麻省理工开发出一种系统 幼儿能通过粘贴贴纸来编写交互式机器人

麻省理工学院媒体实验室的研究人员正在开发一种系统，使幼儿能够通过在贴纸上粘贴贴纸来编写交互式机器人。

该系统不仅可以将儿童引入编程原则，而且还可以作为一种研究工具，帮助确定儿童可以掌握哪些计算概念，以及如何将互动机器人最好地融入教育课程。

上周，在计算机协会和电气和电子工程师协会的人机交互国际会议上，研究人员介绍了该系统的初步研究结果，该系统调查了4至8岁儿童的使用情况。

“我们不想把它放在数字世界中，而是放在有形的世界里，”媒体艺术和科学的博士后以及新论文的主要作者米哈尔戈登说。“这是一个用于探索计算概念的沙箱，但它是一个沙盒，它来到了儿童世界。”

在他们的研究中，麻省理工学院的研究人员使用了一个名为Dragonbot的交互式机器人，由媒体实验室的个人机器人小组开发，由媒体艺术和科学副教授Cynthia Breazeal领导。Dragonbot拥有音频和视觉传感器，语音合成器，一系列富有表现力的手势，以及可以呈现各种表情的面部视频屏幕。孩子们创造的节目决定了龙博会如何对刺激作出反应。

“它是在与机器人的关系互动环境中进行编程，”Edith Ackermann说，他是个人机器人小组的发展心理学家和客座教授，他与Gordon和Breazeal是新论文的合着者。“这就是孩子们所做的事，他们正在学习社会关系。因此，将这种计算原理表达到社会世界是非常恰当的。“

坚持不懈的教训

编程系统的根部分是三角形和圆形贴纸，分别代表刺激和反应，和箭头贴纸，代表它们之间的关系。儿童可以通过将三角形，圆形和箭头粘贴到层压纸张上来创建计算“模板”。然后，他们用代表特定刺激的贴纸填充细节，如拇指向上或向下，以及响应，如龙骨眼睛的缩小或扩大。还有一些空白的贴纸，年龄较大的孩子可以写出自己的口头提示和回答。

个人机器人小组的研究人员正在开发一种计算机视觉系统，该系统可以让儿童只需将贴纸页面贴在相机上即可向Dragonbot传送新程序。但是为了新研究的目的，系统的性能必须是完全可靠的，因此研究人员之一将使用具有触摸屏界面的平板电脑手动输入儿童设计的刺激和响应序列。描绘所有可用选项的图标。

为了向系统引入一个新主题，研究人员会要求他或她发出一个单独的命令，将一个响应贴纸贴在一个小的层压板上。当提供工作表时，Dragonbot将执行该命令。但是当它出现一个程序时，它会点头表示，“我已经得到了它。”此后，只要收到相应的刺激，它就会执行指定的响应链。

即使是最年轻的科目也能够区分个别命令和程序，并且在他们的会话之后的访谈表明他们理解程序与命令不同，修改了机器人的内部状态。研究人员计划进一步研究以确定他们的理解程度。

模式转变

事实上，贴纸系统旨在鼓励一种新的编程思维方式，这种方式可能更符合21世纪的计算方式。

“我们今天编程的系统不是连续的，因为它们是20或30年前，”戈登说。“一个系统有许多输入进入，复杂状态和许多输出。”例如，手机可能正在监控Wi-Fi和蜂窝网络上的传入传输，同时播放视频，通过蓝牙传输音频，以及当炉子上的米饭完成烹饪时，运行一个定时器。

Gordon解释说，作为以色列Weizmann科学研究所的计算机科学研究生，她与她的顾问David Harel一起研究了一种新的编程范式，称为基于场景的编程。“这个想法是在很少的场景中描述你的代码，后面的引擎连接它们，”她解释道。“你可以将它视为规则，触发器和动作。”Gordon和她的同事的新系统可以用来向孩子们介绍传统的顺序编程原理。但它很适合基于场景的编程。