© 2022 Издательство журнала EdExpert
ТЕНДЕНЦИИ
Оцифрованный век
Стэнфордский университет собрал ведущих ученых из нескольких институтов в 100-летний проект по исследованию ИИ
В 2014 г. Стэнфордский университет пригласил ведущих ученых из нескольких институтов, чтобы начать 100-летний проект по исследованию искусственного интеллекта (TheOneHundredYearStudyonArtificial Intelligence). Проект призван ответить, каким образом ИИ оказывает влияние на все аспекты человеческой жизни — на отдельных людей, сообщества и общество в целом — с точки зрения науки, разработки и внедрения компьютерных систем с ИИ.
Каждые пять лет Постоянный комитет исследования будет формировать Исследовательскую комиссию, чтобы проверять прогресс ИИ за годы после отчета последней комиссии, изучать достижения и описывать технические и социальные вызовы и возможности, которые могут возникнуть, в том числе в сфере этики и экономики.
В сентябре 2016 г. участники проекта выпустили первый доклад, в котором объясняют, как ИИ уже изменил мир за последние 15 лет, и дают прогнозы на будущее. EDexpert публикует выдержки из отчета, посвященные влиянию ИИ на развитие сферы образования.
Каждые пять лет Постоянный комитет исследования будет формировать Исследовательскую комиссию, чтобы проверять прогресс ИИ за годы после отчета последней комиссии, изучать достижения и описывать технические и социальные вызовы и возможности, которые могут возникнуть, в том числе в сфере этики и экономики.
В сентябре 2016 г. участники проекта выпустили первый доклад, в котором объясняют, как ИИ уже изменил мир за последние 15 лет, и дают прогнозы на будущее. EDexpert публикует выдержки из отчета, посвященные влиянию ИИ на развитие сферы образования.
За последние 15 лет произошли значительные сдвиги в использовании искусственного интеллекта в образовании. Области его применения очень широки — он используется как учащимися, так и педагогами в школьных и университетских программах. И хотя для качественного образования всегда будет необходимо живое участие педагогов, ИИ обещает улучшить качество обучения на всех уровнях, особенно во внедрении индивидуального подхода в глобальных масштабах.
Довольно долго роботы являются популярными обучающими устройствами. Например, комплекты «Лего» (Lego Mindstorms) разработаны совместно с медиалабораторией Массачусетского университета США (MIT Media Lab) еще в 1980-х. Тем не менее процесс внедрения технологий ИИ в школах и университетах происходит медленно, в основном из-за недостатка финансирования и убедительности фактической базы, доказывающей, что он помогает студентам в достижении учебных целей. В следующие 15 лет в типичном североамериканском городе использование «умных воспитателей» и других ИИ-технологий для помощи учителям на уроках и дома, похоже, значительно расширится.
Довольно долго роботы являются популярными обучающими устройствами. Например, комплекты «Лего» (Lego Mindstorms) разработаны совместно с медиалабораторией Массачусетского университета США (MIT Media Lab) еще в 1980-х. Тем не менее процесс внедрения технологий ИИ в школах и университетах происходит медленно, в основном из-за недостатка финансирования и убедительности фактической базы, доказывающей, что он помогает студентам в достижении учебных целей. В следующие 15 лет в типичном североамериканском городе использование «умных воспитателей» и других ИИ-технологий для помощи учителям на уроках и дома, похоже, значительно расширится.
Обучающие роботы
Сегодня для использования в школе доступны наиболее сложные и универсальные комплексы от ряда компаний, создающих роботов с новой сенсорной системой, программируемой на разных языках.
- Ozobot — робот, который обучает программированию и дедуктивному мышлению в процессе его настройки на танцевальный или игровой режим, основываясь на образцах цветового кодирования.
- Cubelents помогает учить детей логическому мышлению посредством компоновки блоков для вычисления, действия или чувствования в зависимости от настройки различных соединений.
