Robótica Assistiva Social: Maja Matarić Revoluciona a Interação Humano-Máquina para o Bem-Estar

Maja Matarić: A Pioneira da Robótica Assistiva Social que Transforma Vidas

Em um campo onde a engenharia robótica que ela desejava ainda não existia, Maja Matarić não apenas vislumbrou seu potencial, mas foi fundamental para sua criação. Em 2005, ela ajudou a definir a nova e promissora área da robótica assistiva social, um campo que busca aprimorar o bem-estar humano através da interação com robôs.

Como professora associada de Ciência da Computação, Neurociência e Pediatria na renomada Universidade do Sul da Califórnia (USC), em Los Angeles, Matarić tem dedicado sua carreira ao desenvolvimento de robôs capazes de oferecer terapia personalizada e cuidados através de interações sociais. Esses robôs avançados são projetados para conversar, jogar e até mesmo responder a emoções humanas, abrindo um leque de possibilidades para o futuro da saúde e do suporte.

Uma Trajetória de Inovação e Liderança

Atualmente, a IEEE Fellow Maja Matarić continua sua pesquisa de ponta na USC. Seu foco principal é explorar como robôs assistivos sociais podem auxiliar estudantes a lidar com ansiedade e depressão, guiando-os através da terapia cognitivo-comportamental (TCC). A TCC é uma abordagem terapêutica que visa modificar padrões de pensamento, comportamentos e respostas emocionais negativas, e a robótica de Matarić promete ser uma ferramenta poderosa nesse processo.

Seu trabalho inovador lhe rendeu o prestigiado Prêmio de Medalha de Robótica 2025 da MassRobotics, uma honraria que reconhece pesquisadoras que impulsionam o avanço da robótica. A MassRobotics, uma organização sem fins lucrativos sediada em Boston, oferece suporte essencial para startups de robótica, incluindo espaços de trabalho, instalações de prototipagem, mentoria e oportunidades de networking.

Ao receber o prêmio, Matarić expressou profunda gratidão e alegria: "Fui muito afortunada por ser homenageada com vários prêmios, pelos quais sou grata. Mas houve algo muito especial em receber a medalha da MassRobotics, porque conhecia pelo menos metade das pessoas na sala", compartilhou ela. "Todos estavam sorrindo, e havia um grande sentimento de amor."

Da Engenharia em Casa à Liderança Global em Robótica

Nascida em Belgrado, Sérvia, Maja Matarić cresceu em um ambiente que estimulava a curiosidade intelectual. Seu pai, engenheiro, e sua mãe, escritora, incutiram nela o apreço pela ciência e pela criatividade. Após a morte precoce de seu pai, quando ela tinha 16 anos, Maja e sua mãe se mudaram para os Estados Unidos, um ponto de virada em sua jornada.

Ela credita a seu pai o acender de seu interesse pela engenharia e a seu tio, engenheiro aeroespacial, por introduzi-la ao fascinante mundo da ciência da computação. Curiosamente, Matarić confessa que só começou a se considerar verdadeiramente uma engenheira ao ingressar no corpo docente da USC, pois sua carreira acadêmica se desenvolveu primariamente dentro da ciência da computação.

"Em retrospectiva, sempre fui uma engenheira", reflete Matarić. "Mas não parti especificamente pensando em mim mesma como uma – o que é apenas uma das muitas coisas que gosto de transmitir aos jovens: você não precisa saber exatamente tudo com antecedência."

Sua formação acadêmica começou na Universidade do Kansas, onde se formou em Ciência da Computação. Foi lá que ela teve o primeiro contato com a robótica industrial através de um livro-texto. Posteriormente, teve a oportunidade de cursar pós-graduação no renomado AI Lab do MIT (agora o Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial). Lá, ela conheceu Rodney Brooks, uma figura seminal na área de robótica, cujo trabalho em sistemas reativos e baseados em comportamento a cativou. Sob sua orientação, Matarić desenvolveu seu trabalho de mestrado, culminando na criação de Toto, o primeiro robô navegante baseado em comportamento, inspirado na forma como os animais utilizam marcos para se orientar.

