乂学教育虚拟特级教师松鼠AI,背后有哪些核心技术?

2017年11月,雷锋网开启「AI 最佳掘金案例年度榜单」评选活动,以人工智能在金融、汽车、医疗、安防、零售、硬件、内容、教育行业的应用为评选准则,寻找AI商业化水平高与客户问题解决能力强的企业,目前已评选出8大行业中的30个最佳解决方案/产品。

其中,乂学教育的松鼠AI获得"AI+教育"类别中的"最佳教育机器人奖"。

松鼠AI是一个以高级算法为核心的人工智能自适应学习引擎,简称“智适应学习引擎”,乂学教育拥有完整的自主知识产权。就像AlphaGo模拟围棋大师,乂学AI系统模拟特级教师给孩子一对一量身定做教育方案并且一对一实施教育过程,能够比传统教育效率提升5到10倍。

虽然我们已经看到AlphaGo战胜人类围棋冠军,很多人类工作即将面临被AI替代的风险,但是,AI能成为一个好的老师吗?AI教育何以战胜传统教育?

虚拟特级教师—松鼠AI

特级教师教学的思路和思维与普通的老师有很大的不同,这来源于特级教师的大量教学经验,对学习方法的深入理解,而现在学校里特级教师的数量特别少,特级教师单独辅导的教育成本十分昂贵。乂学教育希望把智适应学习引擎——松鼠AI打造成特级教师,其可以有针对性地建立学生画像,做个性化的教育匹配,优化整个教育模式。

智适应学习产品框架包括三个部分:用户交互,学习系统,自适应引擎。其重点的智适应引擎包括内容推荐、学情分析、内容分析等。松鼠AI针对不同的学段和学科构建了不同的学习模型,可以推荐给学生适合的学习方式,做题或者测试。在学生学习过程中,松鼠AI可以记录和分析学生的学习情况,通过搭建的知识谱图了解学生哪些内容掌握了哪些没有掌握,进而推荐合适的习题。

乂学教育创始人栗浩洋认为,松鼠AI这个自适应学习平台的特点就是:教无定法、有教无类、因材施教。

自适应学习平台已经有二十多年历史,之前一直不瘟不火,结合这两年人工智能技术的发展,智适应平台火了。人工智能的介入在以下五方面大幅度提升了教学效率:

第一,对学生的知识点掌握状态监测的精准度、细腻程度、和最少测试题量的效率上有了大幅度提升;

第二,给不同学生推荐不同学习路径的有效度;

第三,在学习过程中,每分钟或者几分钟运用算法调整学习进度、速度、效率、知识点内容以及练习量;

第四,对学生之前数年学习过程中的缺陷进行侦测,比如在九年级知识点不能掌握的情况下侦测六年级的前序知识点的薄弱进行跳回学习;

第五,系统对于学生期末考试或者中考成绩的精准侦测。

在栗浩洋看来,很多自适应题库、自适应测试、自适应作业,尽管也有AI,但是主要用来做语义分析和试卷批改,基本上没有介入以上五点或者仅仅介入第一点。

乂学教育智适应系统的核心AI技术

乂学智适应系统用了哪些核心技术,从而区别于其他的同类平台?

乂学教育采用了知识图谱、图论用于描述和表示学科知识体系;

使用贝叶斯网络和概率图模型用于学生画像的刻画,表示出学生整体的知识掌握情况,采用贝叶斯知识追踪理论:用于学生对知识点掌握程度达标的判定;

在获得一定数据之后,乂学教育采用分类树和模糊逻辑用于最优学习内容推荐,采用遗传算法和进化论用于推荐最佳的学习路径,并且将加强学习、深度学习用于推荐对学生最合适的教学模式。

在栗浩洋看来,过去的知识图谱存在两个问题:首先,对学生知识点的描述非常粗糙。大多数教育行业公司只做到三级知识点拆分,极个别两家做到四级,而乂学教育已经做到了九级拆分。其次,知识点之间的关联度只标注了强关联,而没有把占绝大多数的弱关联考虑进去。

针对这两个问题,乂学智适应系统给每个学生制定一个知识地图的定位。因为不同的学生,他们的问题点是不一样的,掌握的知识点及其熟练度也不一样。所以,乂学采用了知识点纳米级分离技术的方式。具体理解可见下图:

如图所示,这是学生A的知识点实时掌握情况的图谱,乂学智适应纳米级知识点会按照以下四大重点分别给予不同图标、不同颜色的标注:

· 难度级别(简单/中等/困难)

· 知识点重要性

· 掌握程度(未掌握/待掌握/已掌握)

· 进行状态(待学习/正在进行/已完成)

如,红色的六边形图标即对应未掌握的“困难”级别的知识点。上图是全球通用的智适应学生知识画像,每个知识点采用了4到6个维度的标签,而乂学系统中每个知识点的标签已经超过了30个。在该系统的建立下,每位学生的知识点掌握情况就可在一张知识地图中得到清晰的展现。

不过,问题在于,在使用纳米级知识点分离技术之后,知识点多了30倍。比如,高考、中考,会选取所有知识点的5%,一场考试下来,就至少需要2个小时来完成。如果要考完全部知识点,可能就需要30个小时甚至更多,这对学生来说,是不能忍受的。

在这种情况下,在知识地图上使用AI算法来根据知识点之间的关联性、根据每个学生对于每一道题的不同反馈,实时调整信息量最大的测试题目就显得非常必要,可以通过极少的测试量获得极精准的测试结果。同时这也是非常难的一个环节。

2017年10月,乂学教育在郑州组织了一场“人机大战”教学比赛。活动招募了三名17年平均教龄的中高级老师在对照组进行真人授课,实验组学生完全使用乂学教育开发的智适应教学机器人进行学习。在四天时间里对初中数学做针对性和集中性教学辅导,通过前测和后测来客观地比较两组学生的学习效果。四天过去,人机大战的结果显示:智适应教学机器人效果超越真人教学,在最核心的平均提分上以36.13分(机器教学)完胜26.18分(真人教学),最大提分和最小提分两项上,机器组也分别高出真人组5分和4分。

在雷锋网看来,乂学教育这一套智适应学习引擎跟信息推荐引擎今日头条有着异曲同工之妙。两者都起源于对于内容的理解,通过行为数据完成用户互相,再将两者结合起来做精准的匹配。今日头条依靠这一套信息推荐的算法成为业界翘楚,乂学教育也依靠自身的技术连续获得累计2.7亿投资,其线下的教学机构迅速扩展到全国各地。松鼠AI获得”最佳教育机器人奖“是实至名归。

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  • 原文链接:http://kuaibao.qq.com/s/20180131C115AF00?refer=cp_1026

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