Как робот помогает казахстанским детям с аутизмом
Инженер Назарбаев Университета (NU) Анар Сандыгулова разработала уникальную методику реабилитации детей с расстройствами аутистического спектра с помощью робототерапии, основанной на искусственном интеллекте. Более того, она уже оформила авторские права на свою разработку и намерена получить патенты в США и странах ЕС, передает корреспондент агентства Kazinform.
Мы пришли в ее рабочий кабинет в заранее согласованное время. Вскоре появилась и сама Анар Сандыгулова, с увесистой стопкой документов в руках. Как выяснилось, она получила грант от Министерства просвещения на развитие этого проекта и сейчас готовит отчет, чтобы подтвердить целевое использование выделенных средств.
— Я только что вернулась из министерства, — начала она с деловитой улыбкой. — До следующей встречи у меня есть немного времени. Если у вас есть вопросы — не откладывайте, задавайте сразу.
Мы не собирались задерживать человека, у которого каждая минута на счету. Однако вскоре стало ясно: несмотря на занятость, Анар Сандыгулова вовсе не скупа на слова. Задуманная как получасовая беседа затянулась на целый час. За это время мы словно побывали в загадочном мире аутизма — мире, который до конца не изучен даже самой наукой.
Первые опыты: роботы с вывернутыми плечами и оторванными пальцами
— Мы начали этот проект в 2018 году. С самого начала мы задавались вопросом: как робот должен общаться с ребенком? Нужно было понять, как каждое слово воспринимается сначала слухом, а потом мозгом ребенка. В этом нам очень помог Республиканский центр реабилитации в Астане. Можно сказать, что дети из этого центра стали первыми наставниками наших роботов. Мы приходили туда практически каждый день, держа робота в руках. Центр стал для нас вторым рабочим местом. Поскольку туда каждые три недели приезжали новые дети со всех уголков страны, у нас появилась уникальная возможность тестировать роботов в разных случаях. Иногда встречались очень вспыльчивые, агрессивные дети, которые даже могли повредить робота. Так, в процессе разработки первой версии программы мы повредили пять роботов. У одного были оторваны пальцы, у другого вывернуто плечо. Все они до сих пор лежат у меня в шкафу, — с улыбкой вспоминает Анар Сандыгулова.
Почему робот становится тем, кто понимает?
Как робот находит путь к сердцу ребенка, с которым порой не справляются даже собственные родители? До встречи с Анар мы думали, что дело в том, что робот не устает, не раздражается, не проявляет эмоций. Возможно, эта стабильность и предсказуемость делают его удобным инструментом для работы с особенными детьми. Но всё оказалось гораздо глубже.
— Дети с аутизмом минимум 50% времени на уроке тратят не на само занятие, а на исследование окружающей среды. Проще говоря, чтобы усадить ребенка за парту и удержать его внимание, нужно потратить половину всего учебного времени. Сосредоточиться на материале им крайне сложно. Но как только в комнате появляется робот, все внимание ребенка переключается на него. Это похоже на волшебную палочку — стоит лишь нажать кнопку, и ребенок начинает внимательно слушать. Педагог может запланировать работу с роботом в любой момент урока. Если по программе сначала нужно использовать другие наглядные материалы — пожалуйста. Достаточно произнести волшебную фразу: «Когда закончим — поработаем с роботом». И этого будет достаточно, чтобы заинтересовать ребенка, — объясняет Анар Сандыгулова.
«Посмотри мне в глаза»
Иногда робот используется в течение всего занятия. Педагог может встроить в его речь весь необходимый учебный материал. Важно, чтобы в комнате в этот момент не было ничего, что могло бы отвлечь внимание ребенка. Тогда он и робот садятся на полу друг напротив друга и ведут диалог. Главное преимущество здесь — возможность общения на уровне глаз.
По словам разработчика, в программу робота можно встраивать самые разные игры в соответствии с учебным планом. Например, он может задать вопрос: «Где моя правая рука?» или попросить: «Погладь меня по голове». За каждый правильный ответ или действие робот отвечает доброжелательными движениями, похвалой, яркими эмоциональными реакциями.
— У наших роботов установлены очень чувствительные сенсоры в глазах. Как только взгляд ребенка встречается с глазами робота, его цвет меняется. Это становится сигналом: контакт установлен. Для ребенка это становится наглядным, понятным и эмоционально значимым. У детей с аутизмом способность к зрительному контакту развита слабо. И именно робот может помочь развить этот навык. Он становится «живым» другом, которого можно понять, к которому можно тянуться. Была у нас девочка, которая до семи лет ни разу не смотрела в глаза своей матери. После двух-трех занятий с роботом она начала это делать. Вы бы видели, с какой радостью мать рассказывала об этом: «Что вы сделали с моим ребенком? За семь лет впервые она посмотрела мне в глаза!» Для нас это был такой момент, словно электрический ток прошел по телу. Почему дети с аутизмом избегают взгляда в глаза? Их мозг воспринимает человеческий взгляд как слишком сильный поток информации. А глаза робота — это просто инструмент для установления связи. Кроме того, у наших роботов нет лица в привычном понимании: никакой мимики, жестов — только рот и глаза. Это тоже облегчает контакт. У нас было много случаев, когда дети, которые долго не говорили, после занятий с роботом начинали произносить слова. Один мальчик впервые заговорил в шесть лет. Его первое слово было не «мама», не «папа» и не «дедушка», а… «робот», — говорит Анар Сандыгулова.
