"Умная" игрушка для улучшения диагностики при проверке уровня развития ребенка

В раннем детстве дети развивают свои когнитивные, моторные, лингвистические и коммуникационные навыки с помощью игр. Когда ребенок играет один, он взаимодействует с игрушками, производя с ними различные действия - беря их и бросая, выстраивая их одну за другой, водружая их друг на друга. И не все эти движения являются простыми - например, построение башни из кубиков может быть сложной задачей для ребенка в возрасте 2 - 3 лет, особенно, если кубики маленькие. Именно поэтому стандартные тесты определения уровня развития ребенка включают в себя и проверку умения ребенка построить башню из кубиков.

Испанское правительство инициировало проект EDUCERE, целью которого, в частности, являются разработка и оценка инновационных решений, способных определять изменения в психомоторном развитии детей при  их взаимодействии с игрушками и повседневными предметами. В рамках этого проекта группа ученых разработала новую умную игрушку, которая позволяет автоматически обнаруживать задержки психомоторного развития у детей, и провела длительные испытания ее возможностей в период с 2014 по 2017 гг. Умная игрушка использует набор устанавливаемых друг на друга кубиков и включает в себя модуль сбора данных и интеллектуальную систему для обнаружения задержки развития ребенка, получившую название DDSS (developmental delay screening system). Каждый кубик включает в себя:

• Литий-ионный аккумулятор
• Набор из 12 резисторных световых сенсоров (по два на каждую поверхность кубика) для определения, какая сторона кубика была закрыта в каждый момент времени
• Трехосевой акселерометр и гироскоп для определения скорости, ускорения и уровня дрожания при каждом движении кубика
• Выключатель с сенсором наклона, позволяющий включать режим "сна" для экономии потребления энергии
• Три светодиода и зуммер для визуального и аудио-интерфейса пользователя

Проведенные эксперименты показали высокую эффективность использования такого инструмента для диагностики детей.

В пилотных исследованиях участвовали дети в возрасте 23 - 37 месяцев, которым надо было строить башню из пяти кубиков, представляющих собой модель "умной" игрушки. Когда дети собирали такую башню, встроенные в кубики сенсоры беспроводным способом посылали информацию в модуль сбора данных. Все действия записывались на видео для дальнейшего анализа их экспертами в сфере развития ребенка, что позволяло оценить эффективность использования "умной" игрушки и точность оценки этой системой факторов развития ребенка.

Все эксперты высоко оценили точность оценки развития и выделения детей с разным уровнем психомоторного развития. В своей работе "умная" система учитывала три фактора - точность, быстроту и дрожание, причем, как выяснилось в дальнейшем при обработке результатов, последний фактор не оказывал существенное влияние на результат.

Ученые смогли разработать алгоритм, использующий только основные факторы оценки, который может применяться для автоматической оценки задержки психомоторного развития. При этом в процессе экспериментов алгоритм был доработан в результате анализа данных, что позволило повысить его эффективность.

В следующей фазе проекта ученые намерены сфокусироваться на задаче определения критериев классификации задержек психомоторного развития и определения действий, которые необходимо предпринимать в каждом случае, основываясь на использовании этой "умной" игрушки. Причем эти критерии не будут точно соответствовать обычным диагностическим критериям, поскольку задача этого исследования заключается в обнаружении минимальной задержки развития, которую обычно не замечают при стандартном тестировании детей.