Педагогика в эпоху ИИ

Очень важно уже сейчас начать подготовку подростков к работе с ИИ. В начале показано место ИИ в нашей жизни, после чего дан список из шести направлений учебного процесса, по которым даны разъясняющие комментарии для занятий с подростками.

Изучение основ ИИ не требует математических знаний не только вузовской подготовки, но даже старших классах обычной школы. Эффективность занятий с подростками зависит от применяемых педагогических принципов, которые возникают из-за специфики ИИ, а при этом отсутствуют в устоявшейся практике школьного образования.

По данным исследования образовательной платформы «Учи.ру» и Лаборатории инноваций в образовании НИУ ВШЭ (2025 год) 32% учителей используют ИИ при подготовке к урокам. Не только учителя, а люди любых профессий обращаются за помощью к ИИ, а подчас их ответы выдают за свои собственные труды.

Известно, что ИИ по запросам выдаёт в меру толковые тексты. За примерами далеко ходить не надо, а достаточно здесь же на Меле в строке для поиска набрать «нейросеть Алиса», чтобы почитать статьи, созданные ИИ под именем Алиса.

При чтении статей Алисы возникает желание сравнить их с другими статьями на Меле. Какие статьи могли бы быть сфабрикованы ИИ? Сфабрикованы в том смысле, что статья сделана с помощью какого-то ИИ, а при этом размещена под никнеймом реального блогера.

Сравнение Алисы с другими авторами наводит на мысли, что по мере развития ИИ часть аудитории большинства сайтов покинет их и станет обращаться непосредственно к ИИ. Вполне реально, что сайты начнут повторять судьбу бумажной продукции, когда многие издания решили сменить бумагу на интернет. Не придётся ли собственникам сайтов обращаться за помощью к разработчикам ИИ, чтобы сохранить свою аудиторию?

Процесс создания новых ИИ активизируется. ИИ охватывает всё новые сферы в работе, в учёбе, в досуге, а в интернете растёт разнообразие онлайн-занятий, нацеленных на освоение растущих возможностей ИИ.

Наступает эпоха, когда от ИИ зависит конкурентное преимущество. Приобретенное конкурентное преимущество за счёт ИИ не будет вечным, а поэтому придётся постоянно его совершенствовать. Тогда и степень конкурентоспособности будет измеряться квалификацией разработчиков ИИ.

Создатели ИИ сейчас приобрели ореол чародеев, которым доступно то, что не дано простым людям. Возникшая мифология об исключительности авторов начинает развенчиваться с ростом числа разнообразных ИИ. Вера людей в свои силы позволяет открывать всё новые курсы для освоения ИИ. Кроме краткосрочных курсов начинают формироваться целевые учебные программы для подготовки не только пользователей, а и разработчиков ИИ. В сентябре ректор МГУ Виктор Садовничий объявил о создании в МГУ факультета искусственного интеллекта.

Процесс подготовки кадров разработчиков ИИ должен охватывать 6 направлений:

— предварительное знакомство с ИИ,

— входная информация для ИИ,

— внутренняя работа ИИ,

— выходная информация от ИИ,

— формы обучения ИИ,

— ИИ в системе коллективного разума.

Далее даны краткие комментарии, чтобы обратить внимание на специфику, возникающую при подготовке кадров для создания ИИ.

По ходу комментариев даны ссылки на статьи, при подготовке которых были использованы материалы для занятий по основам ИИ. Разнообразие тем, отраженных через ссылки, позволило процесс познания основ ИИ сделать более увлекательным.

1. Создавать ИИ увлекательно и по силам каждому.

Учащиеся знакомятся с разнообразными подходами к моделированию работы головного мозга и коллективного разума. Предварительное знакомство завершается созданием самостоятельной модели коллективного разума, которая сформирует у учащихся уверенность в возможности освоения процессов моделирования любой сложности.