Após seu mestrado em Inteligência Artificial e Robótica em 1990, Maja continuou seus estudos de doutorado sob a supervisão de Brooks. Nesse período, ela foi pioneira em algoritmos distribuídos que permitiam que equipes de até 20 robôs executassem tarefas complexas em conjunto. Em 1994, com seu doutorado concluído, ela ingressou na Brandeis University, onde fundou o Interaction Lab, focando no desenvolvimento de robôs autônomos colaborativos.

Três anos depois, ela se mudou para a Califórnia para se juntar à Escola de Engenharia Viterbi da USC. Em 2002, foi peça-chave na fundação do Center for Robotics and Embedded Systems (agora Robotics and Autonomous Systems Center - RASC), um centro que promove pesquisa humanocêntrica e sistemas robóticos escaláveis, incentivando parcerias interdisciplinares na universidade.

A Virada para a Robótica Assistiva Social: Do Pessoal ao Universal

A mudança no foco de sua pesquisa foi motivada por uma profunda experiência pessoal: o nascimento de sua primeira filha em 1998. Ao ser questionada por sua filha sobre o motivo de trabalhar com robôs, Matarić sentiu a necessidade de oferecer uma resposta mais significativa do que "publico muitas pesquisas" ou "é bem reconhecido". Essa realização a impulsionou a buscar um propósito mais profundo em sua ciência.

"As crianças não consideram essas boas respostas, e elas provavelmente estão certas", ela observa. "Isso me fez perceber que eu estava em posição de fazer algo diferente. E eu realmente queria que a resposta à futura pergunta da minha filha fosse: 'Os robôs da mamãe ajudam as pessoas.'"

Em 2005, juntamente com seu então aluno de doutorado David Feil-Seifer, Matarić apresentou um artigo definindo a robótica assistiva social na International Conference on Rehabilitation Robotics. Este trabalho se destacou por focar na ajuda às pessoas através da fala e do aprendizado, em contraste com abordagens puramente físicas. Naquele mesmo ano, ela fundou o Interaction Lab na USC, com o objetivo explícito de criar robôs que oferecessem suporte social, e não apenas físico.

"Neste ponto da minha jornada de carreira, amadureci a um ponto em que não quero mais fazer apenas pesquisa impulsionada pela curiosidade", afirma. "Grande parte do que minha equipe e eu fazemos hoje ainda é impulsionada pela curiosidade, mas está respondendo à pergunta: 'Como podemos ajudar alguém a viver uma vida melhor?'"

Em 2006, foi promovida a professora titular e tornou-se vice-decana sênior de pesquisa na Viterbi School of Engineering da USC. Em 2012, assumiu o cargo de vice-decana de pesquisa, consolidando sua liderança acadêmica.

Aplicações Transformadoras da Robótica Assistiva Social

Um dos projetos de pesquisa mais duradouros do Interaction Lab de Matarić se concentra em como robôs assistivos sociais podem melhorar as habilidades de comunicação de crianças com transtorno do espectro autista (TEA). O TEA é uma condição neurológica que afeta a interação social e o aprendizado, e crianças com TEA frequentemente enfrentam desafios em ler sinais não-verbais, brincar com os outros e manter contato visual.

Para auxiliar nesse desafio, Matarić e sua equipe desenvolveram o robô Bandit. Com cerca de 56 centímetros de altura, Bandit possui uma cabeça, torso e braços humanoides, com uma cabeça que pode girar e inclinar. Seus 'olhos' são duas câmeras FireWire, e uma boca e sobrancelhas móveis permitem que ele exiba uma variedade de expressões faciais. Bandit é programado para interagir com crianças, jogando e oferecendo palavras de afirmação. Estudos demonstraram que, ao interagir com Bandit, crianças com TEA exibiram comportamentos sociais atípicos, como iniciar brincadeiras e imitar o robô.

A pesquisa do time não para por aí. Eles também estudaram como o Bandit pode servir como um auxílio social e cognitivo para idosos e pacientes pós-AVC, sendo programado para instruir e motivar usuários a realizar exercícios de movimento diários, como aeróbica sentada.

Ao longo dos anos, o laboratório de Matarić desenvolveu outros robôs notáveis, como Kiwi e Blossom. O Kiwi, com sua aparência de coruja, ajudou crianças com TEA no aprendizado social e cognitivo, motivou idosos a serem mais ativos fisicamente e mediou discussões familiares. O Blossom, originalmente desenvolvido na Cornell University, foi adaptado pela equipe de Matarić para se tornar mais acessível e personalizável. Atualmente, o Blossom está sendo utilizado em estudos para avaliar seu potencial em auxiliar estudantes com ansiedade ou depressão na prática da terapia cognitivo-comportamental.

