انتشارات

ماشین اسباب‌بازی هوشمند برای تشخیص اختلال اتیسم

ماشین اسباب‌بازی هوشمند برای تشخیص اختلال اتیسم

در این پژوهش ماشین اسباب‌بازی هوشمندی طراحی و ساخته شده است که وظیفه اصلی آن غربالگری کودکان مبتلا به اختلال اتیسم می‌باشد. ویژگی قابل ذکر این روش آن است که غربالگری بدون حضور پزشک متخصص و در محیطی کاملا طبیعی صورت می‌گیرد. به همین دلیل و به دلیل ارزان قیمت بودن آن می‌تواند در سراسر کشور و حتی در نقاط محروم به راحتی و در منزل همانند دیگر اسباب‌بازی‌های کودک مورد استفاده قرار گیرد. این سیستم با تحلیل حرکات ماشین اسباب‌بازی که به وسیله کودک صورت می‌گیرد، تشخیص می‌دهد که آیا کودک احتمال ابتلا به اتیسم دارد یا خیر. اگر پاسخ آری بود، به والدین هشدار می‌دهد و پیشنهاد می‌کند تا با مراجعه به پزشک متخصص از وضعیت کودک خود اطلاع بیشتری کسب کنند. با توجه به آزمایشاتی که تا پیش از این بر روی این اسباب‌بازی صورت گرفته است، دقت پاسخگویی آن بالا بوده و به همین علت می توان به تشخیص غربالگری این وسیله اعتماد داشت.

یکی از علائم رایج بین افراد اتیستیک علاقه به انجام کارهای تکراری به مدت زمان طولانی است. در این پژوهش با توجه به این ویژگی و با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، کودکان اتیستیک تشخیص داده می‌شوند. انتظار می‌رود که کودکان اتیستیک در هنگام بازی با این ماشین، از خود حرکات تکراری به مدت طولانی بروز دهند. با تحلیل حرکات ماشین اسباب‌بازی که به وسیله دست کودک صورت می‌گیرد می‌توان پی به تکراری بودن حرکات برد. برای این کار از الگوریتم های بازشناسی الگو استفاده شده است، به این صورت که بعد از استخراج ویژگی (feature)های مناسب از داده‌های شتاب لحظه‌ای، از الگوریتم طبقه‌بندی Support Vector Machine برای تشخیص کودکان اتیستیک از غیر اتیستیک استفاده شده است.

 

 

ماشین اسباب‌بازی هوشمند برای تشخیص اختلال اتیسم
ماشین اسباب‌بازی هوشمند برای تشخیص اختلال اتیسم

 

ربات طوطی

ربات طوطی

ربات‌های اجتماعی به عنوان ابزارهایی که در سال‌های اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته‌اند، در زمینه‌های گوناگونی در حال گسترش هستند. تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که تعامل انسان-ربات می‌تواند کاربردهای گسترده و متنوعی در زمینه مداخلات درمانی برای کودکان با اختلالات رشدی، از جمله اختلالات طیف اتیسم داشته باشد. کودکان مبتلا به اتیسم دارای سه دسته عمده نارسایی، یعنی نارسایی در تعامل اجتماعی، برقراری ارتباط و رفتارهای تکراری هستند. به دلیل اهمیتی که تشخیص زودهنگام و درمان مستمر این اختلال دارد، هدف این پروژه طراحی یک ربات به منظور کمک به غربالگری و درمان اتیسم، به ویژه استفاده در گفتاردرمانی است. به دلیل علاقه کودکان به حیوانات، زیبایی و قابلیت صحبت کردن طوطی، رباتی به شکل طوطی طراحی و ساخته شد که توسط دو موتور قادر به حرکت دادن بدن، چشم‌ها و نوک است. برای افزایش جذابیت ربات، صدای انسان به صدای طوطی شبیه‌سازی شد. سپس به منظور تحریک دیداری و شنیداری کودکان، با استفاده از نظام استاندارد DSM-IV-TR، ویژگی‌های ربات را به سه دسته‌ی حرکتی، کلامی و ادراکی تقسیم کردیم. در نهایت، تعاملات دو گروه کودکان مبتلا به اتیسم و کودکان عادی با ربات نشان داد که ربات توجه اکثر کودکان را به خود جلب کرده است و با در نظر گرفتن ساختار مناسب، می‌تواند در درمان اتیسم مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این تعامل کودکان مبتلا به اتیسم، تفاوت‌های عمده‌ای با کودکان عادی در طول مدت توجه به ربات، رفتارهای تکراری و متفاوت بودن نوع بازی با ربات داشت، بنابر این ویژگی‌ها با دقت بیش از ۹۰ درصد موفق به جداسازی کودکان عادی از کودکان مبتلا به اتیسم شدیم.

