Robots familiars i socials en l’educació

El paper dels robots dins l’educació del futur

Actualment, hi ha un gran debat obert sobre el fet si els robots substituiran els humans en les seves tasques a nivell massiu dins els propers 10 anys aproximadament. Dins aquesta taula rodona destaca un dubte: podran els professors ser substituïts per robots?

Atenent les paraules [1] de Mark Hamilton (futuròleg resident del JISC [2]), la tecnologia pot augmentar el potencial d’un professor tant a l’escola com a l’ educació superior. Hamilton argumenta que un professor que té 30 o més alumnes a l’aula necessita un assistent i un de robòtic “mai no es cansa, no s’avorreix i pot treballar en totes les assignatures”. Dins la mateixa entrevista, el professor Anthony Seldon (historiador i vicecanceller de la Buckingham University) afirma que les noves tecnologies facilitaran l’ educació personalitzada i una ratio d’atenció professor-estudiant 1/1 enlloc de 1/100 o 1/30 com succeeix a l’actualitat. Seldon creu que aquest tipus de noves tecnologies (com ara la introducció d’ assistents robòtics i la Intel·ligència Artificial [3] dins l’educació) ajudaran a confeccionar un programa personalitzat per a l’estudiant i aquest traurà més profit a les classes, aconseguint uns nivells d’atenció de gairebé el 100% enfront del 20-25% actual. Al seu darrer llibre [4] (Seldon, 2018), l’autor valora el futur impacte de la IA al sector educatiu. La predicció que, en un futur proper, tots els llocs de treball poden ser substituïts per robots intel·ligents fins ara no s’havia fet palesa per aquelles professions que participen en la interacció personal i això està començant a canviar. El sector educatiu ja està començant a sentir l’impacte amb l’explotació de dades per imitar el comportament dels estudiants i desenvolupar sistemes de tutorització intel·ligents.  

Un article del MIT Technology Review [5] revisa les conclusions de l’informe redactat per Pearson, la fundació britànica d’innovació Nesta i els observadors del futur de la Oxford Martin School (Oxford University). Aquest document estudia com afectarà la substitució de llocs de treball per robots i quin serà el rol de les persones, establint quines seran les habilitats humanes desitjables per a l’any 2030 [6]. En destaquen cinc dins el marc del Regne Unit [7], les quals poden ésser  extrapolades fàcilment a nivell internacional: judici i presa de decisions, fluïdesa d’idees, aprenentatge actiu, estratègies d’aprenentatge i originalitat. S’hi suggereix que habilitats com la creativitat, l’adaptabilitat i el judici seran més importants que, per exemple, el coneixement d’una matèria concreta o l’ús d’una eina, doncs les primeres representen habilitats intrínsecament humanes difícils de trobar en una màquina, mentre que les altres poden ser executades per robots i altres sistemes que utilitzin IA.

L’ànim d’aquest article és revisar les novetats d’aquells robots que poden ser utilitzats en l’aprenentatge i per a la realització de tasques educatives.  

Els robots domèstics

 S’anomena robot domèstic una tipologia de robot de servei autònom [8] encarregat les tasques de la llar, millorant així la qualitat de vida dels seus habitants. Pot ser utilitzat també per a l’educació, l’entreteniment o per a teràpia. Alguns d’aquests robots tenen connexió WiFi a entorns intel·ligents i són en alt grau autònoms gràcies als avenços en fog computing [9] i en domòtica.

Hi ha diverses classes de robots domèstics, essent la majoria d’ells emprats per a facilitar l’execució de les tasques rutinàries i l’optimització del temps i d’altres per a l’entreteniment. La classificació es pot reduir a robots d’interior (per a la neteja de terres, planxa, cuina, seguretat i vigilància), robots d’exterior (neteja de jardins i patis, tall de gespa, neteja de piscines), joguines robot (robots humanoides, mascotes electròniques) i robots socials (emprats per a educar, per acompanyar i ajudar persones -com ara gent gran i pacients- i per a la telepresència).

