Interazione umano-robot: la “cornice narrativa”

C’è chi sostiene che, in un futuro non troppo lontano, i robot entreranno a fare parte integrante della nostra vita quotidiana, abitando nelle nostre case e aiutandoci nei nostri compiti giornalieri. Ma come fanno i ricercatori a sapere se gli esseri umani e i robot riusciranno a interagire efficacemente? Ecco un interessante studio che indaga l’interazione umano-robot all’interno di una giornata-tipo dell’essere umano.

Uno dei robot che è stato utilizzato nell’esperimento: Sunflower

Dopo avervi spiegato lo stato dell’arte della robotica rifacendomi al nuovo libro di Metta e Cingolani, mi sono chiesta in quale modo i ricercatori di tutto il mondo stiano cercando di capire se e come gli umani sono capaci a interagire attivamente con un robot. Ho quindi provato a cercare sui database online, e ho trovato questo articolo scientifico che mostra un procedimento interessante nel studiare l’interazione tra questi due mondi.

Come si fa a osservare in che modo le persone reagiscono a lungo termine al contatto con i robot nella loro vita quotidiana? L’ideale sarebbe inserire il robot nella loro casa, ma non sarebbe possibile registrare con precisione i risultati ottenuti e il comportamento della persona. Per risolvere questo problema, Dag Sverre Syrdal, Kerstin Dautenhahn, Kheng Lee Koay e Wan Ching Ho hanno utilizzato una tecnica chiamata della “cornice narrativa”, mettendo i soggetti del loro esperimento all’interno di una Robot House.

Sunflower nella Robot House con una delle ricercatrici, Kerstin Dautenhahn

La Robot House

La Robot House è una tipica casa britannica gestita dall’Università di Hertfordschire (UH), ma che si presenta anche come “smart house”, una casa intelligente in cui la tecnologia è insita nella stessa abitazione. In ogni angolo della casa, infatti, la Robot House presenta dei sensori che riconoscono l’utente e ne tracciano il movimento all’interno dell’ambiente. In questa dimora, il robot fa parte integrante della Robot House. Tale casa viene utilizzata dall’UH per eseguire studi su diversi robot, e non solo quelli presentati in questa ricerca.

La cornice narrativa

La Robot House, anche se si mostra come una normale abitazione, non riproduce certo la casa che ciascuno di noi abita, quindi è difficile distinguere se la reazione del partecipante di fronte al robot dipenda o meno dal contesto. La soluzione che i ricercatori hanno trovato è quella di applicare la tecnica della “cornice narrativa”, un concetto ripreso dalla ricerca di Dindler e Iversen: siccome i soggetti sperimentali non hanno mai vissuto un’esperienza del genere, e tenendo conto che l’obiettivo è vedere come essi si comportino naturalmente in una relazione quotidiana con i robot, uno dei modi per studiare questa interazione è quello di fornire una storia precostituita, il più possibile vicina alla realtà dei soggetti, in cui questi non impersonano se stessi ma “recitano” una parte che comunque è simile soltanto per alcuni aspetti alla propria realtà.

Coppia di anziani

I personaggi della cornice narrativa sono due anziani, David e Judy

La storia, in questa ricerca, è la seguente: nella Robot House abita una coppia, un uomo di nome David e una donna, Judy, sua moglie. Entrambi hanno una sessantina d’anni. Questi due personaggi cambiano le loro preferenze in termini di alimentazione, musica e programmi televisivi in base a quello che il soggetto sperimentale dice preliminarmente di preferire. Nella cornice narrativa, David è da poco in pensione e desidera focalizzarsi sui suoi hobby, piuttosto sedentari e che richiedono poca assistenza, come leggere e guardare documentari. Oltre a ciò, David ama costruire modellini militari, attività che richiede lo spostamento di diversi oggetti dal magazzino al luogo dove li costruisce. Necessita inoltre di cure farmacologiche quotidiane per i suoi problemi di cuore. Spesso si dimentica di prendere le medicine e Judy deve ricordarglielo ogni giorno. Ha anche problemi di artrite che gli impediscono una mobilità ottimale.
Judy, invece, lavora in casa come consulente. Tranne quando è in visita da qualche cliente, spende la maggior parte del suo tempo lavorativo nella sua abitazione, davanti al computer. Il recente pensionamento di suo marito le porta notevole distrazione, che ha scatenato tensione nel loro rapporto. Per tale ragione, Judy ha stabilito una separazione netta tra lavoro e piacere, dialogando con David solo via email e incontrandolo alla sera e nel weekend come se lavorasse fuori casa. Judy è in grado di utilizzare il computer come il marito, ma in più è capace di riparare da sé gli errori di sistema. Utilizza anche i social media e la comunicazione vocale per contattare i figli e i nipoti.


