Як штучний інтелект вирішує «домашку» з математики, Silamedia
Гарсія була збентежена, поки не згадала розмову, яка сталася кілька років тому. Колишні учні розповіли їй про онлайн-інструмент WolframAlpha, який вміє виконувати складні обчислення за секунди. Він не просто видає відповіді, а й показує кроки для їхнього досягнення, роблячи практично непомітним те, що домашнє завдання учень робив не сам.
З моменту випуску додаток просочився в систему освіти, знаходячи собі місце у домашніх роботах студентів та старшокласників. Використання WolframAlpha важко відстежити, і в руках амбітних студентів його ідеальні рішення мають несподівані наслідки. Воно працює, розбиваючи завдання на шматки — чи це математичне завдання, чи щось на зразок «Де знаходиться центр Сполучених Штатів?». а потім дає посилання на ці фрагменти з величезної бібліотеки даних, яка постійно поповнюється. Ці набори даних включають інформацію про геодезичні схеми, хімічні сполуки, гени людини, метеорологічні вимірювання та тисячі інших тем, які разом можуть бути використані як відповіді.
Система обмежена межами своєї бібліотеки даних: вона здатна відповісти на будь-яке запитання. Вона також не може відповідати природною мовою або розуміти розмовну мову. Це камінь спотикання штучного інтелекту загалом. Навіть Siri, яка значною мірою покладається на "Mathematica" - ще один продукт Wolfram Research і двигун Wolfram Alpha - відповідає тільки на запитання щодо запрограмованих сценаріїв. Вони схожі на шаблони, в які вона вставляє відповіді, перш ніж викинути їх із динаміка або на ваш екран.
Вебінар Оксани Силантьєвої «Мультимедійні цятки»
осінь 2018 року
Використання WolframAlpha – як пошук у Google, але WolframAlpha дає конкретні рішення замість нескінченних сторінок потенційно відповідних відповідей. Будь-хто може перейти на сайт WolframAlpha, ввести питання чи рівняння у діалогове вікно, натиснути Enter та отримати відповідь. Якщо ви намагаєтеся вирішити x2 + 5x + 6 = 0, WolframAlpha надасть вам головний сценарій знаходження кореня, альтернативні форми та рішення. Якщо ви шукаєте покрокове пояснення, є професійна версія за 6,99 доларів на місяць зі знижкою для студентів та викладачів.
Я вперше почула про WolframAlpha на кухні у батьків. Мій батько повернувся з роботи в приватній школі в Доббс-Феррі, штат Нью-Йорк, поставив портфель на підлогу і запитав мене, що я думаю про цю програму. У той день він розмовляв з учителями, які були розчаровані використанням інструменту їхніми учнями. Це було, як вони сказали, кричущим обманом. Мій батько не знав, що робити далі. Чи повинна школа боротися з WolframAlpha? Чи вона має наздоганяти сучасні тенденції освіти?
Моє швидке опитування на Facebook показало, що багато хто з друзів чув про програму, особливо ті, хто займається математикою. Деякі використовували її в університетські роки, щоб скласти іспит, інші — інженери та аналітики — все ще користувалися нею по роботі. Популярність WolframAlpha пройшла повз мою гуманітарну голову, тоді як для мільйонів умів вона стала незамінною. Те, що люди звертаються за відповідями до техніки, вважають цілком нормальним. У той же час всі ясно дали зрозуміти, що не хотіли, щоб хтось дізнався про це.
Хоча WolframAlpha була розроблена як освітній ресурс – спосіб досліджувати рівняння зсередини – академічні кола не зрозуміли, як реагувати на нього. Те, що деякі називаютьсписуванням, інші проголосили гігантським кроком уперед у питаннях, як ми вчимося, чому вчимо і яку освіту взагалі корисно. Кажуть, що за WolframAlpha майбутнє. Не дивно, але його автор погоджується з цим.
Стівен Вольфрам Розробник системи системи здобуття знань WolframAlpha.
Незважаючи на свої здібності в науці, математика завжди залишалася каменем спотикання. Вольфрам міг зрозуміти схему рішення, але самі обчислення давалися йому нелегко. Він вирішив пошукати допомоги біля комп'ютера. Запрограмувавши його вирішувати рівняння та шукати шаблони в даних, він тепер міг залишити математичні питання машині та зосередитися на науці. І це спрацювало. У 1981 році Вольфрам став наймолодшим вченим, який отримав стипендію МакАртура. Йому був лише 21 рік.