Коллективным разумом обладают колонии муравьев и пчёл. Взаимодействие пчёл и муравьёв подробно описано в популярной биологии, поэтому затруднений с пониманием организации их коллективного разума не возникает. Сама организация взаимодействия в колониях насекомых вызывает у подростков неподдельный интерес, а сами принципы работы коллективного разума просты для восприятия. Важно, чтобы учащиеся самостоятельно пришли к описанию алгоритма для создания ИИ, а ведущий занятия лишь направляет их творческий процесс.

В результате предварительных занятий подростки должны уяснить отличие ИИ от обычной компьютерной программы. Компьютерная программа остаётся неизменной всё время. А вот внутреннее состояние ИИ корректируется, изменяется, уточняется в ходе работы ИИ. Это подобно тем процессам, которые происходят в мозгах детей при освоении ими первичных навыков.

В ходе моделирования убеждаемся, что решение каждого муравья индивидуально. Начальников нет, а ожидаемый результат достигается на основе тех правил, которые выполняет каждый участник коллективного разума.

Предварительные занятия позволяют подростку уяснить, что разработка ИИ начинается с формулирования правил, которым подчинены все участники коллективного разума. Раз правило сформулировано, то его можно заменить алгоритмом, который станет частью ИИ.

В учебной работе по моделированию коллективного разума правила неизменны, а в мозгах человека они могут меняться на основе анализа, который не доступен насекомым. Замена одних правил на другие правила должно происходить по каким-то третьим правилам. Об этом подростки узнают, но это не будет подробно рассматриваться на предварительных занятиях.

2. Исходные данные должны быть представлены в битах.

Математика — это работа с числами. Подростки на уроках физики узнают, что явления природы измеряются с помощью приборов, способных переводить явления природы в числа. Каждый измерительный прибор отградуирован по общепринятому стандарту. Все шкалы имеют разметку в привычной для нас десятичной системе, так как именно она хорошо знакома всем нам.

Иная ситуация в электронике. Электронный аппарат воспринимает только нули и единицы и готов работать с математикой лишь в двоичной системе, поэтому показания приборов с десятичной записью для работы электроники обязательно переводятся в запись лишь нулями и единицами, называемых битами.

Экран монитора состоят из отдельных точек, называемых пикселями. Такая информация, где отсутствует непрерывность, называется дискретной. Присутствие лишь точек не является существенным ограничением. К примеру, киноплёнка состоит из отдельных кадров, а каждый кадр представлен отдельными точками, но наш мозг воспринимает движения на экране сплошными, а не скачкообразными.

Итак, в процессе подготовки информации для ввода в ИИ мы должны находить формы дискретного её представления, как это было когда-то найдено для кино.

В результате занятий учащиеся понимают, что для разработки ИИ надо обладать глубокими знаниями о формах представления информации. Выбор представления информации будет зависеть от тех задач, решение которых будет возложено на ИИ.

3. В ИИ есть только те операции с числами, которых нет в школьной программе.

Внутри ИИ производятся операции всего над двумя числами, размещённых в каком-то количестве ячеек. Раз операции над числами, то можно применить математику, но эта та математика, с которой не знакомят в школе. Учащиеся должны получить знания по той математике, на которой основаны все без исключения ИИ

Сначала осваиваются операции всего для двух цифр — нуля и единицы, а потом переходим к операциям, которые осуществляются с любым числом цифр. Для этого они размещаются в некотором фиксированном ряду из ячеек. В каждой ячейке присутствует 0 или 1, а сами ячейки записаны в форме строк. Теперь осваиваются операции со строками, состоящими из элементарных ячеек, в каждой из которых записаны 0 или 1.

Для знакомства с двоичными операциями подходят задачи из криптографии, а примеры на шифрование с успехом используются для усвоения учащимися битовых операций.

Знакомим учащихся с операциями, которые названы сложением и умножением по конкретному модулю. Сложение по модулю означает, что в операции участвуют только числа, которые меньше по значению этого модуля, а после проведенной операции не может быть получен результат выше значения этого модуля.

