機(jī)器學(xué)習(xí)與腦科學(xué)雙重加持 引領(lǐng)教育發(fā)展的下一個(gè)十年

本屆AIAED全球AI+智適應(yīng)教育峰會(huì)由乂學(xué)教育-松鼠AI、IEEE教育工程和自適應(yīng)教育標(biāo)準(zhǔn)工作組、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)、新東方、好未來(lái)、36氪等共同舉辦，設(shè)有論文、學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)、商業(yè)、投資、政府及娛樂(lè)七大版塊，吸引了眾多國(guó)內(nèi)外權(quán)威AI大咖及教育行業(yè)研究人員的共同參與，討論機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)在教育領(lǐng)域的深度運(yùn)用、教育數(shù)據(jù)挖掘、自然語(yǔ)言處理與語(yǔ)義剖析、多模態(tài)歸納學(xué)習(xí)行為剖析和情感核算、AI與學(xué)習(xí)工程的交互等關(guān)鍵技術(shù)，以及這些技術(shù)如何為學(xué)生提供個(gè)性化的教育，推動(dòng)教育行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

機(jī)器學(xué)習(xí)與腦科學(xué)相結(jié)合 引領(lǐng)教育下一個(gè)十年

全球機(jī)器學(xué)習(xí)教父——CMU卡耐基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)Tom Mitchell教授親臨現(xiàn)場(chǎng)并發(fā)表主題演講，他在演講中提到：早在30多年前，他就已經(jīng)意識(shí)到了基于AI的個(gè)性化指導(dǎo)對(duì)于學(xué)生的成績(jī)大有裨益;如今越來(lái)越多的AI個(gè)性化指導(dǎo)公司的崛起也切實(shí)地印證了這一觀點(diǎn);在過(guò)去的十年里，AI技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)并取得了一定的成就。綜合這三點(diǎn)印證，未來(lái)的十年必將是AI影響教育的十年。

全球機(jī)器學(xué)習(xí)教父——CMU卡耐基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)Tom Mitchell教授

提到智適應(yīng)教育這個(gè)話題，首先想到的是教學(xué)系統(tǒng)，Tom Mitchell教授認(rèn)為：智適應(yīng)的意義就是要去了解學(xué)生目前的狀態(tài)，不論是宏觀還是微觀層面，都要能夠提供活動(dòng)的選擇，通過(guò)選擇的方式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)軌道，同時(shí)也能夠基于不同領(lǐng)域、不同知識(shí)，了解學(xué)生的情感狀態(tài)。他強(qiáng)調(diào)：機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)該在每個(gè)領(lǐng)域都有一個(gè)相應(yīng)的功能，去了解學(xué)生現(xiàn)在的狀態(tài)，我們不在需要把它永遠(yuǎn)地嵌入在模式當(dāng)中，機(jī)器學(xué)習(xí)就能夠發(fā)現(xiàn)這個(gè)功能是什么，我們可以用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)不斷的修改它，這是機(jī)器學(xué)習(xí)在智適應(yīng)教育中的核心作用。與此同時(shí)，機(jī)器學(xué)習(xí)可以用于建設(shè)評(píng)測(cè)體系，發(fā)現(xiàn)最好的教學(xué)政策，獎(jiǎng)勵(lì)與激勵(lì)制度、強(qiáng)化學(xué)習(xí)和全部學(xué)習(xí)在智適應(yīng)教育領(lǐng)域也將發(fā)揮關(guān)鍵作用。

期間，Tom Mitchell教授提到了卡耐基梅隆大學(xué)在腦科學(xué)領(lǐng)域最新的實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)人類(lèi)面部表情和感情的實(shí)時(shí)追蹤、監(jiān)測(cè)，能夠發(fā)現(xiàn)并記錄這些面部表情的特點(diǎn)，然后更好地識(shí)別這些表情。他將人類(lèi)的大腦分為兩萬(wàn)多個(gè)不同的板塊，每個(gè)板塊比神經(jīng)元粗很多，在這些板塊里有五萬(wàn)多個(gè)神經(jīng)元，不同板塊會(huì)隨著神經(jīng)元的波動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，通過(guò)掃描不同板塊的運(yùn)動(dòng)變化能夠分析大腦的認(rèn)知水平，例如想的是沙發(fā)還是麥克風(fēng)。他希望將這項(xiàng)實(shí)時(shí)感情監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域，與面部表情相結(jié)合。當(dāng)然，目前這項(xiàng)技術(shù)還是一項(xiàng)比較初級(jí)的研究，Tom Mitchell教授認(rèn)為未來(lái)十年它將會(huì)取得進(jìn)一步發(fā)展。

松鼠AI智適應(yīng)引擎與MCM系統(tǒng)最新進(jìn)展

乂學(xué)教育松鼠AI創(chuàng)始人栗浩洋在主題演講中表示：在全球各地，美國(guó)、日本、韓國(guó)、澳大利亞、印度等國(guó)家，人工智能教育公司都在蓬勃興起。但在中國(guó)，智適應(yīng)教育才剛剛開(kāi)始。通過(guò)人工智能智適應(yīng)教育，能夠及時(shí)了解每個(gè)學(xué)生所學(xué)習(xí)的真實(shí)數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)既能幫助學(xué)生更好的了解自己，也能在智適應(yīng)教育的發(fā)展中貢獻(xiàn)一份力量。

