English
Italiano
Lietuvių
Português
RomânăCzęść teoretyczna
Co to jest sztuczna inteligencja?
Świat nieustannie się rozwija, a rzeczy, które widzieliśmy tylko w filmach science-fiction, stają się rzeczywistością. Jedną z najbardziej znanych koncepcji Przemysłu 4.0 jest Internet Rzeczy (IoT) i Sztuczna Inteligencja (SI)
Definicja sztucznej inteligencji jest inaczej interpretowana w różnych kręgach akademickich. Termin sztuczna inteligencja został po raz pierwszy użyty przez Johna McCarty’ego w 1956 roku. Według niego sztuczna inteligencja to nauka, która obejmuje inżynierię mechaniczną, a w szczególności inteligentne programy (McCarthy, 2007). Definicja ta została uzupełniona o termin przytoczony przez Jacka Copelanda, który określił sztuczną inteligencję jako zdolność komputera cyfrowego lub robota sterowanego komputerem do wykonywania zadań związanych z istotami inteligentnymi (M. Warszycki, 2019). Z kolei według N. J Nilssona z Uniwersytetu Stanforda w USA jest to zagadnienie, które nadaje kierunek metodom projektowania inteligentnych maszyn w taki sposób, aby naśladowały one inteligencję człowieka. (Nilsson, 2004).
Jak widać, wszystkie definicje są nieco inne, ale mają część wspólną, ponieważ sztuczna inteligencja jest określana jako program komputerowy lub maszyna, która działa pod kontrolą programu komputerowego. Najprościej mówiąc, sztuczna inteligencja to system lub maszyna, która naśladuje ludzką inteligencję podczas wykonywania różnych zadań i ma zdolność do doskonalenia się na podstawie zebranych informacji.
Sztuczna inteligencja jest już obecna w naszym codziennym życiu, ale oczekuje się, że jej przyszłe zastosowania przyniosą ogromne zmiany.
Obraz 1. Rodzaje sztucznej inteligencji
Źródło: https://mc.ai/different-types-of-artificial-intelligence/
Rodzaje sztucznej inteligencji:
Typ 1 – Podział sztucznej inteligencji ze względu na uniwersalność
- Słaba sztuczna inteligencja (ANI – Artificial Narrow (Weak) Intelligence) – zastosowanie sztucznej inteligencji do konkretnych zadań lub konkretnych typów problemów. Ten rodzaj sztucznej inteligencji skupia się na jednym konkretnym zadaniu, które może wykonać lepiej niż człowiek. Przykłady sztucznej inteligencji: asystent głosowy (np. Siri), automatyczny tłumacz (Google Translator, Deepl), samo jeżdżące samochody (Tesla), aplikacje na smartfony, narzędzia do identyfikacji obrazów, filtry antyspamowe itp. Na tym etapie maszyna nie posiada zdolności myślenia, wykonuje jedynie zestaw predefiniowanych funkcji.
- Powszechna sztuczna inteligencja (AGI – Artificial General Intelligence) – Ten rodzaj sztucznej inteligencji jest związany z silną SI. Są to wszystkie maszyny, które posiadają zdolność myślenia i które są w stanie podejmować decyzje tak jak ludzie. Obecnie nie mamy przykładów silnej SI, ale dzięki szybkiemu rozwojowi technologii, już niedługo będziemy w stanie stworzyć maszyny, które będą tak samo inteligentne jak ludzie. Systemy te będą miały wiele możliwości obejmujących różne dziedziny. Będą w stanie reagować i improwizować tak jak ludzie w obliczu niespotykanych dotąd scenariuszy. Silna AI jest postrzegana przez naukowców jako zagrożenie dla ludzkiej egzystencji. Naukowcy obawiają się, że będzie ona konkurować z ludźmi i w efekcie ich zastąpi.
- Silna Sztuczna Inteligencja (ASI – Artificial Super Intelligence) – Jest to najwyższy poziom rozwoju sztucznej inteligencji i będzie najsilniejszą formą inteligencji, jaka kiedykolwiek istniała na Ziemi. Dzięki niezwykle wysokiemu poziomowi przetwarzania danych, pamięci i zdolności podejmowania decyzji, maszyny będą w stanie wykonywać wszystkie zadania lepiej niż ludzie. Naukowcy obawiają się, że pojawienie się tej inteligencji doprowadzi do „technologicznej osobliwości”, czyli sytuacji, w której rozwój technologii osiągnie niekontrolowany etap, co spowoduje niewyobrażalne zmiany w ludzkiej cywilizacji.
