio serán más importantes que, por ejemplo, el conocimiento de una materia concreta o el uso de una herramienta, pues las primeras representan habilidades intrínsecamente humanas difíciles de encontrar en una máquina, mientras que las otras pueden ser ejecutadas por robots y otros sistemas que utilicen la IA.

El propósito de este artículo es revisar las novedades de aquellos robots que pueden ser utilizados en el aprendizaje y para la realización de tareas educativas.

Los robots domésticos

Se llama robot doméstico a una tipología de robot de servicio autónomo [8] encargado de las tareas de la casa para mejorar la calidad de vida de sus habitantes. También puede utilizarse para la educación, el entretenimiento o con fines terapéuticos. Algunos de estos robots tienen conexión wifi a entornos inteligentes y son en alto grado autónomos gracias a los avances en fog computing [9] y en domótica.

Hay varias clases de robots domésticos. La mayoría de ellos se utilizan para facilitar la ejecución de tareas rutinarias y la optimización del tiempo, y otros para el entretenimiento. La clasificación puede reducirse a robots de interior (para la limpieza de suelos, plancha, cocina, seguridad y vigilancia), robots de exterior (limpieza de jardines y patios, corte de césped, limpieza de piscinas), juguetes robot (robots humanoides, mascotas electrónicas) y robots sociales (empleados para educar, acompañar y ayudar a personas —personas mayores o enfermas— y para la telepresencia).

Por otra parte, la nomenclatura que clasifica a algunos robots como robots educativos se refiere a los que se utilizan como recurso educativo y que tienen una pedagogía como base, cuyo principal objetivo es desarrollar un conjunto de conocimientos para motivar el compromiso del estudiante mediante las emociones. Algunos de estos robots pueden estar incluidos en alguna de las categorías antes mencionadas. Los robots se han convertido en una herramienta educativa en muchos centros de educación primaria y secundaria, lo cual ha aumentado el interés por la programación, la IA y la robótica. Asimismo, las universidades empiezan a incluir la programación robótica en los grados de ingeniería.

En este artículo analizaremos el papel de los robots clasificados a grandes rasgos como familiares, sociales o educativos dentro de las tareas relacionadas con el aprendizaje.

-El papel de los robots familiares en el aprendizaje

En el ámbito doméstico encontramos esta tipología de robot llamado robot familiar, que, como hemos visto, puede realizar diversas tareas que facilitan la vida cotidiana. En cuanto a lo que nos interesa a nosotros, la educación, hay varios modelos que ayudan en el proceso de aprendizaje, tanto en la educación de los niños o de los adultos como en el aprendizaje de idiomas o de otras disciplinas.

Temi, el robot familiar, nos ayuda a anticipar cuál puede ser el papel de la enseñanza interactiva con robots. En este vídeo se muestran varias funcionalidades típicas de los robots familiares, de entre las que destacamos el aprendizaje de idiomas para niños.


Fuente de la imagen https://www.robotemi.com/ 

El robot Buddy se anuncia como «robot emocional de compañía». Entre sus cualidades, aparte de realizar tareas de vigilancia, acompañamiento, telellamadas y otras acciones que también desarrolla Temi, encontramos la de enseñar a introducirse en la programación.

Buddy el robot emocional

-Los robots en los centros educativos. Robots profesor y de telepresencia

Aunque hay mucha variedad de ingenios robóticos que enseñan a los alumnos a aprender diferentes temáticas y tareas (desde brazos mecánicos para los ingenieros hasta simuladores), en este artículo hablaremos de cómo se están introduciendo los robots en las aulas para enseñar tanto lengua (materna o idiomas extranjeros) como habilidades sociales o como refuerzo, ya sea de la materia o de la atención, y que en muchos casos se convierten en asistentes del propio profesorado o profesores ellos mismos. En otros casos, sin embargo, pasan a ser una especie de avatares de los estudiantes que optan por la modalidad de la telepresencia, si bien, en estos casos, la fuerza de su papel no recae en la IA sino en la posibilidad de llevar al estudiante al entorno en el que interactúan sus compañeros de manera remota.

Los robots programables Pepper y su «hermano pequeño» Nao (que analizaremos más adelante en este artículo) los ha desarrollado la empresa SoftBank Robotics. Estos dos robots se están perfeccionando dentro del mundo educativo como herramientas para asistir a los profesores así como plataformas para aprender a programar, tanto en la educación primaria como en la superior.

