Школы vs. искусственный интеллект. Почему Wolfram Alpha стоит отдать должное

Учитель математики в Вест-Хартфорде, Коннектикут, Денис Гарсия знает, что ее ученики иногда хитрят, но ситуация, произошедшая в феврале 2017 года, казалась совершенно другой. Гарсия случайно дала своему классу усложненное уравнение множеств на контрольной работе. Несколько учеников из группы в 15 человек решили задачу правильно и показали решения, подтвердив, что получили ответы самостоятельно, не списывая результат у соседа по парте. Гарсия была озадачена, пока не вспомнила давний разговор бывших учеников об онлайн-инструменте Wolfram Alpha, который выполняет сложные вычисления за считанные секунды. Он дает как ответ, так и развернутые шаги решения, не оставляя практически никаких шансов обнаружить обман.

Студенты долгое время пользовались CliffsNotes для быстрого чтения книг, SparkNotes для отстаивания необычных точек зрения на произведения культуры и Wikipedia для поиска любой информации. Сегодня же большой популярностью пользуется Wolfram Alpha — инструмент, который применяет искусственный интеллект для решения уравнений и сложных математических вычислений. Wolfram Alpha построен на базе технологии, обрабатывающей естественный язык, и предоставляет студентам возможность списывать и быть уверенным в результате.

С момента запуска в 2009 году Wolfram Alpha плотно влился в современную систему образования. Использование инструмента трудно увидеть, и в руках умелых студентов его идеальные решения могут иметь непредвиденные последствия. Алгоритм работает по системе дробления вопроса на куски, будь-то математическое уравнение или вопрос «Где центр США». После система прогоняет куски вопроса через огромную библиотеку данных, которая ежедневно пополняется. Наборы данных из библиотеки включают информацию обо всем на свете: химических соединениях, генах человека, исторических метеорологических измерениях, геодезических схемах и тысячах других тем, объединение которых используется при формировании ответа.

Но система ограничена библиотекой — она не может интерпретировать каждый вопрос. Она не может отвечать естественным языком или разговорной речью. Это камень преткновения искусственного интеллекта в целом. Даже Siri, виртуальный помощник от Apple, полагающаяся на движок Wolfram Research, — Mathematica — может отвечать на вопросы только по запрограммированным сценариям.

Воспользоваться Wolfram Alpha так же просто, как и Google. Но в отличие от всемогущей поисковой системы, Wolfram Alpha не выдает бесконечный список страниц потенциально релевантных результатов, а предоставляет конкретные ответы. Любой может перейти на сайт инструмента, ввести вопрос или уравнение в диалоговое окно, нажать Enter и получить ответ. Если хотите решить x² + 5x + 6 = 0, то Wolfram Alpha покажет вам корни уравнения, альтернативные формы и решения. А если хотите посмотреть на шаги решения, то нужно купить подписку за $6,99/месяц (есть скидки для студентов и преподавателей).

Впервые я услышала о Wolfram Alpha на кухне от моих родителей. Вернувшись с работы в одной из частных школ Нью-Йорка, отец спросил меня, что я думаю о Wolfram Alpha. В тот день он встретился с преподавателями, которые руководят STEM-курсами (Science, Technology, ENGINEering, Math — программа, которая включает занятия по техническим дисциплинам с практической работой в командах). Преподаватели жаловались, что использование Wolfram Alpha учениками — это вопиющий обман. Должны ли школы бороться с Wolfram Alpha или все же нужно следовать этому течению в образовании?

После того, как я спросила у своих друзей в Facebook, пользуются ли они Wolfram Alpha, оказалось, что таких людей много. Некоторые использовали инструмент, чтобы сдать экзамен в колледже, а кто-то пользуется им до сих пор, работая инженером или специалистом по статистике. Но все они говорили, что не хотят, чтобы кто-то знал об использовании ими Wolfram Alpha в работе. Хотя инструмент и был разработан как образовательный ресурс, работники системы образования не знают как на это реагировать. То, что некоторые называют обманом, другие прозвали огромным шагом вперед: как мы учимся, чему учим и какое образование полезно. Говорят, Wolfram Alpha — это будущее. Неудивительно, что создатель с этим согласен.

