Kinderen leren beter met een vriend. Ze zijn enthousiaster en begrijpen meer als ze zich met een begeleider in een onderwerp verdiepen. Maar wat als die metgezel kunstmatig is?

Onderzoekers van de Universiteit van Wisconsin-Madison hebben een robot gebouwd, genaamd Minnie, om te dienen als leesmaatje voor middelbare scholieren, en Minnie's nieuwe vrienden raakten enthousiaster over boeken en raakten meer gehecht aan de robot tijdens twee weken samen lezen.

"Na één interactie, de kinderen vertelden ons over het algemeen dat, zeker, het was fijn om iemand te hebben om mee te lezen, " zegt Joseph Michaelis, een afgestudeerde student van UW-Madison die onderwijspsychologie studeert. "Maar tegen het einde van twee weken, ze praten over hoe de robot grappig en dom en bang was, en hoe ze thuis waren gekomen en ernaar uitkeken om het weer te zien."

Michaelis en professor in computerwetenschappen Bilge Mutlu publiceerden hun werk met Minnie op woensdag (22 augustus) in het tijdschrift Wetenschap Robotica .

Onderzoek toont aan dat sociaal leren - samenwerken met een leeftijdsgenoot om wiskundige problemen op te lossen of een hoofdstuk in een leerboek te lezen - een krachtige manier is om leerlingen te helpen vaardigheden en interesses te ontwikkelen, volgens Michaelis. Het verbetert het begrip van leerlingen door de cognitieve werklast te verdelen en het begrip te versterken door middel van dialoog.

"Het meest interessante voor mij is dat we weten dat sociaal leren interesse en motivatie versterkt, " zegt Michaelis, die de middelbare school wetenschap onderwees voordat hij terugkeerde naar de graduate school. "Veel kinderen die niet van lezen houden, vooral, erop wijzen dat het een geïsoleerde activiteit is, en mensen accepteren dat isolement gewoon. Maar in die situatie kan het demotiverend en moeilijker zijn om te leren en te begrijpen."

Michaelis en Mutlu geloven dat gezelschapsrobots binnenkort een vaste waarde zullen zijn in huizen, en ze vroegen zich af of die robots konden dienen als sociale leergenoten voor kinderen.

Ze ontwierpen een leesprogramma van twee weken met 25 boeken die een scala aan leesvaardigheid en verhaalcomplexiteit vertegenwoordigen, en programmeerde Minnie als een geïnteresseerde luisteraar. De kinderen in de studeerkamer lezen de robot voor, die hun voortgang in het boek konden volgen en op het verhaal konden reageren - om de paar pagina's of zo, vooral tijdens belangrijke momenten in de plot - met een van de honderden voorgeprogrammeerde opmerkingen.

"Het doel is om te proberen het zo echt conversatie mogelijk te maken. Als je een boek voor me zou lezen, en ik was verrast, Ik zou iets zeggen als, "Wauw, Dat zag ik niet aankomen!" zegt Michaelis. "Als er een eng deel van het boek gebeurt, de robot zegt, 'Oh, Wauw, Ik ben erg bang.' Het reageert zoals het zou zijn als het een echte persoonlijkheid had."

Met eenvoudige, grote zwarte ogen op een relatief onopvallende witte bol van een hoofd, Minnie kan reageren en vleien en samenvatten en nadenkend overkomen. Het begint zelfs met het volgen van een eerste inleidende lezing door (via een algoritme) een goed boek aan te bevelen uit de bibliotheek met titels, waaronder de bekende Harry Potter en Goosebumps-series en genreklassiekers zoals 'A Wrinkle in Time'.

"Die match is cruciaal. Als je een sociale connectie met iemand probeert te maken, en ze zeggen, 'Je zou dit boek geweldig vinden, ' en ze hebben het helemaal mis? Dat bederft die geloofwaardigheid, " zegt Michaelis. "De meeste kinderen zeiden dat de robot goed werk deed door ze boeken voor te stellen."

Van daaruit groeide de verbinding. Het aantal kinderen dat aan onderzoekers vertelde dat de robot een persoonlijkheid of emoties heeft, is meer dan verviervoudigd in de twee weken die lezers bij Minnie doorbrachten. Het aantal dat meldde dat ze gemotiveerd waren om te lezen, steeg ook en overtrof een controlegroep na een papieren versie van het leesprogramma. En kinderen die met Minnie lazen, zeiden dat ze het gevoel hadden dat ze de gedeelde boeken beter begrepen en onthouden.

Mutlu, die mens-robot interactie bestudeert, zei dat de illusie van persoonlijkheid in een robot zo kwetsbaar is, het breekt vaak in een kwestie van minuten.

"We raken steeds meer gewend aan interactie met dingen die nu tegen ons praten, met Siri en Alexa en anderen. Als ze zich op een manier gedragen die hun technische gebreken of beperkingen onthult, je realiseert je meteen dat je geen echt gesprek hebt, ", zegt Mutlu. "De grootste schok in onze studie is dat twee weken later, de kinderen hebben nog steeds betrekking op het personage - in plaats van te zeggen:'Dit is dom. Ik praat niet meer met je robot.'"

Hij schrijft dat succes toe aan de zorg die is besteed aan de ontwikkeling van Minnie's spraakrepertoire, en ook naar een goede plek waar robots van genieten onder de leeftijdsgroep in de studie - een groep die emotioneel geavanceerd genoeg kan zijn om verbanden te leggen, maar niet op hun hoede of snarky genoeg om de envelop te duwen.

"De kinderen passen bij de mogelijkheden van de robot, en vice versa, ", zegt Mutlu. "Deze robot ondersteunt een boeiende leesactiviteit, maar het is geen sociale metgezel in die mate dat je er een open gesprek mee zou kunnen hebben. Als je een veel capabelere robot had, dat beeld kan veranderen."

Niet dat andere familieleden werden weggelaten. Minnie's gastgezinnen moeten comfortabele bezoeken zijn, met de robot en mensen languit op de grond of gestut op bedden met kussens.

"Ik had families die me foto's stuurden van zichzelf terwijl ze de robot verkleedden. Ik zou de doos terugkrijgen, en er zouden allerlei extra boeken in zitten die alleen uit de kinderplanken kwamen, gewoon erin gegooid. Alle soorten willekeurig papier, markeringen, kleurpotloden, "zegt Michaelis. "Je experimenten leven niet zo - om die authenticiteit te krijgen - in een laboratorium."

Michaelis en Mutlu, wiens werk wordt ondersteund door de National Science Foundation, zie hoe Minnie helpt om anders onwillige studenten aan te sporen bij allerlei academische taken, en zijn al begonnen met het testen van een versie van de robot die deelt in wetenschappelijke studies. Ze hopen interactieperiodes van zelfs langer dan twee weken uit te proberen - een eeuwigheid voor een robotinteractie, maar een oogwenk in de ontwikkeling van een kind.

Ze verwachten dat sociale leerfuncties deel kunnen uitmaken van een gezelschapsrobot die door een hele familie wordt gedeeld, maar erken die toekomst als beladen met ontwerpproblemen over hoe je een boeiende persoonlijkheid kunt creëren voor gebruikers van verschillende leeftijden, bescherm de privacy van gezinsleden en behoud het zwaarbevochten vertrouwen van een kind dat de robot ook privé-interacties met ouders zal zien hebben.

"Dit idee staat nog in de kinderschoenen. Maar nu weten we of je echt, ontwerp dit zorgvuldig, het kan de interactie daadwerkelijk ondersteunen en de emotionele ervaring van kinderen met lezen vergroten, " zegt Mutlu. "Dat is een enorme prestatie."