English
Italiano
Lietuvių
Polski
PortuguêsPartea teoretică
Ce este inteligența artificială?
Lumea evoluează constant și lucrurile despre care am auzit doar în filmele de science-fiction sunt deja o realitate. Unul dintre cele mai faimoase concepte din industria 4.0 este Internetul obiectelor (IoT) și inteligența artificială (AI).
Definiția inteligenței artificiale este interpretată în moduri diferite în cercurile academice. Termenul de inteligență artificială a fost folosit pentru prima dată de John McCarty în 1956. Potrivit acestuia, inteligența artificială este o știință care include ingineria mecanică, în special programele inteligente (McCarthy, 2007). Această definiție a fost completată de termenul citat de Jack Copeland, care a definit inteligența artificială ca fiind capacitatea unui computer digital sau a unui robot controlat de computer de a efectua sarcini legate de ființe inteligente (M. Warszycki, 2019). La rândul său, potrivit lui N. J Nilsson de la Universitatea Stanford din SUA, aceasta este o problemă care oferă direcție metodelor de proiectare a mașinilor inteligente în așa fel încât să imite inteligența umană. (Nilsson, 2004).
După cum putem vedea, toate definițiile sunt ușor diferite, dar au o parte în comun, deoarece inteligența artificială este denumită un program de computer sau o mașină care funcționează sub controlul unui program de computer. În termeni simpli, inteligența artificială este un sistem sau mașină care imită inteligența umană atunci când îndeplinește diverse sarcini și are capacitatea de a se îmbunătăți pe baza informațiilor colectate.
Inteligența artificială este deja prezentă în viața noastră de zi cu zi, dar se așteaptă ca viitoarele sale aplicații să aducă schimbări uriașe.
Figura 1. Tipuri de inteligență artificială
Sursa: https://mc.ai/different-types-of-artificial-intelligence/
Tipuri de inteligență artificială:
Tipul 1 – Pe baza capacităților
Inteligență artificială îngustă (Slabă) (ANI) – aplicarea AI doar la sarcini specifice sau tipuri specifice de probleme. Se concentrează pe o anumită sarcină care poate fi îndeplinită mai bine în comparație cu oamenii. Exemple de inteligență artificială slabă: asistent vocal (de exemplu, Siri), traducător automat (Google Translator, Deepl), mașini cu conducere automată (Tesla), aplicații pentru smartphone-uri, instrumente de identificare a imaginilor, filtre de spam etc. În această etapă, aparatul nu au capacitatea de a gândi, îndeplinește doar un set de funcții predefinite.
- Inteligența generală artificială (AGI) – Un fel de inteligență cunoscută și sub numele de AI puternică. Acestea sunt toate mașini care au capacitatea de a gândi și care sunt capabile să ia decizii la fel ca oamenii. În prezent nu avem exemple de AI puternic, dar datorită dezvoltării rapide a tehnologiei, vom putea în curând să creăm mașini la fel de inteligente ca oamenii. Aceste sisteme vor avea multe posibilități care acoperă diferite domenii. Vor putea reacționa și improviza la fel ca oamenii în fața unor scenarii fără precedent. O IA puternică este văzută de oamenii de știință ca o amenințare la adresa existenței umane. Oamenii de știință se tem că va concura cu oamenii și, ca urmare, îi va înlocui.
- Superinteligența artificială (ASI) – ASI va fi cel mai înalt punct de dezvoltare pentru inteligența artificială și va fi cea mai puternică formă de inteligență care a existat vreodată pe Pământ. Datorită unui nivel extrem de ridicat de procesare a datelor, memorie și capacități de luare a deciziilor, mașinile vor putea îndeplini toate sarcinile mai bine decât oamenii. Oamenii de știință se tem că apariția acestei inteligențe va duce la „Singularitatea tehnologică”, situație în care dezvoltarea tehnologiei va ajunge într-un stadiu necontrolat, rezultând o schimbare de neimaginat în civilizația umană.
