Искусственный интеллект вместо шпаргалок и репетитора, или Как современные школьники решают контрольные по математике

Вундеркинд, ненавидевший математику в школе, создал программу, которая производит все расчеты за школьников и студентов. Преподаватели не знают, как реагировать.

Одни считают, что это жульничество, которое мешает учиться, другие соглашаются с тем, что программа помогает лучше разобраться в том или ином правиле. Что это за программа и какие последствия она вызвала в школах – в материале "Футуриста".

Дениза Гарсия знает, что ее ученики иногда обманывают, но ситуация, которую она обнаружила в прошедшем феврале, – это уже что-то совсем иное. Преподаватель математики в городе Западный Хартфорд, штат Коннектикут, миссис Гарсия случайно включила усложненные уравнения в задания для своего математического класса. Но почему-то группа школьников из 15 человек, не подготовленная к их решению, все равно справилась с заданием. Эти студенты продемонстрировали свои работы, разгромив традиционный тест, что списанные задания выполнены под копирку и обнаружить их не составляет никакого труда.

Миссис Гарсия была в недоумении, пока не вспомнила разговор, произошедший несколькими годами ранее. Некоторые из ее бывших учеников рассказали ей об онлайн-инструменте под названием Wolfram|Alpha, который может выполнять сложные расчеты за считанные секунды. Эта программа предоставляет не только ответы, но и алгоритм решения, что делает незаметным любое списывание.

В течение многих лет ученики обращались к CliffsNotes для быстрого чтения книг, к SparkNotes для построения тезисов, обсуждаемых в классе, и Википедии, чтобы дополнить свои работы исторически интересными фактами. Но сегодняшние студенты стали еще умнее. Они используют уже Wolfram|Alpha, программу, созданную на основе искусственного интеллекта для решения уравнений любой сложности. Система Wolfram|Alpha использует технологии обработки естественного языка, чтобы предоставить студентам подробное решение быстрее, чем любой репетитор, это более надежно, чем если списывать у друзей, и намного легче, чем решать самостоятельно.

Как школьники списывают у ИИ

С момента своего выхода Wolfram|Alpha постоянно сквозила в системе образования, фигурировала в домашних заданиях учеников школ и колледжей. Использование системы Wolfram|Alpha сложно отследить, а в руках амбициозных школьников эти идеальные решения приводят к неожиданным последствиям. Система работает за счет разделения запроса на части, будь то математическая задача или что-то вроде «назовите столицу Соединенных Штатов», и потом составляет эти куски в огромную библиотеку данных, которая постоянно расширяется. Эти наборы данных содержат информацию о геодезических схемах, химических соединениях, генах человека, истории погодных измерений и тысячах других тем, что когда-либо были запрошены, а теперь могут быть использованы в ответах на миллионы вопросов.

Искусственный интеллект научили определять рак кожи на уровне экспертов

Система работает в пределах сведений, хранящихся в ее библиотеке, поэтому не на любой вопрос может найти ответ. Она может также не реагировать на вопросы, заданные на естественном языке или в разговорном стиле. Это камень преткновения в системе Искусственного Интеллекта в целом. Даже Siri, которая в значительной мере опирается на систему Mathematica, – другая версия Wolfram и движущая сила Wolfram|Alpha – может только отвечать на вопросы в виде запрограммированных скриптов-ответов, которые кодируются в слова, прежде чем ответ выводится на монитор или в динамики компьютера.

Работа в Wolfram|Alpha похожа на выполнение поискового запроса в Google. Только, в отличие от Google, запрос дает конкретные ответы, а не бесконечное число страниц с потенциально релевантными результатами. Любой желающий может зайти на сайт Wolfram|Alpha, ввести вопрос или уравнение в диалоговое окно, нажать Enter и получить ответ. Если вы пытаетесь решить х2 + 5х + 6 = 0, Wolfram|Alpha найдет вам квадратный корень уравнения, а также решение и его альтернативные версии. Если вам необходимы пошаговые объяснения, есть pro-версия, которая доступна за 6.99 $/месяц со скидкой для студентов и преподавателей.

