“五子登科”VR+AI智能教育一文诠释!

2020-12-04 09:55| 发布者: | 查看: |

一、人工智能是什么

人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新技术科学。

人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,可以产出一种新的可以和人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究主要有机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

自从人工智能诞生以来,理论和技术越来越成熟,应用领域在不断的扩大,可以设想,未来人工智能带来的科技产品,将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以把人的意识、思维的信息过程的模拟。虽然人工智能不是人的智能,但可以像人那样思考、最终可能超过人的智能。

二、人工智能在现实中的体现

我们总是把人工智能和电影想到一起:星球大战、终结者、2001:太空漫游等等,电影是虚构的,那些电影角色也是虚构的,所以我们总是觉得人工智能缺乏真实感;

人工智能是个很宽泛的话题:从手机上的计算器到无人驾驶汽车,到未来可能改变世界的重大变革,人工智能可以用来描述很多东西,所以人们会有疑惑;

我们日常生活中已经每天都在使用人工智能:生活中很多互联网工具已经是人工智能了,只是我们没意识到,或者已经习惯了而已。John McCarthy在1956年最早使用的人工智能 (Artificial Intelligence) 这个词,他总是抱怨“一旦一样东西用人工智能实现了,人们就不再叫它人工智能了。”;

一些场景的弱人工智能例子:谷歌,一个巨大的搜索热人工智能;智能手机,弱人工智能系统;智能汽车,很多已经安装了控制汽油渗入,控制防抱死系统的电脑等;垃圾邮箱过滤器也是经典的弱人工智能。

三、人工智能的四大技术分支

人工智能的四大技术分支如下所示:

模式识别:是指对表征事物或者现象的各种形式(数值的文字、逻辑的关系等等)信息进行处理分析,以及对事物或现象进行描述分析分类解释的过程,例如汽车车牌号的辨识,涉及到图像处理分析等技术;

机器学习:研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构是指不断完善自身的性能,或者达到操作者的特定要求;

数据挖掘:知识库的知识发现,通过算法搜索挖掘出有用的信息,应用于市场分析、科学探索、疾病预测等等;

智能算法:解决某类问题的一些特定模式算法,例如我们最熟悉的最短路径问题,以及工程预算问题等等。

四、人工智能的主要应用领域

机器人领域:人工智能机器人,如PET聊天机器人,它能理解人的语言,用人类语言进行对话,并能够用特定传感器采集分析出现的情况、调整自己的动作来达到特定的目的;

语音识别领域:该领域其实与机器人领域有交叉,设计的应用是把语言和声音转换成可进行处理的信息,如语音开锁(特定语音识别)、语音邮件以及未来的计算机输入等方面;

图像识别领域:利用计算机进行图像处理、分析和理解,以识别各种不同模式的目标和对象的技术,例如人脸识别、汽车牌号识别等等;

专家系统:具有专门知识和经验的计算机智能程序系统,后台采用的数据库,相当于人脑具有丰富的知识储备,采用数据库中的知识数据和知识推理技术来模拟专家解决复杂问题。

五、VR是什么?

VR是Virtual Reality的缩写,中文的意思就是虚拟现实,早期译为“灵境技术”。虚拟现实是多媒体技术的终极应用形式,它是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及行为心理学等科学领域飞速发展的结晶。主要依赖于三维实时图形显示、三维定位跟踪、触觉及嗅觉传感技术、人工智能技术、高速计算与并行计算技术以及人的行为学研究等多项关键技术的发展。随着虚拟现实技术的发展,真正地实现虚拟现实,将引起整个人类生活与发展的很大变革。人们戴上立体眼镜、数据手套等特制的传感设备,面对一种三维的模拟现实,似乎置身于一个具有三维的视觉、听觉、触觉甚至嗅觉的感觉世界,并且人与这个环境可以通过人的自然技能和相应的设施进行信息交互。

六、VR特点

虚拟现实被认为是多媒体最高级别的应用。它是计算机技术、计算机图形、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、立体显示技术、传感与测量技术、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人T智能技术等多种高新技术集成之结晶。其逼真性和实时交互性为系统仿真技术提供有力的支撑。虚拟现实技术有以下几个特点。