Sunflower avvisa che c’è qualcuno alla porta

I soggetti sperimentali sono dunque calati nei panni di uno dei due personaggi e partecipano a due “scenari di valutazione”, una che riguarda il mattino e l’altra al pomeriggio, ciascuno con alcune varianti conclusive. Ciascun scenario viene eseguito due volte, eseguendo ciascuna variante.

Lo scenario mattutino vede David e Judy che fanno colazione insieme, mentre un robot, di nome Sunflower, avvisa David che deve prendere le sue medicine. Nella prima variante, David è stanco e va in soggiorno, mentre Judy mette i piatti della colazione sul vassoio di Sunflower e insieme vanno in cucina, dove la donna prende le medicine del marito, le pone sul robot e che viene incaricato, tramite il touchscreen che ha sul petto, di trovare  David per consegnargliele, e così esegue. Nella seconda variante, invece, i coniugi caricano entrambi i piatti su Sunflower e vanno in cucina insieme. Quando il robot capisce che sono stati scaricati tutti i piatti dal suo vassoio, ricorda a David di prendere le sue medicine.

Lo scenario pomeridiano, invece, non indaga solo l’interazione con il robot, ma anche la trasmissione di quello che viene denominato “Agente”, cioè il software, la “mente” del robot che può spostarsi di dispositivo in dispositivo. Nel caso di questa ricerca, l’Agente può passare attraverso il robot Sunflower, il robot-cane Aibo (che vedremo più avanti) e il normale computer. Nello scenario, Judy sta lavorando nel suo ufficio, mentre David è nella sala da pranzo. L’Agente si sposta in Sunflower, che raggiunge David e gli chiede se vorrebbe guardare un po’ di televisione. Nella prima variante, David accetta l’invito, e dopo un’oretta Judy richiede lo spostamento dell’Agente dal robot al suo computer, dove viene istruito di informare David del pranzo. L’Agente ritorna quindi in Sunflower, informa David, ed entrambi si spostano in cucina. Nella seconda variante, David non accetta l’invito di guardare la TV e richiede al robot un quotidiano. Il robot informa David sulla localizzazione del giornale (si trova nella serra), ed entrambi si muovono per prenderlo. Dopo aver letto il giornale, l’Agente di sposta in Aibo, un robot dalle sembianze di un cagnolino, che è in grado di camminare anche in luoghi esterni. Aibo segue David e, quando Judy informa l’Agente che è pronto il pranzo, Aibo avvisa il marito, che si sposta in cucina. L’Agente, quindi, si sposta nuovamente in Sunflower e segue l’uomo fino alla cucina. In una terza variante, infine, David rifiuta la TV, sceglie di leggere un quotidiano, e il robot trova il giornale e lo porta attivamente all’uomo. Quando Judy li avvisa del pranzo, Sunflower avvisa David ed entrambi raggiungono la cucina.

Immagine correlata

Aibo, il robot-cane della Sony

I robot utilizzati

Oltre al normale personal computer e ai sensori presenti nella casa, la tecnologia di questa ricerca prevede la presenza dei due robot sovracitati: Sunflower e Aibo.

Sunflower è un robottino umanoide che ricorda molto vagamente Wall-E, il personaggio della Disney Pixar: corpo di forma cubica, una piccola testolina espressiva (tramite il movimento) che fa capolino in cima al corpo, due piccole braccia lungo i fianchi e il metodo di spostamento per mezzo di ruote (e non cingoli, come in Wall-E). È capace di osservare l’ambiente e localizzare persone e oggetti, può sollevare piccoli pesi con le mani e portare discreti carichi sul proprio vassoio. Gli si può dare istruzioni attraverso lo schermo touchscreen posto sul suo petto, ed è in grado di comunicare vocalmente. Quando l’Agente migra dentro il corpo di Sunflower, questo si illumina di verde, solleva la testa e la inclina prima di tornare nella posizione di default.