И учитель, и дневник, и наблюдатель
Это не робототехника — это робототерапия. Многие путают эти два понятия.
— Чтобы речь шла о робототехнике, ребенок должен управлять роботом, взаимодействовать с ним как с объектом обучения. В нашем случае все наоборот: робот взаимодействует с ребенком, робот становится активным участником процесса. Он не получает знания от ребенка — он сам дает содержание и становится проводником в окружающий мир. Мы используем робота, чтобы помочь ребенку почувствовать себя частью общества. Сейчас детей трудно увлечь традиционными считалками или скороговорками, поэтому мы интегрировали в программу узнаваемые для них персонажи: на русском — «Фиксики», на казахском — «Әжешай». Робот включает песни и тем самым вызывает эмоциональный отклик, — рассказывает инженер Назарбаев Университета Анар Сандыгулова.
С каждым занятием робот не только обучает, но и собирает данные: что ребенок усвоил, какие навыки закрепил, какова его эмоциональная реакция. Для этого создан специальный онлайн-портал, где отображается следующая информация: сколько раз был установлен физический контакт, сколько раз состоялся зрительный контакт, сколько раз ребёнок отвёл взгляд, сколько раз улыбнулся.
Каждое действие ребенка фиксируется и анализируется. По результатам создается определенная статистика: «В 70% времени ребенок улыбался», «В 80% занятия ребенок был сосредоточен» и т. п. Специалист получает не просто наблюдения, а точную цифровую картину, отражающую, как ребенок воспринимает обучение и какие изменения происходят со временем.
— Это уникальная возможность, которой раньше у нас не было. Даже опытный педагог не способен так точно зафиксировать и оценить реакцию ребенка. Искусственный интеллект делает это беспристрастно, объективно и системно. Мы можем сравнивать данные за день, месяц, квартал или год и точно определить, есть ли динамика — вперед или назад, — объясняет Анар Сандыгулова.
Анар Сандыгулова подчеркивает, что для работы с таким роботом необходима специальная подготовка.
— У специалистов, получивших высшее образование, просто нет опыта взаимодействия с подобными технологиями. В семи городах, где мы внедряли роботов, педагогов пришлось обучать с нуля. Некоторые не знали, как определить IP-адрес устройства. В Таразе, например, выяснилось, что в районе центра вообще нет мобильной связи — снесли вышку. Пришлось везти компьютер туда, где есть интернет, устанавливать программу, а затем адаптировать робота к работе в офлайн-режиме. Без этого покупка робота не имела бы смысла. Ведь если педагог не владеет инструментом — он просто не сможет его использовать, — отмечает инженер.
Голос отца: индивидуальный подход в действии
— При разработке программного обеспечения мы опирались на англоязычные и русскоязычные методики. Но в некоторых регионах, таких как Шымкент и Жамбылская область, они не сработали. Нам пришлось создавать казахоязычную версию — адаптированную и понятную для ребенка. Порой даже в семьях, где говорят по-казахски, ребенок воспринимает информацию в основном на русском. Почему? Потому что с ним работает специалист, говорящий на русском. И получается, что все развивающие материалы — тоже на русском. Мы видели это на практике, — рассказывает Анар Сандыгулова.
По ее словам, индивидуальный подход необходим в каждом случае.
— Бывает, что ребенок реагирует только на мужской голос робота. В одной семье отец был ответственным за занятия с ребенком: приходил с работы и целенаправленно занимался развитием сына. Ребенок настолько привык к мужскому голосу, что, услышав женский или детский, попросту не воспринимал информацию. В таких случаях мы подбираем настройки специально под ребенка, — говорит Анар Сандыгулова.
Фонд «Қамқорлық» приобрел 14 роботов для семи центров, где проходят реабилитацию дети с аутизмом. Это города Павлодар, Костанай, Усть-Каменогорск, Актобе, Шымкент, Талдыкорган, Тараз.
— Центры самостоятельно закупают устройства, проходят таможенные процедуры. Мы предоставляем программное обеспечение и адаптируем его под конкретные задачи. На данный момент в этих центрах проходят реабилитацию около 300 детей. Интересно, что даже в республиканском центре в Астане таких роботов пока нет. Видимо, инициаторы проекта решили, что в первую очередь помощь должна прийти в регионы, — рассказывает разработчик.