沉浸性(immersion)

又称临场感,指用户对虚拟世界中的真实感。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假,使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中,该环境中的一切看上去是真的,听上去是真的,动起来是真的,甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的,如同在现实世界中的感觉一样。

交互性( interaction)

指用户对虚拟世界中的物体的可操作性。例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体,这时手有握着东西的感觉,并可以感觉物体的重量,视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。

构想性(imagination)

又称自主性,指用户在虚拟世界的多维信息空间中,依靠自身的感知和认知能力可全方位地获取知识,发挥主观能动性,寻求对问题的完美解决。

由于沉浸性、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为I,这三个特性又通常被统称为3I特性。

七、VR的关键技术

动态环境建模技术

虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容。动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据,并根据应用的需要,利用获取的

三维数据建立相应的虚拟环境模型。三维数据的获取可以采用CAD技术(有规则的环境),而更多的环境则需要采用非接触式的视觉建模技术,两者的有机结合可以有效地提高数据获取的效率。

实时三维图形生成技术

三维图形的生成技术已经较为成熟,其关键是如何实现“实时”生成。为了达到实时的目的,至少要保证图形的刷新率不低于15帧/秒,最好高于30帧/秒。在不降低图形的质量和复杂度的前提下,如何提高刷新频率将是该技术的研究内容。

立体显示和传感器技术

虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展。现有的虚拟现实还远远不能满足系统的需要,例如,数据手套有延迟长、分辨率低、作用范围小、使用不便等缺点;虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高,因此有必要开发新的三维显示技术。

应用系统开发工具

虚拟现实应用的关键是寻找合适的场合和对象,即如何发挥想象力和创造力。选择适当的应用对象可以大幅度地提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。为了达到这一目的,必须研究虚拟现实的开发工具。例如,虚拟现实系统开发平台、分布式虚拟现实技术等。

系统集成技术

由于虚拟现实中包括大量的感知信息和模型,因此系统的集成技术起着至关重要的作用。集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别和合成技术等。

八、VR的应用领域

虚拟现实技术的使用有着非常重要的现实意义,而且现已用在诸多领域:

娱乐领域

丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。由于在娱乐方面对VR的真实感要求不是太高,故近些年来VR在该方面发展最为迅猛。如Chicago(芝加哥)开放了世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统,其主题是关于3025年的一场未来战争;近几年推出的Oculus Rift是一款为电子游戏设计的头戴式显示器,以虚拟现实为用户提供更好的体验,并推出了开发者版本,如今已有许多游戏对其支持。

军事航天领域

军事领域的研究一直是推动虚拟现实技术发展的原动力,目前依然是主要的应用领域。如模拟训练一直是军事与航天工业中的一个重要课题,这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统,以提供坦克协同训练,该系统可联结200多台模拟器;美国空军技术研究所( Air Force Institute of Technology)也在利用VR开发培养实际空军操作人员的环境;美国宇航局( NASA)目前已建立了航空、卫星维护VR训练系统,空间站VR训练系统,并建立了能够供全国使用的VR教育系统,用以模拟实际环境培养训练宇航员。

医学领域

虚拟现实技术可以弥补传统医学的不足,主要应用在解剖学、病理学教学、外科手术训练等方面。在教学中,虚拟环境可以建立虚拟的人体模型,借助于跟踪球、HMD、感觉手套,学生可以很容易了解人体各器官结构,这比现有的采用教科书的方式更加有效。在医学院校,学生可在虚拟实验室中,进行“尸体”解剖和各种手术练习。同样,外科医生在真正动手术之前,可以通过虚拟现实技术的帮助,在显示器上重复地模拟手术,完成对复杂外科手术的设计,寻找最佳手术方案,这样的练习和预演,能够将手术对病人造成的损伤降至最低。

艺术领域

虚拟现实技术作为传输显示信息的媒体,在艺术领域有着巨大的潜力应用。例如,VR技术能够将静态的艺术(如绘画、雕塑等)转化为动态的,可以提高用户与艺术的交互,并提供全新的体验和学习方式。

