En un puñado de laboratorios alrededor del mundo, los científicos computacionales hoy desarrollan robots altamente programados capaces de interactuar con la gente y enseñarle habilidades básicas. Varios países han puesto a prueba a las máquinas docentes en las aulas. Conocida por su entusiasmo por la tecnología, Corea del Sur actualmente "contrata" a cientos de robots para que funjan como profesores auxiliares y compañeros de juegos escolares, además de experimentar con robots que enseñarían inglés.

A la fecha, el nivel de enseñanza ha sido muy básico y los robots aún distan mucho de ser perfectos, pero los modelos más avanzados son enteramente autónomos y están guiados por programas de inteligencia artificial como el rastreo de movimiento y el reconocimiento del habla, lo que puede volverlos lo suficientemente atractivos como para rivalizar con los humanos en ciertas tareas educativas.

Los investigadores afirman que la tecnología evoluciona a un ritmo tal que estas máquinas deberían empezar a aprender a medida que enseñan, para convertirse en el tipo de instructores infinitamente pacientes y altamente informados que serían efectivos en materias como los idiomas extranjeros o en terapias basadas en la repetición empleadas en el tratamiento de problemas del desarrollo, como el autismo.

Estos logros ya han suscitado visiones distópicas, así como el tipo de debate ético generalmente reservado para la ciencia ficción.

Sin embargo, la mayoría de los científicos computacionales indica no tener profesores de carne y hueso. La gran esperanza para los robots, "es que, con el tipo de tecnología adecuada en un periodo crucial del desarrollo infantil, podrían complementar la enseñanaza en el aula", afirmó Patricia Kuhl, directora asociada del Instituto de Ciencias Cognitivas y Cerebrales de la Universidad de Washington.

 
Las lecciones de RUBI

 
"Kenka", enuncia una voz infantil. "Ken-ka".

 

En la Universidad de California, en San Diego, un robot llamado RUBI le enseña finlandés a un niño de 3 años.

La pantalla que RUBI tiene por torso está montada sobre un par de zapatos, con un paliacate alrededor del cuello y una constante sonrisa de carita feliz.

Recoge un tenis blanco y dice kenka, zapato en finlandés, antes de colocarlo nuevamente en el suelo. "Tócalo; soy un kenka".

En un video de este intercambio, el niño recoge el tenis, dice, "kenka, kenka", y mantiene el zapato en alto para que el robot lo vea.

Los investigadores ahora se dan cuenta de que RUBI ayuda a los niños de nivel preescolar a tener resultados marcadamente mejores en pruebas, en comparación con una enseñanza menos interactiva, como el uso de cintas.

Los resultados preliminares sugieren que estos estudiantes "tienen un desempeño tan bueno como si su profesor fuera humano", expresó Javier Movellan, director del Laboratorio de Máquinas Perceptivas de la Universidad de California, en San Diego. "Aparentemente, la interacción social es un componente muy importante del aprendizaje a esta edad".

Como cualquier nuevo integrante de una clase, RUBI se tardó un poco en encontrar su lugar. Los niños se agolparon a su alrededor cuando llegó por primera vez al aula. Pero, para el final del día, un par de niños le había arrancado los brazos. Los ingenieros reprogramaron a RUBI para que llorara cuando le jalaban las extremidades. Sus jóvenes compañeros de juego rápidamente desistieron al oír el sonido.

Tras rearmar a RUBI, los investigadores de la Universidad de California, el Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Universidad de Joensuu, Finlandia, reportaron en una monografía el año pasado que el robot mejoró significativamente el vocabulario de nueve pequeños.

Tras poner a prueba el conocimiento de 20 palabras de los alumnos y presentarles al robot, los investigadores dejaron que RUBI operara solo. El robot presentaba imágenes en su pantalla y les pedía a los niños que las asociaran con palabras.

Tras 12 semanas, el conocimiento de las 10 palabras enseñadas por RUBI aumentó significativamente, a diferencia de su conocimiento de 10 palabras de control. "El efecto fue relativamente grande: una reducción de más de un 25 por ciento en errores", concluyeron los autores.

