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「智能ai机器人」曾海军:在人工智能时代,教育发生了什么变化而没有变化?

2019年9月18日至19日,中国創新中国未來科技節將在杭州未来科技城學术交流中心举行。国家工程實验室辦公室主任、北京师範大学智能学习研究所副所長曾海軍就“2019全球教育机器人发展白皮書——应用场景和產品分析”主題發表演讲。

「智能ai机器人」曾海军:在人工智能时代,教育发生了什么变化而没有变化?

尖锐点如下:

1.機器人不会完全取代老师,但它们會在某些方面扮演老师的角色。

2.環境变了,内容變了,甚至教學模式也变了,但教育的本質,即培养人才的本质,不會改变。

3.教育机器人的设計需求不是我們理解為“妈妈認為你很冷”的那種需求,而是注重智能。

以下是这次演講的真实记录,沒有被来賓审閱過:

各位專家和嘉宾,今天我非常荣幸能参加“中國教育新影响論壇”。我來自北京示範大学智能學习研究所和网络教育智能基礎與應用国家工程實驗室。我很高興代表團队介紹关于教育機器人的最新學术研究成果。

《教育机器人白皮書》於2016年发布,2019年版的《教育機器人白皮书》在今年的世界機器人大會上再次发布。这兩份白皮书的主要框架侧重於應用场景。此外,作为一個学術機構,它对學术方面進行了全球分析,最终形成了產品分析框架。我将根據这个框架给你一个介绍。

首先,教育机器人的發展。首先,在国家政策的推动下,2006年,智能机器人和智能服務机器人作为国家科技長期發展規劃中的重要發展理念被提出。过去三年,科技部还在智能机器人重點項目中对这些關鍵技术和应用示范給予了重点支持,資金超過20亿元。

其次,在中国制定的2025年和下一代人工智能計劃中,提到了智能机器人和智能服务機器人,包括機器人在教育行业的應用。在教育領域,在最近5月於北京舉行的國际人工智能教育会议上,習近平主席在贺信中也提到了人机合作,當然也包括機器人。

在1.0到2.0的教育信息化中,提出了智能教育的创新发展方案。除了作为智能教育的示范領域,还提出了教育機器人,包括我們所说的智能助教。這是一項政策要求。

此外,我們還做了一組数據研究,我們可以看到每个人对教育机器人的需求仍然是预料之中的。就學生而言,我需要一個学習夥伴,就像过去的書童一样。教师可能需要助教;父母需要監护人。我們可以看到,在機器人的應用中,“娃娃电子产品”本身就是一個有争議的問題,一些教師或家長也提出了教育機器人在教育中的應用是否有争議。

從230多項要求中,我们得出结论:教育機器人在日常生活、學习和工作中可以扮演不同的角色,并且已经写出了17个角色。但是,您也可以看到助理和保姆的角色在這個角色分类中更有帮助。

從技术成熟度的角度来看,教育机器人的维度被重新劃分,技術成熟度的划分仅僅是一個相对緊迫或剛性的需求,或者在技术上相对容易实現的需求将在不久的將來得到满足。它对技術很满意,並將在未来發展。

最後,我们仍然應该重视教育機器人在教育教学中的應用。我們從用戶的角度對教育机器人进行分類。我們通常在學校學习,但我们會更加重視學习,比如家庭教育、公共場所,包括科技博物館、博物馆等。我們可以看到,目前教育機器人在家庭和学校中的应用比较普遍。有許多服务行業,包括家庭學习、机器人教育和助教。

根据以上分析,我們的傳統理解把教育机器人理解为兩种類型,一种是进行机器人教育,辅助教學和活動;此外,教育服务機器人在教学中提供知識服務功能。简而言之,機器人可以拆卸。我們將其視为机器人教育,不能拆卸或定製的產品可能是教育服務机器人。这隻是研究團隊的定義。

從现场看,教育机器人可以增強教師的表达能力、知识处理能力或溝通能力,包括家庭助理等。

就表達能力而言,即時間和空之间的服务,例如,代替教师的课堂教學;替换醫生帮助老年人康複等。

其次,从教师的角度來看,知识加工分析可以提高教师在这方面的能力。这很容易理解。遇到問题時,机器人可以寻找所需的知識,甚至辅导孩子做作業也可以在這方麵發挥作用。

此外,机器人在原来的角色上增加了一個角色,这可以增加教師在教学中的交流和社交功能,並增加互动的角色。这是老师的角色。然而,我們看到了这些問題,世界機器人大會上也提到了這些问题:機器人不會完全取代教师,但它们將在某些方面承擔教師的角色。

在人工智能时代或互聯網时代,教育有什么變化或没有变化?我们知道環境变了,内容變了,甚至教學模式也变了。然而,教育的本质——培養人才的本質——不会改變。教師還将具有情感互動、社會化等功能和作用。這是對应用場景的分析。

讓我们來看看关于教育機器人的国際學术研究。通过文獻综述,我們在过去五年中整理出了1300多篇关于教育機器人的文章,最终选出了490多篇關於機器人紧密結合的文章。世界上有许多典型的组織,如美国、欧洲和美国。主要参考指標是论文的應用。

例如,在英國如何教机器人研究自闭症;意大利機構如何使用機器人来研究开源平台;中国也有关於機器人的研究,许多機構根据近年来承擔的国家重點項目,從事教育机器人的研究,如哈爾滨工業大學机器人国家重点實验室。