Aibo, invece, non è un robot umanoide, bensì animaloide. Ha le sembianze di un piccolo cagnolino. È stato creato dalla Sony e immesso nel mercato fino al 2006, dopodiché è stato ritirato dalle vendite a causa della scarsa domanda di acquisto (aveva un costo che si aggirava intorno i 2500 dollari) e oggi viene utilizzano per lo più nell’ambito della ricerca. Può osservare tramite telecamera, interagire con gli altri grazie all’ascolto e al suo “abbaiare” e possiede persino dei sensori di riconoscimento tattile su testa e mento, che riconoscono le carezze. Viene utilizzato per numerosi giochi interattivi e persino per ricevere chiamate Skype, come vedremo nello studio. Quando l’Agente si impossessa di Aibo, questo alza la testa e accende alcune luci che mostrano di essere “sveglio”.


I due robot all’azione

La ricerca

Questo studio è stato ideato come parte di due progetti più ampi: LIREC (LIving with Robots and intEractive Companions, vivere con i robot e compagni interattivi) e ACCOMPANY (Acceptable robotiCs COMPanions for AgeiNg Years, compagni robotici accettabili per la vecchiaia), entrambi focalizzati sull’uso complesso e multi-ruolo dei robot domestici in ambienti umano-centrici.

Alla ricerca hanno partecipato dodici soggetti, otto maschi e quattro femmine di età compresa tra i 18 e i 64 anni (l’età media era di 32 anni), che hanno trascorso qualche ora nella Robot House una volta a settimana per un periodo di dieci settimane. Ciò per vedere i risultati dell’interazione uomo-robot sul lungo periodo. Tuttavia, non hanno sempre interagito con i robot all’interno della “cornice narrativa”, ma l’hanno fatto solo nella terza, quarta, sesta e settima settimana, mentre nelle rimanenti settimane i soggetti interagivano con i robot per familiarizzare con le diverse piattaforme, senza il vincolo della storia di Judy e David.

Le domande della ricerca

I quesiti a cui i ricercatori vogliono rispondere sono essenzialmente cinque:

  1. Usabilità: l’Agente (cioè la mente che governa entrambi i robot) è intuibile, facile da usare?
  2. Coinvolgimento: i soggetti hanno trovato sempre coinvolgenti l’Agente e lo scenario della ricerca?
  3. Accettabilità: all’interno dello scenario, il ruolo dell’Agente è psicologicamente accettato dai soggetti?
  4. Trasferibilità: i partecipanti allo studio trovano che lo scenario e le interazioni coi robot siano rilevanti per la loro personale esperienza quotidiana?
  5. Comportamenti target: come vengono interpretati i comportamenti espressivi dell’Agente e come viene vista la migrazione e la conservazione dell’identità dell’Agente?

Per analizzare questi dati qualitativi in modo quantitativo, sono stati costruiti questionari ad hoc (con domande aperte e chiuse) che indagassero ciascuno di questi 5 temi. In aggiunta a ciò, hanno anche indagato la generica impressione che i partecipanti hanno avuto della loro interazione con i robot al termine della decima settimana, con un’intervista non strutturata che catturasse la soggettività dell’utente. Ciò non ha fornito dati quantificabili e confrontabili tra loro, ma ha aggiunto degli aneddoti che permettono ai ricercatori di procedere con i prossimi studi in maniera sempre più circoscritta ai bisogni dell’utente.


Sunflower al lavoro nella Robot House

Quali sono i risultati ottenuti?

Per quanto riguarda l’Usabilità, i dati risultano per lo più positivi: i soggetti ritengono che robot e Agente siano semplici e utili da utilizzare. Tuttavia qualche partecipante ha visto l’Usabilità a metà strada tra positivo e negativo, ritenendo (spiegheranno poi) che mentalmente si riferivano al target anziano e disabile, anziché a sé stessi. Coloro che, invece, non hanno trovato “intuitivo” l’utilizzo dei robot intendevano dire che non hanno trovato i robot come “adatti” alle proprie vite, e non di difficile utilizzo in sé. Come si può vedere da questi primi risultati, i dati qualitativi che completano quelli quantitativi permettono di estrapolare la soggettività dei partecipanti che, essendo in esiguo numero, forniscono preziose informazioni sulle tematiche che sono oggetto di questo studio e che verranno indagati nelle prossime ricerche.