Дестрой в системе образования или возможность перейти на новый уровень?

Уэсли Фриер впервые услышал о Wolfram|Alpha на кухне своих родителей. Однажды его отец, директор частной школы в Доббс-Ферри в Нью-Йорке, вернулся с работы, бросил свою сумку на пол и спросил Уэсли, что он думает о Wolfram|Alpha. Утром того же дня он столкнулся с жалобами разочарованных учителей: их ученики используют эту программу. Это было откровенным надувательством – говорили учителя. Мистер Фриер вышел из кабинета, не зная, как поступить. Школа должна расправиться с Wolfram|Alpha? Или же ей надо перейти на новые ритмы в образовании?

По словам Уэсли Фриера, он никогда не слышал об этой программе, но Facebook-мессенджер показал, что многие из его друзей, особенно тех, кто изучает математику, давно на «ты» с этим инструментом. Некоторые использовали его для выполнения математических расчетов в колледже, а кто-то использовал в своей работе инженером или количественным аналитиком. Подъем Wolfram|Alpha затронул даже многих гуманитарно настроенных руководителей, а для миллионов умов его использование стало повсеместным. В то же время многие не хотят, чтобы об использовании ими Wolfram|Alpha стало известно всем.

И хотя Wolfram|Alpha был разработан в образовательных целях, Академия оказалась в растерянности – как реагировать на такое изобретение? То, что некоторые называют дестроем в образовании, другие считают огромным шагом вперед, прорывом в том, как и чему мы учим. Последние говорят, что Wolfram|Alpha – это будущее. Не удивительно, что разработчик программы с ними согласен.

«Я никогда не любил математику. Это помогло мне изобрести Wolfram|Alpha»

Стивен Вольфрам, создатель Wolfram|Alpha, долгое время не умел без ошибок делить простые числа и до 40 лет не знал наизусть таблицу умножения. Действительно, вдохновение для создания Wolfram|Alpha, вышедшего в 2009 году, Стивен нашел в том, что в школе математика вызывала у него одни мучения. Со временем Вольфрам стал одержим физикой. В 12 он написал словарь по физике, в раннем подростковом возрасте – три исследовательские работы, а в 15 начал публиковаться.

Несмотря на его способности к наукам, математика оставалась для вундеркинда постоянной проблемой. Он мог запросто оперировать понятиями, но выполнение расчетов оставалось для него по-прежнему сложным. Решения Стивен программировал сам на компьютере. Вольфрам решил, что может оставить расчеты машине, а сам сконцентрироваться на науке. Он продолжал работать над этим, и в 1981 году стал самым молодым ученым, когда-либо получавшим стипендию Макартура. Ему тогда был только 21 год.

Однако инструмент, который помог Вольфраму беспрепятственно заниматься физикой, в конечном итоге потянул его от науки. Стивен стал одержим сложными системами и тем, как компьютеры могут быть использованы для их изучения. Через пять лет после получения стипендии фонда Макартура, Вольфрам начал разработку системы Mathematica, и в 1988 году объявил о выпуске своего флагманского продукта.

Стивен никогда не планировал создание высокоинтеллектуального инструмента, наподобие CliffsNotes, никогда не был слишком обеспокоен этим.

«Механическая математика, – утверждает Вольфрам, – это очень низкий уровень точного мышления». Вместо этого, как он считает, мы должны «попытаться сформулировать свои мысли так, чтобы объяснить их достаточно умному компьютеру».

Это называется компьютерная математика. По сути, знание алгебры в мире, насыщенном современными технологиями, для некоторых выглядит проблематично, но в таком случае важно знать, как именно делать поисковый запрос компьютерным системам. Ученики, которые сделают переход от простого запроса до глубокого понимания работы самой программы, станут работать на опережение.