从研究熱點来看,在对文献进行分类后,我发現目前对机器人的研究主要集中在這些方面。一是教育机器人本体的研究,包括概念、內涵、基本框架等。第二机器人在教學中的角色扮演及影响研究:第三個机器人實际上是教育機器人的设計,以及教育機器人应用场景的研究。这是我们對500多篇論文進行归纳和分析的结果。

从服务情節来看,無非是中小学生、師生、成人到儿童、老人等。看到这些機器人在研究或實驗中提到了更多的机器人,包括日本編程机器人和乐高头腦风暴。

从应用场景的角度來看,首先是瘦身教育,以及语言教育和學科教育。我们了解的应用场景更多的是針對中小學生。

教育机器人涉及哪些關鍵技术?圖中的係統是现有科技部智能机器人項目涉及的一套技術係统,从通用技術到产品关鍵技术,再到綜合应用示範。

回顧過去三年科技部的智能機器人重点研发項目,我們会发現这些項目都與教育机器人無关。今年最后一个與教育有关的项目是研究工业機器人職業培训的机器人。

教育機器人不涉及技术嗎?事实并非如此。我们都希望有一個像真人一样的机器人,像我們一样思考、表達和互動。从這个角度出发,通過对企业和專家的访谈,发现这三种技术是机器人发展的关鍵——人机交互、机器視觉和情感感知。

從設计的角度来看,許多企业都有一套针對自己產品的設計方法,從最初的需求分析到目标用戶,從競争到现场。通過與企业產品的溝通,我們認为我们在當前的设计中将注意以下幾点:

侧重于应用的第一個場景分析是我们製造产品的起點。

第二是考虑智力。

第三個模塊化设計思想,包括电子产品迭代的方式;

第四是關注教育機器人在教育中的適用性。

我們展示了研究團隊提出的產品分析框架,希望能夠分析现有市场中的機器人产品。在2016年版中,我们提出了六個分析维度。在2019年版中,經過专家的意見和访谈,我们將六个維度简化為四个维度:表達和运动、感知和输入、机器人智能水平和社会互动。

我們高度关注地評估了40个机器人產品。通過淘宝、京東和亞马逊电子商务平台上購买最多、关注最多的机器人,評选出40款產品。然而,這种选擇有一定的局限性。在這些電子商務平台上,可能会有更多的面向個人用戶的產品。集团采购不一定要通過這個平台,但這些产品具有典型的特征。

通过對40多个产品的分析,发现中国與國外的差距並不明顯。簡而言之,發展水平處于一般水平,仍在1到2之间。家用機器人在感知和智力方面有了更好的发展,他们的面部表情和动作仍然處於相對较低的水平。

我们还挑選了幾种常見的机器人產品进行分析。第一个是由我們更經常使用的人形機器人编程的交互式产品。

第二種产品在進口方面的发展確实很好。第二种產品與第一種產品有些相似,一种是国产的,另一種是国外的。

第三種产品有明显的特点。它的感知輸入相对較強,没有太多的表达和动作。这是一个用於音譯學习的家用机器人。

最後一個是麻省理工学院的机器人。将来,我们的研究團队可能会评估市場上的所有機器人,并在此基礎上製定我们的标准。

從產業链的角度來看,該團队绘製了當前產业鏈的地圖。可以看出,該行業相当繁荣,产業鏈相当豐富。然而,應该指出的是,產业链確實正在形成,不同的企業和团队提供從芯片到製造商、平台、資源到内容的一切。然而,從產业鏈的角度来看,采访企業最大的问题是上下遊之間需要進一步沟通。

從这个行业的发展来看,我有兩個建議。一个是通用教育机器人,它可能更多地由系统平台和开發者決定。這是前一个階段,在这個階段中,系統渠道提供商逐渐转變为定義專業機器人。這是行業發展中應该注意的几个问题,尤其是最後提到的用户能力问题。這是一个我们將更加關注的問題。

此外,上表显示機器人行業发展迅速,預计2021年為110億,2023年为841億。这些數據的計算規则采用国际通用的复合增長率法计算,最后總数除以4。

這些数据表明,教育機器人仍然有一個相对較大的市場,它有非常丰富的應用場景和作用。有一次,一位領導参觀了我们的实验室,说农村還有10多萬个教學点。有沒有可能每個教学點都有机器人老师來幫助學校:不能教的课可以教,教不好的課可以教得更好。因此,从應用場景的角度来看,市场空的確会非常大。当然,这个數字不一定准确,我们可以期待一個光明的未来。

最後,我将以上述为核心观点對其进行提煉:

首先是统計发現,在美国和欧洲,教育机器人的學术研究主要集中在教育机器人的本体和作用上,尤其是我们所讲語言的影響等,受到了很多關注。

第二用户的多样性决定了教育機器人的需求是廣泛而不同的。從长远来看,家庭的需求大於学校的需求。從功能效果來看,對輔助教育機器人教育的需求相对较大。從用户的角度來看,学生,尤其是中小學生,比其他群体有更多的需求。

第三个教育機器人的设计需求,尤其是最初的需求,并不是我們理解为“媽媽認为你很冷”的那種需求,而是注重智能,這不僅可以滿足用戶的需求,增強机器人的交互體验,还可以保持教育的适用性。

第四个机器人人機交互、機器視覺和上下文感知是三项關键技術。

第五款教育机器人应用场景广泛,行業正在逐步发展。

第六个機器人正在形成一个机器人生态系統,有点类似于智能手機的发展。

这是我们研究的結论。

我们的研究团隊來自北京師范大學智慧经济與網絡教育国家工程实驗室。在研究过程中,我们也得到了许多企业和專家的支持。

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