Apprendre aux robots comment interagir avec les enfants autistes

Les personnes atteintes d’autisme voient, entendent et perçoivent le monde de façon différente des autres, ce qui influence la manière dont ils interagissent avec eux. Cela rend les activités axées sur la communication assez difficiles pour les enfants atteints de troubles du spectre autistique (TSA). Par conséquent, les thérapeutes trouvent difficilement la façon de les faire participer à ce type d’activités pendant l’éducation thérapeutique.

Afin d’aborder ce défi, ils ont récemment commencé à utiliser des robots humanoïdes pendant les sessions de thérapie. Cependant, les robots existants ne possèdent pas la capacité d’interagir avec les enfants de manière autonome, ce qui est essentiel pour améliorer la thérapie. Le fait que les personnes atteintes de TSA présentent des styles divers et atypiques d’exprimer leurs pensées et leurs sentiments rend l’utilisation de ces robots encore plus complexe.

Les chercheurs qui travaillent sur le projet EngageME, financé par l’UE, viennent de créer un cadre d’apprentissage automatique personnalisé pour les robots utilisés lors du traitement de l’autisme. Comme ils l’expliquent dans leur communiqué publié dans «Science Robotics», ce cadre aide les robots à percevoir automatiquement l’affect – comportement gestuel, vocal et facial – et à intéresser les enfants pendant qu’ils interagissent avec eux.

Une approche personnalisée

Pour atteindre ce fascinant progrès, les partenaires du projet se sont rendu compte qu’une solution unique ne convenait pas à tous les enfants atteints de TSA. Par conséquent, ils ont personnalisé leur cadre pour chaque enfant grâce à des données démographiques, des scores d’évaluation comportementale et d’autres caractéristiques propres à l’enfant. Le nouveau cadre a permis aux robots d’adapter automatiquement leurs interprétations des réponses des enfants en tenant compte des différences individuelles et culturelles entre eux.

«Le défi de créer un apprentissage automatique et une IA [intelligence artificielle] qui fonctionnent pour l’autisme est particulièrement problématique, car les méthodes habituelles d’IA exigent une grande quantité de données qui se ressemblent pour chaque catégorie apprise. Pour l’autisme, où l’hétérogénéité règne, les approches IA normales ne fonctionnent pas», a expliqué la professeure Rosalind Picard, coauteure, dans un article publié sur le site «MIT News».

Thérapie assistée par robot

Les chercheurs ont testé leur modèle sur 35 enfants du Japon et de Serbie. Âgés de 3 à 13 ans, les enfants ont interagi avec les robots au cours de sessions de 35 minutes. Les robots humanoïdes transmettaient différentes émotions – colère, peur, joie et tristesse – en changeant la couleur de leurs yeux, le ton de leur voix et la position de leurs extrémités.

Pendant qu’il interagissait avec un enfant, le robot filmait les expressions faciales, les mouvements et la posture de la tête. Il effectuait également des enregistrements audio du ton de la voix et des vocalisations. Un moniteur disposé sur le poignet de chaque enfant communiquait également au robot des données sur sa température corporelle, sa fréquence cardiaque et sa réponse cutanée sympathique. Les données ont été utilisées pour extraire divers repères comportementaux des enfants puis elles ont été introduites dans le module de perception du robot.

Grâce à des modèles d’apprentissage approfondi, le robot évaluait alors l’affect et l’intérêt de l’enfant en fonction des repères comportementaux. Les résultats ont été utilisés pour ajuster l’interaction enfant-robot dans les sessions de thérapie suivantes.

Des experts ont ensuite observé les enregistrements audiovisuels des sessions de thérapie. Leurs évaluations des réponses des enfants montraient une corrélation de 60 % avec les perceptions des robots. Ce résultat représentait un niveau de concordance plus élevé que celui atteint par les experts. Les résultats de l’étude suggèrent que des robots entraînés pourraient, à l’avenir, jouer un rôle important dans le traitement de l’autisme.

Le travail d’EngageME (Automated Measurement of Engagement Level of Children with Autism Spectrum Conditions during Human-robot Interaction) consiste à augmenter le nombre de robots enregistrant des informations importantes qui aideront les thérapeutes à personnaliser les thérapies et à rendre l’interaction humain-robot plus intéressante et naturelle.


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