Figura 2: Inteligența artificială bazată pe capacități
Sursa: https://accilium.com/en/autonomous-driving-one-step-closer-to-artificial-intelligence
Tipul 2 – Pe baza funcționalității:
- Mașină reactivă – Mașini care funcționează pe baza datelor pe care le dețin, ținând cont doar de situația actuală. Acest tip de inteligență artificială nu are puterea memoriei și, prin urmare, nu este capabil să folosească informațiile obținute anterior pentru a obține rezultate mai bune în viitor. Mașinile reactive sunt cel mai vechi și cel mai de bază tip de inteligență artificială. Ca exemplu al acestui tip de inteligență putem considera un supercomputer de șah, renumit pentru că l-a învins pe campionul internațional Garry Kasparov la sfârșitul anilor ’90. Acest computer are capacitatea de a recunoaște și de a se deplasa în jurul tabelului de șah, astfel încât alege singură cea mai bună mișcare posibilă. Cu toate acestea, nu este posibil să învățăm din mișcările sale anterioare.
- Memorie limitată – Este un tip de inteligență artificială care are propria memorie și poate lua decizii conștiente și îmbunătățite prin examinarea datelor din trecut. Această inteligență artificială are memorie pe termen scurt sau temporară și poate fi utilizată pentru a stoca experiența din trecut și astfel a evalua acțiunile viitoare. Exemple de acest tip de inteligență sunt mașinile cu conducere automată, care au memorie limitată și folosesc date din trecutul recent pentru a lua decizii imediate. Aceste mașini stochează date precum locația GPS, viteza altor mașini, identificarea civililor care traversează drumul, semafoarele etc.
- Teoria Minții – Acesta este un tip avansat de inteligență care se află în prezent în faza de cercetare și utilizarea sa este limitată la laboratoarele de cercetare. Potrivit oamenilor de știință, această categorie de mașini va juca un rol cheie în psihologie, deoarece se va concentra în principal pe inteligența emoțională, astfel încât să înțeleagă credințele și gândurile umane. Bazându-se pe înțelegerea minților umane, a emoțiilor lor etc. Acesta va putea să-și schimbe propriul răspuns. Teoria minții AI nu a fost încă dezvoltată pe deplin, dar se desfășoară cercetări intensive în acest domeniu. Un exemplu al acestui tip de inteligență este robotul prototip dezvoltat de cercetătorul Winston, care poate prezice mișcarea altor roboți și decide ce cale să se îndrepte pentru a evita coliziunile.
- IA auto-conștientă – Acesta este ultimul tip de inteligență artificială a cărei existență este doar ipotetică și există doar în filmele de science fiction. Acest tip de inteligență va înțelege și va evoca emoțiile umane, dar va avea și capacitatea de a avea propriile emoții. Oamenii de știință cred că suntem la decenii sau chiar secole distanță de implementarea acestui tip de inteligență artificială. Ei cred, de asemenea, că ar trebui să fim atenți cu ei, deoarece mașinile care ating o stare de superinteligență pot fi o problemă atunci când consideră că omenirea este o amenințare potențială, ceea ce poate duce la sfârșitul speciei umane de pe Pământ.
Figura 3. Tipuri de inteligență artificială bazate pe funcționalitate
Sursa: https://searchenterpriseai.techtarget.com/definition/AI-Artificial-Intelligence
De ce este importantă inteligența artificială în Industria 4.0?
Progresul tehnologic, automatizarea și robotizarea fac ca tehnologiile digitale să conducă economia. Implementarea inteligenței artificiale de către companii le cere să intre în faza de digitalizare. Utilizarea inteligenței artificiale într-o companie crește productivitatea și eficiența. Acest lucru se datorează faptului că procesele sau sarcinile care odată necesită implicarea umană sunt automatizate.
Inteligența artificială este văzută ca un element cheie în transformarea digitală a societății și a devenit o prioritate în UE.
