Biträdande professor Zhi Zheng visar några av de samordnade rörelserna av hennes NAO-robot, programmerad för att lära ut tai chi till äldre vuxna. Arbetet ingår i ett större forskningsprojekt för att bedöma hur integrering av teknologi kan påverka kognitiva funktioner. Kredit:Rochester Institute of Technology
Zhi Zhengs robot är skicklig på Tai Chi, och hennes forskargrupp hoppas att den snart ska leda en klass av äldre vuxna på ett lokalt samhällscenter. Hennes robot är mer än en söt följeslagare. Det kan hjälpa till att förbättra kognitiva funktioner och ge insikter om hur människor interagerar med robotar i olika miljöer.
Zheng, biträdande professor i biomedicinsk teknik vid RIT:s Kate Gleason College of Engineering, utvecklade en sofistikerad humanoid robot som en del av sin forskning om hjälpmedel.
Med expertis inom utveckling av robotik och virtual reality-system, utforskar Zhengs arbete människa-maskin intelligens. Hon ingår i ett större RIT tvärvetenskapligt team som använder artificiell intelligens (AI) och robotik för att designa hjälpmedel som kan påverka mentalvården.
"Min huvudsakliga forskningsinriktning är för individer med utvecklingsstörningar. Många kärnteknologier är kan överföras till andra populationer som äldre vuxna med mild kognitiv funktionsnedsättning, säger Zheng, som leder Intelligent Interaction Research Lab. Labbet är fokuserat på flera finansierade teknikmedierade initiativ inklusive sjukvård för äldre vuxna med flera kroniska tillstånd och interventioner för individer med autismspektrumstörning (ASD).
Tai Chi-ledaren är en NAO-robot, och även om den bara är cirka 2 fot lång, är det ett mycket sofistikerat system som kan programmeras med specifika funktioner och uppgifter.
"Vi behöver inte bygga vår egen robothårdvara eftersom det finns bra kommersiella plattformar tillgängliga. Hur den beter sig beror enbart på hur vi utformar kontrollprogrammen. Den centrala delen av vår forskning är hur vi styr robotarna för att göra det kognitiva och fysisk instruktion på rätt sätt," sa Zheng. "Roboten vet inte riktigt hur den ska bete sig när den kommer ut ur lådan. Vi lär den hur den ska fungera."
Att lära ut Tai Chi var en av dessa funktioner.
Tai Chi är en populär kropp-själ-övning som består av koreograferade rörelser, meditation och korrekt andning. Olika rörelser kräver att utövaren förlitar sig på många kognitiva funktioner som arbetsminne och visuell-spatial bearbetning för att memorera de mönstrade gesterna. Rörelse stimulerar blodflödet genom hjärnan, och för äldre vuxna har detta visat sig vara fördelaktigt för livslängd, minne och inlärning.
Att använda robotar som facilitatorer är ett växande forskningsfält, och Zheng har sett en rörelse från labbbaserat arbete till samhällsbaserade fältstudier.
"Det är stor skillnad. Allt i labbet är kontrollerat, och människor kan vara nervösa och försiktiga. Det återspeglar inte riktigt deras naturliga reaktioner", sa hon. "Nu försöker fältet förstå och studera vad som händer om vi flyttar ut tekniken från ingenjörsbyggnaden till ett samhälle till exempel? Människor är avslappnade och deras reaktioner blir mer naturliga med ny teknik. Tekniken måste lätt kontrolleras av en icke-expert – som är relaterad till vår gränssnittsdesign. Vi vill att vår robot ska styras av en ledare eller en socialarbetare på samhällscentret – eftersom tekniken är designad för att tjäna människor. Den måste passa in i samhället."
En del arbete på plats pausades under en kort tid under pandemin, men har sedan dess återupptagits med Zheng som leder av ett forskarlag som inkluderar Victor Perotti, professor vid Saunders College of Business; Yong Tai Wang, dekanus vid College of Health Sciences and Technology; Peter Bajorski, professor i statistik vid College of Science.
Wang har mer än 20 års erfarenhet av att instruera och utöva Tai Chi, och Bajorski har tidigare arbetat med Zheng på ett separat anslag från Department of Health and Human Services för att mäta aspekter av ASD. Tillsammans med forskning inom området Theory of Mind – studiet av interaktioner mellan människa och robot och effektiviteten av att använda robotar som forskningsfacilitatorer – kombinerar teamet psykologi och interpersonell kommunikation med applikationer som bygger på människocentrerad artificiell intelligens, en av RIT:s nyckelforskningsområden.
"Jag tänker på mig själv som en användare och byggare av artificiell intelligens eftersom jag designar mina egna systemramverk, mina egna algoritmer. De är mer elementära i AI-spektrumet", sa hon. "Och jag ser också till andras arbete för att lägga till min forskning. Jag står på axlarna av jättar!" + Utforska vidare