 

ربات طوطی
ربات طوطی

 

افراد

پگاه سلیمان ( pegahsoleiman@gmail.com)
آزمایشگاه رباتیک پیشرفته و سیستم‌های هوشمند – دانشگاه تهران

سهیل صالحی
آزمایشگاه رباتیک پیشرفته و سیستم‌های هوشمند – دانشگاه تهران

مرتضی قوامی
آزمایشگاه شبکه‌های اجتماعی – دانشگاه تهران

 

ربات دستیار اجتماعی برای بهبود کارکرد شناختی کودکان اتیستیک

اخیراً استفاده از رباتیک در تشخیص و درمان اختلالات رفتاری مورد توجه پژوهشگران بسیاری قرار گرفته است. اتیسم از جمله اختلالاتی است که با استفاده از ربات‌های دستیار اجتماعی تلاش‌هایی در جهت بهبود آن صورت گرفته است. طیف بیماران اتیسم، گروهی از افراد هستند که دارای اختلالات عصبی که توانایی‌های اجتماعی را تحت تأثیر قرار می‌دهند. این طیف از بیماران در تشخیص زبان بدن، برقراری ارتباط چشمی و فهم احساسات بقیه افراد مشکل دارند.
ربات‌های دستیار اجتماعی به توسعه ویژگی‌هایی نظیر بیان احساسات، تعامل با افراد، طراحی ظاهر ربات و توانایی مقاومت در برابر آسیب‌های فیزیکی نیز می‌پردازند. رباتی که بیشتر شبیه انسان باشد، به کودکان اوتیستیک در تشخیص عملکرد اجتماعی مورد نظر کمک می‌کند. رباتی که کمتر شبیه انسان باشد، با ظاهر فیزیکی و بزرگنمایی نشانه‌های اجتماعی، بیشتر روی یک مهارت و حس خاص تمرکز کرده و آن را به طور خاص بهبود بخشد.
این پروژه برای بهبود کارکردهای شناختی کودکان دارای اتیسم از یک ربات انسان‌نمای پلتفرم استاندارد بهره ببرد. شبه‌انسان بودن، مهم‌ترین ویژگی این ربات است؛ چراکه تعامل کودک مبتلا به اتیسم با یک ربات شبه‌انسان ما را به نتایج و تحلیل‌های واقعی‌تری در مورد اختلال رفتاری کودک مانند جلب نشدن توجه رهنمون می‌سازد. برای بهبود اختلالات ذکرشده سناریوهایی با هدف تحلیل تعامل کودک و ربات طراحی خواهد شد؛ سناریوهایی که بر بهبود کارکردهای شناختی کودک از قبیل افزایش میزان جلب توجه و… تمرکز دارند.