- Функции робота Dash and Dot от компании Wonder Workshop охватывают широкий диапазон возможностей программирования. Дети 8 лет и старше могут создавать простые алгоритмы, используя визуальный язык программирования Blockly, или приложения для iOS и Android, применяя язык C или Java.
- PLEO rb — робот-питомец, который помогает детям изучать биологию, когда они обучают робота реагировать на различные аспекты окружающего мира.
Системы репетиторства (ITS) и онлайн-обучение
ITS разработана в исследовательской лаборатории на основе проектов (например, Why2-Atlas), которые поддерживали диалог между машиной и человеком. Быстрый переход системы ITS от лабораторных испытаний к использованию в реальности удивляет и радует. Скачиваемое ПО и онлайн-системы (Carnegie Speech или Duolingo) обеспечивают обучение иностранному языку с помощью системы автоматического распознавания речи (Automatic Speech Recognition) и техники обработки естественного языка (NLP) для обнаружения ошибок в речи и помощи в их исправлении. Системы репетиторства («Когнитивный репетитор Карнеги», Carnegie Cognitive Tutor) использовался в колледжах и старших классах США для помощи студентам в изучении математики.
Другие ITS были разработаны для обучения географии, медицинской диагностике, компьютерной грамотности и программированию, генетике и химии. Когнитивные воспитатели используют ПО для имитации роли настоящего наставника, давая, например, подсказки, когда студент застревает над математической задачкой. Основываясь на том, какая требуется подсказка и каков был ответ, когнитивный репетитор формирует отдачу в соответствии с контекстом.
В системе высшего образования приложения усложняются. ITS под названием Sherlock начали использовать при обучении техников ВВС США диагностике проблем в электрических системах самолетов. Институт информационных наук Университета Южной Калифорнии разработал усовершенствованные учебные модули, базирующиеся на аватаре, чтобы тренировать поведение военных чиновников в мультикультурной среде перед их отправкой за границу. Новые алгоритмы для индивидуальных уроков («Бейзианский мониторинг знаний», Bayesian Knowledge Tracing) делают возможной персонализацию качественного обучения и решают задачу его последовательности.
Самым удивительным стал бурный рост числа массовых открытых онлайн-курсов (MOOCs) и других моделей онлайн-обучения на всех уровнях, включая использование таких инструментов, как «Википедия» и «Академия Хана» (Khan Academy). Это удивляет, как и использование современных систем управления обучением, в которые встроены синхронные и асинхронные образовательные и адаптивные инструменты обучения.
С конца 1990-х такие компании, как Educational Testing Service и Pearson, разрабатывают инструменты автоматической оценки эссе студентов при стандартных тестированиях. Большинство популярных MOOCs, включая созданные на базе EdX, Corsera и Udacity, применяют технологии NLP, машинного обучения и краудсорсинга для оценки коротких тестов, эссе и программных заданий. Количество систем онлайн-образования, которые поддерживают профессиональное образование на уровне выпускников вузов и обучение на протяжении всей жизни, тоже быстро увеличивается. У таких систем большие перспективы, так как необходимость взаимодействия лицом к лицу не столь важна для работающих профессионалов и их переквалификации. Они первыми начнут их активно применять, как только технологии будут протестированы и одобрены.
Можно утверждать, что ИИ — это секретный соус, позволяющий педагогам и инструкторам, в особенности в высшем образовании, умножить размер классов в несколько десятков тысяч раз. Для непрерывного тестирования большого количества учеников также возможно автоматическое генерирование вопросов, предназначенных для оценки словарного запаса («кто?», «что?», «когда?», «где?», «почему?»), а также использование таких электронных ресурсов, как WordNet и «Википедия».
Другие ITS были разработаны для обучения географии, медицинской диагностике, компьютерной грамотности и программированию, генетике и химии. Когнитивные воспитатели используют ПО для имитации роли настоящего наставника, давая, например, подсказки, когда студент застревает над математической задачкой. Основываясь на том, какая требуется подсказка и каков был ответ, когнитивный репетитор формирует отдачу в соответствии с контекстом.