Obraz 2: Podział sztucznej inteligencji ze względu na uniwersalność
Źródło: https://accilium.com/en/autonomous-driving-one-step-closer-to-artificial-intelligence
Typ 2 – Podział sztucznej inteligencji ze względu na funkcjonalność
- Maszyny reaktywne – Maszyny, które działają wyłącznie w oparciu o posiadane dane, biorąc pod uwagę jedynie bieżącą sytuację. Ten typ sztucznej inteligencji nie posiada mocy pamięci i dlatego nie jest w stanie wykorzystać wcześniej zdobytych informacji do uzyskania lepszych wyników w przyszłości. Maszyny reaktywne są najstarszym i najbardziej podstawowym typem sztucznej inteligencji. Za przykład tego typu inteligencji możemy uznać superkomputer szachowy, który zasłynął z pokonania mistrza międzynarodowego Garry’ego Kasparowa pod koniec lat 90-tych. Komputer ten posiada zdolność rozpoznawania i poruszania się po szachownicy, dzięki czemu wybiera dla siebie najlepsze możliwe ruchy. Nie jest jednak w stanie uczyć się na podstawie swoich poprzednich ruchów.
- Maszyny z ograniczoną pamięcią – Jest to rodzaj Sztucznej Inteligencji, która posiada własną pamięć i może podejmować świadome i ulepszone decyzje poprzez badanie danych z przeszłości. Ta Sztuczna Inteligencja posiada pamięć krótkotrwałą lub tymczasową i może być używana do przechowywania przeszłych doświadczeń, a tym samym do oceny przyszłych działań. Przykładem tego typu inteligencji są samo jeżdżące samochody, które mają ograniczoną pamięć i wykorzystują dane z niedawnej przeszłości do podejmowania natychmiastowych decyzji. Samochody te przechowują dane takie jak lokalizacja GPS, prędkość innych samochodów, identyfikacja cywilów przechodzących przez drogę, sygnalizacja świetlna itp.
- Teoria umysłu – Jest to zaawansowany rodzaj inteligencji, który obecnie znajduje się w fazie badań, a jego zastosowanie jest ograniczone do laboratoriów badawczych. Według naukowców, ta kategoria maszyn będzie odgrywać kluczową rolę w psychologii, ponieważ będzie skupiać się głównie na inteligencji emocjonalnej, tak aby zrozumieć ludzkie przekonania i myśli. W oparciu o zrozumienie ludzkich umysłów, ich emocji itp. będzie w stanie zmienić własną reakcję. Teoria umysłu sztucznej inteligencji nie została jeszcze w pełni rozwinięta, ale prowadzone są intensywne badania w tej dziedzinie. Przykładem tego typu inteligencji jest prototyp robota opracowany przez badacza Winstona, który potrafi przewidzieć ruch innych robotów i zdecydować, w którą stronę skręcić, aby uniknąć kolizji.
- Samoświadomość – Jest to ostatni typ sztucznej inteligencji, którego istnienie jest jedynie hipotetyczne i istnieje jedynie w filmach science fiction. Ten typ inteligencji będzie rozumiał i wywoływał ludzkie emocje, ale będzie również posiadał zdolność do posiadania własnych emocji. Naukowcy uważają, że od wdrożenia tego typu sztucznej inteligencji dzielą nas dziesięciolecia, a nawet stulecia. Uważają też, że powinniśmy z tym uważać, ponieważ maszyny, które osiągną stan superinteligencji mogą stanowić problem, gdy uznają ludzkość za potencjalne zagrożenie, co może skutkować końcem gatunku ludzkiego na Ziemi.
Obraz 3. Podział sztucznej inteligencji ze względu na funkcjonalność
Źródło: https://searchenterpriseai.techtarget.com/definition/AI-Artificial-Intelligence
Dlaczego sztuczna inteligencja jest ważna w Przemyśle 4.0?
Postęp technologiczny, automatyzacja i robotyzacja sprawiają, że technologie cyfrowe napędzają gospodarkę. Wdrażanie sztucznej inteligencji przez firmy wymaga od nich wejścia w fazę cyfryzacji. Zastosowanie sztucznej inteligencji w przedsiębiorstwie zwiększa produktywność i efektywność. Wynika to z faktu, że procesy czy zadania, które kiedyś wymagały zaangażowania człowieka, zostają zautomatyzowane.
