厉害了!类人解题黑科技,K12教育规模化应用的新神器
2020-05-29

“‘AlphaGo’下围棋已经赢了世界冠军,但计算机做数学题还做不过孩子。”

——张景中(中国科学院院士)

相比其强大的计算能力,AI在自动求解数学题尤其是文字类题目方面应用落地难一直是困扰行业的难题。有教育专家表示,数学问题的类人自动解答是一个对数学教育和人工智能研究都很有价值的课题,但到现在仍然没有得到有效的解决。

专注于新一代认知人工智能技术的暗物智能科技(以下简称“DMAI”)通过自主研发的一项创新技术,为突破这个难点带来了全新可能。

DMAI在最新提交的一项发明专利中,提出了一种基于语义对齐的树结构数学应用题求解器。该技术能让AI求解含有多个未知数的复杂题型,突破了数学应用题自动求解技术的难关,即将在之后推出的 “谙心助教”产品中运用。

常识理解:AI求解应用题的挑战

在计算能力和“决策”效率上都完胜人类的AI,为何会被中学应用题难倒?

通常情况下,典型的数学应用题是一个简短的故事,通过文字叙述事实来反映某种数量关系,并提出含有一个或多个未知数的问题。因此,AI对数学应用题自动求解,就需要通过理解问题的文本描述,推理出表达式并计算出正确答案。

相比计算能力,求解数学应用题其实更考验AI对数学知识乃至相关生活常识的理解能力。例如经典的“鸡兔同笼”类问题,AI要做的不仅仅是把“鸡兔同笼,上有三个头,下有十只脚,问鸡兔各有几只?”转换成数学表达式求解,还必须知道所有动物只有一个头、鸡有两只脚而兔有四只脚等等基本常识。

缺乏理解题意的能力,正是目前大多数自动求解技术的痛点。传统自动化求解器的模型,无法推理问题中的语义关系,更无法理解“鸡与兔各有几只脚”这样的常识,难以在实际运用中发挥价值。

语义挖掘:让AI“读懂”题意,实现精准解题与批改

为突破当前自动求解技术的瓶颈,DMAI通过基于AOG的强认知AI算法引擎,提出了一种基于语义对齐的树结构应用题求解器。此技术通过树结构来强化表达和显式约束题目文本中的语义信息,挖掘与解题有关的各类数学知识和必要的常识。可以实现传统求解器不具备的题干语义理解能力,求解包括代数、方程组等含有多个未知数的复杂应用题。

DMAI通用求解器通过挖掘语义关系,能够求解含有多个未知数的问题

有了“读题”的能力,DMAI通用求解器不仅在准确率上实现了质的提升,还在教育智能化产品中扮演“中枢”角色。从层层递进的解题演示,到精细至每一个步骤的自动批改,谙心助教作为首个融入认知AI能力的学习服务产品,背后离不开DMAI自动求解技术的支撑。

基于求解器的语义理解能力,谙心助教能在解题演示过程中自动提取题干信息,并动态提示题目中的易错点、知识点、干扰项等。在学生遇到作业难题时提供智能提示,并结构化阐述解题思路,帮助学生快速解答。更重要的是,从解题演示到思路引导,层层递进,有利于培养学生独立作答的良好习惯。

另一方面,当出现学生练习题目出错、老师讲解未理解等情况时,谙心助教可以提供智能讲解服务,深度关联关键信息与解题思路,借助教学工具将抽象问题形象化,帮助学生快速理解题意。拟人式运算方法与动画式运算过程,让学生高效掌握运算技巧。而声文同步的分步骤精细化讲解,则让学生全面掌握解题方法,真正做到“授人以鱼不如授人以渔”。

类人解题:前景可期,DMAI打开规模化应用之门

当前,智能化已成为我国教育行业改革创新的重要路径。AI承载了社会对教育走向真正的个性化、规模化和效率化的期望。然而,基于传统AI算法的智能教育产品,其知识模型已越来越难以跟上师生不断增长的需要,“搜不到题”、“看不懂题”使AI辅助学习的实际效果大打折扣。

通过赋予AI理解题意的能力,DMAI让AI自动求解更接近人类的思维方式,拓宽了应用范围。作为目前最接近“类人解题”的自动求解技术,DMAI通用求解器有望成为打开规模化应用之门的“金钥匙”。

值得关注的是,DMAI通用求解器作为谙心助教的核心技术之一,将大幅提升知识引擎的性能与效率,全面支撑产品的智能解题、讲题、批改等功能,真正为学生降低学习门槛。

而从长远看,从代替老师辅导到辅助科研创新,类人自动解答技术的成熟,将能让计算机帮助人类思考,甚至拓展人类思维的深度和广度,是人机交互应用的一个重要里程碑。

DMAI作为认知AIX解决方案提供商,不断在新一代强认知人工智能前沿领域取得技术突破,并积极融通教育、金融服务、医疗康养等多个领域,打造具有强区分度的认知AIX行业生态。目前,DMAI的智能教育产品涵盖新一代AI互动直播平台、基于认知AI技术的学习服务平台、家庭陪伴教育解决方案等,实现多个教育场景的覆盖。

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