Pepper, un caso bastante conocido por la difusión que se está haciendo en los medios de comunicación, engloba varias tipologías de robot en uno. Este robot humanoide está capacitado con inteligencia emocional y en algunos centros de educación secundaria y de educación superior se utiliza para ayudar en el aprendizaje. Por ejemplo, en las clases de lengua del Instituto Shoshi de Waseda (prefectura de Fukushima, Japón), cuentan con la presencia de Pepper, que estudia con los alumnos humanos. Pepper también ha aterrizado en la educación superior europea. En el marco del último 4YFN (4 Years From Now) Pepper hizo de asistente en la simulación de una clase de negocios internacionales de ESADE de la mano del profesor Pedro Parada [10] El propósito era comprobar cómo puede dinamizar y personalizar las clases el robot, mediante el fomento de la participación, así como de la interactuación con los alumnos, conociéndolos personalmente y resolviendo dudas en cuanto al contenido y a la planificación de las clases. También se ha incorporado en las aulas del Colegio Técnico de la Universidad de Diseño e Ingeniería de Londres, para asistir en la enseñanza de robótica de vanguardia junto con doce unidades del pequeño Nao.

Pepper y NAO en la London Design & Engineering UTC

En la Escuela Paul Bert de Poitiers (Francia) Nao enseña gramática francesa a los niños. Primero les muestra un vídeo y luego los niños responden las preguntas de un cuestionario en grupo. El robot tiene almacenados una serie de recursos en su base de datos y mediante un recurso audiovisual consigue mantener la atención de los estudiantes. El profesor Serge Evreinoff los acompaña y realiza la supervisión de la clase y da el turno de palabra a los alumnos. Al terminar, da su opinión sobre las preguntas del propio Nao, y explica que los alumnos han participado más de lo habitual, con más dinamismo y atención, y sin temer la opinión o el juicio de los adultos. Evreinoff se pregunta cuál podría ser el papel de este tipo de ingenios en el día a día de la escuela. Cree que el «Nao del día de mañana» ayudará a la individualización del aprendizaje: «el ordenador será una extensión del profesor». También afirma que «los robots pueden ayudar a los niños y adolescentes a sensibilizarse sobre la programación informática».


Fotograma del vídeo NAO at School in Poitier (France) with Canopy Network (https://youtu.be/vzAfuWFt9cg)

En la Universidad de Montana (Estados Unidos) en vez de tener un profesor robot son los propios estudiantes quienes se han «robotizado»[11] Los estudiantes remotos de las clases interactúan con los compañeros mediante cámaras colocadas en robots con ruedas y pantalla dirigidas por control remoto. Se espera que este enfoque permita a estudiantes que trabajan simultáneamente unirse a las clases a cientos de kilómetros de distancia y sentirse más parte del grupo de lo que sería posible con enlaces estándares de videoconferencia.

Todos los días, antes de empezar la clase, Bill McCaw, el profesor que lidera esta iniciativa, enciende los robots de la empresa Double Robotics, los separa de sus estaciones de carga y los organiza antes de la llegada de los estudiantes. Estos robots son una especie de pequeño segway con un iPad conectado a la parte superior. Mientras tanto, los estudiantes a distancia inician sesión y eligen el robot que quieren utilizar (cada uno tiene su propio nombre, como, por ejemplo, Aristóteles o Rosa Parks). Los alumnos remotos pueden ver a los compañeros de clase en la pantalla de vídeo y también pueden controlar el dispositivo para moverse por el aula o darse la vuelta para ver la cara de sus compañeros e interactuar con ellos de una manera orgánica.

Fotograma del vídeo de Double Robotics que muestra los ingenios robotizados para los estudiantes remotos (https://www.youtube.com/watch?v=Rml5GiRxtTs)

Aprendizaje híbrido en la Michigan State University con los robots de telepresencia Kubi (www.revolverobotics.com).

El Programa de Doctorado de Psicología Educativa y Tecnología Educativa (EPET) se centra en el estudio del aprendizaje y el desarrollo humano y en varias tecnologías que dan apoyo al aprendizaje y la enseñanza. En un curso de primavera de 2015 [12] todos los estudiantes participaron utilizando un iPad de Apple colocado en un robot giratorio sobre una peana inmóvil; otro estudiante interactuaba mediante un robot que podía moverse por el aula. La peana giratoria llamada Kubi (de la empresa Revolve Robotics) lleva a los estudiantes en telepresencia a las aulas de la universidad y a las escuelas. ¿Un inconveniente? Sin las ruedas, Kubi requiere que alguien mueva el robot y lo coloque en el aula. Actualmente el mismo programa de doctorado ha empezado a utilizar otro tipo de robot. Se trata de Beam, un robot de telepresencia de la empresa Suitable Technologies, similar a las peanas móviles de Double Robotics pero con cámara y pantalla integradas.