Sztuczna inteligencja jest postrzegana jako kluczowy element cyfrowej transformacji społeczeństwa i stała się priorytetem w UE.
Wprowadzenie rozwiązań tworzących wartość w przemyśle 4.0 wymaga współpracy sztucznej inteligencji i Przemysłu 4.0 w trzyetapowym procesie (R. Poreda, 2019):
- Zbieranie danych – Przemysł jest w stanie wyposażyć swoje linie produkcyjne w czujniki, które będą zbierać informacje o procesie produkcji (Internet Rzeczy), jest to możliwe dzięki wprowadzeniu tanich rozwiązań, które zbierają dane.
- Analiza danych – Ilość danych, które są gromadzone przez ludzi i komputery jest dziś ogromna. Sztuczna inteligencja pozwala na analizę niezliczonych ilości informacji, dzięki czemu firma jest w stanie zidentyfikować istotne informacje i jednocześnie wygenerować rozwiązania, które mogą stworzyć wartość dodaną. Systemy sztucznej inteligencji są wykorzystywane w takich sektorach jak marketing, e-commerce, ale coraz częściej wkraczają do sektora przemysłowego.
- Działania – Mając zebrane i przeanalizowane dane, możemy wprowadzić rozwiązania, które będą tworzyć wartość w przemyśle 4.0.
Obraz 4, Źródło: https://pl.freepik.com/darmowe-wektory/tlo-twarzy-sztucznej-inteligencji_5513843.htm#page=1&query=Artificial%20Intelligence&position=1
Korzyści z wdrażania sztucznej inteligencji:
– Wyższe bezpieczeństwo – sztuczna inteligencja umożliwia analizę danych historycznych oraz bieżących danych produkcyjnych. Jednym z głównych problemów, z jakimi boryka się każda firma, są wypadki w miejscu pracy, które nie tylko prowadzą do uszczerbku na zdrowiu, ale również wiążą się z wysokimi kosztami. Analizując dane, sztuczna inteligencja jest w stanie zidentyfikować sekwencję zdarzeń, ostrzec o ryzyku wypadków i interweniować.
– Optymalizacja produkcji – sztuczna inteligencja jest w stanie zidentyfikować element produkcji, który warto zbadać i zoptymalizować. Mogą to być koszty związane ze zużyciem energii lub mniej wydajną pracą maszyn przy konkretnej czynności.
– Przewidywanie – sztuczna inteligencja pozwala na rozpoznanie kombinacji warunków, które powodują awarie i przeanalizowanie działań, które pozwalają ich uniknąć. Wszystko odbywa się w czasie rzeczywistym, co pozwala na zmniejszenie liczby nieplanowanych przestojów i awarii oraz wydłużenie czasu pracy maszyn, a tym samym zwiększenie produkcji.
– Wprowadzanie nowych produktów i rozwiązań biznesowych – sztuczna inteligencja pozwala na rozwój nowych rozwiązań i powstawanie nowych aplikacji, które przekładają się na wzrost przychodów biznesowych.
– Lepsze podejmowanie decyzji – Systemy wykorzystujące SI nie mają swoich uczuć, uprzedzeń i interpretacji, w przeciwieństwie do ludzi, więc możemy być pewni, że decyzje podejmowane przez systemy nie są kierowane emocjami.
– Ciągła praca – Sztucznie inteligentne systemy nie odczuwają zmęczenia po pracy, w przeciwieństwie do ludzi, którzy potrzebują odpoczynku przez pewien okres czasu.
Według magazynu Harvard Business Review, firmy wykorzystują sztuczną inteligencję głównie do wykrywania i zapobiegania włamaniom, rozwiązywania problemów technicznych, ograniczania prac związanych z zarządzaniem produkcją oraz oceny wewnętrznych zasad współpracy z dostawcami.
Obraz 5. Jak firmy na całym świecie wykorzystują sztuczną inteligencję?
Źródło: https://hbr.org/2017/04/how-companies-are-already-using-ai
Jak możemy wykorzystać sztuczną inteligencję w edukacji?
Jednym z pierwszych obszarów zastosowania sztucznej inteligencji była medycyna. W ciągu ostatniej dekady implementacja sztucznej inteligencji w edukacji opierała się na rozumowaniu, planowaniu i przetwarzaniu języka. Przykładem SI w edukacji jest Intelligent Tutor Systems, czyli oprogramowanie komputerowe mające za zadanie symulować zachowanie wykładowców i udzielać odpowiednich wskazówek. Oprogramowanie jest w stanie śledzić etapy nauki, diagnozować błędne koncepcje i szacować zrozumienie problemu przez użytkownika. Kolejną zaletą tego oprogramowania jest to, że zadania są dostosowane do uczącego się na odpowiednim poziomie z odpowiednią treścią. Programy, które wykorzystują to oprogramowanie to między innymi Tabtor czy Carnegie Learning.
