智能菌 | 人工智慧預測自閉症 機器人照料自閉症孩童
策劃 | 阮羽
某真人秀節目邀請演員戴嬌倩化身夢想使者，築夢自閉症兒童董凱潔，為其舉辦了個人鋼琴演奏會。幫助一名正常且有天賦的孩子舉辦鋼琴演奏會就不是一件簡單的事情，而董凱潔患有重度自閉症，這場助夢之旅也顯得極其困難。自閉症是指一般人士但卻突然無法再與他人溝通且具有極端孤立的精神分裂症患者。那自閉症可以早日被發現治療嗎？答案是極其可能。AI演算法解碼嬰兒大腦掃描 預測自閉症據IEEE Spectrum報道，22年前，研究人員首次報道稱，患有自閉症譜系障礙的青少年大腦體積會增加。在隨後幾年中，對青少年、幼童的研究顯示，這種大腦「瘋長」現象主要出現在患者童年期間。現在，美國北加州大學的科研團隊發現，與自閉症有關的大腦發育變化最小會出現在只有6個月大的嬰兒身上。深度學習演算法能夠利用這些數據，預測某個孩子在24個月內是否能被診斷出患有這種病。
在患自閉症高危兒童中，這種演算法能夠準確預測診斷，準確率高達81%。與行為問卷診斷方式相比，演算法的表現顯然更好。前者產生的信息只能作為早期自閉症診斷的依據，而且準確率只有50%。北加州大學心理學家和大腦發育研究員海瑟·黑茲利特（Heather Hazlett）表示：「深度學習演算法的表現超過傳統診斷方式，並且可被用於更小的孩子身上。」作為嬰兒大腦成像研究的一部分，美國國家衛生院資助對自閉症患者進行早期大腦發育研究，研究團隊共對106名嬰兒進行研究，他們的哥哥或姐姐都有自閉症患者，其中42個嬰兒沒有自閉症家族史。研究人員掃描了每個嬰兒的大腦，對於那些只有6個月、12個月以及24個月大的嬰兒來說，這項工作並不輕鬆。在6到12個月的嬰兒身上，研究人員沒有看到他們的整體大腦發育情況發生變化。但在患自閉症高危兒童中，且後來被診斷患有自閉症的孩子身上，他們發現大腦表面積有明顯增長。這種增長與12個月到24個月大的嬰兒大腦體積增長有關。換言之，在自閉症嬰兒身上，到12個月時，他們的大腦發育首先集中在表面積擴張上，到24個月時，才會出現大腦整體體積增大現象。研究人員還對24個月大的嬰兒進行了行為評估。此時，這些孩子已經足以展示出自閉症患者的標誌性行為，比如缺少社交性趣、語言能力發育延遲、重複身體動作等。研究人員注意到，大腦越是過度生長，孩子的自閉症癥狀就越嚴重。儘管新發現證實了大腦變化與發生在嬰兒期的自閉症有關，但研究人員依然未停止研究。與北加州大學和查爾斯頓學院的計算機科學家合作，研究團隊開發出深度學習演算法，並用大腦掃描圖訓練它，測試其是否能利用早期大腦變化數據，預測哪些嬰兒後期可被診斷出自閉症。這種演算法的表現非常好，只利用3個變數，即大腦表面積、大腦體積以及性別（男孩更有可能患上自閉症），演算法就可以準確預測出4/5的自閉症案例。黑茲利特表示：「這已經相當棒，比行為工具好得多！」
為了訓練演算法，研究團隊最初只用一半數據對其進行訓練，並利用另一半數據進行測試。但是應審查人員的要求，他們後來利用更標準的10倍分析法，即將數據平均分成10等份。機器學習演算法需要對每份數據進行10次分析，其中9次進行訓練，第十次用於測試。最後，演算法從10輪分析中收集「測試結果」，並利用它們進行預測。令人欣慰的是，這兩種分析方法都顯示出基本相同的結果。研究人員對預測的準確率相當滿意。查爾斯頓學院的助理教授布倫特·蒙塞爾（Brent Munsell）說：「當更多主題被添加時，我們預期演算法可提供相同的預測準確度。