Vídeo de la Michigan State University (https://www.youtube.com/watch?v=-TjdGVyLMjo)

Robots juguete inteligentes empleados en el aprendizaje y el aprendizaje acompañado

Algunos robots, más asequibles para el gran público y de formato más cómodo, se comercializan en formato de juguete aunque su finalidad sigue siendo la educación, en este caso, infantil. Algunos de estos robots los pueden programar los niños y otros son robots de compañía que guían o ayudan a los niños en su proceso de aprendizaje.

-Aprendizaje de codificación y programación

Dentro del aprendizaje de la robótica y la programación, hay varias tipologías de ingenios. Algunos se basan en la utilización del móvil: mediante el teléfono el usuario puede controlar el juguete usando una aplicación. Hay varios proyectos que aún se encuentran en fase incipiente o que están captando fondos mediante páginas de mecenazgo; uno de ellos es Romo, un pequeño robot que utiliza los teléfonos inteligentes como cerebro. Mediante el uso de otro dispositivo móvil y una aplicación multiplataforma, el usuario puede conducirlo, hacerle producir expresiones faciales animadas, dirigirlo para bailar o convertirlo en un Spybot. Romo es sencillo y se aleja de los robots familiares en esencia. Para encontrar otro tipo de robot más complejo (también financiado por mecenazgo) debemos dirigir la mirada a productos como Antbo, un robot basado en la forma de un insecto diseñado para que los niños aprendan robótica y programación. Tiene un sistema de exploración con el que puede percibir y examinar el entorno mediante el uso de su sistema neuronal para procesar y reaccionar ante estímulos. Antbo cuenta con acelerómetro y tiene sensores de tacto, sonido, luz y distancia.

Fuente de la imagen: DFRobot.

Existen diferentes kits robóticos para introducir a los niños y adolescentes en la programación robótica que utilizan sistemas como el  Raspberry Pi [14] Un ejemplo es el Lego Mindstorms, plataforma de hardware y software producida por Lego para el desarrollo de robots programables basados ​​en los bloques de construcción Lego. Contienen un ordenador inteligente que controla el sistema, un set de sensores modulares y motores y otros componentes para crear los sistemas mecánicos, que conforman un kit de aprendizaje de la programación en casa.

-Aprendizaje de lenguas, refuerzo académico, educación especial

El robot Musio se ha diseñado con una finalidad educativa. Su tarea es hacer que los niños japoneses aprendan inglés jugando y mejoren su pronunciación y vocabulario. Musio habla mientras expresa emociones complejas, por lo que es una práctica de conversación parecida a la de los humanos. Según anuncia la empresa que lo ha creado, Musio tiene una conversación ilimitada y puede mantener diálogos que no están programados gracias a su tecnología basada en la IA. Musio se acompaña de materiales de aprendizaje y de una extensión a modo de lector óptico ergonómico llamado Sophy para fomentar el estudio de los niños.

Fuente de la imagen: Nico video news (http://news.nicovideo.jp/watch/nw3642379)

Vídeo del anuncio de Musio

Práctica utilizando Sophy

Leka es un juguete inteligente multisensorial desarrollado por terapeutas e investigadores que ofrece a los niños con necesidades especiales la opción de jugar con juegos educativos divertidos que motivan la interacción social, que incrementan las habilidades motrices, cognitivas y emocionales y que estimulan la autonomía. Actualmente la empresa que lo ha desarrollado está recaudando fondos para iniciar la producción industrial de Leka. Aun así, Leka ya está disponible dentro de su programa de desarrollo.

Fuente de la imagen: https://leka.io/en/index.html

-Entretenimiento y acompañamiento. Lectores de cuentos

Luka es un robot de lectura infantil diseñado por Ling Technology para animar a los niños a leer. El procedimiento consiste en poner la página de un libro infantil ilustrado delante de Luka y entonces reconoce el cuento de entre los libros de su biblioteca en la nube y lo lee en voz alta gracias al uso de la IA. Es capaz de reconocer cientos de libros existentes en el mercado en inglés y chino, si bien su uso más óptimo es con alguno seleccionado de su biblioteca.