教育领域

针对教育,虚拟现实技术应用是教育技术发展的一个飞跃。虚拟学习环境、虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境。亲身去经历的“自主学习”环境比传统的说教学习方式更具说服力。虚拟实验利用虚拟现实技术,可以建立各种虚拟实验室,如物理、化学、生物实验室等等,利用VR能够极有效地降低实验室成本投入,并让学生获得与真实实验一样的体会,得到同样的教学效果。

文物古迹

利用虚拟现实技术,可以对文物古迹的展示和保护带来更大的发展。将文物古迹通过影像建模,更加全面、生动地展示文物,提供给用户更直观的浏览体验,使文物实时实现资源共享,而不需要受地域所限制,并能有效保护文物古迹不被过度游客的游览所影响。同时使用三维模型能提高文物修复的精度、缩短修复工期。

生产领域

利用虚拟现实技术建成的汽车虚拟开发工程,可以在汽车开发的整个过程中,全面采用计算机辅助技术来缩短设计周期。例如,福特官方公布过一项汽车研发技术——3D CAVE虚拟技术。设计师戴上3D眼镜坐在“车里”,就能模拟“操控汽车”的状态,并在模拟的车流、行人、街道中感受操控行为,从而在车辆未被生产出来之前,及时、高效地分析车型设计,了解实际情况中的驾驶员视野、中控台设计、按键位置、后视镜调节等等,并进行改进,这套系统能够有效控制成本地进行汽车开发。

九、VR虚拟现实技术在教育中的发展

“人工智能+教育”的五个典型应用场景:智能教育环境、智能学习过程支持、智能教育评价、智能教师助理、教育智能管理与服务,进而指出,人工智能技术的发展,将使得未来教育发生重大的结构性变革,虽然具体变化形态无法预测,但五个发展方向是确定的:即未来教育要关注人机结合的制度体系与思维体系,要关注核心素养导向的人才培养,要关注学生的灵魂和幸福,要关注个性化、多样性和适应性学习,要关注人机协作的高效教学。

八、VR虚拟现实技术在教育中的作用

1、会给老师带来个性化教学,可提供百定制化的学习任务。目前,我们的教育属于经验教育,随着人工智能的发展,不久将来,可以做到科学教育,真正做到根据学生的学习能力、学习水平以及兴趣提供个性化的学习内容。

2、人工智能教育,培养各种复合型人才,这也是国家最近政策度关于人工智能反复提到的问题。即在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育,建设人工智能学科,培养复合型人才,形成我国人工智能人才高地。

人工智能整快速进入教育领域,既是教育改革工具,也是课程教学新内容。人工智能对部分现有工种的取代和对新职位的创造将带来人才培养类型,培养内容以及供需版等方面的巨大变化,并对深化教育体制改革产生深远影响。

人工智能教育,让天下没有难做的教育。目前,社会上教育资源分布不百均,东西差距较大,一线城市跟二三线城市仍有很大的悬殊,更别说十八线的小度城镇和偏远的农村。大城市教育资源充溢,小地方教育专资源稀缺,已经成为当下社会不争的事实。人工智能在未来可以实现教育资源均匀化,让偏远地方的孩子也能享属受到优质的教育,这样的发展,对中国未来教育的发展既是挑战也是机遇。

工信部前段时间公布了《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》,提出到2025年,我国虚拟现实产业整体实力要进入全球前列。

五子登科智能教育的优点

自适应学习

五子登科自适应学习致力于通过计算机手段检测学生当前的学习水平和状态,并相应地调整后面的学习内容和路径,帮助学生提升学习效率。自适应学习的运作过程是这样的:搜集学生学习数据,预测学生未来表现,智能化推荐最适合学生的内容,最终高效、显著地提升学习效果。自适应学习能够根据学生的个人能力制定个性化学习方案,提供个性化的辅导。

自适应学习让因材施教有了实现的可能性,自适应学习产品在国外各个学习阶段都有应用,包括早幼教、小学、初中、高中、大学、职业领域等,并已覆盖多个学科。

提到自适应平台,首先是推荐课程内容功能。系统抓取学生的学习数据,并分析下一阶段应该学什么,第二,预测性的学习数据分析。这或许是五子登科app和普通AI教育app最大的差别,普通AI教育app让学生知道做题的对错。而五子登科app是预测你未来的学习程度,你现在做的怎么样,未来能做怎么样。比如说一个学生测试得了60分,但系统基于学生数据分析和对内容的了解,可能会显示学生水平要高于60分;第三,内容数据分析。系统会评估课程的内容质量,以及对学生学习有什么影响,最终对内容本身做出评价和调整。