Wykorzystanie sztucznej inteligencji w edukacji:
Platformy edukacyjne
Wiele platform edukacyjnych coraz częściej inwestuje w sztuczną inteligencję, aby zapewnić najbardziej spersonalizowane kursy dla swoich uczniów. Platformy te pozwalają na tworzenie indywidualnych testów, instrukcji i informacji zwrotnych. Dzięki takim platformom studenci uzupełniają swoje braki w wiedzy.
Dzisiejszy rozwój inteligencji pozwala również na skanowanie i analizę mimiki twarzy uczniów, na podstawie której platforma może zmienić lekcję/poziom zgodnie z potrzebami uczniów.
Globalne uczenie się
Dzięki wykorzystaniu sztucznej inteligencji w edukacji, studenci z całego świata mają możliwość dzielenia się swoją wiedzą. Jest to możliwe dzięki kursom i programom szkoleniowym, które są dostępne na platformach i posiadają interaktywne materiały edukacyjne od najlepszych nauczycieli.
Asystenci głosowi
Asystenci głosowi pozwalają na korzystanie z różnych materiałów edukacyjnych bez konieczności komunikowania się z nauczycielem. Dzięki nim uczniowie mogą korzystać z platformy w dowolnym czasie i miejscu. Przykłady: Apple Siri, Google Home.
Inteligentne treści
Materiały edukacyjne, takie jak cyfrowe podręczniki lub interfejsy, które są dostosowane do użytkownika.
Podsumowując, istnieje wiele rozwiązań opartych na sztucznej inteligencji, które usprawniają dziedzinę edukacji. Branża ta, jest obiecująca ze względu na niesamowite możliwości rozwoju.
Aplikacje edukacyjne, które wykorzystują sztuczną inteligencję:
- Duolingo – jedna z najpopularniejszych aplikacji do nauki języków obcych. Oferuje ona możliwość czatowania z native speakerami, których rolę przejęła sztuczna inteligencja. Korzystanie z botów do nauki języków obcych może być dla uczniów znacznie prostszym i mniej stresującym rozwiązaniem, ponieważ nie rozmawiają oni z prawdziwą osobą. Aplikacja czatu ze sztuczną inteligencją dostępna jest na smartfonach z systemem iOS. Czatowanie z botami możliwe jest w trzech językach: Hiszpańskim, Francuskim i Niemieckim.
- Brainly – to społeczność edukacyjna do wzajemnej nauki oparta na Q&A. Uczniowie i nauczyciele mogą zadawać pytania na interesujący ich temat i otrzymywać odpowiedzi.
- iTalk2Learn – iTalk2Learn jest interdyscyplinarnym projektem łączącym wiedzę z zakresu uczenia maszynowego, modelowania użytkownika, inteligentnych systemów uczenia się, przetwarzania języka naturalnego, psychologii edukacyjnej i edukacji matematycznej.
Jakie umiejętności są potrzebne, aby uczyć z wykorzystaniem koncepcji sztucznej inteligencji w klasie?
Główne kompetencje, które są potrzebne do nauczania z wykorzystaniem sztucznej inteligencji, to kompetencje cyfrowe, które odnoszą się do świadomego i krytycznego korzystania z technologii cyfrowych, umożliwiają one pozyskiwanie informacji, komunikację i podstawowe rozwiązywanie problemów we wszystkich aspektach życia.
Kompetencje cyfrowe oznaczają również umiejętność korzystania z treści cyfrowych, korzystania z technologii w sposób ciekawy i otwarty, filtrowania treści cyfrowych, programowania, udostępniania ich oraz etycznego i odpowiedzialnego podejścia do korzystania z narzędzi cyfrowych.