В системе высшего образования приложения усложняются. ITS под названием Sherlock начали использовать при обучении техников ВВС США диагностике проблем в электрических системах самолетов. Институт информационных наук Университета Южной Калифорнии разработал усовершенствованные учебные модули, базирующиеся на аватаре, чтобы тренировать поведение военных чиновников в мультикультурной среде перед их отправкой за границу. Новые алгоритмы для индивидуальных уроков («Бейзианский мониторинг знаний», Bayesian Knowledge Tracing) делают возможной персонализацию качественного обучения и решают задачу его последовательности.
Самым удивительным стал бурный рост числа массовых открытых онлайн-курсов (MOOCs) и других моделей онлайн-обучения на всех уровнях, включая использование таких инструментов, как «Википедия» и «Академия Хана» (Khan Academy). Это удивляет, как и использование современных систем управления обучением, в которые встроены синхронные и асинхронные образовательные и адаптивные инструменты обучения.
С конца 1990-х такие компании, как Educational Testing Service и Pearson, разрабатывают инструменты автоматической оценки эссе студентов при стандартных тестированиях. Большинство популярных MOOCs, включая созданные на базе EdX, Corsera и Udacity, применяют технологии NLP, машинного обучения и краудсорсинга для оценки коротких тестов, эссе и программных заданий. Количество систем онлайн-образования, которые поддерживают профессиональное образование на уровне выпускников вузов и обучение на протяжении всей жизни, тоже быстро увеличивается. У таких систем большие перспективы, так как необходимость взаимодействия лицом к лицу не столь важна для работающих профессионалов и их переквалификации. Они первыми начнут их активно применять, как только технологии будут протестированы и одобрены.
Можно утверждать, что ИИ — это секретный соус, позволяющий педагогам и инструкторам, в особенности в высшем образовании, умножить размер классов в несколько десятков тысяч раз. Для непрерывного тестирования большого количества учеников также возможно автоматическое генерирование вопросов, предназначенных для оценки словарного запаса («кто?», «что?», «когда?», «где?», «почему?»), а также использование таких электронных ресурсов, как WordNet и «Википедия».
Образовательная аналитика
Объемы данных, собранные с глобальных обучающих систем, начиная от MOOCs до «Академии Хана» и включая меньшие онлайн-программы, способствовали быстрому росту сферы образовательной аналитики. Онлайн-курсы хороши не только для повсеместного распространения, они являются естественными механизмами для сбора данных, что будет способствовать научным открытиям и повышению качества образования в больших масштабах. Такие организации, как Общество исследований в образовательной аналитике (SOLAR), появление и развитие таких мероприятий, как Конференция по образовательной аналитике и базам знаний и конференция «Обучение в масштабе» (L@S), отражают этот тренд. Это сообщество применяет глубокое изучение, обработку естественного языка и другие методы ИИ для анализа вовлеченности студентов, их поведения и результатов.
Текущие проекты направлены на моделирование общих заблуждений учащихся, предугадывание типичных ошибок студентов и обеспечение обратной связи с учащимся в реальном времени, что тесно связано с результатами обучения. Недавняя работа была посвящена пониманию когнитивных процессов у людей, вовлеченных в осмысление, написание, приобретение знаний, запоминание и применение этих знаний в образовательной практике, путем разработки и тестирования образовательных технологий.
Текущие проекты направлены на моделирование общих заблуждений учащихся, предугадывание типичных ошибок студентов и обеспечение обратной связи с учащимся в реальном времени, что тесно связано с результатами обучения. Недавняя работа была посвящена пониманию когнитивных процессов у людей, вовлеченных в осмысление, написание, приобретение знаний, запоминание и применение этих знаний в образовательной практике, путем разработки и тестирования образовательных технологий.