D’altra banda, la nomenclatura que classifica alguns robots com a robots educatius, fa referència a aquells que s’empren com a recurs educatiu i tenen una pedagogia com a base, essent els seu principal objectiu desenvolupar un conjunt de coneixement tot motivant el compromís de l’estudiant a través de l’ emoció. Alguns d’aquests poden estar inclosos en alguna de les categories anteriorment mencionades. Els robots s’han convertit en una eina educativa a moltes escoles d’educació primària i secundària, augmentant l’interès per la programació, la IA i la robòtica. Tanmateix, les universitats comencen a incloure la programació robòtica als graus d’enginyeria.

En el cas que ens ocupa, ens encarregarem d’analitzar el paper d’aquests mencionats robots classificats a grans trets com a familiars, socials o educatius dins les tasques relacionades amb l’aprenentatge.  

– El paper dels robots familiars dins l’aprenentatge

Dins l’àmbit domèstic trobem aquesta tipologia de robot anomenat robot familiar, el qual, com hem vist pot realitzar diverses tasques que faciliten la vida quotidiana. En la part que a nosaltres ens interessa, l’educació, hi ha diversos models que ajuden dins el procés d’aprenentatge, tant sigui en l’educació dels infants o dels adults, ja sigui en l’aprenentatge de llengües o d’altres disciplines.

Temi el robot familiar ens ajuda a anticipar quin pot ser el paper de l’ensenyament interactiu amb robots. Dins el vídeo es mostren diverses funcionalitats típiques dels robots familiars, d’entre les quals destaquem l’aprenentatge d’idiomes per a nens.

Font de la imatge https://www.robotemi.com/ 

El robot Buddy s’anuncia com a “robot emocional de companyia”. Dins les seves qualitats, a banda de tasques com la vigilància, l’acompanyament, les teletrucades i altres accions que també desenvolupa Temi, trobem la d’ensenyar introducció a la programació.

 

Buddy el robot emocional

-Els robots als centres educatius. Robots professor i telepresència.

Tot i que hi ha molta diversitat d’enginys robòtics que ensenyen els alumnes a aprendre diferents temàtiques i tasques (des de braços mecànics per als enginyers fins a simuladors), en el cas que ens ocupa parlarem de com els robots estan essent introduïts a les aules per ensenyar des de llengua (autòctona o idiomes estrangers) a habilitats socials o com a reforç ja sigui de la matèria o de l’atenció, esdevenint en molts casos assistents del propi professorat o professors ells mateixos. En d’altres casos però, passen a ser una mena d’avatars dels estudiants que opten per la modalitat de la telepresència, tot i que en aquests casos la força del seu paper no recau sobre la IA sino sobre la possibilitat de dur a l’estudiant a l’entorn on interactuen els seus companys de manera remota.

El robots programables Pepper i el seu “germà petit” Nao (que analitzarem més endavant dins l’article) han estat desenvolupats per l’empresa SoftBank Robotics. Aquests dos robots es troben en evolució dins el món educatiu com a eines per assistir els professors i també com a plataformes per aprendre a programar, desde primària fins a l’educació superior.

Pepper és un cas bastant conegut per la difusió que se n’està fent als mitjans, englobant diverses tipologies de robot en un. Aquest robot humanoide està capacitat amb intel·ligència emocional i hi ha centres d’educació secundària i superior on la voluntat és emprar-lo per a assistir en l’aprenentatge. Un cas és el de la presència de Pepper dins les classes de llengua de I’Institut Shoshi a Waseda (prefectura de Fukushima, Japó), on el robot estudia juntament amb els alumnes humans. Pepper ha aterrat tanmateix a l’educació superior europea. Dins el marc del darrer 4YFN (4 Years From Now) Pepper va fer d’assistent dins la simulació d’una classe de negocis internacionals de la universitat ESADE de la mà del professor Pedro Parada [10]. L’ànim era comprovar com el robot pot dinamitzar i personalitzar les classes, fomentant la seva participació a més d’interactuar amb els alumnes coneixent-los personalment i resolent dubtes, tant de contingut com de planificació de classes. També ha hagut la voluntat d’incorporar-lo dins les aules del Col·legi Tècnic de la Universitat de Disseny i Enginyeria de Londres, per assistir en l’ensenyament de robòtica d’avantguarda junt amb 12 unitats del petit Nao.

