Le groupe de robotique sociale du Robotics Lab de l'Université Carlos III de Madrid (UC3M) a développé une méthodologie innovante basée sur l'intelligence artificielle (IA) permettant à un robot d'assistance de type animal de compagnie de reconnaître les personnes avec lesquelles il interagit. Le prototype, baptisé Mía, est actuellement testé dans des centres de jour de la municipalité de Madrid pour la stimulation affective personnalisée de personnes âgées souffrant de troubles cognitifs.

L'un des plus grands défis de la robotique sociale actuelle est de parvenir à ce que les machines interagissent avec l'humain de manière naturelle et personnalisée. Pour y parvenir, l'une des solutions consiste à faire en sorte que le robot sache à qui il s'adresse. Le nouveau système de reconnaissance vocale des utilisateurs développé par cette équipe scientifique de l'UC3M, publié récemment dans la revue Applied Sciences, fonctionne de manière « embarquée » sur Mía, un lapin robotique qui simule un animal de compagnie. « Nous utilisons ce robot pour la stimulation affective des personnes âgées atteintes de troubles cognitifs, et la reconnaissance des utilisateurs est une étape majeure pour que le robot adopte un comportement personnalisé et adapté aux besoins de chaque individu », explique l'un des auteurs de ce travail, José Carlos Castillo Montoya, chercheur au sein du groupe de robotique sociale du Robotics Lab de l'UC3M.

Contrairement aux systèmes de reconnaissance traditionnels qui dépendent de caméras et du traitement d'images — lesquels nécessitent souvent d'importantes capacités de calcul et peuvent porter atteinte à la vie privée —, cette proposition utilise exclusivement le microphone intégré du robot. De plus, il fonctionne de manière locale et incrémentale, ce qui présente deux avantages majeurs selon les chercheurs. D'une part, une confidentialité accrue, puisque les empreintes vocales ne quittent jamais l'appareil physique. D'autre part, un apprentissage dit « à la volée » : « Le robot n'a pas besoin d'une phase de configuration préalable pour apprendre votre voix ; il vous entend parler pour la première fois et génère automatiquement un profil », souligne une autre auteure de l'étude, Arecia Segura Bencomo, du Département d'ingénierie des systèmes et d'automatique de l'UC3M.

Avantages de la robotique animale et de la stimulation affective

Cette avancée implémentée sur Mía, un prototype robotique en forme de lapin entièrement conçu à l'UC3M, s'inscrit dans le cadre de la robotique animale. Il s'agit d'un paradigme thérapeutique conçu pour transférer les avantages avérés de la thérapie avec de vrais animaux (tels que la réduction du stress et de l'anxiété) vers des environnements contrôlés où le bien-être animal ou la capacité de soin du patient limitent leur utilisation.

« Dans le cas précis des personnes âgées atteintes de détérioration cognitive, le robot stimule le besoin de prendre soin d'un être », indique le professeur Castillo. « Nous avons constaté, lors de tests pilotes menés dans des centres de jour de la mairie de Madrid, qu'en plus d'améliorer l'humeur des seniors, le robot agit comme un catalyseur social : il brise l'isolement, atténue la solitude non souhaitée et encourage les utilisateurs à interagir davantage entre eux. »

Une « signature vocale » basée sur l'intelligence artificielle

Le fonctionnement du système émule la capacité d'apprentissage humaine. Chaque fois qu'une personne parle au robot, l'algorithme analyse les nuances et les motifs du signal acoustique pour créer une « signature vocale » unique. « Notre proposition est simple car les capacités de calcul du robot sont très réduites », explique José Carlos Castillo Montoya. « L'algorithme génère une sorte de cartographie et, en utilisant un code open source que nous avons optimisé dans notre laboratoire, il regroupe les signatures qui se ressemblent. En fin de compte, chaque groupe correspond à un utilisateur spécifique. »

Le système se distingue particulièrement par sa capacité à gérer les situations imprévues en temps réel. S'il interagit avec une personne inconnue, l'IA détecte que sa signature ne correspond à aucun groupe existant et, si l'interaction se poursuit, elle est capable de générer un tout nouveau profil dynamique, apprenant ainsi qu'il s'agit d'un nouvel utilisateur. Lors des tests expérimentaux, le logiciel a atteint un taux de réussite élevé dans l'identification des utilisateurs connus.

Cette avancée ouvre la voie à une nouvelle génération de robots d'assistance et de compagnie beaucoup plus accessibles, capables de s'intégrer dans un foyer et d'apprendre de manière autonome qui sont ses membres en écoutant simplement un premier « bonjour ». L'équipe de recherche souligne le potentiel futur de personnalisation qu'offre cette technologie. « Nous voulons que le robot soit capable de s'adapter en réagissant différemment selon la personne qu'il a en face de lui. S'il détecte un utilisateur particulier qui a tendance à être agité, des mécanismes et des comportements spécifiques visant à apaiser cette personne s'activeront automatiquement. »

Actuellement, l'équipe de recherche dispose de plusieurs prototypes opérationnels de Mía avec lesquels elle continue de perfectionner la technologie dans des scénarios cliniques réels, tout en recherchant des partenariats avec des entreprises intéressées par le transfert de ces connaissances et la commercialisation de ces plateformes d'assistance sur le marché général.

Vidéo : https://youtu.be/1vUJdQiaDlA