2.智能语音

五子登科app除了应用于个性化学习方案的制定外,语音识别技术在人工智能领域也有很高的成就,下一代培训机构一定是智能型的机构,从大数据进化到人工智能。语音识别、图像识别、手写识别、语音分析等技术的发展,让机器模拟人来对话、服务成为可能,这类应用会越来越多。最初机器是用来辅助人工教学的,未来的趋势则是人辅助机器学习,而这个过程会一次次重塑未来的学习和教育。

比如学霸君、作业帮等软件都是借助了智能图像识别技术,学生遇到难题时只需要用手机拍成照片上传到云端,系统在一到两秒内就可以反馈出答案和解题思路,而且这类软件不仅能识别机打题目,手写的题目的识别正确率也越来越准,目前已经达到了80%以上。

3.虚拟教学场景

五子登科VR技术是一种得以普遍应用的智能化技术。VR在教育领域的应用最大的贡献是虚拟教学场景的呈现。首先从整个VR细分领域来看,发展乐观。GSV预测整个产业将会达到2000亿美元的规模。同时很多行业巨头也通过VR技术把目光投向教育领域,比如微软Hololens和培生教育集团合作,通过运用微软的全息图,学生们可以更加清楚地了解一些系统的构造,并且在虚拟的世界里体验一些在现实生活中体会不到的内容。北美另一大科技巨头Facebook,在OC3大会上也宣布将投入1千万美金到VR教育领域。不仅是北美,韩国科技巨头三星也在德国推出了VR教育系统,这个VR教育系统主要是给7年级和9年级的生物课提供应用。通过佩戴Gear VR,学生就可以观察到器官是如何工作的。

虽然VR技术并不是全新的,不过VR在教育领域的应用才刚开始。VR技术特别适合教育,因为它很好地匹配了情景教学和建构主义教育思想。VR技术可以让学习者自主探索各种有趣的学习材料,并且可以在做实验犯错的情况下也不会有任何严重后果。学习者通过VR技术进入一个和现实高度仿真的环境,可以动态地进行交互形式学习。因为是虚拟和现实交融在一起,VR技术让学习在正式和非正式的学习场景之间快速切换,也可以在学习和教育中使用移动技术。VR在教育行业有非常广泛的应用,比如虚拟场景培训、VR图书、VR游戏学习等。

4.智能批改

大数据、文字识别等技术的发展,还推动了文字的规模化自动批改和个性化反馈。如何利用人工智能减轻老师在作业、试题、作文领域的批改压力,实现规模化又个性化的作业反馈,是未来教育的重要攻克领域,也是国内外众多企业看中的市场。比如美国的计算机科学家乔纳森研发了一款可进行英语语法纠错的软件,能够联系上下文去理解全文,然后做出判断,它提高了英语翻译软件或程序翻译的准确性,解决了不同国家之间的交流问题。五子登科app的语音识别和语义分析技术,使得自动批改作业成为可能,对于简单的文义语法机器可以自动识别纠错,甚至是提出修改意见,这将会大大提高老师的教学效率。中国的批改网,也是在这个领域做出探索的一款产品。

5.分级阅读

五子登科app除了自适应学习,人工智能技术与教育可以从多个维度进行结合,比如构建和优化内容模型,建立知识图谱,让用户可以更容易地、更准确地发现适合自己的内容。国外这方面的典型应用是分级阅读平台,推荐给用户适宜的阅读材料,并将阅读与教学联系在一起,文后带有小测验,并生成相关阅读数据报告,老师得以随时掌握学生阅读情况。

