Människors interaktioner med maskiner, från robotar som kastar raserianfall när de förlorar ett färgmatchande spel mot en mänsklig motståndare till de bioniska lemmarna som kan ge oss extra förmågor, avslöjar inte bara mer om hur våra hjärnor är trådbundna - de förändrar dem också.

Emily Cross är professor i social robotik vid University of Glasgow i Skottland som undersöker karaktären hos människa-robotrelationer och vad de kan berätta om mänsklig kognition.

Hon definierar sociala robotar som maskiner utformade för att interagera med människor på social nivå - från online chatbots till maskiner med fysisk närvaro, till exempel, de som checkar in människor på hotellrum.

Enligt professor Cross, eftersom robotar kan programmeras för att utföra och replikera specifika beteenden, de gör utmärkta verktyg för att belysa hur våra hjärnor fungerar, till skillnad från människor, vars beteende varierar.

"De centrala principerna för mina frågor är, kan vi använda människa-robot-interaktion för att bättre förstå flexibiliteten och grundläggande mekanismerna för social kognition och den mänskliga hjärnan, " Hon sa.

Hjärnbildning visar att en sorglig, glad eller neutralt robotuttryck kommer att engagera samma delar av hjärnan som ett mänskligt ansikte med liknande uttryck.

Genom sitt projekt som heter Social Robots, Prof. Cross och hennes team använder neurala avkodningstekniker för att undersöka i vilken utsträckning mänskliga känslor gentemot en robot förändras beroende på hur den beter sig.

Tantrums

När robotarna som används i projektet förlorar ett spel, de växlar mellan att kasta raserianfall eller att se nedstämda ut. "Än så länge, människor tycker faktiskt att det är riktigt roligt när roboten blir arg, "sa hon." Men folk svarar dem ganska starkt och det är verkligen intressant att se. "

Att ha robotar som kollegor har visat sig påverka människor på komplexa sätt. Forskare vid University of Washington fann att när soldater använde robotar vid bombavfall, de utvecklade känslomässiga anknytningar till dem och kände frustration, ilska eller sorg om deras robot förstördes.

Professor Cross säger att ur ett evolutionärt perspektiv, det här är inte meningsfullt. "Vi bryr oss om människor och kanske djur som kan hjälpa oss eller skada oss, "sa hon." Men med maskiner är det lite mer av ett mysterium och att förstå hur långt vi kan driva det (för att utveckla sociala relationer med maskiner) är verkligen, riktigt fascinerande fråga. "

Det är viktigt att förstå denna dynamik eftersom, som hon påpekar, robotar arbetar redan som följeslagare på äldreboenden eller till och med som handledare i tidig barndomsutbildning. Hemsjukvård och utbildning är de främsta områdena inom social robotforskning, med FoU -insatser som fokuserar på vuxna som lider av demens och små barn.

Tio timmars regel

Vanligtvis, studier på sådana grupper observerar interaktioner under en relativt kort tidsperiod. De överstiger sällan vad prof. Cross beskriver som en tiotimmarregel, utöver vilket studiedeltagare tenderar att bli uttråkad av sina robotleksaker. Men hennes team tittar på hur känslor gentemot robotar utvecklas över tiden.

Som en del av projektet, forskarna skickar hem en palmstor Cozmo-robot hem med studiedeltagare och instruerar dem att interagera med den varje dag i en vecka genom att spela spel eller presentera den för sina vänner och husdjur. Deltagarnas hjärnor avbildas i början och slutet av den perioden för att spåra förändringar.

"Om vi ​​ska ha robotar i vår hemmiljö, om de kommer att vara i våra skolor och lära våra barn under veckor, om inte år, om de kommer att vara människors sociala följeslagare, vi vill veta mycket mer än vad som händer efter tio timmar (exponering), " Hon sa.

"Vi vill veta hur människors sociala band och relationer till robotar förändras mellan många, många timmar till. "

Med sådan teknik som kommer att bli en större del av vår framtid, andra studier undersöker hur hjärnan reagerar på en annan typ av robot - bärbara robotlemmar som förstärker kroppen, ger extra förmågor.

Bärbara kan ha sociala fördelar och hälsovård. Till exempel, en tredje arm kan hjälpa kirurger att utföra procedurer säkrare snarare än att förlita sig på mänskliga assistenter, göra det möjligt för människor att slutföra sina hushållssysslor mycket snabbare eller hjälpa byggnadsarbetare.

Men även när teknikförmågan utvecklas snabbt, Dr Tamar Makin, en neurovetare vid University College London, STORBRITANNIEN, utforskar vad som krävs för att hjärnan ska acceptera och använda en robotbil som en del av kroppen, genom ett femårigt projekt som heter Embodied Tech.

Ytterligare tumme

För att förstå hur hjärnan hanterar en extra kroppsdel, Dr Makins team ber deltagarna att bära en extra motstående tumme i en vecka. Skapad av en designer som heter Dani Clode, tummen styrs av trycksensorer som bärs på stortåren.

Med den extra tummen, den utökade handen har nästan två händer, ger människor extra kapacitet att utföra åtgärder. Frågan är vilken effekt det har på hjärnan.

Studien pågår fortfarande men preliminära resultat tyder på att närvaron av en extra tumme förändrar hjärnans inre karta över hur den biologiska handen ser ut. Skanningar visar att hjärnan representerar fingrarna som kollapsar mot varandra, bort från tummen och pekfingret.

Detta speglar vad som händer vid sjukdomar som dystoni, när representationen av fingrar börjar smälta samman - till exempel när musiker använder sina fingrar överdrivet-och orsakar krampliknande smärta. Samma effekt kan teoretiskt orsaka smärta hos en extra tumme.

"Ett viktigt delmeddelande vi har är att det finns potentiella kostnader, inte bara fördelar, att använda förstärkningsteknik, "sa Dr Makin.

Hon tror att det nya med mänsklig förstärkning innebär att det finns många obesvarade frågor, men det är viktigt att utforska utmaningarna för bärbar robotik för att fullt ut kunna uppfylla löftena, som multitasking eller säkrare arbetsförhållanden.

"Jag känner att vi har ett ansvar att få en mycket bättre förståelse för hur att ha bra kontroll över ytterligare en kroppsdel ​​kommer att förändra representationen av de kroppsdelar du redan har."