Introducerea soluțiilor care creează valoare în industria 4.0 necesită Inteligența artificială și Industria 4.0 pentru a coopera într-un proces în trei etape (R. Poreda, 2019):
- Colectarea datelor – Industria este capabilă să-și echipeze liniile de producție cu senzori care vor colecta informații despre procesul de producție (Internetul obiectelor), acest lucru este posibil prin introducerea unor soluții low-cost care colectează date.
- Analiza datelor – Cantitatea de date colectate de oameni și computere astăzi este enormă. Inteligența artificială permite analiza a nenumărate cantități de informații, astfel încât o companie să poată identifica informații relevante și, în același timp, să genereze soluții care pot crea valoare adăugată. Sistemele de inteligență artificială sunt utilizate în sectoare precum marketingul, comerțul electronic, dar intră tot mai mult în sectorul industrial.
- Acțiuni – După colectarea și analizarea datelor, putem introduce soluții care vor crea valoare în industria 4.0.
Figura 4, Sursa: https://pl.freepik.com/darmowe-wektory/tlo-twarzy-sztucznej-inteligencji_5513843.htm#page=1&query=Artificial%20Intelligence&position=1
Avantajele implementării inteligenței artificiale:
– Securitate mai mare – Inteligența artificială permite analiza datelor istorice și a datelor actuale de producție. Una dintre principalele probleme cu care se confruntă fiecare companie sunt accidentele la locul de muncă, care nu numai că duc la deteriorarea sănătății, ci implică și costuri ridicate. Prin analiza datelor, Inteligența artificială este capabilă să identifice succesiunea incidentelor, să avertizeze asupra riscului de accidente și să intervină.
– Optimizarea producției – Inteligența artificială este capabilă să identifice elementul de producție care merită explorat și optimizat. Acestea pot fi costuri legate de consumul de energie sau o funcționare mai puțin eficientă a mașinii pentru o anumită activitate.
– Predicție – Inteligența artificială vă permite să recunoașteți combinația de condiții care cauzează eșecuri și să analizați acțiunile care vă permit să le evitați. Totul se face în timp real, ceea ce permite reducerea numărului de opriri neplanificate și avarii și creșterea timpului de producție al mașinilor, crescând astfel producția.
– Introducerea de noi produse și soluții de afaceri – Inteligența artificială permite dezvoltarea de noi soluții și apariția de noi aplicații care se traduc în venituri crescute din afaceri.
– O mai bună luare a deciziilor – Sistemele care utilizează AI nu au sentimentele, prejudecățile și interpretările lor, spre deosebire de oameni, deci putem fi siguri că deciziile luate de sisteme nu sunt conduse de emoții.
– Muncă constantă – Sistemele inteligente artificial nu se simt obosite după muncă, spre deosebire de persoanele care au nevoie de odihnă pentru o anumită perioadă de timp.
Potrivit revistei Harvard Business Review, companiile folosesc în principal inteligența artificială pentru a detecta și preveni intruziunile, a rezolva probleme tehnice, a limita munca de management al producției și a evalua regulile interne de cooperare cu furnizorii.
Figura 5. Modul în care companiile din întreaga lume folosesc inteligența artificială
Sursa: https://hbr.org/2017/04/how-companies-are-already-using-ai
Cum putem folosi inteligența artificială în educație?
Una dintre primele domenii de aplicare a inteligenței artificiale a fost medicina. În ultimul deceniu, implementarea inteligenței artificiale în educație s-a bazat pe raționament, planificare și procesare a limbajului. Un exemplu de AI în educație este Intelligent Tutor Systems, care este un software de calculator conceput pentru a simula comportamentul lectorilor și pentru a oferi îndrumări adecvate. Software-ul este capabil să urmărească etapele învățării, să diagnosticheze concepțiile greșite și să estimeze înțelegerea de către utilizator a problemei. Un alt avantaj al acestui software este că sarcinile sunt adaptate cursantului la nivelul adecvat, cu un conținut adecvat. Programele care utilizează acest software includ Tabtor sau Carnegie Learning.
