当AI遇上数学题，化身“学习导师”

时间：2024-07-01 20:18:50

想象一下，你正在解一道复杂的数学题。这题难度不小，你解题时遇到了瓶颈。这时，一位“老师”出现在你面前，不是直接给出答案，而是像苏格拉底式教学那样，旁作点拨。
例如，TA可能会问：“你能将这道题分解成几个小问题吗？”，“你有没有考虑过其他的解法？”，“如果改变一个条件，结果会怎样？”，通过一系列问题引导你思考。你开始理清思路，发现问题的本质，一步步靠近“答案”。这不仅让你掌握了这道题的解法，更培养了你的解题思维和自主学习能力。
如今，这样的“老师”在AI的助力下已经可以触手可得。好未来与微软开展合作，通过先进的AI技术与教育结合，为学生提供了一个智能的学习助手。
01:“知其然”，更“知其所以然”开启个性化学习新体验
拍照、搜题、找答案，这一连贯操作，早已经变得司空见惯。拍照搜题产品在2013年就出现了，最初的APP虽然功能简单，但已经展现出了巨大的潜力。通过图像识别技术，将题目转化为文本，然后在数据库中进行搜索，提供相关的解答，这种方式极大地提高了学习效率。
知其然”固然重要，“知其所以然”也同样关键，生成式AI让这成为可能。AI助力下的精准“答疑”场景，不仅局限于提供答案，更强调对学生思维能力的培养。
本月，好未来宣布数学搜索答疑工具“九章随时问”小程序免费开放给用户。遇到数学难题，毫无头绪的时候，打开“九章随时问”小程序，拍照上传题目后，就可以迅速进入讲解页面。它并不会直接给出答案，而是通过引导学生回顾基础、分析题目考察的知识点、探索其他解法等方式，帮助学生理解每一个解题过程，思考问题的本质。这样，学生不仅知道答案是什么，还能明白为什么是这个答案，从而“知其所以然”。

“九章随时问”两种讲解模式

不同学生，学习风格和偏好也各不相同。为此，它精心设计了两种独特的讲解模式，由“小思老师”和“小智老师”分别呈现：小思老师如同一位耐心的导师，以对话的方式引导学生，根据学生的每一步反馈，提供个性化的指导，循循善诱，帮助学生一点点揭开知识的面纱；而小智老师，更像是一位严谨的工程师，将题目的解题过程细细拆解到每一个关键步骤，学生可以就这些关键步骤进行提问，从而获得详细而精准的解答。
更值得一提的是，“九章随时问”充分考虑到了低年级学生的特殊需求。这些学生或许识字能力有限，或许对文字输入不太熟悉，但他们的好奇心和求知欲同样旺盛。为了让这些小小探索者也能顺利使用，小程序还特别支持语音播报功能。学生只需轻声一问，“九章随时问”便会用清晰的语音为他们进行讲解，提供更友好的学习环境。
有些问题或许简单直接，只需一个答案；而有些问题则需要更多的思考和解释。“九章随时问”通过简洁的设计、高效的识别技术以及交互式的学习方式，帮助学生深入理解和掌握知识。在这里，每一次的交互都是一次思维的碰撞，而每一次的解题都是一次知识的探索。
02:从“听懂”到“会说”打造拟人化互动
然而，开发“九章随时问”小程序并非易事。当前的大型语言模型，是基于大规模文本数据进行训练而生成的，而缺乏真正的推理能力。好未来将其应用于数学领域，无疑是一项大胆的挑战。这意味着面临的难题更多，克服的障碍也更为复杂。
数学领域的自动语音识别（ASR）尤为困难。例如，当提到“复数”时，系统需要分辨出这里是指“复合的复”还是“正负的负”。这种歧义，加上数学公式本身就复杂，以及用户在说话时的吞音和口音等因素，使得精准识别变得更加困难。此外，数学表达式中常常混杂中英文，进一步增加了识别的难度。