Вызовы и возможности
В наше время можно ожидать все более изощренного использования технологий ИИ в школах, колледжах и университетах. В следующие 15 лет не исключено, что технологии ИИ с лучшими системами взаимодействия будут ассистировать преподавателям как в школе, так и дома. Исследовательская комиссия ожидает, что будут разработаны более общие и сложные сценарии виртуальной реальности для различных предметных дисциплин. Некоторые шаги в этом направлении предпринимаются уже сейчас — идет расширение сотрудничества между исследователями ИИ и специалистами в области гуманитарных и социальных наук. Примерами могут послужить проект Стэндфордского университета Galileo Correspondence Project и проект Колумбийского университета The Making and Knowing Project. Эти междисциплинарные проекты формируют опыт работы с историческими документами вместе с использованием виртуальной реальности (VR) для изучения интерактивных археологических сайтов. Методы VR уже используются в естественных науках (биология, анатомия, геология и астрономия), чтобы позволить учащимся контактировать со средами и объектами, с которыми сложно взаимодействовать в реальном мире. Воссоздание прошлых и выдуманных миров станет столь же популярным для сферы искусства и науки.
Техники ИИ все больше будут размывать грань между формальным обучением в классе и самообразованием. Адаптивные системы обучения станут основной частью учебного процесса в системе высшего образования из-за необходимости сдерживать расходы на обслуживание большего числа учащихся, позволяя им быстрее «передвигаться» в школьной системе.
Хотя формальное образование не исчезнет, Исследовательская комиссия уверена, что MOOCs и другие формы онлайн-образования станут частью обучения на всех уровнях, начиная со школьной системы до вузов в смешанной форме классного обучения. Это развитие облегчит индивидуальную настройку обучения, при которой студенты смогут учиться в своем темпе, используя максимально им подходящие образовательные техники. Системы онлайн-образования будут учиться одновременно со студентами, тем самым поддерживая быстрый прогресс. В свою очередь, образовательная аналитика ускорит разработку инструментов персонализированного обучения.
Текущий переход от книг в твердом переплете к цифровым аудиоматериалам и текстам, похоже, также станет распространенным явлением. Цифровые устройства для чтения тоже «поумнеют», предоставляя студентам свободный доступ к дополнительной информации о предмете по мере его изучения. Технология машинного перевода, в свою очередь, упростит перевод учебных материалов на другие языки с достаточной степенью точности. Услуги по переводам учебников, которые сейчас выполняются только живыми переводчиками, будут с возрастающей степенью включать автоматические методы повышения скорости и упорядоченности их услуг для школьной системы.
Системы онлайн-образования также расширят возможности повышения уровня знаний и навыков для взрослых и работающих профессионалов.
Техники ИИ все больше будут размывать грань между формальным обучением в классе и самообразованием. Адаптивные системы обучения станут основной частью учебного процесса в системе высшего образования из-за необходимости сдерживать расходы на обслуживание большего числа учащихся, позволяя им быстрее «передвигаться» в школьной системе.
Хотя формальное образование не исчезнет, Исследовательская комиссия уверена, что MOOCs и другие формы онлайн-образования станут частью обучения на всех уровнях, начиная со школьной системы до вузов в смешанной форме классного обучения. Это развитие облегчит индивидуальную настройку обучения, при которой студенты смогут учиться в своем темпе, используя максимально им подходящие образовательные техники. Системы онлайн-образования будут учиться одновременно со студентами, тем самым поддерживая быстрый прогресс. В свою очередь, образовательная аналитика ускорит разработку инструментов персонализированного обучения.
Текущий переход от книг в твердом переплете к цифровым аудиоматериалам и текстам, похоже, также станет распространенным явлением. Цифровые устройства для чтения тоже «поумнеют», предоставляя студентам свободный доступ к дополнительной информации о предмете по мере его изучения. Технология машинного перевода, в свою очередь, упростит перевод учебных материалов на другие языки с достаточной степенью точности. Услуги по переводам учебников, которые сейчас выполняются только живыми переводчиками, будут с возрастающей степенью включать автоматические методы повышения скорости и упорядоченности их услуг для школьной системы.