La robótica social es una rama de las ciencias computacionales dedicada a mejorar la comunicación entre humanos y máquinas. Los investigadores de Honda Labs, en Mountain View, California, llegaron a una conclusión similar con Asimo. En una sola sesión de 20 minutos, la máquina enseñó a niños de primaria a poner la mesa y mejoró su precisión en aproximadamente un 25 por ciento, de acuerdo con un reciente estudio.

Varios investigadores de la Universidad del Sur de California, en Los Ángeles, han hecho interactuar a su robot, Bandit, con niños autistas. Los resultados aún son preliminares, aclaró David Feil-Seifer, quien lideró el estudio, pero sugieren que los niños hablaban con mayor frecuencia y pasaban más tiempo en interacción directa cuando el robot se mostraba interesado que cuando actuaba de forma aleatoria.

 
Generan un vínculo
 
"Antes de tener lenguaje, los niños prestan atención a lo que llamo puntos de conexión informativos", el lugar donde mira su madre o su padre, explicó Andrew N. Meltzoff, psicólogo y director asociado del Instituto de Ciencias Cognitivas y Cerebrales de la Universidad de Washington. Esto, agregó, es la forma en que inicia el aprendizaje.

Este hallazgo básico, que se dará a conocer más tarde este año, es uno de las docenas de descubrimientos registrados en un campo llamado computación afectiva, que ayuda a los científicos a determinar exactamente qué características vuelven más convincentemente "real" a un robot.

"Resulta que hacer un robot que se asemeje más a un humano no te garantiza mejores interacciones sociales", expresó Terrence J. Sejnowski, neurocientífico en la Universidad de California, en San Diego. Entre más humanas luzcan las máquinas, más inquietantes pueden resultar. Sejnowski afirmó que lo que importa es el comportamiento de la máquina, y los elementos muy sutiles pueden hacer una gran diferencia.

El tiempo de respuesta de un robot es crucial. Los investigadores de San Diego se dieron cuenta de que si RUBI reaccionaba con demasiada rapidez a una expresión o a un comentario de un niño, eso perturbaba la interacción; lo mismo ocurría si la reacción era demasiado lenta. Pero si el robot reaccionaba en aproximadamente un segundo y medio, niño y máquina entraban en buena sincronía. Y el ritmo físico es fundamental. En experimentos recientes llevados a cabo en una guardería japonesa, los investigadores han demostrado que simplemente hacer que un robot asienta con la cabeza o se balancee al mismo ritmo que se mece o se mueve un niño puede establecer un contacto rápido incluso con niños autistas muy temerosos.

"El niño empieza a percatarse de algo en esa conducta de sincronía y se abre", expresó Marek Michalowski, de la Universidad Carnegie Mellon, en Pennsylvania, quien colaboró en los estudios. Una vez que eso ocurre, agregó, "puedes aprovechar la interacción para agregar conductas sociales, como hacer contacto visual, esperar su turno, esas cosas con las que batallan estos niños".

Una forma de entablar este proceso consiste en pedirle al niño que imite los movimientos físicos de un robot y viceversa.

En un estudio continuo financiado por los Institutos Nacionales de Salud, en Bethesda, Maryland, varios científicos de la Universidad de Connecticut realizan sesiones de terapia para niños autistas con un robot francés, un humanoide de 61 centímetros de estatura llamado Nao. Controlado a distancia por un terapeuta, el robot realiza patadas y manotazos de artes marciales e insta al niño a imitarlo; luego, exhorta al niño a tomar la iniciativa.

"Me encantan los robots y sé que es terapia pero, no sé, se me hace divertido", explicó Sam, un niño de 8 años con síndrome de Asperger.

La personalidad también importa, de ambas partes. Los investigadores han concluido que cuando el robot profesor Asimo se muestra "cooperativo" ("voy a poner el vaso de agua aquí: ¿crees que me puedas ayudar?"), los niños de 4 a 6 años registraron resultados mucho mejores que cuando la máquina los sermoneaba. El enfoque educativo hizo menos diferencia con alumnos de 7 a 10 años.

