机器人当教师

机器人先生或女士当教师

人类在摆弄创造自己的替身方面取得了巨大的进步。人工智能作为日常生活中的助手越来越普遍,他们甚至出现在了我们的教室里!

真正的认知系统时代已经开始。研究人员将静态知识编入计算机的日子已经一去不复返了。相反,人们今天正在研究使机器人和其他机器能够主动学习知识、应用所学知识并逐渐拓展所学知识适用场景的方法。有时,机器人甚至可以当教师。如今的人工智能都设计有从经验中学习的能力。这种积累的知识库对人类来说非常有价值。这就是为什么机器人现在越来越多地用于教育领域的原因之一。正因为其不断发展的沟通能力,机器人越来越频繁地用于在学校和大学里传授专业知识,或者作为私人教师。

会讲笑话的机器

我们已经习惯了与机器的交流——例如,无论是自动电话系统还是 Apple 的 Siri 软件(语音翻译与识别接口)。如果自动电话系统不能准确理解我们的输入,结果可能会令人恼火;反之,如果 Siri 采取幽默的态度并尝试开个玩笑,结果可能会很有趣。全世界的计算机专家、数学家、心理学家及许多其他学科专家都在致力于教授机器人什么是人类情感,或者更准确地说,如何评估人类情感。目标是将机器人用于教育之外的目的,例如,用于在医疗和保健领域中培养客户忠诚度,以及用于治疗应用。

无所不知的客户服务小丑

这是 Pepper、Romeo 和 NAO 诞生的地方。这三兄弟“出生”在软银机器人公司。Pepper 的使命是在提供客户服务方面为公司提供支持。自 2014 年以来,它不仅一直在日本雀巢店忙碌,现在还被安排在法国卢瓦尔河地区的火车站和欧洲家乐福超市工作。得益于大容量的数据内存,这个小型人形机器人掌握了大量的知识。它认识客户,能够评估情绪状态(“你难过吗?”)并基于现有客户信息进行交流。

智慧助手

Romeo 身高 140 厘米(4.5 英尺),比 Pepper 高一点,是为了帮助身体残障的人士而开发的。有了 Romeo 的帮助,老年人就可以行动得更加自由。该机器人助手可以开门、爬楼梯和取东西。NAO 的身高只有 58 厘米(1.25 英尺),是 Pepper 和 Romeo 的微缩版,但却是软银机器人公司最古老的人形机器人。NAO 开发于 2006 年,目前是第五代,全世界有成千上万的人都在使用它。

机器人教师会说 20 种语言

NAO 是一个交互式且可定制的机器人,它的日文名的意思是“诚实”,能识别 20 多种语言。NAO 可以帮助培训各种学习内容,所以越来越受到学校的欢迎。在机器人之乡——日本,学生们按照机器人的指示学习词汇、练习心算和做体操练习。孩子们非常踊跃地参与了进来。日本一项关于 NAO 使用情况的研究(关于大阪大学机器人教师使用情况的研究)显示,在教师-机器人小组上课期间,噪音水平明显较低。

德国和奥地利的机器人教师

德国和奥地利也已经出现机器人作为助教的案例。凭借其广博的知识,NAO 补充了许多学校针对所有年龄组的 STEM 学科(科学、技术、工程和数学)的教学。例如,德国卡尔斯巴德文法学校的学生在 NAO 的帮助下学习编程,上奥地利州 HTL Leonding(职业高中)的学生也可以利用 NAO 学习知识。

难民儿童向机器人 学习德语

2016 年启动的 L2TOR 项目(利用社交机器人进行第二语言辅导)旨在利用人形机器人教授 4 至 6 岁的移民儿童新的第二语言,以便他们能够尽快融入学校体制文化。然而,用机器人进行语言培训是对现有教育课程的个性化补充,而不是替代。显然,机器人的使用创造了额外的资源,NAO 目前的购买价格约为 12,000 欧元,从长远来看,它将比个人家教便宜。

人机交互效果不佳

尽管如此,人机交互的质量仍然是有限的。在儿童词汇量有限的情况下,人工智能表现出色。但是人工智能无法理解更复杂对话的背景,也无法自发做出有意义的响应。计算机科学家、教育家和语言学家正在不断努力逐步提高人工智能的理解能力。NAO 应该在这方面迅速发展。它被用于处理人机交互问题的研究项目,以及收集大量数据。研究人员考虑了基本问题,例如:人类情感的特征是什么?在计算机的帮助下,如何识别这些情感特征,计算机本身又如何学习情感?

