bliss 2003

322 Pages·2003·21.36 MB·Italian

POLITECNICO DI MILANO
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica
Dipartimento di Elettronica e Informazione
BLISS 2003: UN SISTEMA DI
ASSISTIVE TECHNOLOGY IN AIUTO
AI DISABILI VERBALI
PM - AI & R LABORATORY
Laboratorio di Intelligenza Artificiale
e Robotica del Politecnico di Milano
Relatore: Prof. Licia SBATTELLA
Correlatore: Ing. Nicola GATTI
Correlatore: Ing. Matteo MATTEUCCI
Correlatore esterno: Dott.sa Maria Luisa GAVA
Tesi di Laurea di:
Davide DANZI, matricola 636839
Giorgio GATTI, matricola 636841
Anno Accademico 2002-2003

A Te
che nonostante tutto
riescisempreasorridere
e a far sorridere
“... capire il fiume`e ricercare la sua sorgente. Conoscere la sorgente`e
entrarenell’affascinantemisterodellesuevariabilit`a...,lasciandosi
trascinare dalla propria curiosit`a. Ma la curiosit`a `e essa stessa
una sorgente che zampilla piu` viva quando si accosta ad un’altra
sorgente e, se questa non c’`e, spinge a cercarla. Ogni creatura
vivente `e dunque un fiume e una sorgente insieme, dipende da chi
la osserva e da come la si guarda: chi ha fretta pu`o vedere solo
la forma apparente, momentanea (il letto del fiume), chi `e curioso
pu`o risalire fino alla sorgente o ritrovarne le tracce nella forma
apparente.”
(tratto da “ La sorgente ” di G. Salvini)
3

Sommario
Il presente lavoro prende spunto dal sistema Bliss2000, implementa-
zione informatica di uno specifico linguaggio di Comunicazione Au-
mentativa Alternativa (AAC), frutto della collaborazione tra il prof.
Somalvico e la Dott.sa Gava, psicologa della comunicazione.
Lo scopo di questa tesi `e di proporre una nuova versione di questo
strumento informatico con una serie di nuove funzionalit`a e modalit`a
d’uso che partono da un’attenta analisi dei bisogni e delle esigenze degli
utenti. L’intero processo di sviluppo `e supportato da una preziosa
sperimentazione sul campo presso alcuni centri specializzati, in cui si
`e potuto verificare l’efficacia della nuova versione direttamente sugli
utenti che la usano.
In particolare l’aspetto innovativo della tesi si focalizza sull’im-
plementazione di un Assistente Compositore che aiuta il disabile ver-
bale nella costruzione della frase da comunicare, mediante l’uso di un
sistema di predizione basato su tecniche di machine learning.
Irisultatisperimentaliottenutihannoconfermatolaversatilit`a, l’ef-
ficacia e la facilit`a d’uso del sistema che grazie all’Assistente Com-
positore comporta una notevole riduzione dei tempi e delle energie
impiegate.
5

Ringraziamenti
Il nostro primo pensiero va a quella mente sublime che `e stato il
prof. Marco Somalvico, filosofo e intraprendente scienziato di fama in-
ternazionale, professore originale capace di venti citazioni cinematogra-
fiche in un’ora di lezione, pioniere al Politecnico di progetti dedicati ai
disabili, che ci ha permesso di iniziare questo lavoro di tesi.
Un particolare riconoscimento, accompagnato da una sincera dose
di stima, alla prof.sa Licia Sbattella, per la fiducia dimostrata come di-
rettrice d’orchestra a concerto iniziato. Standing ovation per il tridente
formato da Nicola, che da buon surfista ha resistito, senza affondare,
alle nostre riunioni mattone; Matteo, il guru del machine learning; la
dott.sa Gava per gli impagabili consigli di psicologa ed esperta di AAC.
Un ringraziamento al personale del PoloH e del Servizio di Neuro-
psichiatria Infantile, in modo speciale a Ilaria, Max, Claudio, Cristina,
Enrico e Cristina per la disponibilit`a e l’interesse mostrato. Grazie a
Elena per la pazienza avuta come web designer e a tutti i ragazzi della
1aA del Liceo Artistico.
Per ultima, ma come avviene nelle premiazioni, la prima sul podio,
Elisa, a cui spetta un mare di gratitudine, perch`e insieme a Carmen e
Luciano, `e stata un punto di riferimento per tutta la tesi, ma prima di
tutto una nuova compagna di vita.
Ai miei genitori i quali ,chiss`a come, hanno sempre trovato un buon
motivo per credere in me. A Giorgio, per essere stato per undici anni
un compagno esemplare ma soprattutto per essere diventato un amico
speciale. A Silvia, per avermi regalato l’ultima chiave mancante per
aprire la porta del mondo dei sogni.
A tutti..... grazie di cuore !
Davide
Grazie ai miei genitori e a Manuele, per i quali spesso sono stato
un fantasma. Grazie a Davide, per avermi sopportato in questi anni,
perch`e nonostante fisicamente non pesi molto, so, a volte, di essere
pesante. Grazie ai pochi ma veri Amici che ho, che con una parola, un
pensiero, una presenza o in un qualunque altro modo sono stati la mia
luce in questi anni. Grazie !
Giorgio
7

