Cercetătorii dezvoltă o nouă inteligență artificială pentru a ajuta la crearea sistemelor de instruire

Cercetătorii de la Universitatea Carnegie Mellon au demonstrat cum pot construi sisteme inteligente de instruire. Aceste sisteme sunt eficiente în predarea diferitelor materii, inclusiv algebra și gramatica. 

Cercetătorii au folosit o nouă metodă care se bazează pe inteligența artificială pentru a permite unui profesor să predea un computer. Formularea face ca această metodă să pară confuză, dar gândiți-vă la ea ca la un computer care este învățat cum să predea de un profesor uman. Calculatorul poate fi predat de profesorul uman, arătându-i cum să rezolve anumite probleme, cum ar fi adăugarea pe mai multe coloane. Dacă computerul dă greșit problema, profesorul o poate corecta. 

Rezolvarea problemelor pe cont propriu

Una dintre părțile interesante ale acestei metode este că sistemul informatic este capabil nu numai să predea și să rezolve problemele așa cum a fost predat, dar poate rezolva și toate celelalte probleme din subiect prin generalizare. Aceasta înseamnă că computerul poate ajunge să rezolve o problemă în afara modului în care profesorul a predat-o. 

Daniel Weitekamp III este doctorand la Institutul de interacțiune om-calculator (HCII) al CMU. 

„Un student ar putea învăța o modalitate de a rezolva o problemă și asta ar fi suficient”, a spus Weitekamp. „Dar un sistem de îndrumare trebuie să învețe toate felurile de a rezolva o problemă. Trebuie să învețe cum să predea rezolvarea problemelor, nu doar cum să rezolve problemele.”

Provocarea pe care o explică Weitekamp este una dintre cele mai mari în dezvoltarea sistemelor de instruire bazate pe inteligență artificială. Sistemele de îndrumare inteligente nou dezvoltate pot urmări progresul elevilor, pot ajuta la determinarea ce trebuie să facă în continuare și îi pot ajuta pe studenți să dezvolte noi abilități prin selectarea problemelor practice eficiente. 

Dezvoltarea sistemelor de instruire bazate pe IA

Ken Koedinger este profesor de interacțiune om-calculator și psihologie. Koedinger a fost unul dintre primii dezvoltatori de tutori inteligenți și, lucrând cu alții, regulile de producție au fost programate manual. Potrivit lui Koedinger, fiecare oră de instruire a avut nevoie de 200 de ore de dezvoltare. În cele din urmă, grupul a dezvoltat o metodă mai eficientă, care a demonstrat toate modalitățile posibile de a rezolva o problemă. Acest lucru a dus cele 200 de ore până la 40 sau 50, dar este extrem de dificil să demonstrezi toate soluțiile posibile pentru unele modele. 

Koedinger a spus că noua metodă ar putea ajunge să permită unui profesor să dezvolte o lecție de 30 de minute în același timp. 

„Singura modalitate de a ajunge la un tutore inteligent complet până acum a fost să scrieți aceste reguli AI”, a spus Koedinger. „Dar acum sistemul scrie acele reguli.”

În noua metodă, un program de învățare automată este utilizat pentru a simula modalitățile în care elevii învață. O interfață de predare a fost creată de Weitekamp și utilizează un proces de „afișare și corectare” pentru programare.

În timp ce metoda a fost demonstrată cu adăugare pe mai multe coloane, motorul de învățare automată care este utilizat poate fi aplicat și altor subiecte, cum ar fi rezolvarea de ecuații, adăugarea de fracții, chimie, gramatica engleză și medii de experimente științifice. 

Unul dintre obiectivele principale este ca această metodă să permită profesorilor să-și construiască propriile lecții computerizate, fără a fi nevoie de un programator AI. Acest lucru le permite profesorilor să-și aplice propriile opinii personale despre cum să predea sau ce metode să folosească. 

Weitekamp, ​​Koedinger și HCII System Scientist Erik Harpstead au fost autorul lucrării care descrie metoda. A fost acceptat de Conferința factorilor umani în sistemele de calcul (CHI 2020). Conferința a fost planificată inițial pentru această lună, dar pandemia de COVID-19 a forțat să fie anulată. Hârtia poate fi găsit acum în lucrările conferinței, aflate în Biblioteca Digitală a Asociației pentru Mașini de Calcul.

Institutul de Științe ale Educației și Google au contribuit la sprijinirea cercetării.