机器人帮助自闭症儿童

该主题是欧盟 "DE-ENIGMA" 项目的一部分,该项目于 2016 年启动,帕绍大学的“复杂智能系统”系参与其中。目标是使用机器人来扩展自闭症儿童的社交想象力。“我们想帮助自闭症儿童改善他们的情绪反应,让他们更容易融入社会。帕绍团队主任 Björn Schuller 博士教授说:“儿童和机器人之间的对话是治疗过程的一部分,这样自闭症儿童就可以学会正确评估社交行为。”

精通技术的年轻患者

疗程在治疗师的监督下进行。ZENO R25 机器人目前的成本约为 5,000 美元,是较便宜的型号之一,它使用软件来激励儿童,以此提供反馈并观察每一种情绪。一项初步研究显示,年龄在 5 岁至 12 岁之间的大多数自闭症儿童,通常与他们的人形机器人交谈对象相处得很好(编辑注解:人形机器人是指外观和行为都像人类的机器人)。造成这个结果的部分原因是,一般来说,自闭症儿童往往非常精通技术,并且因为他们认为与像机器人这样基于规则且可预测的系统打交道要比与人进行社交互动简单得多,威胁也小得多。

认知和产生情绪

另一方面,对于许多人来说,机器人如何适应自闭症儿童及其行为乍一看令人费解。“通常,机器行为基于演示材料——在我们的例子中,这些材料是从典型发育的自闭症儿童那里收集的。“为了将自闭症的诊断与固定参数联系起来,需要开展大量的初步技术工作,但是现在我们有了全新的评估方法来评估非常大量的数据,”Schuller 教授解释道。“这些参数包括自闭症语言,以及针对运动模式和手势的图像处理。我们提供指南,检测软件监控面部表情、手势和语音特征,包括声音的基频和可变性。这就是情绪得以识别的方式”,Schuller 教授解释道。

对人形机器人能力的质疑

德国医生 Christine Preißmann 博士质疑人形机器人的能力能否持久地帮助参与这个项目的儿童。她是自闭症专家和作家,也患有阿斯伯格综合症:“人工智能的使用在许多层面上都有意义,但它是否有助于情绪发育目前还值得怀疑。每个自闭症患者都是有特殊需求的个体,因此他们需要有针对性的护理。我怀疑机器人能否提供必要的个性化。我相信,当自闭症患者与机器人一起学习时,他们最终仅限于与机器人打交道。”

数据洪流成了机器人的知识库

无论如何,从数据的角度来看,对为期 3 年半的 DE-ENIGMA 项目中收集的信息进行评估有望实现一次巨大的飞跃——不仅对自闭症研究,而且对更广泛的科学界也是如此。到目前为止,以如此集中和有针对性的方式收集大量关于行为、面部表情、语调、音量和手势的精确信息是不可能的。

恐怖谷现象

尽管世界各地的许多人都对大大小小的人形机器人助手充满热情,机器人行业也有望实现天文数字的销售额,但走向商业认可的曲线越来越有可能在通往完美人形机器人的道路上断裂。我们说的是恐怖谷现象,它标志着在机器人达到一定程度的拟人化后会诱发的一个心理接受差距,或称为一道坎儿,即:任何事物,一旦其行为与人类极度但不完全接近,便会很容易超出人类的接受限度。

技术奇点

然而,技术奇点似乎正在技术发展旅程的尽头等着我们——在那一刻,人类和机器在智力上变得不相上下,机器实现自我完善和发展。幸运的是,这并非易事,因为人类的情感世界暂时仍是机器人无法企及的世界。更贴切地说,信息处理必须至少要与生理学相结合,就像人类一样,而这不是单凭传感器技术就能解决的问题。所以我们不应该期望机器在不久的将来超越人类的智力。但是,Siri 已然信以为真:在回答“你怎么看待人工智能?”这个问题时,Siri 沿用了笛卡尔的名言。它回答说:“我思,故我在。”

  1. 这些文章发表在 Festo Didactic 的客户杂志《Trends in Qualification》2016 年第 2.期。
  2. 照片:软银机器人公司/Vincent Desailly/Troy House Corbis

六月 2016

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