Pesquisadores do Exército dos Estados Unidos estão respondendo a perguntas difíceis como parte de um novo estudo que enfoca como a tecnologia se adapta ao comportamento humano. No passado, os soldados enfrentaram desafios para se adaptar a novas tecnologias destinadas a otimizar o desempenho.
Este estudo usou uma bota de exoesqueleto adaptável que opera em sincronia com o Soldier para um desempenho ideal. Os desenvolvedores do conceito de tecnologia do Exército exploraram isso como um exemplo de um agente inteligente com valor potencial para as operações do Exército.
Os pesquisadores avaliam um espectro de percepções que caracterizam a bota como funcionando naturalmente ou com dificuldade.
“Agentes inteligentes estão rapidamente se tornando mais prevalentes para muitas aplicações e devem trabalhar em conjunto com humanos para estender a capacidade da equipe”, disse o Dr. J. Cortney Bradford, cientista pesquisador do Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército dos EUA, conhecido como DEVCOM, Exército Laboratório de pesquisas. “Para obter o desempenho ideal da equipe, o ser humano e o agente devem se adaptar rapidamente um ao outro, bem como às dinâmicas operacionais e aos objetivos variáveis.”
Compreender os mecanismos e fatores que predizem e moldam a adaptação mútua e estável entre humanos e agentes adaptativos ao longo do tempo é fundamental, disse ela.
O objetivo do estudo é descobrir sinais cerebrais, sinais musculares, perfis de movimento e métricas de desempenho de caminhada que podem rastrear o estado dos humanos enquanto eles interagem com o exoesqueleto.
“Isso vai melhorar nossa compreensão de como os humanos se adaptam aos sistemas inteligentes, mas também esses sinais carregam informações que podem ser usadas para ajudar a treinar o agente”, disse Bradford. “Esses sinais podem dar ao exoesqueleto uma melhor compreensão do humano a qualquer momento, para que ele possa tomar melhores decisões sobre como ajudar o humano.”
O dispositivo, conhecido como Dephy ExoBoot, oferece assistência ao usuário na articulação do tornozelo durante a execução de tarefas físicas desafiadoras, como caminhar com uma mochila carregada. Para adultos saudáveis, caminhar é uma tarefa relativamente fácil, mas para um soldado carregando uma carga pesada, o benefício vem da ajuda na conservação de energia, disse Bradford.
O ExoBoot não é controlado diretamente pelo usuário ou qualquer outro operador humano. Ele tem um computador interno que funciona como um controlador que deve descobrir por conta própria como e quando ajudar a pessoa que usa o ExoBoot.
O dispositivo usa uma combinação de sensores mecânicos, modelos de comportamento humano e aprendizado de máquina para determinar como e quando prestar assistência ao usuário.
Por exemplo, a versão atual fornece apenas assistência durante a caminhada, portanto, deve determinar se o usuário está caminhando ou não em vez de correr, pular ou dançar e, em seguida, determinar onde o usuário está em seu padrão de caminhada para cronometrar adequadamente a assistência. A assistência cronometrada é baseada em mudanças de marcha provocadas pela fadiga do usuário, velocidade de caminhada, transporte de carga ou até mesmo mudança de terreno, disse Bradford.
Os pesquisadores recrutaram 20 cobaias para este estudo, incluindo um punhado de soldados.
“Além de às vezes precisar de seus conjuntos de habilidades especiais, é uma grande oportunidade para a troca de informações entre os cientistas de bancada e os soldados”, disse Bradford. “Não entramos em contato com os soldados com frequência e apreciamos qualquer visão que eles possam fornecer. É uma ótima maneira de aprender sobre a ciência também. “
O sargento-mor do comando interino do DEVCOM disse que a contribuição do soldado molda a ciência do Exército para garantir que seja aplicável aos requisitos futuros.”
“É a experiência do mundo real que o Soldier traz”, disse o sargento. Major Luke Blum, que também é o líder alistado da DEVCOM ARL. “Embora os pesquisadores de ARL tentem antecipar os requisitos que um soldado pode ter, sem experiência de campo, podemos falhar nessa área. Isso pode ser qualquer coisa, desde o uso prático de equipamentos, o emprego de táticas de campo até as considerações que entram no planejamento de um compromisso operacional.”
Os participantes do estudo visitaram o laboratório por várias horas. Os pesquisadores levaram duas horas para colocar sensores da cabeça aos pés, concentrando-se em cinco músculos de cada perna para registrar os sinais musculares.
Eles colocaram mais de 40 pontos reflexivos em várias partes do corpo dos participantes para medir – com o sistema de rastreamento de movimento óptico do laboratório – como os participantes se movem. Os pesquisadores também anexaram 128 eletrodos de eletroencefalografia de camada dupla desenvolvidos dentro da Cognition and Neuroergonomics Collaborative Technology Alliance no couro cabeludo dos participantes usando uma touca que se parece com uma touca de natação para medir os sinais cerebrais. Esses sensores de EEG permitiram a neuroimagem de alta fidelidade durante a locomoção em cenários complexos, como caminhar enquanto se aprende a usar um exoesqueleto adaptativo.
Após algumas verificações de qualidade para garantir que os sensores funcionassem, os pesquisadores convidaram os participantes a caminhar na esteira instrumentada localizada no Soldier Performance and Equipment Advanced Research Facility. Os participantes caminharam por cerca de uma hora com e sem a ajuda do ExoBoot para comparação.
Este trabalho faz parte de uma área de foco maior de pesquisa de ARL para integrar humanos e inteligência artificial para permitir que equipes possam sobreviver e funcionar em ambientes complexos.
Bradford disse que a equipe irá analisar os dados para os próximos meses e apresentar esses dados em conferências nacionais durante o verão para obter feedback crítico sobre os caminhos da pesquisa. A equipe de pesquisa levará algum tempo para entender os sinais neurais registrados neste estudo, principalmente porque a capacidade de registrar a atividade cerebral em cenários estudados com o ExoBoot ainda é relativamente nova, disse ela.
“Não temos muitos dados para comparar”, disse Bradford. “Nosso objetivo de longo prazo é identificar a biometria crítica e integrá-la aos controles do exoesqueleto.”
Publicado em 21/04/2021 12h07
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