Издательство «Альпина ПРО» представляет книгу Уэйна Холмса, Майи Бялик и Чарльза Фейдла «Искусственный интеллект в образовании. Перспективы и проблемы для преподавания и обучения».
Книга дает подробный анализ того, как ИИ может повлиять на разработку учебных программ, индивидуализацию обучения и систему оценок. Она затрагивает два очень важных и взаимосвязанных предмета: переход к персонализированной учебной программе и роль ИИ в преподавании и обучении.
Предлагаем прочитать разделы книги, посвященные программам для изучения иностранных языков и использованию чат-ботов.
Изучение языка: Babbel и Duolingo
Еще одно направление ИИ в образовании, которое в последнее время стало очень популярным, — это программы для изучения языка. Уходя немного в сторону, самой многообещающей технологией обработки естественного языка за последнее время стала разработанная в 2017 году программа Google Pixel Buds, появившаяся благодаря исследованию статистических подходов к обработке естественного языка, которое мы обсуждали ранее. Алгоритмы Pixel Buds, хотя и далеки от совершенства, способны переводить устную речь на двух языках в режиме реального времени, позволяя двум людям, не говорящим на одном языке, вести полноценный разговор, что наконец-то делает реальностью некоторые устройства из научной фантастики. Помните универсальный переводчик из «Звездного пути» или вавилонскую рыбку из фильма «Автостопом по Галактике»?
Тем не менее на данный момент у нас есть все основания продолжать изучение иностранных языков. Два наиболее известных языковых коммерческих продукта, где используются системы искусственного интеллекта, — это Babbel и Duolingo, хотя пока еще недостаточно свидетельств о том, что они широко используются в официальном образовании (здесь можно упомянуть также их аналоги, например, Memrise, Rosetta Stone, Mondly и многие другие).
Первый пример — Babbel, который вот уже десять лет помогает учить иностранный язык при помощи распознавания речи на основе ИИ (а также типичных алгоритмов персонализации ИСО). Babbel сравнивает слова, произнесенные учеником, с образцами речи, записанными редакторами курса, для которых этот язык родной, и выдает обратную связь, чтобы помочь ученику улучшить произношение. Программа выполняет две основных задачи: распознавание слов и оценка произношения.
Обе эти задачи не так просты. Для распознавания слов система сначала должна определить, когда пользователь начинает и прекращает говорить, то есть ей нужно отфильтровать все посторонние шумы (например, голос людей на заднем плане или шум пролетающего самолета). Затем слова сравниваются с базой данных образцов речи, сначала для распознавания слова, а затем для проверки произношения с учетом того, что у разных людей (мужчин или женщин, молодых или старых) совершенно разные голоса (разные частоты и скорость).
В приложении Duolingo, которое также использует распознавание речи, нас больше всего интересует его персонализация в стиле ИСО. Подход Duolingo опирается на два принципа, которые хорошо известны в педагогике: эффект интервального повторения 318 (мы лучше запоминаем, если заучиваем информацию с перерывами, а не всё сразу) и эффект запаздывания (мы запоминаем еще лучше, если перерывы между уроками постепенно увеличиваются).
Алгоритм основан на системе Лейтнера, при которой карточки слов, в которых ученик ошибся, остаются впереди, чтобы ученик вернулся к ним через короткий промежуток времени, а правильно выученные карточки уходят назад, чтобы ученик возвращался к ним позже. Таким образом, программа рассчитывает оптимальное время для повторения лексики. Для этого она определяет вероятность того, что пользователь вспомнит слово, как функцию задержки с момента последнего использования слова и «периода полураспада слова» (устойчивости слова в долговременной памяти ученика). Функция опирается на модель ученика, которая включает в себя данные предыдущего опыта обучения (сколько раз ученик видел слово, сколько раз вспомнил его и сколько раз ошибся). Независимое исследование 2012 года показало, что пользователи Duolingo смогли освоить испанскую лексику в объеме, эквивалентном одному семестру стандартных языковых классов в вузе, правда, в исследовании не сравнивали эффективность Duolingo со стандартными языковыми курсами или другими методами, опирающимися на современные технологии.
Чат-боты: Ada и Freudbot
Первым искусственным интеллектом, который смог общаться с людьми на человеческом языке, была предшественница чатботов ELIZA (о ней мы расскажем в Приложении 2). Пять десятилетий спустя чат-боты стали повсеместным явлением и каждая компания из большой пятерки технологических гигантов запустила своих виртуальных помощников: Amazon (Alexa), Apple (Siri), Facebook* (Messenger) 323, Google (Assistant) и Microsoft (Cortana). Но путь их был и остается тернистым (вспомните хотя бы расистские выпады чат-бота Microsoft по имени Тэй). Кроме того, ни один чат-бот еще не показал убедительных результатов в тесте Тьюринга (который считается пройденным, если человек не может отличить программу от человека).