Robôs e Saúde Mental: Uma Nova Fronteira

A linha de pesquisa de Matarić ganhou um novo impulso com o surgimento de chatbots baseados em modelos de linguagem grandes (LLMs) para auxiliar pessoas com dificuldades de saúde mental. Reconhecendo os desafios de acesso a terapeutas e a crescente necessidade de suporte, ela se propôs a investigar a eficácia desses chatbots em comparação com robôs mais 'amigáveis' como o Blossom.

Em um estudo inovador realizado nos dormitórios da USC, estudantes foram divididos aleatoriamente para realizar exercícios de TCC diariamente, seja com um chatbot ou com o robô Blossom, ambos alimentados pelos mesmos LLMs. Os resultados foram notáveis: alunos que interagiram com o robô experimentaram uma diminuição significativa em seu estado mental, enquanto aqueles que usaram o chatbot não apresentaram o mesmo nível de melhora. Uma análise das transcrições das conversas revelou que o robô foi mais eficaz na resposta às necessidades dos participantes.

Com base nesses achados promissores, em 2024, Matarić recebeu um subsídio do U.S. National Institute of Mental Health (NIMH) para conduzir um ensaio clínico de seis semanas. Este ensaio visa explorar a eficácia de um robô assistivo social na administração da TCC, focando também na personalização do Blossom para se adaptar às preferências e ao progresso de cada usuário.

Durante o ensaio, 120 estudantes estão participando, usando dispositivos como Fitbits para monitorar suas respostas fisiológicas. Os participantes preenchem avaliações clínicas antes e depois de cada sessão para medir seu sofrimento psiquiátrico. Dados sobre o sentimento de conexão com o robô, motivação intrínseca, engajamento e adesão ao tratamento também serão avaliados pela equipe de pesquisa.

Matarić expressa orgulho dos estudantes de pós-graduação envolvidos neste projeto, destacando que vê-los crescer como engenheiros é uma das partes mais gratificantes de sua carreira acadêmica. "Engenheiros geralmente não antecipam ter que trabalhar com participantes humanos de estudo e precisar entender psicologia, além da engenharia de ponta", ela comenta. "Então, os estudantes que escolhem fazer essa pesquisa são simplesmente pessoas maravilhosas e atenciosas."

Comunidade e Conexão na IEEE

A jornada de Maja Matarić no mundo da tecnologia e da robótica é intrinsecamente ligada à sua participação ativa na IEEE. Ela se tornou membro da IEEE como estudante de pós-graduação em 1992, ano em que publicou seu primeiro artigo na IEEE Transactions on Robotics and Automation, detalhando seu trabalho pioneiro com o robô Toto.

Como membro da IEEE Robotics and Automation Society, Matarić encontrou uma comunidade de pessoas com interesses semelhantes, enriquecendo sua experiência acadêmica e profissional. Ela participa ativamente de conferências cruciais em sua área, como a IEEE International Conference on Robotics and Automation e a ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction, eventos que promovem o intercâmbio de conhecimento e a colaboração.

Matarić também credita ao IEEE Life Fellow George Bekey, editor-chefe fundador da IEEE Transactions on Robotics, um papel fundamental em sua contratação para o corpo docente da USC. Bekey, que conhecia seu trabalho através de seu orientador Rodney Brooks, foi instrumental em guiá-la para a posição. Brooks, por sua vez, publicou um artigo seminal na revista que introduziu o controle reativo e a arquitetura de subunção, bases para uma nova forma de controlar robôs. O trabalho de Matarić em Toto foi construído sobre essas fundações.

"Participar de uma sociedade tem um impacto, e pode ser pessoal", reflete Matarić. "É por isso que recomendo que meus alunos participem da organização, porque é importante se expor e se conectar."

A trajetória de Maja Matarić é um testemunho do poder da visão, da persistência e da paixão. Ela não apenas pavimentou o caminho para a robótica assistiva social, mas continua a inspirar futuras gerações de cientistas e engenheiros a usar a tecnologia para criar um mundo mais inclusivo e com melhor qualidade de vida para todos.