Indice
Sommario 5
Ringraziamenti 7
Indice 9
Indice delle figure 13
Indice delle tabelle 21
1 Introduzione 23
2 Stato dell’Arte 29
2.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2 Contesto Applicativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.1 La Comunicazione . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.2 I problemi dei disabili verbali . . . . . . . . . . 37
2.2.3 Augmentative Alternative Communication (AAC) 42
2.2.4 Sistema di Comunicazione Bliss . . . . . . . . . 48
2.3 Aiuto Informatico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.3.1 Intelligenza Artificiale e Handicap . . . . . . . . 59
2.3.2 Sistemi informatici commerciali di AAC . . . . 67
3 Impostazione del Progetto Bliss2003 93
3.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.2 Stato di funzionamento del Bliss2000 . . . . . . . . . . 94
3.2.1 Scelte progettuali . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.2.2 Ambienti di lavoro . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.2.3 Architettura Software . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.3 Fase di Testing e Debugging del Bliss2000 . . . . . . . 104
3.3.1 Obiettivi e requisiti dell’attivit`a di verifica . . . 104
3.3.2 Reingegnerizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3.3.3 Modalit`a operative . . . . . . . . . . . . . . . . 113
9
3.4 Studio delle caratteristiche del Bliss2003 . . . . . . . . 120
3.4.1 Valutazione delle esigenze . . . . . . . . . . . . 120
3.4.2 Specifiche delle nuove funzionalit`a . . . . . . . . 128
3.4.3 Criteri di realizzazione software . . . . . . . . . 133
4 Assistente Compositore 139
4.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
4.2 Stato dell’arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
4.2.1 Importanza della scansione . . . . . . . . . . . . 140
4.2.2 Modalit`a di controllo . . . . . . . . . . . . . . . 142
4.2.3 Metodi di scansione . . . . . . . . . . . . . . . . 143
4.2.4 Tecniche di predizione . . . . . . . . . . . . . . 145
4.2.5 Sistema di scansione in Bliss2000 . . . . . . . . 147
4.3 Caratteristiche dell’Assistente Compositore . . . . . . . 148
4.4 Analisi e specifica dei requisiti . . . . . . . . . . . . . . 149
4.5 Principi di funzionamento . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4.5.1 Modello Probabilistico . . . . . . . . . . . . . . 151
4.5.2 Fase di Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
4.5.3 Fase di Adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . 177
4.6 Progettazione e sviluppo software . . . . . . . . . . . . 178
5 Altre principali estensioni di Bliss2003 183
5.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
5.2 Interfaccia Iconografica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
5.2.1 Specifiche dei requisiti . . . . . . . . . . . . . . 184
5.2.2 Progettazione e realizzazione . . . . . . . . . . . 187
5.3 Sintesi Vocale in aiuto alla selezione . . . . . . . . . . . 192
5.3.1 Specifiche dei requisiti . . . . . . . . . . . . . . 192
5.3.2 Progettazione e realizzazione . . . . . . . . . . . 193
5.4 Caratterizzazione simbolica . . . . . . . . . . . . . . . 194
5.4.1 Specifiche dei requisiti . . . . . . . . . . . . . . 194
5.4.2 Implementazione . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
5.5 Altre funzionalit`a aggiunte . . . . . . . . . . . . . . . . 196
5.5.1 Esportazione di simboli Bliss in MsWord . . . . 196
5.5.2 Esportazione/Importazione tabella personale . . 200
6 Risultati e test sperimentali 203
6.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
6.2 Sperimentazione sul campo . . . . . . . . . . . . . . . . 204
6.2.1 Collaborazione con centri specializzati . . . . . 205
6.2.2 Caso di studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
6.3 Valutazione dell’Assistente Compositore . . . . . . . . 212
6.3.1 Condizioni di test . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
10