"El hecho es que las reacciones de los niños a un robot pueden variar mucho, de acuerdo con la edad y el individuo", expresó Sandra Okita, investigadora de la Universidad de Columbia, en Nueva York, y coautora del estudio.

En resumen, para que los robots sean guias realmente efectivos, tendrán que hacer lo que hace cualquier buen maestro: aprender de los estudiantes a distinguir cuándo una lección rinde frutos y cuándo no surte efecto.

 
Aprender de los humanos

 
"¿Tienes alguna pregunta, Simon?".

Un reciente lunes por la tarde, Crystal Chao, estudiante de postgrado en robótica del Instituto Tecnológico de Georgia, en Atlanta, le enseñaba a Simon, un robot de 1.50 metros de estatura, a guardar juguetes. Le había dado unas cuantas instrucciones, pero el robot estaba perplejo.

Chao repitió su pregunta, tal vez la más fundamental en todo el universo educativo: ¿tienes alguna pregunta?

"Déjame ver", expresó Simon, en una metálica voz infantil, antes de levantar un juguete. "¿Puedes decirme dónde va esto?" .

"En la caja verde", fue la respuesta. Simon asintió y lo colocó en esa caja.

"Tiene sentido", replicó el robot.

Así como los humanos pueden aprender de las máquinas, lo inverso también es cierto, indicó Andrea Thomaz, profesora asistente de computación interactiva en Georgia Tech, quien encabeza el proyecto. Por ejemplo, indicó, los científicos podrían equipar a una máquina para que entendiera las señales no verbales que significan "estoy confundido" o "tengo una pregunta", para darle cierta habilidad para monitorear cómo es recibida una lección.

La capacidad de monitorear y aprender de la experiencia es el siguiente gran reto para la robótica social, y probablemente depende de la habilidad para descifrar los secretos de cómo acumula el cerebro humano la información durante la infancia. En San Diego, los investigadores intentan desarrollar un robot de apariencia humana provisto de sensores que aproximan la complejidad de las habilidades de un niño de un año para sentir, ver y oír.

Los bebés aprenden, aparentemente sin esfuerzo, al experimentar, al imitar y al mover sus extremidades. ¿Acaso una máquina con suficiente inteligencia artificial podría hacer lo mismo?

El grupo de investigación ha comprado un robot de fabricación nipona, de 70 mil dólares, controlado por un sistema de presión neumática que fungirá como sus sentidos y le ayudará a registrar su entorno al "sentir" además de "ver" gracias a cámaras integradas. Y ésa es la parte sencilla.

Programar la máquina para explorar, como lo hacen los pequeños, y acumular la experiencia de cada instante plantea un reto mucho más complejo. De manera ideal, su conocimiento será acumulativo y no sólo recordaría la disposición de un cuarto o una casa, sino que usaría ese conocimiento almacenado para sacar conclusiones sobre una nueva habitación.

El objetivo de los investigadores es nada menos que comprender la base del aprendizaje humano o al menos su equivalente en inteligencia artificial. Si los robots pueden aprender a aprender, pueden en principio convertirse en el tipo de maestros que se muestran sensibles a las necesidades de una clase, e incluso de un niño en particular.

Tanto los padres como los educadores sin duda tendrían preguntas respecto a la efectividad de los robots como profesores, así como preocupaciones éticas relativas a los potenciales daños que podrían causar. Pero si los robots sociales adquieren la misma popularidad que otras tecnologías computacionales, los padres de familia podrían tener interrogantes incisivas: ¿realmente "entiende" este robot a mi hijo? ¿Será su estilo de enseñanza el apropiado para las necesidades de mi hijo o las habilidades de mi hija?

Es decir, las mismas preguntas que formularían respecto a cualquier maestro.

 
 
New York Times en Reforma, sábado 17 de julio 2010