Como um encantador de cavalos pode ajudar engenheiros a construir robôs melhores

Os seres humanos e os cavalos têm desfrutado de uma forte relação de trabalho por quase 10.000 anos – uma parceria que transformou a forma como os alimentos eram produzidos, as pessoas eram transportadas e até mesmo como as guerras eram travadas e vencidas. Hoje, olhamos para os cavalos como companhia, recreação e como companheiros de equipe em atividades competitivas como corridas, adestramento e exibições.

Essas interações antigas entre pessoas e seus cavalos podem nos ensinar algo sobre a construção de robôs projetados para melhorar nossas vidas? Pesquisadores da Universidade da Flórida dizem que sim.

“Não há princípios orientadores fundamentais sobre como construir uma relação de trabalho eficaz entre robôs e humanos”, disse Eakta Jain, professor associado de ciência da computação e ciência da informação e engenharia da Faculdade de Engenharia Herbert Wertheim da UF. “Enquanto trabalhamos para melhorar a forma como os humanos interagem com veículos autônomos e outras formas de IA, ocorreu-me que já fizemos isso antes com cavalos. Essa relação existe há milênios, mas nunca foi aproveitada para fornecer insights para humanos-robôs. interação.”

Jain, que fez seu trabalho de doutorado no Instituto de Robótica da Carnegie Mellon University, conduziu um ano de trabalho de campo observando as interações especiais entre cavalos e humanos na Unidade de Ensino de Cavalos da UF em Gainesville, Flórida. Ela apresentará suas descobertas hoje na Conferência ACM sobre Fatores Humanos em Sistemas de Computação em Hamburgo, Alemanha.

Como os cavalos fizeram milhares de anos antes, os robôs estão entrando em nossas vidas e locais de trabalho como companheiros e companheiros de equipe. Eles aspiram nosso chão, ajudam a educar e entreter nossos filhos, e estudos mostram que os robôs sociais podem ser ferramentas terapêuticas eficazes para ajudar a melhorar a saúde mental e física. Cada vez mais, os robôs são encontrados em fábricas e armazéns, trabalhando em colaboração com trabalhadores humanos e, às vezes, até chamados de co-bots.

Como membro do UF Transportation Institute, Jain liderava o subgrupo de fator humano que examina como os humanos devem interagir com veículos autônomos, ou AVs.

“Pela primeira vez, carros e caminhões podem observar os veículos próximos e manter uma distância adequada deles, além de monitorar o motorista em busca de sinais de fadiga e atenção”, disse Jain. “No entanto, o cavalo tem essas capacidades há muito tempo. Eu pensei, por que não aprender com nossa parceria com cavalos para transporte para ajudar a resolver o problema da interação natural entre humanos e AVs.”

Observar nossa história com animais para ajudar a moldar nosso futuro com robôs não é um conceito novo, embora a maioria dos estudos tenha sido inspirada na relação que os humanos têm com os cães. Jain e seus colegas da Faculdade de Engenharia e da UF Equine Sciences são os primeiros a reunir pesquisadores de engenharia e robótica com especialistas em cavalos e treinadores para conduzir estudos de campo com os animais.

A colaboração multidisciplinar envolveu expertise em engenharia, ciências animais e metodologias de pesquisa qualitativa, explicou Jain. Ela primeiro procurou Joel McQuagge, do programa de gerenciamento e comportamento equino da UF, que supervisiona a Unidade de Ensino de Cavalos da UF. Ele não havia pensado nessa conexão entre cavalos e robôs. Mas McQuagge forneceu acesso total a Jain, e ela passou meses observando as aulas. Ela entrevistou e observou especialistas em cavalos, incluindo treinadores de puro-sangue e proprietários de cavalos dedicados. Christina Gardner-McCune, professora associada do Departamento de Ciência e Engenharia da Computação e da Informação da UF, forneceu experiência em análise de dados qualitativos.

Uma análise temática das anotações de Jain resultou em descobertas e diretrizes de design que podem ser aplicadas por pesquisadores e designers de interação humano-robô.

“Algumas das descobertas são concretas e fáceis de visualizar, enquanto outras são mais abstratas”, diz ela. “Por exemplo, aprendemos que um cavalo fala com seu corpo. Você pode ver suas orelhas apontando para onde algo chamou sua atenção. Poderíamos incorporar tipos semelhantes de expressões não-verbais em nossos robôs, como orelhas que apontam quando há um bater na porta ou algo visual no carro quando houver um pedestre naquele lado da rua.”

Uma descoberta mais abstrata e inovadora é a noção de respeito. Quando um treinador trabalha pela primeira vez com um cavalo, ele procura sinais de respeito do cavalo por seu parceiro humano.

“Normalmente, não pensamos em respeito no contexto das interações humano-robô”, diz Jain. “De que maneiras um robô pode mostrar a você que o respeita? Podemos projetar comportamentos semelhantes aos que o cavalo usa? Isso tornará o humano mais disposto a trabalhar com o robô?”

Jain, originalmente de Nova Delhi, diz que cresceu com robôs da mesma forma que as pessoas crescem com os animais. Seu pai é um engenheiro que fabricava robôs educacionais e industriais, e sua mãe era professora de ciência da computação que dirigia o clube de robótica de sua escola.

“Os robôs foram o assunto de muitas conversas à mesa de jantar”, diz ela, “então fui exposta a interações homem-robô desde cedo”.

No entanto, durante seu estudo de um ano sobre a relação homem-cavalo, ela aprendeu a andar a cavalo e diz que espera um dia ter um cavalo.

“No começo, pensei que poderia aprender observando e conversando com as pessoas”, diz ela. “Não há substituto para o fazer, no entanto. Eu tive que sentir por mim mesmo como funciona a parceria cavalo-homem. Desde a primeira vez que montei em um cavalo, me apaixonei por eles.”