Side 12

n Tema: Velfærdsteknologi På figur 2 er illustreret et eksempel på trinvis dialog-forståelse, hvor modtageren af en instruktion løbende gør sig forudsigelser om, hvad det er afsenderen ønsker. set fysisk kontakt mellem robotten og patienten, og da udstyret er relativt simpelt at betjene for en robot. Endvidere kan sådanne målinger bruges til at opsamle mange af de data, der er nødvendige i forbindelse med overvågning af syge eller skrøbelige mennesker, herunder kropstemperatur (ved infrarød spektrometri), puls (ved foto plethysmografi), iltmætning (ved pulsoximetri) og sårheling (ved hjælp af en multispektralt kamera). Disse målinger udføres normalt af forskellige sygeplejersker og ofte ikke så tit, som det kunne ønskes, da de ikke altid kan være til stede fx om natten, og da en sygeplejerske ofte skal dække et stort antal patienter. Hyppigere og mere standardiserede målinger foretaget af en robot kunne derfor være et godt supplement til de nuværende målinger. Det vil forbedre grundlaget for at detektere svigtende helbred tidligere, mens det er lettere at behandle. Det er vigtigt at bemærke, at vi ikke ser robotten som en erstatning for en sygeplejerske, men snarere som et supplement til, når sygeplejersken ikke kan være til stede - og som et supplement, der, ved at give hende præ-indsamlede data, forbereder hende på og frigør tiden til at vurdere patienten gennem dialog. For at dette kan lade sig gøre, skal patient og robot kunne interagere problemfrit, og det kræver udvikling af forbedrede dialog- og kontrolsystemer til robotten. apparatet med henblik på at være klar til at handle, når den tilsigtede instruktion er tilstrækkeligt forstået (se figur 2). Som følge heraf kan lytteren reagere hurtigere, både så de ønskede handlinger kan gennemføres i tide, men også så feedback kan gives under instruktionen for at signalere forståelse eller mangel på samme, så fejl kan registreres hurtigt, og løses før de har skadelige konsekvenser. Eksisterende systemer til mundtlig menneske-computer (og dermed men- Trinvise dialogsystemer Interaktioner mellem mennesker er kendetegnet ved forbløffende nemhed. En af grundene er deres trinvise behandling. Et eksempel er, at når en person giver en instruktion, så vil modtageren forstå ordene, i takt med at de bliver produceret, forudsige hvad de næste ord bliver, spå om hvad talerens intentioner er, og måske begynde at aktivere bevægelses- Figur 3 opsummerer de vigtigste komponenter i en delt kontrol strategi. Den vigtigste forskel i forhold til standard-kontrol ordninger er, at robotten aktivt udnytter patientens kognitive og motoriske kompetencer ved at gøre brug af interne statistiske modeller af brugerens reaktion på robottens handlinger. Det kunne være at provokere en handling, der letter den videre proces fx at få mennesket til at sige noget, således at robotten kan lokalisere det ud fra lyden, eller det kunne være at forudsige bevægelsen af den menneskelige arm, afhængigt af hvilke bevægelser robotten laver med sin egen arm. For at dette kan lade sig gøre, skal robotten opfange sensoriske input via sprog, gestik og andre sensoriske modaliteter såsom berøringsinformation og i vores tilfælde ved hjælp af en ikke-invasiv optisk sensor. Det er vigtigt, at information udvindes fra sensorisk input tilstrækkeligt hurtigt til at integrere eventuelle ændringer i den trinvise og delte kontrol. Bemærk også, at det forhold at robotten handler på baggrund af delvise oplysninger fx en meget grov lokalisering ved hjælp af lyd, således at en passende adfærd kan startes tidligt. Som en konsekvens af dette undgås kompleks og tidskrævende behandling af de komplette omgivelser i robottens styringssystem, i stedet kan den fokusere på de scene elementer, der kan genereres tilstrækkeligt hurtigt, og som er til rådighed. neske-robot) dialog fungerer på forskellige måder, men fælles for dem er, at de venter på at en instruktion er fuldt kommunikeret, før de begynder at behandle den. Det fører til betydelige forsinkelser i responstid, utilstrækkelig feedback og en manglende evne til at tilpasse sig dynamisk skiftende situationer. Derudover er det oftest ikke let at formulere en komplet instruktion fuldstændig entydigt, således at en robot kan fortolke den. Dette har negative konsekvenser for menneskers accept af og tillid til robotter, hvilket er kritiske egenskaber for især velfærdsrobotter. I modsætning hertil vil trinvise dialogsystemer starte behandlingen af en instruktion på grundlag af ufuldstændige input og producere delvise hypoteser om talerens intention, der gradvist ændres i takt med yderligere input fra brugeren. Det gør robotten i stand til at stoppe eller afbryde sine handlinger og at gøre brug af dynamisk skiftende information. Endvidere er trinvis dialogforståelse mere robust end nuværende dialogsystemer, fordi det ikke er nødvendigt for robotten at forstå hvert ord, for eksempel kan den trinvise handling i figur 2 udføres selv om robotten ikke kender ordet ”tape”. Robotten skal kunne læse kropssprog De fleste medicinske målinger kræver et vist samarbejde mellem sygeplejersken og patienten. Derfor er det vigtigt for sygeplejersken (og dermed også for den robot, der skal lave de samme målinger) at komme i en proces, der muliggør vellykket interaktion med patienten. Under denne proces skal robotten nærme sig patienten forsigtigt for ikke at skræmme ham eller hende, samt overvåge ham eller hende nøje for sociale signaler, der fortæller robotten, om det kan komme tættere på. Disse signaler tages online i betragtning, således at robotten kan Medicoteknik | nr. 1 | Februar 2015 12