I dati qualitativi completano quelli quantitativi e permettono di estrapolare la soggettività dei partecipanti

Il Coinvolgimento, invece, è risultato maggiore nello scenario pomeridiano, quando si introduce il robot Aibo. Probabilmente tale “cornice narrativa” è stata vista più vicina al propria vita reale. Inoltre, la componente di “gioco” di questo scenario, che vede Aibo fare da tramite per una chiamata Skype per poter partecipare a un gioco interattivo con un utente esterno dalla Robot House, ha sicuramente influenzato il coinvolgimento dei partecipanti.

Anche l’Accettabilità ha ottenuto risultati per lo più positivi, anche qui soprattutto nello scenario pomeridiano. Questi dati suggeriscono che c’è un collegamento qualitativo tra il Coinvolgimento e l’Accettabilità nella “cornice narrativa” pomeridiana.

Un dato negativo, invece, è stato trovato nel concetto di Trasferibilità, cioè di “generalizzazione” delle azioni svolte in laboratorio-Robot House a contesti più familiari all’utente. A quanto pare, i soggetti non desiderano questi robot nelle loro vite, o meglio non li riterrebbero utili nelle loro personali giornate, mentre sono convinti che un ruolo importante possa essere giocato da questi robot con un target più bisognoso da punto di vista fisico, come anziani e disabili.

I soggetti non ritengono che questi robot siano utili nelle loro vite, ma ne accettano l’utilizzo da parte di persone con problematiche fisiche (disabili, anziani)

Infine, indagando quanto siano comprensibili i Comportamenti target dei robot, è emerso che sono molto intuitivi ed espressivi, anche se la migrazione dell’Agente da un elemento all’altro della Robot House non è stato compreso appieno, soprattutto quando si trasferiva nel cagnolino Aibo. Nonostante gli studi di Papadopoulous e colleghi, in cui il gioco con questo robottino risulta semplice e intuitivo nell’interazione con un singolo utente, in uno scenario più complesso come quello della “cornice narrativa” questo gioco non è risultato intuibile e non permetteva all’utente di capire che l’Agente che comanda e si presenta in ciascuna macchina sia sempre lo stesso.


Il promo ufficiale di Aibo

All’interno dell’intervista non strutturata sono emersi ulteriori dati qualitativi interessanti. Chiedendo quale fosse l’aspetto migliore dell’Agente, gli intervistati hanno fatto riferimento alle sue funzioni di “reminder, per esempio ricordando all’utente che l’acqua sul fuoco stava bollendo o che i toast e le uova erano cotte. La novità e il divertimento nelle interazioni hanno apportato un ulteriore dato positivo nella soggettività dei partecipanti. Oltre a ciò, è emerso che  la compagnia dei robot è stata vista in un modo particolare: qualcuno ha semplicemente fatto riferimento ai robot come se fossero dei “compagni che siedono tranquilli mentre sto facendo le mie cose“, mentre un soggetto ha espressamente riferito di “non sentirsi mai solo con se stesso”, perché la vicinanza con il robot gli dava una sensazione di “compagnia”. Tale dato può essere letto sia in modo positivo (è difficile soffrire di solitudine se si ha la sensazione che ci sia qualcuno nella stanza, anche se si tratta di un robot) ma anche in negativo: tale sensazione di “compagnia” è una genuina illusione, che potrebbe soddisfare le persone a tal punto da non fare avere loro il bisogno di trovare una compagnia umana esterna alla loro abitazione. Essere soli spesso è uno stimolo a interagire con gli altri, e il tornare soli una volta rincasati permette di ritagliarsi uno spazio “tutto per sé” che può accrescere interessi, hobby e creatività, da portare poi al di fuori della propria casa, in mezzo alle altre persone. La solitudine spesso permette di sperimentare comportamenti ed espressioni emotive che verranno poi “testati” nelle interazioni sociali, oltre a permettere l’espressione creativa della propria identità che, in seguito, può essere incrementata e completata con l’apporto creativo degli altri.

