Искусственный интеллект и школа будущего

Фото / Getty Images

Тесса Венелл '08, 19 ноября 2020 г.

Представьте класс в будущем, где учителя работают вместе с партнерами по искусственному интеллекту, чтобы ни один ученик не остался позади.

Тщательный мониторинг ИИ-партнера замечает учащегося сзади, который был тихим и неподвижным в течение всего класса, и ИИ-партнер предлагает учителю привлечь ученика. При вызове студент задает вопрос.Учитель разъясняет представленный материал, и каждый ученик лучше понимает урок.

Это часть более широкого видения будущих классов, в которых обучение человека и технология искусственного интеллекта взаимодействуют для улучшения образовательной среды и опыта обучения.

Джеймс Пустеёвски, профессор информатики TJX Feldberg, работает над этим видением с командой, возглавляемой Колорадским университетом в Боулдере, в рамках нового Института ИИ, финансируемого Национальным научным фондом, для объединения студентов и ИИ, финансируемого Национальным научным фондом.

Исследование сыграет решающую роль в обеспечении того, чтобы агент ИИ был естественным партнером в классе, с языковыми и визуальными способностями, позволяющими ему не только слышать, что говорят учитель и каждый ученик, но и замечать жесты (указывание, пожимание плечами). , качание головой), взгляд и выражение лица (отношения и эмоции учащихся).

Пустеевски потребовалось некоторое время, чтобы ответить на вопросы BrandeisNOW о своем исследовании.

Как ваше исследование помогает построить этот класс будущего?

Последние пять лет мы работали над созданием мультимодальной системы воплощенных аватаров под названием «Диана», которая взаимодействует с человеком для выполнения различных задач. Она может говорить, слушать, видеть и реагировать на язык и жесты своего партнера-человека, а затем выполнять действия в среде трехмерного моделирования под названием VoxWorld. Это работа, которую мы проводим с нашими сотрудниками из Университета штата Колорадо под руководством Росса Бевериджа в их лаборатории технического зрения. Мы снова работаем вместе (CSU и Brandeis), чтобы помочь внедрить такое «воплощенное взаимодействие человека с компьютером» в классе. Нихил Кришнасвами, мой бывший доктор философии. студентка и соразработчик Дианы присоединилась к CSU в составе их команды.

Как это работает в условиях классной комнаты?

Сначала это бестелесно, например, виртуальное присутствие на iPad, где оно способно распознавать голоса разных учеников.Итак, представьте себе класс: от шести до десяти детей в начальной школе. Первоначальная цель в первый год состоит в том, чтобы ИИ-партнер пассивно следил за разными учащимися, в том, как они разговаривают и взаимодействуют, а затем, в конце концов, партнер научится вмешиваться, чтобы убедиться, что все представлены и участвуют в равноправии. школьный класс.

Есть ли другие условия, в которых Диана была бы полезна, помимо классной комнаты?

Допустим, у меня есть приложение Джулии Чайлд на моем iPad, и я хочу, чтобы она помогла мне испечь хлеб. Если я запущу программу на iPad, аватар Джулии Чайлд сможет понять мою речь. Если у меня настроена камера, программа позволяет мне полностью встроиться и воплотиться в виртуальном пространстве вместе с ней, чтобы она могла мне помочь.

Скриншот воплощенной системы аватара «Диана».

Как она вам помогает?

Она смотрела на мой стол и говорила: «Хорошо, у тебя есть все, что тебе нужно». И тогда я бы сказал: «Я так думаю». Итак, камера будет включена, и если бы у вас на столе были разложены все материалы для выпечки, она бы отсканировала стол. Она говорила: я вижу муку, дрожжи, соль и воду, но не вижу никакой посуды: тебе понадобится чашка, тебе понадобится чайная ложка. После того, как у вас было все необходимое, она говорила вам положить муку в «вон ту миску». А потом она покажет вам, как его смешивать.

Это где Диана входит?

Да, Диана фактически становится «воплощенным присутствием» при взаимодействии человека с компьютером: она может видеть, что вы делаете, вы можете видеть, что делает она. При общении в классе Диана могла бы помочь учащимся составить планы уроков, посредством диалогов и жестов, а также следить за их успеваемостью, настроением и уровнями удовлетворенности или разочарования.

Использует ли Диана виртуальное обучение в образовании?

Использование ИИ-партнера для виртуального обучения может быть довольно естественным взаимодействием.Фактически, с такой платформой, как Zoom, многие вычислительные проблемы на самом деле проще, поскольку голосовые и видеодорожки разных говорящих уже сегментированы и идентифицированы. Кроме того, в представлении всех студентов на Hollywood Squares виртуальный ИИ-партнер может показаться не таким уж неестественным, и Диане будет легче интегрироваться со студентами онлайн.

На какой стадии сейчас находится исследование?

В рамках Института искусственного интеллекта под руководством Калифорнийского университета в Боулдере исследование только началось. Это пятилетний проект, и он сдвинулся с мертвой точки. Это захватывающее новое исследование, которое начинает отвечать на вопросы об использовании наших аватаров и технологий агентов со студентами в классе.

Исследование финансируется Национальным научным фондом, а партнерами CU Boulder в этом исследовании являются Университет Брандейса, Государственный университет Колорадо, Калифорнийский университет в Санта-Круз, Калифорнийский университет в Беркли, Вустерский политехнический институт, Технологический институт Джорджии, Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн и Университет Висконсин-Мэдисон.