Integrating Flow Theory and Adaptive Robot Roles: A Conceptual Model of Dynamic Robot Role Adaptation for the Enhanced Flow Experience in Long-term Multi-person Human-Robot Interactions

Autores: Huili Chen, Sharifa Alghowinem, Cynthia Breazeal, Hae Won Park · HRI 2024

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Acesso aberto
Artigo: CC BY 4.0

Tudo o que segue se baseia no artigo completo sob a licença CC BY 4.0; sua figura é mostrada com crédito aos autores.

Em resumo

Definir como meta de adaptação de um robô de grupo a experiência de fluxo dos usuários, um equilíbrio entre desafio e habilidade, e alcançá-la deslocando o papel de apoio do robô entre líder e seguidor.

Por que importa

Robôs sociais em casas, salas de aula e ambientes de cuidado interagem cada vez mais com pequenos grupos ao longo de muitas sessões, nas quais é difícil projetar uma política de comportamento fixa. O modelo dá aos projetistas uma forma estruturada de decidir o que um robô de grupo deve otimizar e qual comportamento mudar, mantendo fixas a identidade social e a personalidade do robô para que não atuem como fatores de confusão na interação.

Problema

O trabalho sobre adaptação de robôs tem se concentrado sobretudo em usuários individuais, com um único objetivo que permanece fixo durante toda a interação, e muitas vezes adapta o conteúdo em vez do próprio comportamento do robô. A maioria dos estudos de HRI com várias pessoas usa teleoperação do tipo Wizard-of-Oz ou políticas baseadas em regras que não conseguem se adaptar em tempo real. Os autores não encontram nenhum modelo generalizado de adaptação de longo prazo que cubra tanto a interação com uma pessoa quanto com várias.

Solução proposta

A meta de adaptação do robô é a experiência de fluxo dos usuários, dividida em subobjetivos cognitivos e afetivos nos níveis individual e de grupo, cuja ponderação é definida por fatores do grupo (por exemplo, sociodemografia, atitudes em relação a robôs, comportamento de base) e por fatores da atividade (progresso, recursos, ambiente) e pode mudar dentro de uma sessão ou entre sessões. O robô persegue essa meta deslocando-se ao longo de um espectro de papéis de apoio que vai de seguidor, aprendiz ou tutorado a treinador, líder ou tutor: mais próximo de líder quando a prioridade é o desempenho do grupo, mais próximo de seguidor quando a prioridade é a dinâmica interpessoal.

Principais ideias

O fluxo tem uma dimensão cognitiva (desafio da atividade versus habilidade do usuário) e uma dimensão afetiva (por exemplo, rapport), e as duas se regulam mutuamente, por isso o objetivo de um robô precisa de ambas.
O afeto no nível do grupo não pode ser obtido pela média dos estados afetivos dos membros; são necessários construtos como rapport diádico, sincronia interpessoal e coesão do grupo.
É improvável que uma política que maximiza o desempenho do grupo à custa dos membros de baixo desempenho ou de uma distribuição desigual dos recursos de interação proporcione ao grupo uma experiência ótima.
A frequência de troca de papel deve se adequar ao contexto: uma mudança repentina de demonstrador para alguém que pede ajuda dentro de uma mesma atividade pode confundir o grupo sobre o que o robô sabe.
Apenas o papel de apoio do robô deve se adaptar; mudar seu papel social, sua identidade ou sua personalidade acrescentaria variáveis de confusão.

Principais resultados

Define um objetivo de adaptação hierárquico com quatro subobjetivos: cognitivo individual, cognitivo de grupo, afetivo individual e afetivo de grupo, cuja ponderação depende do contexto e pode mudar dentro de uma sessão ou entre sessões.
Lista quatro fatores relacionados ao grupo (d.1 sociodemografia e relações, d.2 percepções da atividade e dos robôs, d.3 comportamento de base, d.4 estado logo antes de uma sessão) e três fatores relacionados à atividade (a.1 progresso, a.2 restrições de recursos, a.3 contexto e ambiente) que definem essa ponderação.
Substitui a classificação em três categorias dos papéis do robô em grupos (seguidor, par e líder) da revisão de Sebo et al. por um espectro contínuo de papéis de apoio de líder a seguidor, definido em relação aos papéis dos membros humanos.
Formaliza a adaptação dinâmica do papel do robô com dois exemplos desenvolvidos: um papel próximo ao de seguidor quando a dinâmica interpessoal domina o objetivo, e um papel mais de liderança quando o desempenho da equipe domina.
Não apresenta resultados quantitativos próprios; os autores afirmam que o modelo foi aplicado em um estudo empírico publicado separadamente sobre leitura de histórias entre pais e filhos com um robô.

Limitações

Não oferece métricas nem medições prontas para uso da experiência de fluxo em HRI com várias pessoas; transformar o framework em métricas mensuráveis fica para trabalhos futuros.
É um modelo conceitual, não uma ferramenta prática de design nem um framework de desenvolvimento de sistemas para profissionais de HRI.
Pressupõe um sensoriamento e uma percepção complexos da dinâmica, das emoções e do desempenho do grupo que, segundo os autores, podem ser tecnicamente difíceis com os sistemas autônomos de HRI atuais.
Precisa de validação empírica adicional por meio de estudos com usuários, estudos de caso e análises quantitativas.
O papel de apoio líder-seguidor é apenas um eixo possível do design de comportamento; outros espectros, como afetivo-cognitivo ou motivacional-informacional, podem se adequar melhor a alguns contextos.

Impacto na área

Vencedor do HRI 2024 Best Paper Award (trilha Theory & Methods, artigos completos), com 21 citações. É um artigo conceitual e não libera código, dados nem projetos de hardware.

Resumo

Neste artigo, apresentamos um novo modelo conceitual para a adaptação comportamental de um robô em sua interação de longo prazo com humanos, integrando a adaptação dinâmica do papel do robô aos princípios da experiência de fluxo vindos da psicologia. Essa conceituação introduz um objetivo de interação hierárquico fundamentado na experiência de fluxo, que serve como meta geral de adaptação do robô. Esse objetivo entrelaça subobjetivos cognitivos e afetivos e incorpora fatores humanos individuais e de grupo. A abordagem de adaptação dinâmica de papéis é uma pedra angular do nosso modelo, destacando a capacidade do robô de adaptar com fluidez seus papéis de apoio — de líder a seguidor — com o objetivo de manter o equilíbrio entre o desafio da atividade e a habilidade do usuário, favorecendo assim experiências de fluxo ótimas para o usuário. Além disso, este trabalho se aprofunda em uma exploração abrangente das limitações e das possíveis aplicações da conceituação proposta. Nosso modelo dá ênfase especial ao paradigma de HRI com várias pessoas, uma dimensão da HRI ao mesmo tempo pouco explorada e desafiadora. Com isso, aspiramos ampliar a aplicabilidade e a relevância da nossa conceituação no campo da HRI, contribuindo para o desenvolvimento futuro de robôs sociais adaptativos capazes de sustentar interações de longo prazo com humanos.

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