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乂學(xué)教育崔煒:人工智能在教學(xué)機器人中的應(yīng)用實踐

2017-06-28 06:36 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:i黑馬 來源:i黑馬
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過去10多年里,互聯(lián)網(wǎng)浪潮、人工智能技術(shù)逐漸成熟、視頻技術(shù)的發(fā)展等都推動了教育的發(fā)展。6月24日,人工智能先行者大會暨黑馬大賽...

  過去10多年里,互聯(lián)網(wǎng)浪潮、人工智能技術(shù)逐漸成熟、視頻技術(shù)的發(fā)展等都推動了教育的發(fā)展。

  6月24日,人工智能先行者大會暨黑馬大賽人工智能分賽在京舉行,近千名人工智能產(chǎn)業(yè)相關(guān)創(chuàng)業(yè)者、投資人、產(chǎn)業(yè)專家參會。本次活動由創(chuàng)業(yè)黑馬與人工智能新媒體平臺黑智聯(lián)合主辦,聯(lián)合冠名商摩比神奇與戰(zhàn)略合作伙伴鉑諾對活動進行了支持。

  下午,乂學(xué)教育首席科學(xué)家、自適應(yīng)學(xué)習和大數(shù)據(jù)專家崔煒進行了主題為《人工智能在教學(xué)機器人中的應(yīng)用實踐》的演講。以下是演講內(nèi)容節(jié)選,經(jīng)創(chuàng)業(yè)家& i黑馬編輯:

大家好,我很高興第二次站在創(chuàng)業(yè)黑馬的舞臺上,與大家分享乂學(xué)教育在過去接近兩年的時間里的一些思考與實踐。

  首先我們回顧一下過去發(fā)生了什么。在過去10多年里,互聯(lián)網(wǎng)浪潮、人工智能技術(shù)逐漸成熟、視頻技術(shù)的發(fā)展等都推動了教育的發(fā)展,具體來說有以下五波浪潮。

  第一是互聯(lián)網(wǎng)+浪潮。慕課的教育形式讓教育資源可獲得性大大提升,人們在家里就可以通過網(wǎng)絡(luò)看到斯坦福、哈佛等大學(xué)里的講課視頻,獲得高質(zhì)量的講課內(nèi)容。第二是工具化的浪潮。一些教學(xué)工具、學(xué)習工具,給師生帶來很多方便,比如學(xué)生可以在沒有老師幫助的情況下,通過學(xué)習工具,快速找到他們問題的答案。第三是O2O的浪潮。這很好地解決了信息不對稱的問題,讓更多更好教師資源能夠觸及更多人。第四是真人一對一的浪潮。通過視頻技術(shù),很多人足不出戶就能享受到國內(nèi)外名師一對一的個人輔導(dǎo)。第五也是現(xiàn)在最火的這一波浪潮,就是人工智能的浪潮?,F(xiàn)在有很多做人工智能+教育的應(yīng)用,包括采用圖像識別的技術(shù)做一些題目搜索,用語音測評的技術(shù)做口語的識別等等。

  我們再來看看教育行業(yè)的痛點。傳統(tǒng)教育的場景是一對多,一個老師對幾十上百個學(xué)生進行授課。這種情況下,老師采用是一刀切的教學(xué)方式,不能照顧到不同水平的學(xué)生。從學(xué)生角度來看,很多學(xué)生都不能得到個性化輔導(dǎo),導(dǎo)致學(xué)習無法提升。另一方從教師角度來看,教師資源是教學(xué)的核心,但是 優(yōu)質(zhì)教師資源稀缺且昂貴。一個最好的老師,在保證教學(xué)效果的情況下,最多只能帶100個以內(nèi)的學(xué)生。

  同時,我們也看到人工智能技術(shù)帶來了很多應(yīng)用。比如Alpha Go成功戰(zhàn)勝了一位又一位的圍棋大師,比如在金融交易所里,有不少是機器在做交易,眾所周知,巴菲特每年收益率在20%以上。但是有一家公司能做到年收益率30%以上,叫復(fù)興科技,是由一位數(shù)學(xué)科學(xué)家創(chuàng)立的,采用了人工智能技術(shù)構(gòu)建一個金融交易的模型,構(gòu)建一個高頻交易的策略,寫好代碼后計算機可以自動化交易。

  看了人工智能這么多成功應(yīng)用之后,結(jié)合教育行業(yè)的痛點,我們想在教育領(lǐng)域里打造一個類似Alpha Go的教學(xué)機器人,給每個人帶來個性化的輔導(dǎo)。它能夠關(guān)注每個學(xué)生的學(xué)習情況,并且能夠提供個性化的學(xué)習建議和輔導(dǎo)。

  我們先來看看國外這一塊的發(fā)展情況。其實人工智能+教育在國外已經(jīng)有十幾年的發(fā)展歷史。國內(nèi)我們想要打造的人工智能+教育的“特級教師”,在國外對應(yīng)的概念叫自適應(yīng)學(xué)習。自適應(yīng)學(xué)習本質(zhì)上就是利用人工智能和大數(shù)據(jù)分析,依據(jù)學(xué)生個人的知識狀況和能力水平,給學(xué)生推薦個性化的學(xué)習解決方案,讓這個學(xué)生學(xué)習變得更加有效率。