افراد

۱. مجید جگریان ( majid.jegarian@aut.ut.ac.ir)
کارشناس مهندسی مکانیک و دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی رباتیک در دانشگاه صنعتی امیرکبیر

۲. الهام ایروانی ( e_iravani@aut.ac.ir)
کارشناس مهندسی کامپیوتر و دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی رباتیک در دانشگاه صنعتی امیرکبیر

 

سیستم هوشمند ارزیابی مقدماتی اتیسم

بنا به نتایج تحقیقات در حوزه جهانی برای تشخیص و بررسی اوتیسم، میزان این بیماری در سطح جهان در حال افزایش است. از طرف دیگر، در زمینه‌ی تشخیص این چنین بیماری‌هایی متخصصین کمی در سطح کشور فعالیت می‌کنند و معمولا خانواده‌ها برای رفع نگرانی‌ خود در مورد فرزندانشان مجبور به منتظر ماندن به مدت طولانی می‌شوند و این زمان از دست رفته می‌تواند شانش درمان برای مبتلایان احتمالی را کاهش دهد. سیستم هوشمند طراحی شده در قالب یک وب سایت می باشد و از تمامی نقاط به راحتی قابل دسترس است. این سیستم می‌تواند با بررسی اطلاعات وارد شده و مطابقت آنها با تجربه‌های گذشته موارد مشکوک را تشخیص بدهد. برای این منظور والدین می بایست به سوالاتی که در بخش پرسشنامه به آنها نشان داده می شود پاسخ بدهند و پس از آن سیستم با استفاده از الگوریتم های به کار گرفته شده درصد احتمال ابتلا به اوتیسم را پیش بینی کرده و در اختیار والدین قرار میدهد. همچنین والدین می توانند از بین موسسات عضو در سیستم یکی را انتخاب کرده تا نتیجه پرسشنامه آنان در اختیار موسسه مربوطه نیز قرار بگیرد. بدین ترتیب این امکان وجود دارد تا در اسرع وقت، کودکان مشکوک به ابتلا به اوتیسم توسط عامل انسانی معاینه شوند و در صورت ابتلا، هر چه زودتر نسبت به درمان یا جلوگیری از پیشرفت سندروم آنها اقداماتی صورت گیرد.

 

Autism Sceening Using an Inteligent Toy Car

Moradi, H., Ekhtiari-Amiri, S., Ghanavi, R., Nadjar-Arbabi, B., Pouretemad, HR. (2017). Autism Sceening Using an Inteligent Toy Car. In: S.F.Ochoa (Eds.): UCAmI 2017, LNCS 10586, Springer International Publishing, 2017: 817–۸۲۷

The number of cases reported with Autism Spectrum disorder (ASD), as a developmental disorder, has increased sharply in recent decades. Early diagnosis of ASD in children is essential for proper treatment and intervention. The difficulties in early detection of autism encouraged the authors to design a novel intelligent toy car for autism screening. The toy car is equipped with an accelerometer, which records a subject’s usage behavior in terms of accelerations in three dimensions. A set of features, consisting of forty-four movement characteristics, has been extracted which can be used to discriminate between children with autism and normal children. The intelligent toy car has been tested on 25 children with autism and 25 normal children as the test and control groups respectively. Support Vector Machine (SVM) is used to distinguish between the children with autism and other children. The system has 85% correct classification rate, 93% sensitivity and 76% specificity. The results are the same for boys and girls indicating the possible widespread use of this system among all children.

 

The Differences Between Children with Autism and Typically Developed Children in Using a Hand-Eye-Coordination Video Game

Mahmoudi-Nejad, A., Moradi, H., & Pouretemad, H. R. (2017, November). The Differences Between Children with Autism and Typically Developed Children in Using a Hand-Eye-Coordination Video Game. In International Conference on Ubiquitous Computing and Ambient Intelligence (pp. 256-264). Springer, Cham.

Several evidences showed poor motor coordination in individuals with autism. Thus, in this paper, we present a touch-based hand-eye coordination video game which shows clear difference between children with autism and typically developed children. The game is tested on five children with autism and seven typically developed children. These groups presented totally different patterns from each other; hence they can be distinguished with only two features in the game environment. This promising result encourages us to use this video game for initial screening of hand-eye coordination problem, especially in children with autism, which can be used everywhere without any costs.

