機(jī)器學(xué)習(xí)教父:未來(lái)十年將是人工智能影響教育的十年

5月24日，第三屆AIAED全球AI智適應(yīng)教育峰會(huì)在北京舉行。

Tom Mitchell認(rèn)為未來(lái)的十年，AI將會(huì)繼續(xù)影響教育，機(jī)器學(xué)習(xí)將會(huì)對(duì)智適應(yīng)教育產(chǎn)生重要影響，例如通過(guò)機(jī)器模擬人的學(xué)習(xí)狀態(tài)來(lái)獲取數(shù)據(jù)，從而適度擺脫對(duì)人類數(shù)據(jù)的依賴；松鼠AI創(chuàng)始人栗浩洋從三個(gè)層面介紹了松鼠AI老師的架構(gòu)，并指出知識(shí)地圖和錯(cuò)因分析在教育減負(fù)上的應(yīng)用；好未來(lái)CTO 黃琰認(rèn)為，AI+教育已經(jīng)進(jìn)入2.0時(shí)代，AI也會(huì)促使教育培養(yǎng)目標(biāo)從改變命運(yùn)到提升幸福的轉(zhuǎn)變。

“機(jī)器學(xué)習(xí)教父”Tom Mitchell：未來(lái)十年將是AI影響教育的十年

第三屆AIAED主席、CMU計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)Tom Mitchell

“機(jī)器學(xué)習(xí)教父”Tom Mitchell首先演講，演講內(nèi)容主要是圍繞AI的發(fā)展如何影響教育。

“未來(lái)的十年將是AI影響教育的十年?！?/p>

Tom Mitchell表示這是個(gè)人看法，因?yàn)樗呀?jīng)在AI領(lǐng)域工作了幾十年，做了很多AI相關(guān)的應(yīng)用，包括在機(jī)器、醫(yī)療和數(shù)據(jù)采集商的應(yīng)用。但在他看來(lái)，未來(lái)十年，將AI技術(shù)應(yīng)用到教育上，這是最讓他感到興奮的，所以他現(xiàn)在也把自己的很多研究放到了AI教育應(yīng)用上。關(guān)于原因，他總結(jié)了三條。

第一個(gè)原因，個(gè)性化教學(xué)帶來(lái)了重大益處。他們發(fā)現(xiàn)，在一般的教學(xué)場(chǎng)景中，只要獲得了個(gè)性化指導(dǎo)的學(xué)生，與對(duì)照組相比，學(xué)生的分?jǐn)?shù)會(huì)得到90%的提升，這是非常重要的個(gè)性化指導(dǎo)的益處。

第二高原因，已經(jīng)證明了以電腦為基礎(chǔ)的教學(xué)之價(jià)值。如今，很多公司能夠提供各種各樣以電腦為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)服務(wù)和課程，例如數(shù)學(xué)、化學(xué)和物理，還有一些文科課程，電腦可以幫助我們提高教學(xué)質(zhì)量。

Tom Mitchell拿卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的系統(tǒng)舉例，代數(shù)老師可以通過(guò)系統(tǒng)看到，系統(tǒng)中藍(lán)色曲線代表的是使用電腦來(lái)指導(dǎo)學(xué)習(xí)代數(shù)的學(xué)生，綠色代的是用一般方法學(xué)習(xí)代數(shù)的學(xué)生，然后藍(lán)色的這些學(xué)生得分更高。所以，不單單是對(duì)人的個(gè)性化教育，能夠?yàn)閷W(xué)生帶來(lái)很大改善，用電腦來(lái)指導(dǎo)學(xué)習(xí)，也可以在學(xué)科中的得分得到極大提升。

Tom Mitchell表示，目前來(lái)看教育還有很大提升空間，所以他們有動(dòng)力來(lái)研究借助AI為人們進(jìn)一步開發(fā)基于電腦的教學(xué)指導(dǎo)。

第三個(gè)原因，過(guò)去十年，AI技術(shù)正在快速發(fā)展。電腦可以幫助我們更好的識(shí)別圖像和人臉、把語(yǔ)言轉(zhuǎn)化成文字等等，這些技術(shù)都是現(xiàn)成的。他認(rèn)為，未來(lái)十年，這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)還會(huì)繼續(xù)延續(xù)。

基于這三點(diǎn)原因，Tom Mitchell認(rèn)為，AI能夠讓學(xué)生的分?jǐn)?shù)提高兩個(gè)等級(jí)，還能幫助老師進(jìn)一步輔助學(xué)生進(jìn)步?；谶@三點(diǎn)原因，加上AI技術(shù)飛快發(fā)展，Tom Mitchell最終決定投身于AI+教育的研究上。

關(guān)于新技術(shù)如何改善自適應(yīng)教學(xué)，他認(rèn)為對(duì)話系統(tǒng)很適合自適應(yīng)教育，雖然現(xiàn)在的對(duì)話系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，隨著技術(shù)發(fā)展對(duì)話系統(tǒng)還有很大進(jìn)步空間，將有助于老師和學(xué)生進(jìn)行更開放的討論。大腦科學(xué)同樣是一種非常重要的能夠影響智適應(yīng)的技術(shù)，例如大腦成像技術(shù)，檢測(cè)腦電波顯示大腦活動(dòng)，預(yù)計(jì)能夠非常靈敏追蹤學(xué)生的情感狀況，判斷學(xué)生是否真正了解這個(gè)知識(shí)。此外，機(jī)器學(xué)習(xí)和虛擬現(xiàn)實(shí)也是非常重要的技術(shù)，對(duì)智適應(yīng)教學(xué)的未來(lái)也非常重要。

那么如何在智適應(yīng)上影響教學(xué)？

Tom Mitchell認(rèn)為第一個(gè)是機(jī)器學(xué)習(xí)。不管是宏觀還是微觀層面，學(xué)生在都能夠基于教學(xué)系統(tǒng)完成不同的任務(wù)獲得不同的答案，系統(tǒng)可以顯示學(xué)生的錯(cuò)誤并糾正，知道學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，也能掌握學(xué)生的情感狀況，這才是我們所說(shuō)的智適應(yīng)教育的意義所在，就是能夠理解學(xué)生目前的狀態(tài)。

在智適應(yīng)教育當(dāng)中，機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)該在每個(gè)學(xué)科領(lǐng)域都有一種功能，去了解學(xué)生的狀態(tài)，機(jī)器學(xué)習(xí)能夠自己發(fā)現(xiàn)這個(gè)功能是什么，這樣就不必把它嵌入永遠(yuǎn)的模式當(dāng)中，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)在其中的核心作用。

還有一點(diǎn)，現(xiàn)在有很多人在研究強(qiáng)化學(xué)習(xí)，就是讓機(jī)器來(lái)模擬人學(xué)習(xí)做不同的任務(wù)，從而用機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)來(lái)開發(fā)強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，因而就不會(huì)那么依賴人類的數(shù)據(jù)。

關(guān)于未來(lái)智適應(yīng)教育的最大障礙是什么？Tom Mitchell表示他也不知道答案是什么，但他認(rèn)為最大的一個(gè)問(wèn)題就是我們現(xiàn)在還沒(méi)有太多的觀察能力，沒(méi)有特別好的進(jìn)行學(xué)習(xí)者觀察，沒(méi)法非常好地說(shuō)明學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)到底是什么樣，這在未來(lái)非常重要，所以我們學(xué)習(xí)用圖像、表情識(shí)別跟蹤分析來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

還有一個(gè)問(wèn)題，就是沒(méi)有足夠的數(shù)據(jù)幫助系統(tǒng)選擇最佳的輔導(dǎo)策略，我們不知道該如何有效激勵(lì)學(xué)生，而且人機(jī)交互是比較低效的，尤其是與人人交互相比，所以機(jī)器指導(dǎo)學(xué)習(xí)是不是會(huì)有上限，這些也是我們提出來(lái)希望和大家討論的問(wèn)題。

關(guān)于未來(lái)，Tom Mitchell認(rèn)為有兩個(gè)非常重要的方向，一是更廣泛，二是更協(xié)調(diào)。更廣泛是指，如今有更多的學(xué)科領(lǐng)域可以參與進(jìn)來(lái)，扮演重要角色，幫助實(shí)現(xiàn)智適應(yīng)教育（不單是AI學(xué)科），這意味著我們需要把所有領(lǐng)域的專家都邀請(qǐng)進(jìn)來(lái)。更協(xié)調(diào)是指，我們不應(yīng)該只是做單項(xiàng)研究，而是要進(jìn)行更多的信息和數(shù)據(jù)分享，例如在開源軟件分享上，還要建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式及其他AI標(biāo)準(zhǔn)，就可以為智適應(yīng)教學(xué)提供重要資源和幫助。

最后，Tom Mitchell表示，教育領(lǐng)域的全球合作是非常重要的，也是唯一理性的解決辦法，我們提升的速度、共同努力的速度越快，那么我們的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)就越快。