  目前為止,國外已經(jīng)有幾十家自適應(yīng)教育產(chǎn)品的公司,包括我們都知道的Knewton,它目前已經(jīng)融資1.5億美元。很多國外著名的媒體比如經(jīng)濟學(xué)人,福布斯,還有比爾蓋茨基金會等,都非常認可自適應(yīng)學(xué)習這個發(fā)展方向的趨勢,因為它回歸到教育的本質(zhì),真正能做到因材施教。

  國外已經(jīng)有很多公司對學(xué)生使用自適應(yīng)學(xué)習產(chǎn)品的學(xué)習效果進行了詳細分析,有公司發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習的學(xué)習效果,已經(jīng)非常接近1對1的老師。2014年的研究也發(fā)現(xiàn),通過自適應(yīng)學(xué)習代數(shù)課程,問題解決能力能提高25%,集合代數(shù)就提高70%,而且還能降低學(xué)校整體的輟學(xué)率,提升學(xué)生升學(xué)率。從另一個角度看,自適應(yīng)學(xué)習產(chǎn)品還能在一定程度上減少學(xué)校的人工成本,因為學(xué)生大部分時間都是在系統(tǒng)上學(xué)習,真人老師可能更多屬于一個輔助角色。

  除了借鑒國外自適應(yīng)學(xué)習產(chǎn)品的經(jīng)驗,我們也需要結(jié)合中國國情,打造一款針對中國學(xué)生K12領(lǐng)域進行自適應(yīng)學(xué)習產(chǎn)品。其實無論是傳統(tǒng)還是MOOC形式的教學(xué),所有學(xué)生在每個知識點上花費的時間都是一樣的。一個學(xué)生對知識點A掌握得好,另外一個不好,但是他們所花的時間一樣。

  而在咱們的自適應(yīng)學(xué)習系統(tǒng)里,改進了這種學(xué)習方式。怎么做呢?

  首先,我們通過檢測發(fā)現(xiàn)他的薄弱知識點,并且詳細了解到每個學(xué)生在每個細小知識點上不同的掌握情況。

  我們知道,我們給學(xué)生精準的定位他的知識狀態(tài)的時候,其實是在一個龐大的知識狀態(tài)空間里給學(xué)生定位到他所處的知識狀態(tài)。如果一個知識里包括500個知識點,其實搜索的空間就是2的500次方,因為每個知識點對應(yīng)的兩種狀態(tài):掌握、沒有掌握。2的500次方是個龐大的搜索空間,做窮取法的話其實是非常耗時耗力的。此外,這500個知識點里面有些知識點跟其它的知識點關(guān)聯(lián)比較大,因為它跟其它的知識點連接的更加緊。所以,我們在給學(xué)生挑選知識點的時候,要快速的找到知識含量最大的知識點。

  因此,我們采用了類似AlphaGO的技術(shù),結(jié)合了知識空間理論和信息流技術(shù),在更廣泛的人工智能技術(shù)框架下,做到了快速縮小知識狀態(tài)的搜索范圍,給學(xué)生精準定位他的知識狀態(tài),同時快速找到知識含量最大的知識點。這樣我們也就做到了,只需要花一兩百道題的測試,我們就能針對500個知識點,快速檢測出學(xué)生的知識狀況。

  除了快速檢測,我們也希望快速定位學(xué)生早期出現(xiàn)的問題,而不是等到學(xué)生在期末考試才發(fā)現(xiàn)。所以,我們系統(tǒng)做到的是持續(xù)跟蹤、評估學(xué)生在學(xué)習過程中的學(xué)習掌握情況,學(xué)生做完每一道題,看完每個知識點或者做完練習題,我們都會相對應(yīng)得出學(xué)生在該知識點上的掌握情況。并且,我們會根據(jù)整個知識體系重新為進行學(xué)生的個人畫像。這就像一個特級老師,不僅僅了解這個學(xué)生在某個專題上所掌握的情況,還了解他在整個知識體系中的知識掌握情況,實時跟進。

  通過快速檢測、持續(xù)跟蹤和評估、夠構(gòu)建學(xué)生的畫像,我們就能給學(xué)生推薦個性化學(xué)習內(nèi)容,從而匹配他最佳的學(xué)習路徑。比如40分的學(xué)生給他提供40-45分的學(xué)習內(nèi)容,讓這個學(xué)生迅速獲得他學(xué)習成就感,從而提升他的學(xué)習興趣和動力。

  教育領(lǐng)域的推薦完全不同于電商、資訊的個性化推薦,就像 AlphaGO的模型只能用來下圍棋,不能下象棋,我們在構(gòu)建我們教育領(lǐng)域的個性化學(xué)習路徑推薦的時候,結(jié)合了人工智能+教育測量學(xué)、教育理論知識。不僅考察給學(xué)生推薦知識點的屬性,還同時考察學(xué)生當前的能力水平、學(xué)習能力、學(xué)習效率和學(xué)生的當前知識狀態(tài),并且實時更新。也就是說,我們的個性化推薦會隨著學(xué)生的能力水平變化、知識狀態(tài)的變化,進行實時改進和更新。后臺根據(jù)這些數(shù)據(jù)不斷更新我們對這個學(xué)生的認知。

  教育產(chǎn)品是很看重效果的。我們產(chǎn)品上線近一年的時間,大部分使用的學(xué)生都能得到有效的學(xué)習成績有效的提升,一位學(xué)生原來只能考70多分,使用4個月后提高到了120多分,我們也收到了這位同學(xué)的校長的表揚。還有很多學(xué)生反饋表示他們喜歡這種新型的人機結(jié)合學(xué)習模式。

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