آموزش AI از پیش دبستان تا پیش دانشگاهی؛ فراتر از کار با ابزارهای هوش مصنوعی

میز خبری معاونت پژوهش و فناوری دانشگاه تهران:

در گفت‌وگویی با دکتر یمین سپهری، دانش‌آموخته دکتری در حوزه هوش مصنوعی مسئولانه از دانشگاه EPFL سوئیس و استادیار دانشکده برق و کامپیوتر دانشگاه تهران، موضوع آموزش هوش مصنوعی به کودکان و نوجوانان در دوره K-12 مورد بررسی قرار گرفته است. در این مصاحبه، مسیر آموزش سواد پایه‌ای هوش مصنوعی، تقویت تفکر انتقادی و خلاقیت دانش‌آموزان و ضرورت آموزش مسئولانه مفاهیمی همچون حریم خصوصی، اخلاق و سوگیری الگوریتمی تشریح شده است.

• آموزش هوش مصنوعی از مهدکودک تا پایان K-12 باید چه مسیری را طی کند و در هر مقطع چه مهارت‌هایی آموزش داده شود؟

امروزه هوش مصنوعی به زندگی همه ما از جمله کودکان وارد شده است. هنگامی که تاکسی اینترنتی ما مسیر حرکت و هزینه را مشخص می‌کند، فروشگاه آنلاین به ما پیشنهاداتی برای خرید می‌دهد، یا در یک بازی کامپیوتری، رقیب از ما سبقت می‌گیرد ما عملاً در برابر هوش مصنوعی قرار داریم، اگرچه خودمان ندانیم. کودکان امروزی نیز از این قاعده مستثنی نیستند و از ابتدای زندگی خود در معرض هوش مصنوعی هستند.

اگرچه هوش مصنوعی فرصت‌های وسیعی را برای کودکان امروزی ایجاد می‌کند، اما عدم استفاده مسئولانه و فعالانه از آن، خطراتی را ایجاد می‌کند. مسائلی مانند انفعال در برابر هوش مصنوعی، اعتماد بیش از اندازه به پاسخ‌های آن و رواج بی‌صبری در کودکان و نوجوانان از جمله این مشکلات است. کلید اصلی حل این مشکلات، آموزش سواد پایه‌ای هوش مصنوعی (AI Foundational Literacy) است. مفهومی که توجه به رده سنی و توانایی‌های شناختی دانش‌آموزان، توضیح می‌دهد که در پس این فناوری چه می‌گذرد. هنگامی که کودک بداند هوش مصنوعی چگونه کار می‌کند، در برابر خطرات احتمالی واکنشی فعال، هوشمندانه و مسئولانه خواهد داشت و همین دانش، سپر او برای زندگی آگاهانه در دنیای آینده است.

در چارچوب این رویکرد، آموزش در مقاطع K-12 حول پنج مفهوم شکل می‌گیرد: ادراک در سیستم‌های هوشمند (Perception)، مدلسازی و استدلال در هوش مصنوعی (Representation & Reasoning)، یادگیری مدل‌های هوشمند و تفاوت آن با یادگیری انسانی (Learning) و طریقه ارتباط هوش مصنوعی با زبان طبیعی انسان (Natural Interaction). پس از آشنایی با این چهار مفهوم، یادگیری مفهوم پنجم که همان تاثیرات اجتماعی هوش مصنوعی بر زندگی ما انسان‌هاست (Societal Impact) آسان می‌شود؛ هنگامی که دانش آموز آشنایی اولیه‌ای با طریقه کارکرد هوش مصنوعی در چهار مفهوم اول داشته باشد، فهم تاثیرات اجتماعی، خطرات احتمالی و فرصت‌های ایجاد شده توسط هوش مصنوعی برای او آسان خواهد شد.

از همان سطح ابتدایی و پیش دبستان، می‌توان از طریق ابزارهای اختصاصی آموزش هوش مصنوعی به هر پنج مفهوم وارد شد، ولی عمق ورود به این مفاهیم در سطوح مختلف متفاوت خواهد بود. در واقع ما این پنج مفهوم را در چهار عمق مختلف شامل قرارگیری در معرض هوش مصنوعی (Engaging with AI) برای پیش‌دبستان و دبستان دوره اول، تولید با هوش مصنوعی (Creating with AI) در دبستان دوره دوم، مدیریت هوش مصنوعی (Managing AI) در دبیرستان دوره اول و طراحی مدل‌های هوش مصنوعی (Designing AI) در سطح دبیرستان دوره دوم به دانش آموزان عرضه می‌کنیم.

• نوآوری رویکرد پژوهش در آموزش هوش مصنوعی شما به دانش‌آموزان K-12 چیست و چه تفاوتی با آموزش برنامه‌نویسی و سواد دیجیتال دارد؟

مهم‌ترین مسئله در آموزش هوش مصنوعی به دانش‌آموزان مقاطع K-12 توجه به سرعت تغییر این فناوری است. اگر آموزش بر پایه ابزارهای رایج امروز تنظیم شود، آماده‌سازی دانش‌آموز برای دنیای هوشمند آینده که در آن ابزارها به کلی متفاوت خواهند بود، ممکن نیست. همچنین تاکید صرف بر آموزش ابزارها بدون ورود به مفاهیم سواد پایه‌ای هوش مصنوعی می‌تواند بستری برای استفاده منفعلانه فراهم کند و به این ترتیب، راه ورود خطرات احتمالی به زندگی کودک را باز بگذارد. در مقابل، در روش ارائه شده در پژوهش ما، هدف باز کردن درب این جعبه‌ی جذاب و دعوت کودک به فهم منطق پشت هوش مصنوعی است.