相较于传统分级阅读只是根据学生年龄推荐阅读书目,无法根据不同学生阅读能力、兴趣爱好进行个性化精准阅读,分级阅读类的产品替代了教师的收集书目、推荐书目、阅读监督等工作,大大提高了教师的工作效率,同时实现了学生自适应阅读,达到了分级阅读的核心目的——匹配适合学生个人的书目,解决了学生阅读太难的书会失去阅读兴趣、阅读难度低的书无法提升阅读能力的问题。通过人工智能赋能的分级阅读优势明显:提高学生阅读兴趣、养成学生阅读习惯、清晰个人阅读水平、清楚了解阅读能力变化、教师和家长全方位监测、分析报告快捷精准。分级阅读类的产品发展空间巨大,目前该类产品主要集中在英文分级阅读,国内市场上亟需中文类的分级阅读产品。同时,目前国内英文分级阅读产品的分级方式主要采用国外分级方式,该方式适用于母语是英语的国外儿童,但对于非英语母语的中国学生的适用性仍有待观察。五子登科app通过分级阅读,适用于不同种类,不同年龄段的人学习,

6.堂高效管理

人脸识别、语音识别等技术也已经引入在线课堂。在上课期间,人脸识别技术将通过对学生面部表情的识别,记录学生的课堂表现,并反馈给师生和家长,让在线课堂的老师“看见”学生的表现。通过情绪识别系统,能够对孩子上课的表情进行实时采集,从专注、疑惑、高兴、闭眼四个维度分析其听课状态,形成注意力曲线学习报告,反馈给老师和家长,从而让老师根据学生的情况优化课程和教学内容。通过个性化学习任务系统,人脸识别、语音识别、触感互动等科技手段在教育上的应用,五子登科app为学生打造学习计划更明确、学习方式更多元的在线学习闭环,为在线教育提供智能化、个性化的解决方案。

7.区块链

人类社会正在进行一场数字化的大迁徙,我们正在网络世界、虚拟空间里建立一个数字化的新世界。AR、VR、AI、区块链等新兴技术正是人类驶向数字世界的帆船。区块链作为一种新兴技术,也开始在各个行业广泛地应用。

区块链可以被用作一种存储教育信息的集中分类记账方式,比如学位信息、文凭信息以及考试信息等,这些信息将作为一种“数字化文字记录”。这既能被用作防止信息的欺诈和篡改,也可以开放给第三方用于求职面试的参考。

区块链解决的痛点还包括信息确认。之前要核实一个人的学位是一件非常痛苦且耗时的事情,需要一个学校接一个学校的获取需要的信息。在基于区块链的系统中,每个人的学习相关信息都被会被永久保存且不会得到篡改。

五子登科app借助区块链的属性,通过开放且安全的方式将教育学习中的数字记录和数字成果加以多方多次的利用。该系统将来自多个教育机构的数据进行集中式管理,这也使得记录和参考这些教育数据成为了可能。

五子登科app智能教育系统具有两个功能:1、对教育数据的使用权限进行验证和使用权限控制;2、用于教育机构处理这些权限的应用程序编程接口。

相信未来还会有更多的应用于教育领域的区块链产品诞生。区块链在教育行业能够发挥的最大作用就是解决信用问题,教师的信用、学生的信用、还有机构的信用。比如在前些年经常会有培训机构“跑路”的负面消息,最主要的问题就是信息流和现金流不够透明,但如果区块链成为行业的底层技术,这一切都会不会发生。

8.智能教育 已经到来

小时候看《哆啦A梦》时简直羡慕到不行,还时长幻想,什么时候我能有一只机器猫帮我解决各种问题,包括当我老师,教我学习,这样我就可以不用去上去啦~然而现在,这已经不算是妄想了……

智能化的技术还有很多教育领域的应用场景,无论是教学管理还是行政管理方面都有用武之地。从产业投资的角度来讲,智能化技术的应用产品还没有达到足够成熟的地步,依然有待市场的验证。但毫无疑问,这些技术和应用代表了未来教育行业发展的方向,在市场爆发的前夜投资布局可以期待指数型的增长。

AI 可以构造出绝对博学的“人”,相当于把所有古代先贤和当代大贤集于一身,但表现出的却是一只“懂你”的机器猫。从小与此相伴成长,绝对是古往今来第一名师。未来智能化技术会贯穿教育的教、学、练、测、评、管等所有环节,大数据、云计算、区块链会成为所有教育应用的底层技术,教育的数字化、移动化、智能化将成为普遍的规律。这一天已经到来。

 
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