AIが科学博物館での学習と関与を高めることが実証される

カーネギーメロン大学のヒューマンコンピュータインタラクション研究所（HCII）の研究者チームは、博物館の展示会で学習と関与を効果的に高める新しい方法を実証しました。チームは、人工知能（AI）を使用して、来館者と交流する知的な仮想アシスタントを含む、新しい双方向型・体験型の展示を開発しました。

従来の展示会と比較して、新しい知能展示会は、学習と展示会に費やした時間の増加につながることがわかりました。

チームの研究結果は、学習科学ジャーナルに掲載されました。

遊びを学習に変える

ネスラ・ヤニエルは、HCIIの教員であり、研究プロジェクトの責任者です。

「人工知能とコンピュータビジョンを使用することで、遊びを学習に変えることができました」とヤニエルさんは述べました。

チームには、ケン・コエディンガーとスコット・ハドソン（CMU）、ケビン・クロウリー（ピッツバーグ大学）、ヤングウック・ドゥ（ジョージア工科大学）も参加していました。

博物館で人気の展示会の一つは、地震展示会で、子供たちは塔を建てて、台が揺れても倒れないように工夫します。展示会の周りに子供たちの科学への関心を引き出す説明パネルが置かれていますが、その有効性については明確な証拠がありません。

AI強化型地震テーブル

ヤニエル率いる研究チームは、カメラ、タッチスクリーン、ビッグディスプレイを備えたAI強化型地震テーブルを開発しました。また、NoRillaという仮想ゴリラ型の知的エージェントも搭載されています。ノリラは従来の説明パネルに代わって、参加者と交流し、さまざまな課題へと導き、塔が倒れた理由や倒れなかった理由など、地震展示に関する質問をします。

チームは、ピッツバーグのカーネギー科学センターで知能型地震展示会をテストしました。センターで夏期キャンプに参加する子供たちは、知能型展示会または従来の展示会と交流し、事前および事後テストとアンケートに回答しました。チームはまた、訪問者が展示会と交流する様子を観察しました。

アンケートの結果、子供たちは知能型展示会から有意に多く学び、従来の展示会と比較して同じくらいの楽しさを感じたことがわかりました。AI展示会は子供たちが科学的概念をよりよく理解するのに役立ち、また建築とエンジニアリングのスキルも向上しました。

研究の結果は、知能型展示会では約6分間滞在したのに対し、従来の展示会では約1分30秒しか滞在しなかったことも明らかになりました。

コエディンガーは、HCIIの教授です。

「特に印象的なのは、このシステムが子供たちを現実の科学的実験と思考に参加させる方法です」とコエディンガーは述べました。「子供たちはただ理解するだけでなく、より多く考える必要があるにもかかわらず、通常の展示よりも楽しんでいます」

「私たちの展示会は、実物の物理実験を有意義な学習体験にするためのガイダンスとサポートを自動化しました」とヤニエルは付け加えました。「博物館では、親が子供たちを助けるための関連知識を持っていない場合があり、スタッフも常に利用可能ではありません。人工知能とコンピュータビジョンを使用することで、さまざまな背景を持つより多くの子供たちに、より大きな規模でこの体験を提供できます」

ヤニエルは、この新しい技術が博物館だけでなく、教室や自宅での学生にも役立つ可能性があると述べています。