Protótipo inglês pode ajudar a acelerar pesquisas, como a pela cura da COVID-19

Nesses tempos de pandemia, quando cientistas, exauridos, praticamente moram em seus laboratórios tentando encontrar meios de lutar contra a COVID-19, um pesquisador capaz de trabalhar quase 24 horas, sete dias por semana, sem ao menos bocejar, não seria uma má ideia.

Pois já existe um protótipo desses, desenvolvido pela Universidade de Liverpool. Em artigo publicado na revista Nature, os criadores da máquina descrevem como ela pode executar tarefas incessantemente e realizar experimentos sem o auxílio de um “colega” humano.

O cientista robô, o primeiro do tipo, toma as próprias decisões sobre quais experimentos de química executar e já descobriu um novo catalisador. Ele tem uma estrutura humanoide e trabalha em um laboratório padrão, usando instrumentos como um pesquisador humano.

No entanto, ao contrário de uma mulher ou de um homem, essa máquina de 400kg tem uma paciência infinita, pode pensar em 10 dimensões e funciona 21,5 horas por dia, fazendo uma pausa apenas para recarregar a bateria.

Essa tecnologia, que foi capa da mais recente edição da Nature, pode resolver problemas de escala e complexidade que estão atualmente além do nosso alcance. Por exemplo, robôs autônomos são capazes de encontrar materiais para a produção de energia limpa ou novas formulações de medicamentos pesquisando vastos espaços químicos inexplorados.

Os robôs já foram usados em pesquisas químicas, mas, geralmente, fazem parte de um experimento específico. Essa máquina de 1,75m de altura é móvel e pode circular pelo laboratório, realizando uma ampla gama de tarefas diferentes.

Ela é capaz de trabalhar com equipamentos projetados para operação humana devido às dimensões e ao alcance físico semelhantes aos de uma pessoa. Usa uma combinação de escaneamento a laser com feedback por toque para posicionamento, em vez de um sistema de visão.

No primeiro exemplo de suas capacidades publicado na Nature, o robô realizou 688 experimentos em oito dias, trabalhando por 172 das 192 horas. Para isso, fez 319 movimentos, realizou 6,5 mil manipulações e percorreu uma distância total de 2,17km. Ele executou independentemente todas as tarefas do experimento, como pesar sólidos, distribuir líquidos, remover ar dos recipientes, executar a reação catalítica e quantificar os produtos da reação.

O cérebro do robô usa um algoritmo de busca para navegar em um espaço 10-dimensional em que há mais de 98 milhões de possibilidades de experimentos. A partir desse banco de dados, ele decide o melhor a ser realizado com base nos resultados anteriores. Ao fazer isso, descobriu autonomamente um catalisador seis vezes mais ativo, sem orientação adicional da equipe de pesquisa.

O estudante de doutorado da Universidade de Liverpool, Benjamin Burger, que projetou e programou o robô, diz: “O maior desafio foi tornar o sistema robusto. Para trabalhar autonomamente por vários dias, fazendo milhares de manipulações delicadas, a taxa de falhas de cada tarefa precisa ser muito baixa. Mas, uma vez feito isso, o robô comete muito menos erros do que um operador humano”.

Segundo  Benjamin Burger, a proposta da equipe foi automatizar o pesquisador, e não os instrumentos. “Isso cria um nível de flexibilidade que mudará a maneira como trabalhamos e os problemas que podemos enfrentar. Essa não é apenas outra máquina do laboratório. É um novo membro da equipe, que libera tempo para que os pesquisadores humanos pensem criativamente”, complementa o professor Andrew Cooper, do Departamento de Química e Inovação em Materiais da Universidade de Liverpool, que liderou o projeto.

Interagindo nos hospitais

“Oi! Você quer cantar uma música comigo?” Com seus grandes olhos e um corpo elegante, Robin, o robô, tem um visual agradável e amigável para crianças — ele parece um personagem animado da Pixar — e está ansioso para interagir com pacientes pediátricos. O objetivo: aliviar a ansiedade e a solidão durante uma internação hospitalar.

A tecnologia de aprendizado emocional que permite que Robin se envolva realisticamente com crianças é ainda mais essencial na era de pandemia da covid-19, quando o isolamento físico se tornou mais impactante para crianças doentes, principalmente aquelas cujos sistemas imunológicos estão comprometidos.

Mas embora o isolamento físico seja necessário, o sentimento de estar isolado não é, diz Justin Wagner, cirurgião pediátrico do Hospital Infantil da Universidade da Califórnia em Los Angeles e colíder do projeto Robin. “Os sentimentos negativos são ainda mais fortes durante esse período”, observa. “Esperamos integrar Robin como membro da equipe, aumentando nossa capacidade de proporcionar às crianças contato, atenção e companhia.”

O sistema de inteligência artificial foi desenvolvido pela Expper Technologies, uma startup no Vale do Silício com origem em Yerevan, na Armênia. A tecnologia de Robin permite que o robô construa o que é chamado de memória associativa — reconhece as emoções de uma criança interpretando suas expressões faciais e constrói um diálogo responsivo, replicando padrões formados a partir de experiências anteriores.

Espera-se que Robin comece a andar pelos corredores do hospital ainda neste mês, quando começará o período de treinamento de um ano. Durante esse tempo, ele será operado remotamente por um especialista do Programa de Vida Infantil Chase do hospital. O especialista fornecerá a voz de Robin e controlará as ações e as expressões do robô, à medida que a máquina vai “aprendendo” como responder às necessidades de crianças e famílias.

“Essa é uma ferramenta para fornecer suporte aos nossos pacientes jovens”, diz Kelli Carroll, diretora do programa. “Enquanto nossas intervenções tradicionais estão em pausa durante a pandemia, permanece a necessidade de preparar, educar e fornecer distração comportamental para as crianças. Robin ajudará nossos especialistas a fazer isso.”

Além de fornecer suporte emocional para pacientes pediátricos, Robin será objeto de um estudo de uma equipe multidisciplinar de médicos e especialistas em comportamento que avaliará o impacto do robô em crianças e famílias. O objetivo é determinar até que ponto essa nova tecnologia ajuda crianças e pais a lidarem com o estresse de ser hospitalizado.