 

 

Screening of autism based on task-free fMRI using graph theoretical approach. 2017

Sadeghi, M., Khosrowabadi, R., Bakouie, F., Mahdavi, H., Eslahchi, C., & Pouretemad, H. (2017). Screening of autism based on task-free fMRI using graph theoretical approach. Psychiatry Research: Neuroimaging, ۲۶۳, ۴۸-۵۶.

Abstract

Studies on autism spectrum disorder (ASD) have indicated several dysfunctions in the structure, and functional organization of the brain. However, findings have not been established as a general diagnostic tool yet. In this regard, current study proposed an automatic screening method for recognition of ASDs from healthy controls (HCs) based on their brain functional abnormalities. In this paradigm, brain functional networks of 60 adolescent and young adult males (29 ASDs and 31 HCs) were estimated from subjects’ task-free fMRI data. Then, autism screening was developed based on characteristics of the functional networks using the following steps: A) local and global parameters of the brain functional network were calculated using graph theory. B) network parameters of the ASDs were statistically compared to the HCs. C) significantly altered parameters were used as input features of the screening system. D) performance of the system was verified using various classification techniques. The support vector machine showed superiority to others with an accuracy of 92%. Subsequently, reliability of the results was examined using an independent dataset including 20 ASDs and 20 HCs. Our findings suggest that local parameters of the brain functional network, despite the individual variability, can potentially be used for autism screening.

 

تعامل انسان و ربات‌های دستیار اجتماعی جهت بهبود توجه اشتراکی در کودکان مبتلا به اتیسم، ۱۳۹۶

م. جگریان, ف. باکوئی, ح. پوراعتماد, م. بهرامی, “تعامل انسان و ربات های دستیار اجتماعی جهت بهبود توجه اشتراکی در کودکان مبتلا به اتیسم” , مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, ۱۳۹۶.

چکیده:

استفاده از ربات، و به صورت خاص ربات های انسان نما ، در بسیاری از حوزه ها از جمله حوزه درمان، رشد روزافزونی را تجربه کرده است. در این پژوهش از ربات انسان نما برای بهبود توجه اشتراکی در کودکان مبتلا به اتیسم استفاده شده است. از جمله چالش های این رویکرد این است که اولا این بیماری شرایط خاصی برای بیمار به وجود می آورد که حضور درمان گر و هر شئ خارجی دیگری را به راحتی پذیرا نیست؛ چالش دوم مربوط به انتخاب الگوریتم ها و روش های مناسب ردیابی سر و مردمک چشم در کودکان مبتلا به اتیسم است، که یکی از ویژگی های آن ها حرکات غیر ارادی و کنترل نشده سر و چشم به طرفین می باشد. سومین چالش روال درمان و پژوهش است، روند درمان و انجام تست های طراحی شده نباید باعث ایجاد تحریک بیش از حد در کودک شود، برای غلبه بر چالش های ذکرشده، علاوه بر الگوریتم ردیابی مردمک چشم بلادرنگ با مقاومت بالا، بدون استفاده از سخت افزارهای تجاری، با استفاده از درخت تصمیم گیری فازی برای ترکیب اطلاعات پزشکی و مهندسی در طول درمان استفاده شده است، و نهایتا مفهوم درمان تعاملی برای بهبود کودکان اتیستیک معرفی گردیده است.

 

اثربخشی لگو درمانی در بهبود مهارت‌های اجتماعی و کاهش علائم کودکان دچار اُتیسم با عملکرد بالا، ۱۳۹۶.

پوراعتماد، ح.ر.، تذکره توسلی، ش.، شیری، ا. و بنی‌جمال، ش. (۱۳۹۶). اثربخشی لگو درمانی در بهبود مهارت‌های اجتماعی و کاهش علائم کودکان دچار اُتیسم با عملکرد بالا. مجله روانشناسی کاربردی، ۱۱، ۲، ۲۱۴-۱۹۵. 

 

دانلود – Download