市面上已有的ASR实时转写技术，常常难以应对这些细节，导致识别准确性不高。而“九章随时问”，需要突破这些障碍，做到真正“听懂”用户的需求。
仅仅能“听懂”是不够的，“九章随时问”还需要与用户进行自然的语音交流，这也就涉及到了文本到语音技术，即TTS，使机器能够“开口说话”。早期的TTS技术，输出的声音通常显得机械、生硬，缺乏情感和自然语调。然而，在与用户交互时，拟人化的语音输出至关重要。自然的停顿、情感的传递、语调的抑扬顿挫，这些细节决定了用户体验的成败。
好未来曾自研TTS技术，虽然可以完成简单的文本朗读，但在用户交互中，依然显得生硬和机械。用户更喜欢自然流畅的语音输出，这要求TTS技术能够模拟出近似人类的语音特征。
为了实现这一步目标，好未来对比了多家业界厂商的产品，最终采用了微软Azure提供的高精准ASR和超拟人TTS技术。微软的自研ASR技术在复杂场景下，尤其是处理数学公式时，表现出色。微软Azure的TTS技术提供高度拟人化的语音输出，自然传达情感和语调。这些技术使得“九章随时问”不仅识别更加准确，输出也更加拟人化，极大提升了用户的学习体验。
“我们必须知道，我们必将知道”，这句著名数学家戴维·希尔伯特的话，表达了对人类探索未知世界、追求知识的坚定信念。这是九章大模型（MathGPT）的座右铭，写在其官网首页上。作为好未来九章大模型的智慧教育产品，“九章随时问”在这一信念下应运而生，这种对探索未知的执着精神，也正是“九章随时问”所秉持的理念，它相信每个学生都具备解决问题的潜力。
03:AI+教育的创新探索
“九章随时问”是好未来在AI+教育布局中的一个重要创新，折射出其深远的AI战略。好未来成立于2003年，多年来致力于提供优质的教育服务。近年，好未来积极拥抱AI，探索教育变革的无限可能。
在2023年初，好未来集团率先为上千名研发人员配备了GitHub Copilot 智能副驾驶®，成为中国首批使用这一工具的公司之一。这一举措不仅提高了代码的质量和效率，还为公司节省了大量的开发成本。
代码的平均采纳率达到33%，每月采纳代码总数约为25万行，单月Chat交互次数近2万次。我们的工作效率得到显著提升，相当于额外拥有了两百多位工程师。这种效率的提升，对于一个追求创新的企业而言，意义重大。
好未来敢于挑战，不断突破，自主研发了以理科教育为核心的九章大模型，其参数规模达到了千亿级别。不仅获得了教育领域首批生成式人工智能服务备案，更在MathEval数学评测结果中取得了多项全球最高分数。近期，在中国信通院组织的首轮教育大模型评估中，好未来的九章大模型顺利完成了教育大模型评估，获得4+级证书，成为国内首批通过该项评估并获得当前最高评级的企业。
在研发过程中，好未来借助微软Azure AI服务，将数据标注的效率提升了35%，实现了客观题和主观题等多个任务的自动化评估。此外，基于九章大模型研发的AI Tutor产品，是一款AI一对一数学辅导工具，这也是“九章随时问”的核心功能，广泛采用了微软Azure提供的ASR和TTS技术，让AI老师变得更加栩栩如生。
现在，这项大模型技术逐渐落地。首批已经应用于智能学习硬件产品中，例如学而思旗舰学习机，已经于今年年初登上全球规模最大的消费类电子展CES的国际舞台；第二波落地的服务中，APP或小程序服务将成为焦点，例如本月推出的“九章随时问”，为学生提供更加便捷、高效的学习辅助。
随着数字化教育的迅速发展，安全问题愈发凸显。因此，安全必须是首要考虑的因素。田密认为，好未来作为国内首批获得教育大模型牌照的公司，对于安全问题有着严格的把控。从数据的安全性到大模型对话的监管，都经历了多层筛查和过滤，以确保用户的信息和学习环境的安全。

此外，微软 Azure 产品事业部总经理李冕也表示：“对于微软而言，安全是重中之重，我们制定了负责任的AI原则，确保公平、可靠、安全、隐私、包容、透明，并通过严格的内部流程和工具来确认产品发布的安全性。”例如，微软的Content Safety工具（内容审核服务），可以检测不同形式和语言中的有害内容，这项服务不仅有助于确保微软产品的安全性，也为客户伙伴提供了重要支持。同时微软也积极鼓励采用开源的其他解决方案，以进一步加强整个生态系统的安全性和稳定性。

04:携手合作伙伴构建智慧学习生态系统
通过大模型与优质内容相结合，好未来提升了AI自适应学习水平，这种转变让技术与教育实现了深入融合。正如好未来总裁彭壮壮在出席今年年初的CES展会上所言，“好未来旨在通过技术，从学习动力、学习能力和学习环境三个关键方面，支持并践行终身学习的理念。”这不仅是好未来20年教研积累的结晶，更象征着利用最新研发的九章大模型，全面提升学生的学习能力；同时智能学习硬件的应用，也促进了亲子在学习的旅程中，相伴相助、共同成长、共同进步。
教育的本质，在于激发学习热情和培养学生能力。好未来通过AI赋能，使教育更加个性化和高效，为学生提供了更广阔的学习空间；与此同时，好未来与微软等合作伙伴的合作，不仅仅是技术层面，也是一种共同致力于塑造未来教育的责任感和使命感，为每一个学习者的未来，搭建起更加美好的舞台。
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