Wielu nauczycieli jest przekonanych, że uczniowie nie mają problemu z korzystaniem z nowych technologii, więc rezygnują z wykorzystywania TIK na swoich lekcjach, co może wynikać również z rutyny i przyzwyczajenia do tradycyjnych metod nauczania. Nauczyciele, którzy sprawnie posługują się nowoczesnymi technologiami i stosują je na lekcjach, odnoszą znaczące korzyści i są w stanie rozwijać te kompetencje u swoich uczniów. Nauczyciele, którzy mają trudności z wdrażaniem sztucznej inteligencji w nauczaniu, mogą skorzystać z warsztatów lub szkoleń online, które są obecnie bardzo popularne. Przykładowo, zespół IBM opracował system Edzia, który dostarcza nauczycielom sprawdzonych informacji, dzięki czemu nie muszą oni przeszukiwać Internetu, aby znaleźć odpowiedź na interesujące ich pytanie.
W świetle obecnej sytuacji spowodowanej pandemią COVID-19 bardzo ważne jest, aby nauczyciele nadal rozwijali kompetencje cyfrowe, ponieważ znacznie ułatwi im to ich pracę z młodymi ludźmi.
Korzyści z zastosowania sztucznej inteligencji w edukacji
W ciągu ostatnich kilku lat podejmowano próby wprowadzenia nowoczesnych technologii do edukacji, m.in. poprzez wprowadzenie cyfrowych podręczników czy iPadów. Jednak potencjał sztucznej inteligencji w edukacji nie został jeszcze w pełni wykorzystany.
Każdy uczeń jest inny – ma inne zdolności, motywacje, problemy i style uczenia się. Problemem dzisiejszej edukacji jest to, że system kształcenia nie jest dostosowany do tej różnorodności i często potencjał uczniów nie jest wykorzystywany. Nauczyciele, którzy mają ograniczony czas zajęć, nie są w stanie spersonalizować procesu uczenia się każdego ucznia w swojej klasie, dlatego algorytmy SI będą tu bardzo pomocne.
Sztuczna inteligencja może zapewnić lepsze doświadczenia edukacyjne poprzez dostosowanie nauki do potrzeb każdego ucznia i zapewnienie powszechnego dostępu dla uczniów. Może również zautomatyzować systemy oceniania i zapewnić dodatkowe wsparcie dla uczniów, w zależności od ich potrzeb.
Dzięki ostatnim osiągnięciom w dziedzinie sztucznej inteligencji, komputery są w stanie wykonywać złożone zadania, a ich algorytm jest rozwijany poprzez samouczenie. W edukacji system nie jest w stanie zastąpić nauczyciela, ale może podnieść jego umiejętności.
Zobaczmy, jak możemy zastosować sztuczną inteligencję w edukacji, jak sztuczna inteligencja może usprawnić proces kształcenia i jakie korzyści odniosą uczniowie i nauczyciele, którzy z niej skorzystają.
- Algorytmy personalizujące proces uczenia się – Algorytmy te wykorzystywane są w wielu platformach e-learningowych i serwisach edukacyjnych. Moduły personalizacji nauczania pozwalają na dopasowanie materiałów edukacyjnych do naszych zainteresowań, profilu, formatu czy historii wcześniejszych szkoleń. Co więcej, algorytmy są w stanie analizować luki kompetencyjne i rekomendować działania mające na celu ich uzupełnienie.
- Edukacja zawsze i wszędzie – Uczniowie coraz częściej realizują swoje zadania za pomocą smartfonów. Aplikacje oparte na sztucznej inteligencji pozwalają na naukę w wolnym czasie. Dodatkowo, dzięki niektórym aplikacjom, uczniowie mogą otrzymać informację zwrotną w czasie rzeczywistym.
- Wirtualni mentorzy – Wirtualni mentorzy mają możliwość śledzenia postępów uczniów w czasie rzeczywistym.
Obraz 7. Korzyści dla studentów
- Automatyzacja procesów szkoleniowych – osoby zajmujące się szkoleniami doskonale wiedzą, ile czasu zajmuje raportowanie i analizowanie danych na potrzeby szkoleń. Inteligentne algorytmy potrafią monitorować raporty użytkowników i analizować dostarczane przez nich dane, dlatego warto z nich korzystać, aby osoba odpowiedzialna za to zadanie mogła zająć się bardziej kreatywnymi rzeczami.
- Wykorzystanie urządzeń autorskich – na rynku pojawiają się narzędzia, które przy niewielkiej pomocy człowieka potrafią stworzyć testy, a nawet szkolenia online.
- Zdolność do wykrywania słabych punktów – Szkolenia pomagają wykryć braki w wiedzy uczniów.
- Automatyczne tworzenie programu nauczania – Nauczyciele wykorzystujący sztuczną inteligencję w procesie nauczania nie muszą tworzyć programu nauczania od podstaw.
Obraz 8. Korzyści dla szkół i nauczycieli