總的來說，在過去幾年中，被應用於圖形數據中的深度學習演算法已被證明非常準確。」但是黑茲利特強調，在看到計算機診斷自閉症之前，我們需要能夠再現實驗結果。這需要些時間，因為它非常困難，而獲得嬰兒大腦掃描圖並進行複製測試非常昂貴。當然，如此昂貴的診斷測試並不一定適合所有孩子。但是通過基因測試或其他檢測，發現某個孩子存在患自閉症的可能，這種演算法有助於確認導致他們陷入更大危險的大腦變化情況。使用機器人教育自閉症兒童彭湃新聞近日報道了廣東21歲女代課教師在特殊教育學校任職，其弟弟患有自閉症，也跟隨其在學校念書。幾個月之後，姐姐失業沒錢，弟弟也沒法念書，不能接受治療。如果有「人」能低價持續地照顧弟弟，或許姐姐的負擔就沒有那麼重了。
赫芬頓郵報去年曾報道過一款能夠照料孩子的機器人。這台機器人名為「NAO」，能夠觀察兒童的心情，認識其家庭成員，甚至理解其食物和音樂喜好。以NAO為代表的護理機器人越來越多，其中就包括麻省理工學院研發的一款名為「Huggable」的泰迪熊機器人。後者旨在向患慢性疾病的兒童提供支持和撫慰，同時幫助醫生監測小孩子的各種生命體征。教學機器人現在，一些機器人能夠在陪伴中提供教學職能。比如哈佛大學一個團隊開發了一個名為「Root」的機器人，旨在激發和吸引年輕人對編程的興趣。「現階段在鍵盤上編程是困難的。這是一個抽象的過程，與現實世界沒有聯繫。」團隊說。「Root機器人以一種富有樂趣和平易近人的方式把代碼帶入生活。沒有編程經驗的兒童可在幾分鐘內上手對機器人進行編程。」
在另外一個類似的項目中，倫敦帝國理工學院的研究人員正在開發機器人來幫助自閉症兒童進行學習。自閉症教學據調查，平均每一百人中就有一個受到自閉症譜系障礙（ASD）困擾。自閉症影響人們的社會交際、興趣和行為。迄今為止的自閉症教學主要圍繞在幫助孩子們表達他們的情緒，同時理解他人的感情。有時這種方式實行起來非常困難，容易引起孩子對參與的反感，進而逃避與他人接觸。鑒於此，為了尋找更好教育方式，研究人員開始了一個為期四年名為「DeEnigma」的項目。旨在探索是否可以通過機器人提供有趣的方式來幫助自閉兒童學習情緒。「自閉症以不同的方式影響人。很多人在情緒的理解和表達上有困難，他們往往傾向於關閉他們不明白的情緒。我們要做的是幫助他們了解人們如何傳達彼此的情緒，使其明白人類之間的交互並非那麼混亂不堪。這就是我們自認為項目的重要性所在。」研究人員說。如何運行機器人結合多種不同的方法，包括音頻和視覺技術、面部識別，甚至還有AI。它可以監測孩子的聲音和視覺反饋。通過這些技術，Zeno機器人能夠在一定程度上自發地與孩子互動，提供一個強大的教學環境。「看到Zero機器人使用我們的技術參與到自閉症兒童生活中去令人驚喜。孩子們絕對喜歡機器人。看到機器人時，他們面露喜色。比如有一對父母反饋說，他們六歲患有低語自閉症的孩子在表達對再見到Zero的期待時第一次開口說話。這真是令人驚喜的消息。」研究團隊說。此前並無利用機器人與兒童進行實時交流的研究，該項目被認為是業界首例。自發性讓每個孩子的學習過程充滿樂趣和令人興奮，團隊相信這對有效教學至關重要。最終團隊希望能夠向全國的專門學校提供機器人，幫助自閉症兒童學習主要社交技能。研究人員也希望自己的工作以及工作中所收集的數據能夠為歐洲其他國家的工作提供指導。聲明：本文為網易智能工作室獨家稿件，轉載請在文首註明來源「智能菌」、作者及本文鏈接，違者必究。
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