Fuente de la imagen: Ling Technology Inc.

Estudios sobre el aprendizaje acompañado por robots sociales. El caso del Personal Robots Group del MIT Media Lab

El Personal Robots Group del MIT Media Lab (Massachusetts Institute of Technology) se centra en el desarrollo de principios, técnicas y tecnologías para el desarrollo de robots personales. La doctora Cynthia Breazeal y sus estudiantes realizan investigaciones para mejorar los robots inteligentes que interactúan socialmente con los seres humanos con el fin de promover los beneficios sociales e intelectuales que puedan aportar. Los robots trabajan junto con los humanos como compañeros, aprenden de las personas y fomentan una interacción más atractiva con estas. El grupo investiga los efectos de la interacción entre persona y ordenador (IPO) [14] a largo plazo y personalizada aplicada a la calidad de vida, la salud, la creatividad, la comunicación y la educación, realizando experimentos en sujetos humanos, tanto en el laboratorio como en entornos de mundo real.

-Estudios de caso: Parle, Solero y Tega

En cuanto a interacción infantil con los robots y educación, se han realizado varios estudios. Uno de ellos versa sobre la curiosidad y para ello han utilizado el robot Parle, también llamado el robot curioso.

Fuente de la imagen: Personal Robots Group (MIT Media Lab).

Este proyecto estudia cómo la interacción con un robot puede despertar la curiosidad y las ganas de saber y aprender de los niños. Para ello se invita a los niños a jugar a un juego de tableta con Parle, un robot asistencial personalizado que aprende inglés , se comporta como un niño curioso y muestra entusiasmo por aprender y explorar. Los estudios del MIT llegaron a la conclusión de que, de hecho, la curiosidad de Parle «se contagia»: los niños que en el estudio habían interactuado con Parle mostraron más curiosidad tras la interacción en comparación con los niños que no habían jugado con un robot que mostraba curiosidad. Parle personaliza la interacción con cada niño evaluando sus habilidades de lectura de una manera óptima y utilizando algoritmos de aprendizaje automático de última generación, lo que da como resultado un sistema de tutoría personalizada.

Otro proyecto es el de Solero (Socially Learning Robot), un robot que ayuda a los estudiantes a tener un mayor compromiso de estudio mediante el reconocimiento de las expresiones faciales con un sensor Kinect y la respuesta de las personas, lo cual crea una especie de vínculo emocional con el robot que facilita las ganas de aprender.

El último proyecto que revisaremos es Tega, un robot diseñado para apoyar interacciones con aplicaciones para la educación temprana infantil desde la alfabetización hasta la narración de cuentos. Tega es la evolución del llamado «DragonBot». Este cuenta cuentos a los niños y luego conversa sobre los cuentos, comprueba la comprensión y el vocabulario y hace indicaciones emocionales o inferenciales preguntando sobre los sentimientos de los personajes, pone a prueba la curiosidad preguntando sobre qué pasará a continuación, etc., mientras adapta sus sugerencias y reacciones a las respuestas verbales y físicas del niño [15].

Font del video Personal Robots Group (MIT Media Lab)

Conclusiones

En una sociedad tecnológica en la que la robótica avanza a pasos agigantados, es inevitable que un ámbito primordial para el progreso de la sociedad como es la educación no se vea afectado por ello. Como hemos podido ver en el artículo, los ingenios robóticos se han ido introduciendo en el ámbito doméstico, pero mucho antes ya lo habían hecho en el profesional: empezaron en las industrias y ya han dejado su huella en las escuelas y universidades, tanto en forma de asistentes del profesor como de materia de estudio. La robótica avanza de la mano de la IA y los robots han dejado de ser autómatas preprogramados para pasar a ser entidades que aprenden junto a nosotros. No sabemos cuál será su papel en el futuro inmediato, pero seguro que tendremos que acostumbrarnos a ver efigies físicas para las mentes intangibles que hasta ahora solo habíamos conocido en forma de asistentes en nuestros teléfonos móviles y ordenadores personales, y que se convertirán en futuras compañeras de las que seguro que aprenderemos muchas cosas. Bueno, tanto de ellas como de nosotros mismos al relacionarnos con ellas. Quién sabe si los robots nos harán más humanos