Side 13

Tema: Velfærdsteknologi n reagere på dem i tide. For at det kan lade sig gøre, kræver det, at robotten bliver i stand til at forudsige reaktioner fra den anden partner til egen adfærd, med andre ord er begge parter nødt til at etablere prædiktive modeller for partnerens reaktioner til egne handlinger. Jo mere korrekte og fuldstændige disse modeller er, jo mere sandsynligt er det, at den samlede interaktion vil blive en succes. Robotten og patienten vil efter nogen tid etablere et sammenhængende system, hvor robotten og patienten deler kontrollen over opgaven for at nå deres fælles mål (se figur 3). Denne deling forenkler opgaven for robotten, da patientens kognitive og motoriske kompetencer kan udnyttes i processen. A Lysrefleksion til måling af puls og iltmætning Som et konkret eksempel, som let kan erstattes af andre former for medicinske målinger, ønsker vi at bruge en fiberoptisk sensor til at måle puls og iltmætning fra en patients hånd ved hjælp af lysrefleksion (se figur 4). Sådanne målinger kræver kun begrænset fysisk kontakt mellem robot og patient, hvilket minimerer potentialet for patientskade. For at en robot kan udføre en sådan opgave, er flere trin involveret. For det første skal robotten identificere patienten og nærme sig ham eller hende. Samtidig er det nødvendigt at indlede en social interaktion og kommunikere sine planer til patienten. Robotten skal derefter bevæge sig tæt nok til at kunne tilpasse sin stilling til patienten, så en måling kan foretages. Efter endt måling skal robotten trække sig fra patienten korrekt. Vi kan nu eksemplificere, hvordan dette problem kan løses ved hjælp af en trinvis og delt kontrolstrategi. Når robotten er kommet ind i rummet, har den først brug for at lokalisere patienten. Så snart robotten har en vag idé om i hvilken retning, den skal bevæge sig, vil den begynde at køre og imens justere sine handlinger på baggrund af eventuelle nye oplysninger. Efterhånden som flere oplysninger kommer ind fra sensorerne, og forhindringer opstår, vil robotten genberegne sin plan og handle herefter. På samme tid kan robotten producere en verbal hilsen og bestemme retningen af svaret samt undersøge svaret for indhold, der kan forFebruar 2015 | nr. 1 | Medicoteknik B På figur 4 øverst (A) er illustreret, hvordan en robot vil kunne opsamle fysiologisk data ved hjælp af en optisk sensor. Ikke vist er resten af robotten, hvorpå en lyskilde og en lyssensor vil være placeret forenden af de fiberoptiske kabler. Nederst (B) ses et fotografi af en fiberoptisk sensor til opsamling af reflekteret lys. Selv om sådanne sensorer skal være i direkte kontakt med huden for at måle så præcist som muligt, kan de laves bøjelige og elektrisk isolerende, hvilket øger patientsikkerheden. tælle, hvor patienten præcist er, og hvor tæt robotten kan komme i første omgang. Hvis patienten er i bevægelse, vil robotten løbende justere sine handlinger efter patientens aktuelle position. Robotten vil derefter stoppe, måske iværksætter den small-talk for at få patienten til at føle sig godt tilpas, så meddeler den, at den agter at komme tættere på, hvorefter den afventer patientens samtykke. Ved et hvert trin hvor robotten modtager verbal kommunikation fra patienten, vil den løbende undersøge kommunikationen for at identificere information, som den kan handle på, således at den reagerer omgående, så snart patienten er færdig med sin sætning. Når patienten har givet sit samtykke, kan robotten køre tættere på, mens den løbende undersøger patienten for sociale signaler, så den kan afbryde ved det mindste tegn på ubehag eller angst. I så fald vil den stoppe og igangsætte dialog. Når robotten er tæt nok, vil den tilpasse sig patientens krop. Her er det vigtigt, at patienten og robotten forhandler den løsning, de i fællesskab ønsker at nå frem til, fx hvordan robottens sensor og patientens måleområde skal positioneres. I denne forhandlingsproces vil robotten overvåge menneskelig handling og tilpasse sig derefter. Eksempelvis vil robotten bevæge sensoren, når patienten bevæger armen, for at minimere den indsats, der kræves af patienten. Robotten uddelegerer således dele af kontrollen til patienten. Hvis velfærdsrobotter skal kunne begå sig i private hjem, i plejeinstitutioner og på hospitaler, skal patienterne kunne opnå tilstrækkelig tillid til dem og have lyst til at interagere med dem. Ved at udvikle nye interaktionssystemer baseret på trinvis dialog og delt kontrol forventer vi, at dette kan blive en realitet i fremtiden. 13

    ...