Using Artificial Intelligence in education:
Platforme educaționale
Multe platforme educaționale investesc din ce în ce mai mult în inteligența artificială pentru a oferi cursurilor cele mai personalizate studenților lor. Aceste platforme vă permit să creați teste individuale, instrucțiuni și feedback. Cu astfel de platforme, studenții își completează golurile de cunoștințe.
Dezvoltarea de informații de astăzi permite, de asemenea, scanarea și analiza expresiilor faciale ale elevilor, pe baza cărora platforma poate schimba lecția / nivelul în funcție de nevoile elevilor.
Învățare globală
Prin utilizarea inteligenței artificiale în educație, studenții din întreaga lume au posibilitatea de a-și împărtăși cunoștințele. Acest lucru este posibil datorită cursurilor și programelor de formare care sunt disponibile pe platforme și care au materiale interactive de învățare de la cei mai buni profesori.
Asistenți vocali
Asistenții vocali vă permit să utilizați diferite materiale de învățare fără a comunica cu profesorul. Ele permit studenților să folosească platforma în orice moment și în orice loc. Exemple: Apple Siri, Google Home.
Conținut intelligent
Materiale educaționale precum manuale digitale sau interfețe adaptate utilizatorului.
Pe scurt, există multe soluții bazate pe inteligență artificială care îmbunătățesc domeniul educației. Această industrie este destul de promițătoare din cauza oportunităților incredibile de dezvoltare.
Unele aplicații educaționale care utilizează AI:
- Duolingo – una dintre cele mai populare aplicații de învățare a limbilor străine. Oferă posibilitatea de a discuta prin chat cu vorbitori nativi al căror rol a fost preluat de inteligența artificială. Utilizarea roboților de învățare a limbilor străine poate fi o soluție mult mai simplă și mai puțin stresantă pentru studenți, deoarece aceștia nu vorbesc cu o persoană reală. Aplicația de chat cu inteligență artificială este disponibilă pe smartphone-urile iOS. Conversația cu cizme este posibilă în trei limbi: spaniolă, franceză și germană.
- Brainly – este o comunitate educațională pentru învățarea reciprocă de întrebări și răspunsuri. Elevii și profesorii pot pune întrebări pe un subiect care îi interesează și pot obține răspunsuri.
- iTalk2Learn – iTalk2Learn este un proiect interdisciplinar care combină cunoștințele despre învățarea automată, modelarea utilizatorilor, sisteme inteligente de învățare, procesarea limbajului natural, psihologia educației și educația matematică.
Ce abilități sunt necesare pentru a învăța elevii cu utilizarea conceptului de inteligență artificială în clasă?
Principalele competențe necesare pentru a preda elevilor cu inteligență artificială sunt competențele digitale care se referă la utilizarea conștientă și critică a tehnologiilor digitale. Aceste competențe permit achiziționarea informațiilor, comunicarea și rezolvarea de bază a problemelor în toate aspectele vieții.
Competențele digitale înseamnă, de asemenea, capacitatea de a utiliza conținut digital, de a utiliza tehnologia într-un mod curios și deschis, de a filtra conținutul digital, de a programa, de a-l pune la dispoziție și de a adopta o abordare etică și responsabilă pentru utilizarea instrumentelor digitale.
Mulți profesori sunt convinși că elevii nu au nicio problemă cu utilizarea noilor tehnologii, așa că renunță la utilizarea TIC în lecțiile lor, iar acest lucru se poate datora și rutinei și obișnuinței față de metodele tradiționale de predare. Profesorii care folosesc tehnologiile moderne în mod eficient și le aplică în clasă au beneficii semnificative și sunt capabili să dezvolte aceste competențe în rândul elevilor lor. Profesorii care au dificultăți în implementarea inteligenței artificiale în predare pot beneficia de ateliere sau de formare online, care acum sunt foarte populare. De exemplu, echipa IBM a dezvoltat sistemul Edzia, care oferă profesorilor informații dovedite, astfel încât să nu fie nevoiți să caute pe Internet pentru a găsi răspunsul la o întrebare care îi interesează.