Системы онлайн-образования также расширят возможности повышения уровня знаний и навыков для взрослых и работающих профессионалов.
Социальные последствия
В странах, где доступ к образованию для широких масс затруднен, онлайн-образование даст позитивный эффект. Онлайн-ресурсы облегчат работу фондов, поддерживающих международные образовательные программы, обеспечивая их инструментами и относительно простыми в использовании приложениями. Например, есть огромное количество образовательных приложений, разработанных под iPad, многие из которых бесплатны.
К негативным аспектам можно отнести то, что уже сейчас существует сильный тренд среди учащихся к ограничению социальных контактов в пользу онлайн-общения и проведения большей части времени в онлайн-программах в ущерб социализации. Если образование тоже будет все активнее перетекать в онлайн-сферу, то как отразится на социальном развитии подрастающего поколения нехватка регулярного живого контакта со сверстниками? Некоторые технологии, как было доказано, дают и побочные неврологические эффекты (Ученые исследовали, как зависимость от GPS может привести к изменениям гиппокампа (часть лимбической системы головного мозга. — Прим. пер.). Kim Tingley, The Secrets of the Wave Pilots,"The New York Times, March 17, 2016). С другой стороны, дети-аутисты уже извлекли пользу от взаимодействия с системами ИИ («Для Siri с любовью: как Apple Siri стала лучшим другом для одного мальчика с аутизмом». Judith Newman, To Siri, With Love: How One Boy With Autism Became BFF With Apple's Siri, The New York Times, October 17, 2014.).
Фото с сайта: www.tacomalibrary.org
К негативным аспектам можно отнести то, что уже сейчас существует сильный тренд среди учащихся к ограничению социальных контактов в пользу онлайн-общения и проведения большей части времени в онлайн-программах в ущерб социализации. Если образование тоже будет все активнее перетекать в онлайн-сферу, то как отразится на социальном развитии подрастающего поколения нехватка регулярного живого контакта со сверстниками? Некоторые технологии, как было доказано, дают и побочные неврологические эффекты (Ученые исследовали, как зависимость от GPS может привести к изменениям гиппокампа (часть лимбической системы головного мозга. — Прим. пер.). Kim Tingley, The Secrets of the Wave Pilots,"The New York Times, March 17, 2016). С другой стороны, дети-аутисты уже извлекли пользу от взаимодействия с системами ИИ («Для Siri с любовью: как Apple Siri стала лучшим другом для одного мальчика с аутизмом». Judith Newman, To Siri, With Love: How One Boy With Autism Became BFF With Apple's Siri, The New York Times, October 17, 2014.).
Фото с сайта: www.tacomalibrary.org
Ozobot — робот размером с мячик для гольфа. Ребенок фломастером на белом листе бумаги рисует линию, а робот по ней следует. Чтобы характер движения изменялся, линию можно разукрашивать. Наблюдая за поведением небольшой машинки, дети понимают «ход мыслей» робота: как он едет, почему повернул. Также, кроме автономного режима, Ozobot поддерживает и внешнее управление. Для этого в специальном мобильном приложении ребенок должен написать небольшую программу, и робот ее выполнит.
«Академия Хана» (англ. KhanAcademy) — некоммерческаяобразовательная организация, созданная в 2006 г. выпускником MIT и Гарварда Салманом Ханом. Цель академии — «предоставление высококачественного образования каждому, всюду». Сайт академии дает доступ к собранию бесплатных микролекций (более 4200), посвященных разным сферам науки, искусства и права. Проект поддерживается при помощи пожертвований. Лекции представлены на английском языке, действует проект по их переводу на другие языки, поддерживаемый волонтерами.
Если статья была для вас полезной, расскажите о ней друзьям. Спасибо!
Читайте также: