人工智能:让人类教育不再一样

人工智能技术近些年发展迅速,通过机器学习,IBM的语音识别技术的错误率已经降到5.5%,接近于人类的错误率5.1%;Google的无人驾驶汽车在日常的公路上已经行驶了接近300万公里,现在已经可以做到让驾驶室里的人类司机,只需平均每8000公里介入驾驶一次;AlphaGo去年横扫全球围棋九段更是将人工智能推向了媒体的风口浪尖,让大众认识到现代的人工智能,不再是印象中不成熟的实验品,而是已经可以向这个星球上最高智能的人类发出有份量的挑战。

论答公司创始人兼CEO 王枫

人工智能的基础是机器学习;而人类智能的发展,在日常经验之外,则主要来自于教育。人工智能如果能够直接应用于教育,帮助人类实现智能的提升,对于整个人类的进化史来说,和人类早期学会使用工具一样意义重大。令人欣喜的是,人类已经开始将人工智能应用于教育,在自适应学习、学习数据分析、教育数据挖掘等领域取得了很大的进展。以中国论答公司的自适应学习系统为例,可以做到在2.5个小时之内,从百亿级知识状态中,精准定位每一位学生初中数学的所有薄弱知识点,测评精准度达到92%以上;并且,系统还可以根据每一位学生的知识状态,量身定制循序渐进的学习路径,通过最合适的教学方法,相应地匹配教学视频、练习题等学习内容。

实现这样的教学效果,对于系统的智能水平要求其实非常高。我们知道,每门学科之间(比如英语和数学)有很大的差异,同样一门学科,学生的水平也是千差万别,每名学生有可能出现的问题点也很不一样,如果考虑到出现问题之间的相关性(比如一元一次方程和一元二次方程),各种可能出现问题的组合更是无法穷举。缺乏经验的老师很难准确地找到每一名学生的知识薄弱点,更无法进一步判断每一位学生接下来学习什么最为合适。在这一点上,自适应学习系统已经在智能上达到了优秀教师的水平。

自适应学习技术源于90年代初在美国研发的智能辅导系统(intelligent tutoring system),主要代表是美国卡耐基梅隆大学开发的Cognitive Tutor系统,和加州大学开发的ALEKS系统。简单来说,自适应学习是通过技术手段,检测学生当前的学习水平和状态,并相应地调整学习活动和进程,实现个性化或者差异化学习。

国外大量的实证研究已经证明了自适应学习的效果。范烈恩(VanLehn)在2011年的研究证明自适应学习技术已经在学习效果上非常接近一般个体教师的一对一辅导。卡耐基学习(Carnegie Learning)公布了其自适应学习平台Cognitive Tutor的研究数据,显示其学生在代数课程学习过程中,解决问题能力提高了85%,而且完成后续的几何和代数学习的可能性提高了70%。孟菲斯大学2011年的研究显示,ALEKS学习系统在课外辅导中可以极大地提高学生到课率以及数学能力。

从商业角度看,最有代表性的是2008年在纽约成立的Knewton 公司,前后融资1.55亿美金,实现了自适应学习技术的大规模商业化应用。Knewton公司2015年的研究对比了6400门课的学习数据,结果显示:通过其自适应系统学习的1600门课,相对于没有通过其系统学习的4800门课,对于提高学生成绩更有效,其中通过其自适应系统学习总量最多的1000名学生的平均提分,比没有通过其自适应系统学习的学生的平均提分高出4分。

自适应学习技术近年来在中国也发展迅速,吸引了投资界的极大关注, 新东方 、 好未来 等上市公司对此开始进行布局,一些初创公司也开始了自适应学习产品的开发。虽然自适应学习技术在美国已经相对成熟,但要做到有效地应用于中国的教育,就必须与国内的课程和内容相结合。以中小学教育为例,中国中小学数学考试的难度总体上远超美国,英语考试的侧重点也和英语国家很不一样。从技术的角度来讲,不仅仅要开发出核心的算法,还需要开发出与算法匹配的知识图谱和学习内容,同时不断收集和分析大量的学习数据,对算法、知识图谱、以及学习内容等进行调整和优化。

可喜的是,中国公司在自适应学习技术上已经取得了重大进步,并且针对中国教育市场进行了大量的本地化开发工作。美国教育人工智能领域权威专家、宾夕法尼亚大学的Ryan Baker教授,从技术水平、数据处理能力、影响力等各个维度进行了综合对比分析,将论答学习系统定位为全球七大自适应学习系统之一。Ryan Baker教授和论答研究团队,通过严谨的对比试验,证明了论答的自适应学习系统,相对于传统在线学习系统,可以帮助学生显著提高学习成绩,实现3倍以上的学习效率提升,并获得更加正面的学生反馈。

随着人工智能技术的迅猛发展,人类开始逐步从翻译、驾驶等劳动中解放出来,让工作和生活变得更加高效。同样,人类已经开始通过人工智能,有效地促进人类自身的学习。人工智能有潜力从本质上改变人类学习的进程,为教育带来根本性的进步,成为我们日常学习与生活的一部分。在接下来的一系列文章里,我们会一起来揭开教育中人工智能的面纱,了解它背后的技术原理,并共同思考人工智能对于我们人类未来学习和未来社会的意义。