乂學(xué)教育松鼠 數(shù)據(jù)顯示，乂學(xué)教育松鼠AI經(jīng)過(guò)5年的時(shí)間和3年的產(chǎn)品投放，已有200萬(wàn)個(gè)學(xué)生注冊(cè)，已經(jīng)在中國(guó)20多個(gè)省、市、自治區(qū)，200多個(gè)城市，近1900多所學(xué)校中應(yīng)用，并且保持每個(gè)月新增100多所學(xué)校的增速。值得一提的是，2019年第一季度與2018年第一季度同期相比，1k-2k美金的付費(fèi)學(xué)生用戶數(shù)增長(zhǎng)了14倍，這是對(duì)松鼠AI及700余個(gè)教研專家、AI科學(xué)家、技術(shù)人員等給予的極大肯定。

松鼠AI智適應(yīng)引擎架構(gòu)

松鼠AI人工智能老師的引擎架構(gòu)可以分為三個(gè)層次，左側(cè)是本體層，包括學(xué)習(xí)地圖、知識(shí)地圖等內(nèi)容;中間是算法層，是一系列推薦引擎，如學(xué)生用戶畫(huà)像引擎、目標(biāo)管理引擎等;第三個(gè)層次是交互系統(tǒng)，目前主要以視頻、題目、推薦以及簡(jiǎn)單的互動(dòng)與人進(jìn)行交互，未來(lái)松鼠AI希望能夠發(fā)展更多的人機(jī)交互模式，讓學(xué)生和機(jī)器之間的交互更加的順暢。

乂學(xué)教育的超納米級(jí)知識(shí)點(diǎn)拆分，對(duì)知識(shí)點(diǎn)拆分細(xì)膩顆粒程度超過(guò)了Knewton和ALEKS的5-10倍，如此細(xì)膩的拆分使得松鼠AI對(duì)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的診斷更加精準(zhǔn)，便于制定更合理的學(xué)習(xí)計(jì)劃，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)成績(jī)。

會(huì)上栗浩洋公布了今年松鼠AI用錯(cuò)因分析重構(gòu)知識(shí)地圖的最新研究成果。假設(shè)學(xué)生掌握了全部知識(shí)點(diǎn)，但是仍會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，于是松鼠AI總結(jié)了30%-40%的常見(jiàn)錯(cuò)因，通過(guò)整理每個(gè)答案回答錯(cuò)誤的學(xué)生比例，深究學(xué)生的思維方式，從而幫助學(xué)生解決問(wèn)題，指導(dǎo)學(xué)生不再重復(fù)犯類(lèi)似的錯(cuò)誤。

隨后，栗浩洋biaosh松鼠AI 對(duì)MCM系統(tǒng)進(jìn)行全面升級(jí)：一是學(xué)習(xí)思想，二是能力，三是方法。栗浩洋提到，在學(xué)習(xí)中需要學(xué)習(xí)思路、能力和方法，學(xué)習(xí)思路包括分類(lèi)討論思維、逆向思維、轉(zhuǎn)化思維;學(xué)習(xí)能力包括辨析能力、觀察能力、理解能力，以及獲取有效信息的能力。通過(guò)對(duì)這些思維、能力、方法的拆分，讓AI導(dǎo)師進(jìn)行教學(xué)。AI老師教學(xué)的內(nèi)容有“三可”原則：第一是可定義、第二是可測(cè)量、第三是可傳授，滿足以上三點(diǎn)，才可以讓AI老師進(jìn)行教學(xué)。栗浩洋強(qiáng)調(diào)：“MCM系統(tǒng)能夠做到對(duì)學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)，使之得到諸如極限思維、逆向思維等終生受益的能力。”

CMU與乂學(xué)教育松鼠AI聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)

會(huì)上，卡耐基梅隆大學(xué)與乂學(xué)教育松鼠AI聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室正式簽約并啟動(dòng)，松鼠AI將投入1000萬(wàn)美金，加速推動(dòng)AI教育發(fā)展。這是松鼠AI繼與斯坦福研究院(SRI)、中科院成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室后的又一全球頂級(jí)人工智能教育實(shí)驗(yàn)室!此外，松鼠AI還聘請(qǐng)CMU計(jì)算機(jī)及心理學(xué)系教授Ken Koedinger為松鼠AI首席學(xué)習(xí)科學(xué)家。

在媒體采訪環(huán)節(jié)，記者詳細(xì)了解了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的研究方向和具體目標(biāo)。栗浩洋表示，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的研究主要圍繞三個(gè)方向：

一是制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：這是一個(gè)高難度且龐大的復(fù)雜工程，也需要非常大的權(quán)威性。Tom Mitchell教授曾經(jīng)撰寫(xiě)機(jī)器學(xué)習(xí)白皮書(shū)，白皮書(shū)也是雙方合作的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。他表示，只有當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)和框架得到認(rèn)可，才能像安卓系統(tǒng)或是ARM架構(gòu)那樣得到大范圍的推廣和應(yīng)用，取得持續(xù)的發(fā)展。

二是研究全新的算法：當(dāng)前的算法種類(lèi)很多，例如貝葉斯、遺傳算法等等，但最流行的算法是深度學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)的問(wèn)題在于對(duì)數(shù)據(jù)的需求量太大，例如兒童學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)貓只需要20張照片，不需要100萬(wàn)張，如何用全新的算法讓每個(gè)用戶更簡(jiǎn)單地使用系統(tǒng)，是一個(gè)研究方向。

三是成為松鼠AI全國(guó)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的中樞：松鼠AI與斯坦福研究院(SRI)、中科院成立的兩大聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、以及松鼠AI公司內(nèi)部的實(shí)驗(yàn)室都將由Tom Mitchell教授領(lǐng)導(dǎo)，各實(shí)驗(yàn)室之間也將加強(qiáng)聯(lián)動(dòng)與合作。

未來(lái)5-10年，雙方將共同探討腦科學(xué)領(lǐng)域的最新技術(shù)研究成果在教育領(lǐng)域應(yīng)用的種種可能。