Pepper i NAO a la London Design & Engineering UTC

A l’escola Paul Bert de Poitiers, França, Nao ensenya gramàtica francesa a uns infants, fent-los visualitzar un vídeo primer i realitzant un qüestionari per a que responguin preguntes en grup. El robot té emmagatzemats una sèrie de recursos dins la seva base de dades i  a través d’un recurs audiovisual aconsegueix mantenir l’atenció dels estudiants. El professor Serge Evreinoff els acompanya i es dedica a la supervisió de la classe i a donar el torn de paraula als alumnes. En acabar, dona la seva opinió davant les preguntes del propi Nao, on explica que els alumnes han participat més de l’habitual, amb un major dinamisme i atenció i sense por de la opinió o judici dels adults. Evreinoff es pregunta quin podria ser el paper d’aquest tipus d’enginys dins el dia a dia de l’escola. Ell creu que el “Nao del dia de demà” donarà suport a la individualització de l’aprenentatge: “l’ordinador ha de ser una extensió del professor”. També afirma que “els robots poden ajudar els nens i adolescents a la sensibilització sobre la programació informàtica”.

 

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

A la Universitat de Montana, Estats Units, en lloc de tenir un professor robot són els propis estudiants els qui s’han “robotitzat”[11]. Els estudiants remots de les classes interactuen amb els companys a través de càmeres sobre robots amb rodes i pantalla dirigides mitjançant control remot. L’esperança és que aquest enfocament permetrà els estudiants que treballen de manera sincronitzada, unir-se a les classes a centenars de quilòmetres de distància i sentir-se més part del grup del que seria possible amb enllaços de videoconferència estàndard.

Cada dia, abans que comenci la classe, el professor líder de la iniciativa Bill McCaw encén els robots de l’empresa Double Robotics, els separa de les seves estacions de càrrega i els organitza abans de l’arribada dels estudiants. Aquests robots són una mena de petit Segway amb un iPad connectat a la part superior. Mentrestant, els estudiants de distància ingressen i trien el robot que volen utilitzar (cadascun té el seu propi nom, com ara Aristòtil o Rosa Parks). Els alumnes remots poden veure els companys de classe a través de la pantalla de vídeo i també controlar el dispositiu per moure’s per l’aula o girar cap a la cara dels seus companys, interactuant així amb ells d’una manera orgànica.

Frame del vídeo de Double Robotics mostrant els enginys robotitzats per als estudiants remots (https://www.youtube.com/watch?v=Rml5GiRxtTs)

Aprenentatge híbrid al MSU amb els robots de telepresència Kubi (www.revolverobotics.com)

El Programa de Doctorat de Psicologia Educativa i Tecnologia Educativa (EPET) se centra en l’estudi de l’aprenentatge i el desenvolupament humà i en diverses tecnologies que donen suport a l’aprenentatge i l’ensenyament. Durant un curs de primavera del 2015 [12], tots els estudiants van participar utilitzant un iPad d’Apple col·locat en un robot giratori sobre una peanya immòbil; un altre estudiant interactuava mitjançant un robot que podia moure’s per l’aula. La peanya giratòria s’anomena Kubi (de l’empresa Revolve Robotics) duu els estudiants en telepresència a les aules de la universitat i a les escoles. Un handicap? sense les rodes, Kubi requereix que algú mogui el robot i el col·loqui a l’aula. El mateix doctorat, però ha començat a emprar un altre tipus de robots a l’actualitat, es tracta del Beam Robotic Telepresence de l’empresa Suitable Tech, semblants a les peanyes mòbils de Double Robotics però amb càmera i pantalla integrades.

