A Velocidade Exata que Faz um Braço Protético de IA Parecer Seu Próprio
À medida que os braços prostéticos alimentados por inteligência artificial se tornam mais comuns, é fundamental entender como as pessoas reagem a eles. A aceitação depende não apenas do funcionamento desses dispositivos, mas também da sensação de naturalidade que proporcionam. Neste estudo, os pesquisadores usaram realidade virtual para criar a ilusão de que o braço de um participante havia sido substituído por um prostético robótico. Eles testaram como diferentes velocidades de movimento influenciavam a incorporação, incluindo a propriedade do corpo, o sentido de agência, a usabilidade e impressões sociais como competência e desconforto.
Os resultados mostraram um padrão claro. Quando o braço prostético se movia muito rapidamente ou muito devagar, os participantes sentiam menos conexão com ele e o avaliavam como menos utilizável. Entretanto, quando o movimento ocorria em um ritmo moderado, semelhante ao alcance humano natural, levando cerca de um segundo para completar a ação, os participantes relataram a sensação mais intensa de que o braço era parte de seu próprio corpo.
Da Próteses Controladas pelo Usuário para a IA Autônoma
Para indivíduos que perdem uma mão ou braço, os membros prostéticos são ferramentas essenciais para a vida diária. Grande parte da pesquisa nesta área tem se concentrado em ajudar os dispositivos a responder com precisão às intenções do usuário. Isso muitas vezes envolve a detecção de biosinais, como eletromiografia (EMG) e eletroencefalografia (EEG), e sua tradução em movimento.
Simultaneamente, o rápido progresso em aprendizado de máquina e IA está tornando possível que futuros dispositivos prostéticos ajudem os usuários a se moverem sozinhos em certas situações. Esses sistemas autônomos ou semi-autônomos poderiam antecipar necessidades e fornecer suporte automaticamente. No entanto, quando um membro começa a se mover independentemente, isso pode parecer “inquietante” ou “não parte do meu corpo”. Essa reação representa um grande desafio para a adoção generalizada.
Estudo em Realidade Virtual Avalia Velocidade e Incorporação
Pesquisas anteriores sugerem que as pessoas se sentem mais confortáveis com movimentos autônomos quando entendem o objetivo por trás deles. A partir dessa ideia, Harin Manujaya Hapuarachchi e seus colegas (Hapuarachchi era estudante de doutorado na época do estudo e agora é Professor Assistente na Escola de Informática da Universidade de Tecnologia de Kochi) investigaram se a velocidade do movimento desempenha um papel na aceitação.
Em um ambiente de realidade virtual, os participantes viam um avatar cujo antebraço esquerdo havia sido substituído por um membro prostético. Eles deveriam completar uma tarefa de alcance enquanto o braço prostético virtual se movia sozinho em direção a um alvo. Os pesquisadores ajustaram a duração de cada movimento em seis velocidades diferentes (125 ms a 4 s). Após cada tentativa, os participantes avaliaram quanto o braço parecia ser deles, quanta controle sentiam, quão utilizável parecia (SUS) e suas impressões sobre o robô usando uma escala padronizada (RoSAS: competência, calor e desconforto).
A Ponto Ideal de Um Segundo
Os resultados foram consistentes e impressionantes:
- Em uma velocidade moderada (duração do movimento de 1 s), as avaliações de propriedade do corpo, sentido de agência e usabilidade foram mais altas.
- Nas condições mais rápidas (125 ms) e mais lentas (4 s), essas avaliações caíram significativamente.
- Os participantes consideraram o braço mais competente em velocidades moderadas a ligeiramente mais rápidas, enquanto o desconforto atingiu o pico na condição mais rápida. A percepção de calor não parecia depender claramente da velocidade.
Em resumo, tornar um braço prostético mais rápido não o torna melhor. Sincronizar o tempo de movimento com o movimento humano natural parece ser muito mais importante para ajudar os usuários a sentir que o dispositivo é realmente parte deles.
Projetando Aumentação Robótica Humanoide
Esses insights sugerem que futuras próteses habilitadas por IA devem priorizar o tempo compatível com humanos em vez da velocidade sozinha. Os designers podem precisar ajustar os padrões de movimento para que se alinhem com o que o cérebro espera de um membro natural.
As implicações vão além dos braços prostéticos. Outras tecnologias que funcionam como extensões do corpo, incluindo membros robóticos supernumerários, exoesqueletos e robôs vestíveis, também podem se beneficiar de movimentos que imitam o ritmo humano natural.
Os pesquisadores também planejam explorar como o uso a longo prazo altera a percepção. As pessoas frequentemente começam a experimentar ferramentas que usam com frequência como se fossem parte de seu corpo. Com o uso contínuo, mesmo um membro robótico rápido e altamente capaz pode começar a se sentir “normal”, mais fácil de operar e mais plenamente incorporado.
A realidade virtual desempenha um papel crucial nesta pesquisa. Ela permite que os cientistas testem novas tecnologias prostéticas e sistemas de controle em um ambiente seguro e controlado antes que se tornem amplamente disponíveis. Essa abordagem possibilita a avaliação das respostas psicológicas, aceitação do usuário e considerações de design logo no início do desenvolvimento.
Esta pesquisa foi apoiada por JSPS KAKENHI (JP22KK0158), a Fundação de Ciências e Educação Murata, JST (JPMJFS121) e MEXT (202334Z302).