Referencias

[1] Podcast What the What the Edtech?! The rise of the robots #9. Is artificial intelligence the biggest shake-up for tech since the invention of the car?, Education Technology, 2018. Disponible en https://edtechnology.co.uk/Article/what-the-edtech-the-rise-of-the-robots. [Fecha de consulta: 12 de julio de 2018].
[2] Organización del Reino Unido que ofrece soluciones digitales para la educación y la investigación.
[3] En adelante IA en el texto.
[4] Seldon, A., Abidoye, O. The 4th Education Revolution. The Fourth Education Revolution: Will Artificial Intelligence liberate or infantilise humanity?, The University of Buckingham Press, 2018.
[5] What Skills Will You Need to Be Employable in 2030?What Skills Will You Need to Be Employable in 2030?, MIT Technology Review, 2017. Disponible en https://www.technologyreview.com/the-download/608981/what-skills-will-you-need-to-be-employable-in-2030/. [Fecha de consulta: 17 de julio de 2018].
[6] Sobre el horizonte 2020, en este caso, y el futuro de los empleos, ved también The Future of Jobs, World Economic Forum, 2016. Disponible en http://reports.weforum.org/future-of-jobs-2016/. [Fecha de consulta: 20 de julio de 2018].
[7] The future of UK skills: employment in 2030, Nesta, 2017. Disponible en http://data-viz.nesta.org.uk/future-skills/index.html. [Fecha de consulta: 17 de julio de 2018].
[8] Que puede operar con cierto grado de decisión.
[9] El fog computing o informática en la niebla es una infraestructura de computación descentralizada en la que los datos, el cálculo, el almacenamiento y las aplicaciones se distribuyen en el lugar más lógico y eficiente entre el origen de datos y la nube. El objetivo es mejorar la eficiencia y reducir la cantidad de datos transportados a la nube para su procesamiento, análisis y almacenamiento. También puede utilizarse por motivos de seguridad. Las aplicaciones informáticas de niebla incluyen unas redes, ciudades y edificios inteligentes, redes de vehículos y redes definidas por software. Fog Computing. Cutting edge: IT’s guide to edge data centers. Disponible en <https://internetofthingsagenda.techtarget.com/definition/fog-computing-fogging>. [Fecha de consulta: 12 de julio de 2018].
[10] Riverola, C. (2018) El robot Pepper hace de asistente en una clase de universidad, EFE Futuro, [en línea] https://www.efefuturo.com/noticia/robot-pepper-asistente-clase/ (consultado el 17/07/2018).
[11]  Johnson, S., Robot Students? College Classrooms Try Letting Far-Away Students Attend Via Remote-Control Stand-In, EdSurge, 2017. Disponible en https://www.edsurge.com/news/2017-05-11-robot-students-college-classrooms-try-letting-far-away-students-attend-via-remote-control-stand-in. [Fecha de consulta: 18 de julio de 2018].
[12] Schaffhauser, D., Robotics Enter Hybrid Instruction, Campus Technology, 2015. Disponible en
https://campustechnology.com/articles/2015/09/01/robotics-enter-hybrid-instruction.aspx. [Fecha de consulta: 25 de julio de 2018].
[13] Recomanació de paper acadèmic: Castro, E., Cecchi, F., Valente, M., Buselli, E., Salvini, P., Dario, P. (2018) Can educational robotics introduce young children to robotics and how can we measure it? Journal Comput Assist  Learn; 34:970–977 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/jcal.12304
[14] Se pueden encontrar los proyectos disponibles iniciados por Raspberry Pi en https://projects.raspberrypi.org/es-ES/projects. Entre estos, uno para diseñar tu propio robot mediante programación en CSS (https://projects.raspberrypi.org/es-ES/projects/build-a-robot).
[15] The new robot in school. Tega, the fuzzy friend who tells stories to kids, MIT Spectrum, 2017. Disponible en http://spectrum.mit.edu/fall-2017/the-new-robot-in-school/. [Fecha de consulta: 3 de septiembre de 2018].


*Fuente de la imagen de cabecera: Kombusto. MIT Media Lab/Personal Robots Group.

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Desirée Gómez
Content curator and analyst. @eLC_UOC's Twitter Community Manager and eLC's Blog Content Specialist at the Research and Trend Analysis department of the eLearn Center at Universitat Oberta de Catalunya. Educational, innovation & technology trend detection and analysis, content curation, communication and observing tasks. University and Master Graduate on History of Art by the Universitat de Barcelona, specialised in International Relations and educational and technological observation.

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