Vídeo de la MSU (http://education.msu.edu/cepse/epet/default.asp

Robots-joguina intel·ligents emprats en l’aprenentatge i aprenentatge acompanyat

Alguns robots, més assequibles per al gran públic i de format més còmode, es comercialitzen en format de joguina tot i que la seva finalitat continua sent l’educació [13], en aquest cas, infantil. Alguns d’aquests robots son programables pels nens i en d’altres casos constitueixen una companyia que guia o ajuda en el seu procés d’aprenentatge.  

-Aprenentatge de codificació i programació

Dins l’aprenentatge de la robòtica i la programació, hi ha diverses tipologies d’enginys. Alguns es basen en l’ús del mòbil: a través del telèfon l’usuari pot controlar la joguina fent servir una aplicació. Hi ha diversos projectes que encara es troben en fase incipient o que estan captant fons a través de pàgines de mecenatge; un d’ells és Romo, un petit robot que utilitza els telèfons intel·ligents com a cervell. Mitjançant l’ús d’un altre dispositiu mòbil i una aplicació multiplataforma, l’usuari pot conduir-lo, fer-lo produir expressions facials animades, dirigir-lo per ballar o convertir-lo en un spybot. Romo és senzill i s’allunya dels robots familiars en essència. Per trobar un altre tipus de robot més complexe (també finançat mitjançant mecenatge) hem de dirigir la mirada a productes com ara Antbo un robot basat en la forma d’un insecte dissenyat per a que els infants aprenguin robòtica i programació. Té un sistema d’exploració amb el qual pot percebre i examinar l’entorn que l’envolta mitjançant l’ús del seu sistema neuronal per tal de processar i reaccionar davant d’estímuls. Antbo compta amb acceleròmetre i té sensors de tacte, so, llum i distància.

Font de la imatge DFRobot

Existeixen diferents kits robòtics per a introduir els nens i adolescents en la programació robòtica, emprant sistemes com el Raspberry Pi [14]. Un exemple és el Lego Mindstorms, plataforma de maquinari i programari produïda per Lego per al desenvolupament de robots programables basats en els blocs de construcció Lego. Aquests contenen una computadora intel·ligent que controla el sistema, un set de sensors modulars i motors i altres components per crear els sistemes mecànics, conformant així un kit d’aprenentatge de la programació a casa.  

-Aprenentatge de llengües, reforç acadèmic, educació especial

El robot Musio ha estat dissenyat amb una finalitat educativa. La seva tasca és fer que els nens japonesos aprenguin anglès a través del joc i millorin la seva pronunciació i vocabulari. Musio parla mentre expressa emocions complexes, per la qual cosa pratica un tipus de conversa propera a la dels humans. Segons anuncia l’empresa creadora, Musio té una conversa il·limitada, podent mantenir diàlegs que no estan programats gràcies a la seva tecnologia basada en la IA. Musio s’acompanya de materials d’aprenentatge i d’una extensió a manera de lector òptic ergonòmic anomenat Sophy per a fomentar l’estudi dels nens.

Font de la imatge Nico video news (http://news.nicovideo.jp/watch/nw3642379)

 Vídeo anunciant Musio 

Pratica utilitzant Sophy 

Leka és una joguina intel·ligent multisensorial desenvolupada per terapeutes i investigadors que ofereix els nens amb necessitats especials l’ opció de jugar amb jocs educatius divertits que motiven la interacció social, que incrementen les habilitats motrius, cognitives i emocionals i que estimulen l’autonomia. Actualment l’ empresa desenvolupadora està recaptant fons per iniciar la producció industrial de Leka. No obstant això, Leka ja està disponible dins del seu programa de desenvolupament.