La ricerca mette in luce l’importanza del tema della solitudine: i robot fanno “compagnia”? Ci si può “sentire soli” se c’è un robot nelle vicinanze?

Chiedendo ai partecipanti, invece, quali fossero secondo loro gli aspetti negativi dell’interazione con lo scenario e l’Agente, la maggior parte non ha espresso particolari problemi, ad eccezione dei riferimenti alle funzionalità dei robot, che si sono mostrati “lenti, frustranti e noiosi” e “con troppi ‘click’ quando non accadeva nulla”. Talvolta non era chiaro ai soggetti che i robot richiamassero la loro attenzione, ed è capitato che le macchine incorressero in errori tecnici, come ripetizioni inutili o blocchi improvvisi nella conversazione.

Nonostante questi problemi, tuttavia, gli utenti hanno espresso l’utilità di possedere un robot come quelli utilizzati nel loro quotidiano, per amministrare il loro tempo e aiutare i soggetti anziani o disabili a svolgere funzioni che, però, per loro sono troppo semplici e ne renderebbero superfluo l’utilizzo.

Purtroppo i robot sono ancora troppo lenti per aiutare efficacemente l’uomo, e creare robot davvero funzionali è la nuova sfida dell’ingegneria robotica

Per lo meno, il divertimento degli utenti è stato molto alto, soprattutto quando si è trattato di giocare con Aibo, il cagnolino robot, anche se è stata rilevata una certa confusione nella comprensione del compito. Inoltre, la differenza tra Sunflower e Aibo era tale che era difficile rendersi conto che si trattava dello stesso l’Agente che muoveva entrambi.

“Come here, boy!”

I ricercatori hanno osservato qualche aneddoto che potrebbe essere interessante da eviscerare in un successivo studio. In uno di questi, i ricercatori hanno trovato difficoltà nel non essere “ospitali” offrendo una tazza di tè ai partecipanti che entravano nella loro Robot House (come è consuetudine in Inghilterra), che denota come gli aspetti culturali aggiungano variabili da tenere in considerazione nella lettura dei dati (gli “ospiti” non si sono sentiti trattati da tali: come può aver influito ciò nell’interazione coi robot?). Un altro aspetto interessante, invece, è stato trovato nel comportamento dell’utente con la macchina, che conferma lo studio di Reeves and Nass (di cui parleremo prossimamente): i partecipanti si rivolgevano ai robot in maniera “sociale” e, in particolare, come se questi fossero degli animali da compagnia. Più i robot erano lenti e insoddisfacenti nello svolgere i loro compiti, e più gli utenti li incitavano con frasi come “Forza, vieni qui bello!” (“Come here, boy!”), battendosi le mani sulle ginocchia come si usa fare con gli animali domestici. Questo non vale solo per il robot animaloide, con il suo aspetto di cagnolino, ma anche con Sunflower, di aspetto umanoide. Evidentemente, la natura giocosa di questi comportamenti è collegata alla tecnica narrativa utilizzata, che dava ai partecipanti il permesso di esplorare in modo giocoso l’interazione uomo-robot.

Concludendo, i ricercatori hanno voluto evidenziare come un uso combinato di dati quantitativi e qualitativi sia necessario per studiare l’interazione tra uomo e robot. Combinando ciò alla tecnica della “cornice narrativa”, hanno dimostrato che i soggetti hanno ancora difficoltà legate all’interazione con le macchine umanoidi e animaloidi soprattutto in termini di utilità nel quotidiano (perché questi robot svolgono funzioni eccessivamente semplici, che loro agirebbero in breve tempo) e di problematiche tecniche che, data la semplicità dei compiti, non spinge l’utente a utilizzare l’aiuto robotico. Tuttavia, il divertimento scaturito dall’interazione con queste macchine permette di avvicinare i due mondi poco per volta, soprattutto se i target umani hanno qualche difficoltà motoria, cognitiva o sensoriale. Ciò che è necessario analizzare (con più soggetti e con altre tipologie di robot) è la sensazione di “compagnia” che il partecipante percepisce durante l’interazione, analizzando quanto questa possa influenzare – positivamente o negativamente – la vita dell’uomo.

Annalisa Viola


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Informazioni su Annalisa Viola

Psicologa
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