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密西根大学研究人员为人工智能辅助卡通设计互动对话

Lila Loops and Stu. Image courtesy: PBS
Lila Loops 和 Stu.图片提供:PBS

莱拉是一个充满好奇心和活力的 7 岁女孩,她随时准备解决社区中的日常问题。在这些挑战中,她从不孤单,周围都是乐于助人的家人、朋友和邻居以及观众。

莱拉将能够与年轻观众互动,因为密歇根大学马萨尔教育学院学习科学与技术助理教授徐莹设计的节目。

专注于改善儿童学习成果的新 PBS KIDS 动画系列“Lyla in the Loop”将以英语和西班牙语提供互动数字剧集,其中包括观众与该剧名义角色 Lyla Loops 之间的人工智能辅助对话,她与家人和“奇幻”伙伴斯图住在费城。

Xu及其同事与PBS合作,利用实时对话式人工智能来支持幼儿的STEM学习,为这个新节目制作了互动组件。他们将在 2024 年秋季为 200 名儿童提供访问 AI 剧集的机会。经过新一轮的数据收集后,研究人员将更广泛地向公众发布互动剧集。

在这些互动视频中,将在 PBS 测试期后在移动设备(如智能手机或平板电脑)上提供,该节目的角色与孩子们作为好奇的同龄人进行对话。随着剧集的展开,莱拉提出问题,鼓励孩子们思考、组织、解释和使用数据来做出决定。

使用自动语音识别和自然语言处理,角色倾听儿童的反应,解释他们的理解水平,并向儿童提供响应式反馈。研究人员精心设计了这些对话,有意使它们与剧集的学习目标保持一致。

这种互动将类似于孩子们在家中使用人工智能工具的方式,例如Google Home设备上的语音助手或Amazon Alexa以及支持互联网的玩具。智能电视在未来也可能能够处理这项技术。

自 2018 年以来,Xu 一直在研究与人工智能电视角色互动对儿童学习的影响。她的一项研究发表在ACM数字图书馆上,发现在科学视频中为孩子们提供与人工智能驱动的互动媒体角色交谈的机会,比没有互动观看视频的孩子可以带来更好的学习成果。

Ying Xu
徐莹

“我研究的中心主题是利用人工智能通过让儿童参与对话来支持他们的学习,”徐说。“在我与PBS KIDS建立合作伙伴关系之前,我已经在研究儿童对Siri或Alexa等语音助手的使用,并考虑如何更好地设计这些技术以提供丰富的学习机会。

据徐说,几年前,大多数人都没有意识到互动对话的潜力。为了最大限度地发挥其影响力,徐和她在加州大学欧文分校的合作者决定寻找一个已经制作高质量媒体并关心人工智能等新技术如何提高儿童学习能力的合作伙伴。

“我们向PBS KIDS提出了我们的想法,很高兴看到我们有相同的愿景,并将成为很好的研究合作伙伴,”徐说,他已经为“Lyla in the Loop”制作了大约一年半的互动视频。NSF推进非正式STEM学习计划为该项目提供资金。

U-M researcher and PBS KIDS are bringing AI technology to children's public media. Image credit Pipeline Studio
UM 研究人员和 PBS KIDS 正在将 AI 技术引入儿童公共媒体。图片来源:Pipeline Studio

该团队研究并开发了对话视频,其中包含对儿童的新形式的支持,包括建立在儿童反应基础上的扩展来回对话、促进口头交流的视觉脚手架和双语语言处理。

“我们密切合作,研究如何调整节目,将人工智能融入儿童互动,”徐说。“有很多设计考虑因素来创造最好的问题来促进孩子们的参与,特别是如果他们对分享他们的想法有点犹豫。如果我们识别出对某个问题有误解的孩子,我们如何为这些孩子搭建脚手架?

徐和她的团队对一小群4-8岁的孩子进行了几个阶段的测试,向他们展示互动视频,并观察孩子们与人工智能的互动。然后他们问他们一些问题,比如,“你喜欢这个过程吗?你是不是觉得很混乱,无话可说?你有什么想法可以帮助我们做得更好吗?

“这是我们进入第二阶段的时候:随机对照试验,与更多的孩子一起工作,有时从200到300,”徐说。我们将这些孩子随机分成两到三个不同的小组,让他们以略有不同的格式观看相同的内容。

一些孩子观看了PBS KIDS上播出的原始剧集,没有AI提问,而另一些孩子则观看了互动视频并与AI进行了对话。然后,研究人员比较了这些组,看看他们学到了多少。他们发现,通过人工智能提高参与度意味着更多的学习。

据 PBS 报道,莱拉更强的特征之一是她不会放弃,即使需要多次尝试才能做到正确。

“我们已经知道孩子们与他们最喜欢的电视角色建立了关系,”徐说。“当角色可以倾听和回应他们时,这意味着更多。如果这些互动使孩子们与他们最喜欢的角色建立了更牢固的联系,他们会将这些角色视为科学学习的榜样吗?

“莱拉是一个非裔拉丁裔女孩,所以我们现在很好奇,看看孩子们与她的互动是否会增加来自少数族裔背景的女孩成为科学家的愿望。这将是我们研究的下一步。

新闻旨在传播有益信息,英文版原文来自https://news.umich.edu/u-m-researcher-designs-interactive-dialogues-for-ai-assisted-cartoon/