 

Font de la imtage Leka (https://leka.io/en/index.html)

-Entreteniment i acompanyament. Lectors de contes

Luka és un robot de lectura infantil dissenyat per Ling Technology per engrescar els nens a la lectura. El procediment és posar la plana d’un llibre infantil il·lustrat davant de Luka i aleshores reconeix la història d’entre la seva llibreria al núvol i la llegeix en veu alta gràcies a l’ús de la IA. És capaç de reconèixer centenars de llibres existents al mercat en anglès i xinès tot i que el seu ús més òptim és amb algun de seleccionats dins la seva llibreria.

Font de la imatge Ling Technology Inc.

-Estudis sobre l’aprenentatge acompanyat per robots socials. El cas del Personal Robots Group del MIT Media Lab.

El Personal Robots Group del MIT Media Lab (Massachusetts Institute of Technology) se centra en el desenvolupament de principis, tècniques i tecnologies per al desenvolupament de robots personals. La Dra. Cynthia Breazeal i els seus estudiants realitzen recerques per millorar els robots intel·ligents que interactuen socialment amb els éssers humans amb la finalitat de promoure els beneficis socials i intel·lectuals que puguin aportar. Els robots treballen conjuntament amb els humans com a companys, aprenent de les persones, fomentant una interacció més atractiva amb les persones. El grup investiga l’impacte de la Interacció Persona-Ordinador (IPO) [15] a llarg termini i personalitzada aplicada a la qualitat de vida, la salut, la creativitat, la comunicació i l’educació, realitzant experiments en subjectes humans, tant dins del laboratori com en entorns del món real.

-Estudis de cas: Parle, Solero i Tega

En quant interacció infantil amb els robots i educació, han efectuat diversos estudis . Un d’ells versa sobre la curiositat i per a tal fet han utilitzat el robot Parle, també anomenat el robot curiós.

Font de la imatge Personal Robots Group (MIT Media Lab).

Aquest projecte estudia com la interacció amb un robot pot despertar la curiositat i les ganes de saber i aprendre dels infants. Per a tal efecte es convida els nens a jugar a un joc de tauleta amb Parle. Aquest és un robot assistencial personalitzat que aprèn l’anglès i es comporta com un nen curiós, expressant entusiasme per aprendre i explorar. Els estudis del MIT van arribar a la conclusió que, de fet, la curiositat de Parle “es contagia”: els nens que a l’estudi havien interactuat amb Parle van mostrar més curiositat després de la interacció en comparació amb els nens que no van jugar amb un robot que mostrava curiositat. Parle personalitza la interacció amb cada nen, avaluant les habilitats de lectura dels nens d’una manera òptima, utilitzant algoritmes d’aprenentatge automàtic d’última generació, donant com a resultat un sistema de tutoria personalitzada.

Un altre projecte és el de Solero (Socially Learning Robot), un robot que ajuda els estudiants a tenir un major compromís d’estudi a través del reconeixement de les expressions facials amb un sensor Kinect i la resposta de les persones, creant una mena de vincle emocional amb el robot per tal de facilitar les ganes d’aprendre.  

 

Font de la imatge Personal Robots Group (MIT Media Lab).

El darrer projecte que revisarem és Tega, un robot dissenyat per a donar suport a interaccions amb aplicacions per a l’educació primerenca infantil des de l’alfabetització fins a la narració de contes. Tega és l’evolució de l’anomenat “DragonBot”. Aquest explica històries als nens i posteriorment manté converses sobre aquestes històries, comprova la comprensió i el vocabulari i fa indicacions emocionals o inferencials preguntant sobre els sentiments dels personatges, posant a prova la curiositat preguntant sobre què passarà a continuació, etc. mentre adapta els seus suggeriments i reaccions a les respostes verbals i físiques del nen [16].