Стивен Вольфрам впервые показал Wolfram Alpha в 2009 году. Идея создания такого инструмента появилась у него как раз из-за страданий на факультете математики. В младшем возрасте Стивен увлекался физикой, подростком выпустил три книги, а к 15 годам уже публиковал научные статьи. Но даже несмотря на впечатляющие способности, математика для Стивена была проблемой. Он мог найти способ решения, но сами вычисления давались сложно.

Это стало причиной создания специального программного обеспечения, которое проводило все вычисления, тогда как Стивен концентрировался на науке. В 1981 году Стивен Вольфрам стал самым молодым человеком, получившим стипендию Мак-Артура (награда, которую выдают демонстрирующим исключительные достижения и потенциал для долгой и плодотворной творческой работы людям — ред.). Тогда Стивену было всего 21.

Тем не менее, с физикой Стивену пришлось покончить как только он стал одержим возможностями компьютерных вычислений. Спустя пять лет после получения стипендии он начал разрабатывать систему компьютерной алгебры Mathematica, и в 1988 году его компания Wolfram Research выпустила продукт в свет.

Алан Джойс, директор по разработке контента для Wolfram Alpha, говорит, что разработка компании вовсе не про обман и хитрость. Он понимает, что Wolfram Alpha заставляет учителей нервничать, ведь исторически ситуация в образовательной сфере сложилась таким образом, что ручные вычисления всегда были в приоритете. Все потому, что ранее не существовало технологии, которая решает этот вопрос, а когда она появилась, то была недостаточно точной и надежной. Только в последние годы компьютеры научились проводить точные автоматические вычисления, а преподавателям и учебным программам нужно еще время, чтобы не отставать от компьютерной мощи.

Джон Диксон, менеджер программ Wolfram Research, говорит, что компания должна помогать разочарованным в инструменте преподавателям вроде Денис Гарсиа разобраться в принципах работы Wolfram Alpha и понять, как помочь своим студентам. Люди, которые стоят за развитием системы, рассматривают ее как образовательный инструмент, заменяющий преподавателя на дому. Та же функция показа шагов решения поможет учителям разбить уравнения на проблемы и не увязнуть в механике.

«Когда начинаешь показывать педагогам потенциал Wolfram Alpha, то видишь, что у них горят глаза», — говорит Диксон.

Тем не менее, представление о том, что Wolfram Alpha — это своеобразная форма обмана, все еще присутствует и преобладает. Особенно в вопросе домашних заданий. Цель домашней работы — выстроить понимание показанных в классной работе концепций, поэтому Wolfram Alpha нужно рассматривать как полезное дополнение в работе. Wolfram Alpha дает больше уверенности ученикам, которые считают себя «гуманитариями», он позволяет научиться искать и понимать ответ, независимо от того, как выполняется расчет. И это дорога, по которой идет современная система обучения. Ранее образованием считался сбор как можно большего количества информации в человеческий мозг. Информации как таковой было мало, она была дорогой, а самые умные люди были просто ходячими библиотеками. Сегодня же все наоборот.

«Понятие образования как передачи информации от профессионала к новичку и повтор этой информации человеком в качестве доказательства усвоения — далеко от реальности 2017 года», — говорит Дэвид Хельфанд, профессор астрономии в Колумбийском университете.

Конечно, технология компьютерной алгебры никуда не денется. Как и списывание ответов с последних страниц книги и совместные с другими учениками решения, Wolfram Alpha все равно будет пользоваться популярностью среди студентов. Им не перестанут пользоваться только потому, что так сказал преподаватель. Подобно тому, как робототехника перевернула производство, Wolfram Alpha позволяет переосмыслить образовательную систему. И если мы не изменим отношение к использованию Wolfram Alpha в школах, то рискуем стать живыми артефактами в быстро развивающемся мире.