În lumina situației actuale cauzate de pandemia COVID-19, este foarte important ca profesorii să continue să dezvolte competențe digitale, ceea ce le facilitează foarte mult munca cu tinerii.
- Posibile beneficii ale utilizării Inteligenței artificiale în educație
În ultimii ani, s-au încercat introducerea tehnologiilor moderne în educație, inclusiv prin introducerea manualelor digitale, a școlilor iPad din Olanda și a sistemelor de tablete închise din Statele Unite. Cu toate acestea, potențialul inteligenței artificiale în educație nu a fost încă exploatat pe deplin.
Fiecare elev este diferit – are abilități, motivații, probleme și stiluri de învățare diferite. Problema educației de astăzi este că sistemul educațional nu este adaptat la această diversitate și adesea potențialul elevilor nu este folosit. Profesorii care au un timp limitat de curs nu sunt capabili să personalizeze procesul de învățare al fiecărui elev din clasa lor, așa că algoritmii AI vor fi de mare ajutor aici.
Inteligența artificială poate oferi o experiență de învățare mai bună prin adaptarea învățării la nevoile fiecărui elev și asigurarea accesului universal la studenți. De asemenea, poate automatiza sistemele de notare și poate oferi suport suplimentar studenților, în funcție de nevoile lor.
Datorită dezvoltărilor recente în domeniul inteligenței artificiale, computerele sunt capabile să îndeplinească sarcini complexe, iar algoritmul lor este dezvoltat prin auto-predare. În educație, sistemul nu este capabil să înlocuiască profesorul, dar le poate îmbunătăți abilitățile în procesul educațional.
Să vedem cum putem aplica inteligența artificială în educație, cum inteligența artificială poate îmbunătăți procesul de educație și ce beneficii vor obține studenții și profesorii care o utilizează.
- Algoritmi care personalizează procesul de învățare – Acești algoritmi sunt utilizați în multe platforme de e-learning și servicii educaționale. Modulele de personalizare a predării ne permit să potrivim materialele educaționale cu interesele noastre, profilul, formatul sau istoricul antrenamentelor anterioare. Mai mult, algoritmii sunt capabili să analizeze lacunele de competență și să recomande acțiuni pentru a le completa.
- Educație oricând și oriunde – Elevii își îndeplinesc din ce în ce mai mult sarcinile folosind smartphone-urile lor. Aplicațiile bazate pe inteligența artificială permit învățarea în timpul liber. În plus, datorită unor aplicații, elevii pot primi feedback în timp real.
- Mentori virtuali – Mentorii virtuali au capacitatea de a urmări progresul elevilor în timp real
Figure 7. Benefits for students
- – Automatizarea proceselor de instruire – persoanele implicate în instruire știu foarte bine cât timp este necesar pentru a raporta și analiza datele pentru instruire. Algoritmii inteligenți pot monitoriza rapoartele utilizatorilor și analiza datele pe care le furnizează, deci merită să le folosiți astfel încât persoana responsabilă de această sarcină să poată face lucruri mai creative.
- Utilizarea dispozitivelor de creație – apar pe piață instrumente care, cu puțin ajutor uman, pot crea teste și chiar formare online.
- Capacitatea de a detecta punctele slabe – Cursurile de instruire ajută la detectarea lacunelor în cunoștințele elevilor.
- Crearea automată a curriculumului – Profesorii care folosesc inteligența artificială în procesul de predare nu trebuie să creeze programa de la zero.
- Implicare mai bună – Datorită procesului de învățare interactivă, elevii sunt mai implicați în cursuri.
Figure 8. Benefits for schools and teachers.