Проте інструмент, який допоміг Вольфраму займатися фізикою, усунув його від науки. Вольфрам зацікавився складними системами та використанням комп'ютерів для їх вивчення. Через п'ять років після отримання стипендії МакАртура Вольфрам почав розробляти Mathematica, а 1988 року Wolfram Research оголосила про випуск свого флагманського продукту.
Вольфрам ніколи і не планував, що його інструмент стане чимось на кшталт CliffsNotes, але він не надто переймався цим. "Механічна математика, - стверджує Вольфрам, - є дуже низьким рівнем точного мислення". Вольфрам вважає, що маємо тренувати обчислювальне мислення — те, що він описує як «спробу сформулювати свої думки те щоб можна було пояснити їх досить розумному комп'ютеру». Це також називається комп'ютерною математикою. Якщо учні зараз перебувають у процесі цього зсуву, на його думку, вони просто випереджають криву прогресу.
По суті, знання алгебри в сьогоднішньомутехнологічному світі не принесе вам стану, але знання того, як попросити комп'ютер це зробити цілком можливо.
Алан Джойс, директор з розробки контенту для WolframAlpha, каже, що називати їхню роботу інструментом для списування — це абсолютно невірний погляд на те, чим ми займаємося. Але співробітники розуміють, що можуть змусити вчителів думати інакше. «Історично склалося так, що освіта мала заохочувати ручні обчислення, – каже Джон Діксон, менеджер програм Wolfram Research, – все тому, що не було технології, якій можна було довіряти. А коли технології почали з'являтись, вони не були надійними. Нещодавно комп'ютери навчилися робити обчислення автоматично і точно, і знадобиться деякий час для навчальних програм і вчителів, щоб наздогнати тренд». "Wolfram Research, - говорить Діксон, - хоче взаємодіяти з такими вчителями, як Гарсія, які засмучені появою інструменту, щоб дати їм зрозуміти, як це може допомогти їхнім учням".
Справді, розробники інструменту вважають його освітнім еквалайзером, який може дати студентам, хто не має помічників з домашніх завдань (репетиторів або високоосвічених батьків), доступ до того, що може вважатися особистим репетитором. Він також має величезний потенціал під час роботи в класі. Кнопка «показати кроки», що демонструє шлях до відповіді, дозволяє вчителям розбити завдання на компоненти, не зав'язавши в механіці. "Генератор завдань" може витягувати інформацію з реальних наборів даних для створення відповідних прикладів. «Коли ви починаєте розповідати педагогам про потенціал інструменту, – каже Діксон, – зауважуєте, що їхні очі починають горіти».
На кожного вчителя, що звернувся у віру Діксона, існує безліч студентів,які вже там. Як сказав мені Олександр Фейнер, інженер-початківець-початківець, WolframAlpha — це навчальний посібник, а не спосіб уникнути роботи.
«Справа не в тому, щоб програма допомогла студентам «пройти» курс математики, виконуючи домашню роботу за них, але щоб ми насамперед допомогли їм зрозуміти, що вони взагалі роблять», – каже він. Діксон вважає, що WolframAlpha може зміцнювати впевненість учнів, які не вважають себе математично підкованими. Домашнє завдання насправді не пов'язане з навчанням обчисленню, а скоріше з навчанням знаходити та розуміти відповідь незалежно від того, як виконується розрахунок.
Це шлях, яким, мабуть, освіта і розвиватиметься. Давним-давно зміст освіти полягав у тому, щоб засунути якнайбільше інформації у людський мозок. Інформація була обмеженою та витратною, найрозумніші люди були фактично найглибшими та найбільш організованими «шафами». Сьогодні все навпаки.
«Поняття освіти як передачі інформації від експертів до новачків – з проханням до новачків повторити цю інформацію за командою, щоб довести, що вони її запам'ятали – повністю відірвано від реальності 2017 року»,
– каже Девід Хельфанд, професор астрономії у Колумбійському університеті.
Нові технології нікуди не подінуться. Як студенти копіювали відповіді з відповідей підручника і ділили між собою завдання, вони навряд чи перестануть використовувати WolframAlpha просто тому, що вчитель так хоче. Навіть Гарсія бачить майбутнє з WolframAlpha: «Я думаю, що в ідеальному світі вчителі, я в тому числі, мушу частіше використовувати технології… і знаходити способи використовувати їх продуктивно», – каже вона.
Подібно до того, як робототехніка змінює промисловість, інструменти, типу WolframAlphaзмушують нас переосмислювати освітню систему, кидаючи їй виклик зростати до нових технологічних стандартів. Або ми переосмислюємо нашу школу, щоб використовувати такі інструменти, як WolframAlpha, або ризикуємо стати живими артефактами в світі, що швидко розвивається.