وقتی دانش‌آموز با پنج محور ادراک، مدلسازی و استدلال، یادگیری، تعامل طبیعی و تاثیر اجتماعی آشنا می‌شود، کنجکاوی او درباره چگونگی کارکرد فناوری برانگیخته می‌شود. در مرحله بعدی روش آموزشی ما، دانش آموزان به تفکر درباره استفاده‌های احتمالی هوش مصنوعی در زندگی روزمره آن‌ها در مدرسه، محله و خانه می‌پردازند. این امر باعث ایجاد ارتباط ذهنی بین مفاهیم یادگرفته در حوزه هوش مصنوعی و تجربیات واقعی می‌گردد که نتیجه نهایی آن بروز ایده‌های خلاقانه در حوزه هوش مصنوعی است. هنگامی که خلاقیت دانش‌آموز فعال شود، او برای ورود به دنیای هوشمند فردا آماده‌تر است، زیرا فردی که از سر کنجکاوی و فعالانه به فناوری نزدیک می‌شود، حتی پس از پایان آموزش ما نیز ظرفیت کافیت برای رشد و ادامه یادگیری خواهد داشت.

• چگونه می‌توان میان استفاده از هوش مصنوعی و تقویت یادگیری، تفکر انتقادی و خلاقیت دانش‌آموزان تعادل برقرار کرد؟

در بخش یادگیری (Learning)، دانش‌آموز با طریقه یادگیری مدل‌های هوشمند آشنا می‌شود و می‌آموزد که مدل‌ها بر اساس داده‌هایی که در اختیارشان قرار می‌گیرد آموزش می‌بینند و اگر پرسش کاملاً خارج از محدوده داده‌های آموزش باشد، ممکن است پاسخی نادرست و بی‌پایه ارائه دهند؛ پدیده‌ای که با نام توهم هوش مصنوعی (Hallucination) شناخته می‌شود.

بنابراین هنگامی که دانش آموز مجهز به سواد پایه‌ای هوش مصنوعی است، به طور خودکار با تفکر انتقادی با AI برخورد می‌کند. برای نمونه قبل از پرسیدن سوال خود درباره آن موضوع فکر می‌کند و پس از گرفتن پاسخ از هوش مصنوعی منبع پاسخ را درخواست می‌کند تا با بررسی منبع مطمئن گردد که پاسخ داده شده صحیح است و در اثر Hallucination ایجاد نشده است. پس ریشه اصلی نگرانی‌های مربوط به وابستگی دانش آموزان و دورشدن از تفکر انتقادی، نبود سواد پایه‌ای هوش مصنوعی است. در پژوهش ارائه شده ما، دانش‌آموزان این سواد را فرا می‌گیرند و به همین دلیل در برابر این مسائل مصون‌تر خواهند بود.

• مفاهیمی مانند اخلاق، حریم خصوصی، سوگیری الگوریتمی و تشخیص خطاهای هوش مصنوعی چگونه متناسب با سن دانش‌آموزان آموزش داده می‌شوند؟

کلید آموزش این مفاهیم که در حیطه تاثیر اجتماعی هوش مصنوعی (Societal Impact) قرار می‌گیرند، ایجاد ارتباط ذهنی میان مفاهیم انتزاعی و تجربه‌های زیسته دانش‌آموزان است. برای مثال بسیاری از دانش‌آموزان تا به حال با ابزارهای رایگان هوش مصنوعی مواجه شده‌اند که عکس خود یا خانواده را به شکل انیمیشن یا سبک‌های جذاب دیگر تبدیل می‌کنند. کار با این ابزارها برای کودکان جذاب است، اما در روش آموزشی ما یک سوال آگاه‌کننده مطرح می‌شود: چرا چنین سرویسی رایگان ارائه می‌شود و در مقابل، چه چیزی از کاربر دریافت می‌شود؟

دانش‌آموزی که سواد پایه‌ای هوش مصنوعی دارد می‌داند مدل‌های مولد تصویر به سرورهای قدرتمند مجهز به GPU نیاز دارند، پس طبیعی است هزینه‌هایی در کار باشد. پاسخ اینجاست که هزینه این خدمات، داده‌هایی است که کاربر فراهم می‌کند؛ داده‌ای که با توجه به نوعش بسیار خصوصی و ارزشمند است و شامل تصاویر چهره افراد (تصاویر کودک، تصاویر خانوادگی) می‌شود. بنابراین دانش آموز دارای سواد پایه‌ای هوش مصنوعی تا حد امکان از قراردادن تصاویر خصوصی مانند تصاویر خود یا تصاویر خانوادگی در اختیار مدل‌های هوش مصنوعی خودداری می‌کند. به همین ترتیب، داشتن سواد پایه‌ای هوش مصنوعی می‌تواند در مواجهه با دیگر ابعاد تأثیر اجتماعی این فناوری، مانند سوگیری الگوریتمی و مسائل اخلاقی، نیز به دانش‌آموزان در شناخت و حل مسائل کمک کند. در روش ما، مفاهیم اصلی این سواد از طریق پیوند با تجربه‌های زیسته و روزمره دانش‌آموزان به آنان آموزش داده می‌شود.

• اگر موضوع دیگری را در انتها لازم می ‌دانید لطفا بیان بفرمایید.

برخود لازم می‌دانم از راهنمایی‌ها و کمک‌های بی‌شائبه جناب آقای دکتر محمدرضا زالی، عضوهیأت علمی دانشکده کارآفرینی دانشگاه تهران و همچنین حمایت‌های مجموعه Connect در این پژوهش سپاسگزاری نمایم. 

شرکت پارس مدیکیو و بنیاد فرهنگی مصلی نژاد، حامی میز خبری معاونت پژوهش و فناوری دانشگاه تهران