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机器人学习伴侣提供定制辅导添加时间:2019-01-28

  来自特拉维夫大学的人工智能研究员Goren Gordon在那里经营好奇心实验室,并没有什么不同。

  他和他的妻子尽可能多地花时间照顾他们的孩子,但有时他们的孩子独自或无人监督。戈登说,在那些时候,他们希望自己的孩子有一个学习和玩耍的伴侣。

  在麻省理工学院的个人机器人小组工作,由Cynthia Breazeal领导,Gordon是一个团队的一员,该团队开发了一个名为Tega的社交辅助机器人,旨在作为课堂内外的一对一同学。

  用于教育的社交辅助机器人并不新鲜,但Tega的独特之处在于它可以解释与之合作的学生的情绪反应,并根据这些线索创建个性化的激励策略。

  在学前教室测试设置,研究人员表明,系统可以学习和改进自己,以响应与之合作的学生的独特特征。事实证明,与非个性化的机器人助手相比,它在提高学生对机器人和活动的积极态度方面更有效。

  该团队于2月在亚利桑那州凤凰城举行的第30届人工智能促进会(AAAI)会议上报告了其结果。

  Tega是麻省理工学院媒体实验室开发的一系列基于智能手机的社交辅助机器人中的最新产品。这项工作得到了美国国家科学基金会(NSF)五年1000万美元的计算机远征计划的支持,该计划支持可能产生破坏性影响的领域的长期多机构研究。

  研究人员去年在波士顿地区的一所学校试用了38名三至五岁的学生。在八周的时间里,每个学生每次与Tega一起工作15分钟。

  Tega是一款毛茸茸,色彩鲜艳的机器人,专为与儿童长期互动而开发。它使用Android设备来处理运动,感知和思考,并可以适当地响应孩子的行为。

  与之前的迭代不同,Tega配备了第二部Android手机,其中包含由Affectiva Inc.开发的定制软件 - 由NSF支持的麻省理工学院Rosalind Picard分拆 - 可以解释面部表情的情感内容,这种方法称为“情感计算。”

  试验中的学生从装有定制学习游戏的平板电脑中学习西班牙语词汇。Tega不是作为老师而是作为同伴学习者,鼓励学生,在必要时提供提示,甚至在适当的时候分享学生的烦恼或无聊。

  该系统首先反映了学生的情绪反应 - 当他们兴奋时兴奋,并在学生失去焦点时分心 - 教育理论认为这是一种成功的方法。然而,它进一步追踪了这些线索对学生的影响。

  随着时间的推移,它了解了线索如何影响学生的参与,快乐和学习成功。随着会议的继续,它不再仅仅反映孩子的情绪,并开始个性化其反应,以优化每个学生的经验和成就。

  “我们从一种非常高质量的方法开始,令人惊奇的是,我们能够证明我们可以做得更好,”戈登说。

  在八周内,个性化继续增加。研究人员发现,与仅接受镜像反应的对照组相比,具有个性化反应的学生更多地参与了这项活动。

  除了追踪个性化的长期影响外,他们还研究了Tega从学生那里得到的回应的即时变化。通过这些前后反应,他们了解到一些反应,如打哈欠或悲伤的脸,会降低学生的参与度或幸福感 - 这是他们怀疑但从未研究过的事情。

  “我们知道,从同龄人那里学习是孩子不仅学习技能和知识的重要方式,而且是学习的态度和方法,如好奇心和挑战的适应能力,”媒体艺术副教授兼个人机器人主任Breazeal说。麻省理工学院媒体实验室小组。“令人着迷的是,孩子们似乎与Tega作为同伴般的伴侣互动,开辟了开发下一代学习技术的新机会,这些技术不仅可以解决学习的认知方面,例如学习词汇,还可以学习的社交和情感方面。“

  该实验可作为个性化教育辅助机器人概念的概念证明,也可用于在真实教室中使用此类机器人的可行性。该系统几乎完全是无线的,易于在活动教室中的分隔器后面设置和操作,几乎不会造成干扰,并且被学生参与者和教师完全接受。

  “看到它真是太神奇了,”戈登报道。“过了一会儿,学生们开始拥抱它,触摸它,表达它正在制作和独立演奏,几乎没有任何干预或鼓励。”

  虽然实验的持续时间是全面的,但研究显示个性化过程即使在八周内仍在继续进行,这表明需要更多时间才能达到最佳的互动方式。

  研究人员计划在各种环境中改进和测试该系统,包括学习障碍的学生,对他们来说,一对一的互动和帮助是特别关键的,很难得到。

  “一个更好奇的孩子能够通过挫折坚持下去,可以与他人一起学习,并将成为一个更成功的终身学习者,”Breazeal说。“以高度个性化的方式支持学习的认知,社交和情感方面的下一代学习技术的发展令人兴奋。”