«Сегодня ты занимаешься с роботом»
— Мы показывали роботов на выставке. Всем нравилось. Но когда называли цену, интерес резко угасал. Многие спрашивали, можно ли купить в рассрочку через банк. Поэтому мы начали разработку собственного казахстанского робота. Прежние модели закупались во Франции, Люксембурге и Швеции. Сейчас задача — сделать робота стоимостью не более 1 млн тенге, с оптимальной функциональностью и доступной для центров комплектацией, — говорит Анар Сандыгулова.
В некоторых центрах существуют кадровые проблемы.
— В Павлодаре, например, педагог уходит уже через месяц — зарплата низкая, нагрузка высокая. Поэтому робот часто простаивает. Возможно, придется направить специалиста из Астаны, — делится Анар Сандыгулова.
Министерство просвещения Казахстана выделило грант на проект, чтобы проверить его эффективность. В рамках этой работы проводится сбор подробной цифровой аналитики: педагогической, психологической, эмоциональной.
— С 1 июля мы обновили программу. Теперь она фиксирует не только взаимодействие, но и весь комплекс данных. Это позволит определить, какому ребенку какой контент и какой робот подходит. Например, исследования показали, что гиперактивные дети лучше реагируют на краткие, емкие фразы. Мы поняли: нельзя использовать один шаблон на всех. Каждое занятие должно быть подготовлено персонально, — отмечает автор разработки.
Собранные данные загружаются на специальную платформу. Специалист входит в систему, вводит код ребенка — и получает рекомендации: «Сегодня не стоит использовать сказку. Лучше предложите подвижную игру». Это особенно помогает новичкам, которые только пришли в центр. Параллельно проводятся опросы родителей и педагогов, но они, как подчеркивает Анар Сандыгулова, не заменят объективной цифровой статистики.
— Информация, которую собирает робот, — это не просто наблюдение, а научно обоснованные данные. Мы сможем использовать их для разработки методик, обоснованных выводов и дальнейших исследований, — говорит Анар Сандыгулова.
По словам многих опрошенных родителей, наличие робота в центре повысило интерес детей к школе. Раньше было очень сложно разбудить ребtнка рано утром и уговорить его пойти в центр, но с появлением робота это стало проще. Простые слова «сегодня ты будешь заниматься с роботом» вытаскивают ребенка из постели».
Мечта ученого
Анар Сандыгулова занимает должность инженера факультета робототехники Назарбаев Университета. Однако диссертацию она защитила по теме развития детей с использованием робота. Чтобы создать алгоритмы развития ребенка с помощью искусственного интеллекта, ей пришлось самостоятельно освоить педагогику и психологию.
— Бывали случаи, когда родители хотели приобрести робота исключительно для собственного ребенка. Но пока все ограничиваются только устными просьбами, — говорит она.
В среднем один робот обходится реабилитационным центрам в 3 миллиона тенге, тогда как разработанное Назарбаев Университетом программное обеспечение стоит 300 тысяч тенге.
— Я мечтаю о том дне, когда наше программное обеспечение будет устанавливаться на отечественные, созданные нами роботы. Когда я говорю, что мы разрабатываем собственного робота, — это и есть шаг навстречу этой мечте. Сейчас в крупных городах под жилыми комплексами открывается все больше языковых и когнитивных центров. Если у нас будет собственный, доступный по цене робот, такие центры смогут активно его использовать. Причем его можно будет применять не только в работе с детьми с особенностями аутизма, но и с нормально развивающимися детьми — для этого мы сможем разработать отдельные алгоритмы. Это серьезно упростит работу педагогов и повысит эффективность занятий, — подчеркивает Анар Сандыгулова.
Проект уже привлек внимание Правительства, но…
— Когда Премьер-министр ознакомился с нашей работой, он поручил Министерству здравоохранения масштабировать наш опыт на республиканском уровне. Однако, по всей видимости, министерство пока не может найти на это финансирование. По неофициальным данным, в Казахстане действуют 57 центров, занимающихся реабилитацией детей с особенностями аутизма. Эти данные были собраны самостоятельно, с помощью 2GIS и Google Карт. Лишь в семи из этих центров используется методика обучения с роботами. С нами уже связывались представители из Узбекистана и Азербайджана. Если будут конкретные предложения, мы без труда адаптируем программное обеспечение на другие языки, — говорит автор проекта.
На данный момент разработка остается исследовательским проектом, однако она успешно применяется в семи центрах, охватывающих около 300 детей. Чтобы методика стала доступной широкой аудитории, она должна быть коммерциализирована и представлена как доступный продукт, который могли бы приобрести обычные семьи и организации.
Сейчас фонд коммерциализации научных разработок Назарбаев Университета занимается поиском инвестиций, чтобы вывести проект на рынок.
— Мы уже оформили авторские права в Казахстане. Теперь хотим получить патенты в США и странах Европы. Фонд коммерциализации Назарбаев Университета оказывает поддержку и в этом вопросе. Ведь для международного патентования необходимо привлекать юристов, специализирующихся на интеллектуальной собственности в соответствующих странах, — поделилась Анар Сандыгулова.