Система образования и искусственный интеллект – как жить дальше

Алан Джойс, директор по развитию контента Wolfram|Alpha, говорит, что дестрой – это «совсем не то, что мы хотим сделать». Но люди, которые работают с этим продуктом, понимают, что он может усложнить жизнь учителя. Программа должна избавить от ручных расчетов – говорит Джон Диксон, руководитель программы исследований Wolfram. Только в последнее время компьютеры пришли к автоматическим и достаточно точным вычислениям. И займет еще какое-то время подготовить учителей к тому, чтобы адаптироваться к Wolfram и адаптировать к ней школьную программу. Диксон планирует заниматься с такими педагогами, как Гарсия, которые разочарованы появлением этого инструмента, помочь им понять, как Wolfram способна помочь их ученикам.

И действительно, люди, которые направляют развитие инструмента в русло учебного эквалайзера, оказывают ученикам неоценимую помощь. Программа способна стать помощником в выполнении домашнего задания, заменяя высокообразованного и не всегда доступного репетитора. Она имеет также огромный потенциал при работе в классе. Кнопка «показать действия», которая раскрывает алгоритм решения, позволяет учителям разложить задачу перед учениками на составные части и при этом не погрязнуть в вычислениях. «Генератор решений» может составить из реальных наборов данных нужные примеры. «Когда вы начинаете показывать педагогам возможности этой программы, – говорит Диксон, – можно видеть, как загораются их глаза».

На каждого учителя, который переходит в лагерь Диксона, приходится множество студентов, которые уже давно пользуются программой. Как говорит Александр Файнер, начинающий инженер и первокурсник высшей школы, Wolfram|Alpha – это учебное пособие, а не способ избежать работы.

До сих пор распространено мнение, что система Wolfram|Alpha – это форма обмана. Чаще всего этот обман связан с выполнением домашних заданий. Но если целью домашних заданий является качественное понимание концепций, Джойс уверен, что учителя должны рассматривать Wolfram|Alpha как учебный ресурс, а не как препятствие. Программа не помогает ученикам «пробиться» в математическом классе, делая за них их домашнюю работу, говорит он. Напротив, считает Диксон, Wolfram|Alpha может укрепить уверенность учеников в самих себе, показать, что все они обладают математическим умом. Домашние задания существуют не для того, чтобы научиться делать расчеты, а скорее, чтобы научиться находить и понимать ответ, вне зависимости от того, как именно будет производиться расчет.

Это путь, которым может пойти образование сегодня. Давным-давно оно сводилось к усвоению человеческим мозгом как можно большего количества информации. Доступ к информации был ограничен, и самыми умными и образованными людьми считались те, кто обладал самыми обширными картотеками и библиотеками. Сегодня всё наоборот.

«Понятие образования как передачи информации от экспертов профанам, которые пересказывают эту информацию, чтобы подтвердить, что они ее усвоили, полностью перестраивается в реальности 2017 года», – говорит Дэвид Гельфанд, профессор астрономии Колумбийского университета.

Технология никуда не денется: использование программы Wolfram|Alpha или разделение задач между друзьями, вероятно, не прекратится только лишь по причине, что это запрещает учитель. Даже Гарсия может увидеть будущее, в котором Wolfram|Alpha используется во благо образованию, а не во вред ему. «Я думаю, в идеальном мире учителя, включая меня, должны сделать прорывную работу по внедрению технологий в образование и производственные отношения», – говорит она.

Так же как робототехника преобразует производство, так и инструменты, такие как Wolfram|Alpha, заставляют нас переосмыслить образовательную систему и поднять ее на новый технологический уровень. Либо мы реформируем наши школы, используя инструменты, наподобие Wolfram|Alpha, либо рискуем стать живыми артефактами в быстро развивающемся мире.

Автор: Мария Непомилуева  

Поступить в МТИ