À medida que mãos protéticas baseadas em inteligência artificial se tornam mais comuns, compreender como as pessoas respondem a elas se tornará fundamental. A aceitação depende não apenas de quão bem esses dispositivos funcionam, mas também de quão naturais eles são. Neste estudo, os pesquisadores usaram a realidade virtual para criar a ilusão de que a mão do próprio participante havia sido substituída por uma prótese robótica. Eles então testaram como diferentes velocidades de movimento afetavam a incorporação, incluindo propriedade corporal, agência, usabilidade e experiências sociais, como competência e desconforto.
As descobertas mostraram um padrão claro. Quando a mão protética se movia muito rápido ou muito lentamente, os participantes se sentiam menos conectados a ela e a classificavam como menos utilizável. No entanto, quando o braço se movia a uma velocidade moderada, semelhante ao alcance humano, e demorava cerca de um segundo para completar o movimento, os participantes relataram a sensação mais forte de que o braço parecia parte do seu próprio corpo.
Das próteses controladas pelo usuário à inteligência artificial autônoma
Para pessoas que perderam um braço ou uma mão, os membros protéticos são uma ferramenta essencial para a vida cotidiana. Grande parte da pesquisa nesta área concentra-se em ajudar os dispositivos a responder com precisão à intenção do usuário. Isso geralmente envolve a detecção de biossinais, como eletromiografia (EMG) e eletroencefalografia (EEG), e sua tradução em movimento.
Ao mesmo tempo, os rápidos avanços na aprendizagem automática e na inteligência artificial permitem que futuras próteses ajudem os utilizadores a moverem-se de forma independente em determinadas situações. Esses sistemas autônomos ou semiautônomos podem antecipar necessidades e fornecer suporte automaticamente. No entanto, quando o membro começa a se mover por conta própria, ele pode parecer “inquieto” ou “não fazer parte do meu corpo”. Esta resposta apresenta um grande desafio à adoção generalizada.
Pesquisa em realidade virtual testa velocidade e incorporação
Pesquisas anteriores mostram que as pessoas se sentem mais confortáveis com viagens autônomas quando entendem o propósito por trás delas. Com base nessa ideia, Harin Manujaya Hapuarachchi e seus colegas (Hapuarachchi era estudante de doutorado na época do estudo e agora é professor assistente na Escola de Ciência da Computação da Universidade de Tecnologia de Kochi) investigaram se a velocidade do movimento desempenha um papel na aceitação.
Num ambiente de realidade virtual, os participantes viram um avatar cujo antebraço esquerdo foi substituído por uma prótese. Eles foram solicitados a realizar uma tarefa de alcance enquanto uma mão protética virtual se movia de forma independente em direção a um alvo. Os pesquisadores ajustaram a duração de cada movimento em seis velocidades diferentes (de 125 ms a 4 s). Após cada teste, os participantes avaliaram o quanto a mão parecia com a sua, quanto controle eles sentiam, quão útil ela parecia (SUS) e suas impressões sobre o robô usando uma escala padronizada (RoSAS: Competência, Calor e Desconforto).
O segundo ponto ideal
Os resultados foram consistentes e impressionantes:
- Em velocidade moderada (duração do movimento de 1 segundo), as classificações de controle corporal, senso de agência e conforto foram as mais altas.
- Nas condições mais rápidas (125 ms) e mais lentas (4 s), essas classificações caíram significativamente.
- Os participantes consideraram a mão mais competente em velocidades moderadas e ligeiramente mais rápidas, enquanto o desconforto atingiu o pico na condição mais rápida. O calor percebido era claramente independente da velocidade.
Em suma, simplesmente fazer uma prótese de mão não a torna melhor. Combinar o tempo dos movimentos naturais de uma pessoa parece ser muito mais importante para ajudar os usuários a sentirem que o dispositivo realmente pertence a eles.
Projetando aumento robótico do corpo humano
Estas descobertas sugerem que as futuras próteses habilitadas para inteligência artificial devem priorizar o tempo compatível com o ser humano, e não apenas a velocidade. Os designers podem precisar ajustar os padrões de movimento para corresponder ao que o cérebro espera de um membro natural.
As implicações vão além dos braços protéticos. Outras tecnologias que funcionam como uma extensão do corpo, incluindo apêndices robóticos, exoesqueletos e robôs vestíveis, também podem tirar partido do movimento que espelha o ritmo humano natural.
Os pesquisadores também planejam estudar como o uso a longo prazo muda a percepção. Muitas vezes as pessoas começam a sentir as ferramentas usadas com frequência como se fossem parte do seu corpo. Com o uso diário contínuo, mesmo um membro robótico rápido e altamente capaz pode parecer “normal”, mais fácil de controlar e mais plenamente incorporado.
A realidade virtual desempenha um papel fundamental nesta pesquisa. Isto permite aos cientistas testar novas tecnologias protéticas e sistemas de controlo num ambiente seguro e controlado antes de se tornarem amplamente disponíveis. Essa abordagem permite a avaliação de respostas psicológicas, aceitação do usuário e considerações de design no início do desenvolvimento.
Esta pesquisa foi apoiada por JSPS KAKENHI (JP22KK0158), Murata Science and Education Foundation, JST (JPMJFS121) e MEXT (202334Z302).
