麻省理工學院媒體實驗室的研究人員正在開發(fā)一種系統，使幼兒能夠通過在貼紙上粘貼貼紙來編寫交互式機器人。

該系統不僅可以將兒童引入編程原則，而且還可以作為一種研究工具，幫助確定兒童可以掌握哪些計算概念，以及如何將互動機器人最好地融入教育課程。

上周，在計算機協會和電氣和電子工程師協會的人機交互國際會議上，研究人員介紹了該系統的初步研究結果，該系統調查了4至8歲兒童的使用情況。

“我們不想把它放在數字世界中，而是放在有形的世界里，”媒體藝術和科學的博士后以及新論文的主要作者米哈爾戈登說?！斑@是一個用于探索計算概念的沙箱，但它是一個沙盒，它來到了兒童世界?！?/p>

在他們的研究中，麻省理工學院的研究人員使用了一個名為Dragonbot的交互式機器人，由媒體實驗室的個人機器人小組開發(fā)，由媒體藝術和科學副教授Cynthia Breazeal領導。Dragonbot擁有音頻和視覺傳感器，語音合成器，一系列富有表現力的手勢，以及可以呈現各種表情的面部視頻屏幕。孩子們創(chuàng)造的節(jié)目決定了龍博會如何對刺激作出反應。

“它是在與機器人的關系互動環(huán)境中進行編程，”Edith Ackermann說，他是個人機器人小組的發(fā)展心理學家和客座教授，他與Gordon和Breazeal是新論文的合著者。“這就是孩子們所做的事，他們正在學習社會關系。因此，將這種計算原理表達到社會世界是非常恰當的?！?/p>

堅持不懈的教訓

編程系統的根部分是三角形和圓形貼紙，分別代表刺激和反應，和箭頭貼紙，代表它們之間的關系。兒童可以通過將三角形，圓形和箭頭粘貼到層壓紙張上來創(chuàng)建計算“模板”。然后，他們用代表特定刺激的貼紙?zhí)畛浼毠?jié)，如拇指向上或向下，以及響應，如龍骨眼睛的縮小或擴大。還有一些空白的貼紙，年齡較大的孩子可以寫出自己的口頭提示和回答。

個人機器人小組的研究人員正在開發(fā)一種計算機視覺系統，該系統可以讓兒童只需將貼紙頁面貼在相機上即可向Dragonbot傳送新程序。但是為了新研究的目的，系統的性能必須是完全可靠的，因此研究人員之一將使用具有觸摸屏界面的平板電腦手動輸入兒童設計的刺激和響應序列。描繪所有可用選項的圖標。

為了向系統引入一個新主題，研究人員會要求他或她發(fā)出一個單獨的命令，將一個響應貼紙貼在一個小的層壓板上。當提供工作表時，Dragonbot將執(zhí)行該命令。但是當它出現一個程序時，它會點頭表示，“我已經得到了它?！贝撕螅灰盏较鄳拇碳?，它就會執(zhí)行指定的響應鏈。

即使是最年輕的科目也能夠區(qū)分個別命令和程序，并且在他們的會話之后的訪談表明他們理解程序與命令不同，修改了機器人的內部狀態(tài)。研究人員計劃進一步研究以確定他們的理解程度。

模式轉變

事實上，貼紙系統旨在鼓勵一種新的編程思維方式，這種方式可能更符合21世紀的計算方式。

“我們今天編程的系統不是連續(xù)的，因為它們是20或30年前，”戈登說?！耙粋€系統有許多輸入進入，復雜狀態(tài)和許多輸出?！崩纾謾C可能正在監(jiān)控Wi-Fi和蜂窩網絡上的傳入傳輸，同時播放視頻，通過藍牙傳輸音頻，以及當爐子上的米飯完成烹飪時，運行一個定時器。

Gordon解釋說，作為以色列Weizmann科學研究所的計算機科學研究生，她與她的顧問David Harel一起研究了一種新的編程范式，稱為基于場景的編程?！斑@個想法是在很少的場景中描述你的代碼，后面的引擎連接它們，”她解釋道。“你可以將它視為規(guī)則，觸發(fā)器和動作?！盙ordon和她的同事的新系統可以用來向孩子們介紹傳統的順序編程原理。但它很適合基于場景的編程。