Недавно Google представил чат-бота Duplex, который смог в реальном времени забронировать столик в ресторане и записаться к парикмахеру, но демонстрация этих успехов была явно тщательно спланирована заранее и к ней много вопросов. Тем не менее, по заявлениям одной компании, продающей чат-ботов как услугу, только на нее одну приходится уже более 300 000 ботов, и это лишь одна из многих подобных платформ.
Как правило, чат-боты автоматически отвечают на сообщения: SMS, записи на сайтах, посты в социальных сетях и голосовые сообщения. Опираясь на ключевые слова и правила, они выбирают ответ из заранее запрограммированных сценариев (так делала ELIZA и делает большинство современных простых ботов), или используют адаптивные алгоритмы машинного обучения для создания синтетических ответов (более сложные системы вроде Siri, Duplex и Тэй). Чат-боты быстро проникают в нашу жизнь: через них можно купить билет на самолет, заказать еду, получить медицинскую и финансовую консультацию, найти работу, вести бухгалтерский учет и делать покупки. Иногда они даже могут заменить собеседника и помочь молодым людям в состоянии тревоги.
Естественно, чат-боты всё чаще используются и в образовательных целях. Например, когда пользователи ищут информацию о курсе, они могут воспользоваться ботом, который направляет их к нужной информации. На некоторых платформах боты помогают получить студентам услуги, связанные с проживанием, оборудованием, организацией экзаменов, здравоохранением и т. п. Наконец, они помогают и непосредственно в обучении. По сути, программы DBTS, о которых мы говорили ранее (включая AutoTutor и Watson Tutor), можно считать частным случаем образовательных чат-ботов. Чат-боты способны комментировать действия ученика для поддержания рефлексии и контроля эффективности, а в некоторых приложениях по изучению языка с чат-ботами можно попрактиковать устную речь в смоделированных ситуациях из обычной жизни.
Однако чат-боты — не палочка-выручалочка на все случаи жизни. Например, «судя по всему, желание учеников общаться на иностранном языке… со временем пропадает, поскольку чат-боты как языковые партнеры им менее интересны, чем живые люди… возможно, причина здесь во временности эффекта новизны и в том, что в конечном счете чат-боты не могут заменить живых собеседников».
Типичные образовательные чат-боты (кроме упомянутых ранее DBTS) — Ada и Freudbot. Ada разработана британским общественным колледжем на платформе IBM Watson Conversation.
На примере Ada (названного в честь одной из основоположниц программирования Ады Лавлейс) видно, как работают образовательные чат-боты при ограниченных ресурсах. Сервис доступен в трех версиях (десктоп, мобильное приложение и терминалы). На запросы учеников Ada умеет выдавать персонализированные и контекстно зависимые ответы, основанные на данных по предыдущим занятиям, успеваемости, общих и личных целях. В частности, Ada уже научилась отвечать на вопросы о библиотеке, студенческих услугах, финансах, проживании, транспорте, карьере и экзаменах — и по мере взаимодействия с пользователями она становится всё умнее. Например, ученик может утром спросить у бота расписание уроков, где завтра пройдет экзамен или какая у него оценка за последнее задание. В свою очередь, учитель может получить список семинаров по повышению квалификации, которые он недавно посещал, или узнать успеваемость конкретного ученика.
Более ранний чат-бот (и одновременно — примитивная DBTS) под названием Freudbot ведет со студентами обучающие разговоры (в отличие от Ada, которая выдает информацию только об учебном заведении и успеваемости). Созданный на основе теорий Зигмунда Фрейда Freudbot беседует со студентами вводного курса психологии о психоанализе и жизни его создателя. Freudbot был разработан до повсеместного развития методик машинного обучения, поэтому он ищет в диалогах ключевые слова и выдает заранее запрограммированные ответы, опираясь на соответствующие университетские материалы. Если вопрос или ответ студента выходит за рамки базы правил программы, Freudbot просит уточнить сказанное или предлагает новую тему для обсуждения, всегда с целью вернуть пользователя к основной задаче, то есть изучению теории Фрейда.
* Facebook и Instagram входят в компанию Meta, признанную экстремистской организацией и запрещенную на территории РФ.