Font del video Personal Robots Group (MIT Media Lab)

Conclusions

En una societat tecnològica on la robòtica camina a marxes forçades, és inevitable que un àmbit cabdal per a l’avenç de la societat com ara és l’educació no se’n vegi ressentit. Com hem pogut veure a l’article, els enginys robòtics s’han anat introduint dins l’àmbit domèstic però molt abans ja ho havien fet dins del professional, començant per les indústries i deixant la seva empremta dins les escoles i universitats, tant en forma d’assistents del professor com de matèria d’estudi. La robòtica avança de la mà de la IA i els robots han deixat de ser autòmats preprogramats per a esdevenir entitats que aprenen juntament amb nosaltres.No sabem quin serà el seu paper en el futur immediat però de ben segur ens haurem d’anar acostumant a veure efígies físiques per a les ments intangibles que fins ara només havíem conegut en forma d’assistents als nostres telèfons mòbils i ordinadors personals, esdevenint aquestes unes futures companyes de les quals, de ben segur n’aprendrem moltes coses. Bé, tant d’elles com de nosaltres mateixos en relacionar-nos-hi. Qui sap si els robots ens faran esdevenir més humans…


Referències

[1] Podcast 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 a https://edtechnology.co.uk/Article/what-the-edtech-the-rise-of-the-robots. [Consultat el 12/07/2018].
[2] Organització que ofereix solucions digitals per a l’educació i la investigació del Regne Unit.
[3] En endavant IA.
[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 a https://www.technologyreview.com/the-download/608981/what-skills-will-you-need-to-be-employable-in-2030/ [Consultat el 17/07/2018].
[6] Sobre l’horitzó 2020, en aquest cas, i el futur de les feines, vegeu també The Future of Jobs, World Economic Forum, 2016. Disponible a http://reports.weforum.org/future-of-jobs-2016/. [Consultat el 20/07/2018].
[7] The future of UK skills: employment in  2030, Nesta, 2017. Disponible a  http://data-viz.nesta.org.uk/future-skills/index.html. [Consultat el 17/07/2018].
[8]  Aquell qui pot operar amb cert grau de decisió.
[9] El Fog computing o informàtica de boira és una infraestructura de computació descentralitzada en què les dades, el càlcul, l’emmagatzematge i les aplicacions es distribueixen en el lloc més lògic i eficient entre l’origen de dades i el núvol. L’objectiu és millorar l’eficiència i reduir la quantitat de dades transportades al núvol per al processament, l’anàlisi i l’emmagatzematge. També es pot utilitzar per motius de seguretat. Les aplicacions informàtiques de boira inclouen una xarxes, ciutats i edificis intel·ligents, xarxes de vehicles i xarxes definides per programari. Fog Computing. Cutting edge: IT’s guide to edge data centers Disponible a https://internetofthingsagenda.techtarget.com/definition/fog-computing-fogging. [Consultat el 12/07/2018].
[10] Riverola, C. (2018) El robot Pepper hace de asistente en una clase de universidad, EFE Futuro, [en línia] https://www.efefuturo.com/noticia/robot-pepper-asistente-clase/ (consultat 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 a https://www.edsurge.com/news/2017-05-11-robot-students-college-classrooms-try-letting-far-away-students-attend-via-remote-control-stand-in. [Consultat el 18/07/2018].
[12]  Schaffhauser, D., Robotics Enter Hybrid Instruction, Campus Technology, 2015. Disponible a https://campustechnology.com/articles/2015/09/01/robotics-enter-hybrid-instruction.aspx. [Consultat el 25/07/2018].
[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] Es poden trobar els projectes disponibles iniciats per Raspberry Pi a  https://projects.raspberrypi.org/en/. D’entre ells, un per a fer el disseny del teu propi robot mitjançant programació en CSS (https://projects.raspberrypi.org/en/projects/build-a-robot).
[15] En anglès Human-Robot Interaction (HRI).
[16] The new robot in school. Tega, the fuzzy friend who tells stories to kids, MIT Spectrum, 2017. Disponible a http://spectrum.mit.edu/fall-2017/the-new-robot-in-school/. [Consultat el 03/09/2018].


*Font de la imatge de capçalera: Kombusto. MIT Media Lab/Personal Robots Group.

Share:
Share on LinkedInTweet about this on TwitterShare on FacebookShare on Google+Email this to someone
Desirée Gómez on Twitter
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.

Leave a Reply