Употребляются термины сложение и умножение, но это не те операции, которые известны из школьной программы по математике. Через новое понятие сложения идёт предварительная подготовка к пониманию полей Галуа. В электронике реализованы поля Галуа, где сложение ведётся по модулю 2. Поле действительных чисел бесконечно, а каждое поле Галуа конечно, но число этих полей бесконечно много.

На следующем этапе занятий знакомим с группами перестановок. Операции в группах называют умножением, но они даже близко не напоминают ни умножение на уроках в школе, ни умножение в полях Галуа.

Группы перестановок описывают симметрии. Симметрии позволяют сократить объём памяти и число операций, поэтому о них знать необходимо будущим разработчикам ИИ.

Использование непрерывной математики при создании ИИ происходит регулярно, но это лишь указывает на то, что авторы не нашли алгоритмов из дискретной математики. В качестве примера я привожу реальный случай при создании мобильной искусственной почки. Это было в 1990 году. Стационарный аппарат искусственной почки, реализующий алгоритм на основе интегральных вычислений, имел размер с письменный стол. Алгебраисты предложили алгоритм, который был понят даже врачами, а сам аппарат при той же технической базе сократился до размеров дипломата, который в те годы входил в моду, вытесняя из обихода портфель.

4. Качественный ИИ предлагает варианты для принятия решений.

Школа требует однозначных ответов без вариантов, хотя в жизни мы часто сомневаемся в своих решениях, перебирая в голове различные варианты. Продвинутый ИИ выдаёт ответ в вариантах, оставляя право на окончательное решение за человеком.

Подростки должны понимать, что ответ от имени ИИ зависит не только от правил, заложенных во внутреннюю работу ИИ, а ещё и от отобранной нами информации, на которой обучается ИИ.

Сейчас уже появились ИИ, которые дают прогноз для конкретного варианта решения. При одном решении надо ожидать один результат, а при другом результат будет формулироваться иначе. Точность прогноза со стороны ИИ узнаём со временем, а наличие ошибок позволит сравнивать между собой разные ИИ с выводами про их эффективность.

5. Используйте наработки в педагогике.

Для проведения занятий по разработке процессов обучения ИИ желательно познакомить подростков с процессом чистки, который происходит в головном мозге человека. Нейрофизиологи пишут, что при каждой попытке освоения навыка происходит усиление тех нейронов, которые содержат пути для достижения успеха, а параллельно ослабляется влияние тех нейронов, которые были использованы при неудачах. Блокировка нейронов, которые слабо влияют на успех, но часто использовались при неудачах получила название чистки памяти.

На занятиях стоит рассматривать те приёмы в педагогике, которые хорошо всем известны. Их рассмотрение необходимо для понимания процессов чистки ячеек памяти в ходе обучения ИИ.

От простого к сложному.

Сначала ИИ обучается простейшим навыкам, и лишь после их полного освоения идёт переход к обучению следующего навыка. При отработке нового навыка не подвергаются чистке те ячейки памяти, которые задействованы для уже усвоенных навыках.

Делай, как я.

При точном исполнении фиксируются задействованные ячейки, чтобы их не затрагивать при чистке памяти.

На ошибках учатся.

Этот принцип позволяет выделять те ячейки, которые надо убрать из участия в режиме освоения в первую очередь, чтобы уменьшить шансы на повторную ошибку.

Повторение — мать учения.

При решении схожих задач одни ячейки быстро набирают вес, а другие остаются с низкими весами. ИИ начинает чистить себя, освобождаясь от малозначимых ячеек памяти. Такая чистка памяти ИИ доводит решение задачи до простых алгоритмов, освобождая ячейки памяти для их использования в других задачах.

Многообразие учебного материала.

Этот принцип нередко нарушается из-за чего снижается эффективность ИИ.

6. Мощный компьютер не заменит коллектив из вовлеченных в работу ИИ.

В пособиях для обучения предпринимателей описывается подход, примененный компанией Microsoft для тестирования продуктов с инновационными свойствами. Знаменитой фирме было необходимо тестировать модули программ, в которых используются языки почти всего мира. Где найти столько специалистов? Сколько будет стоить такое тестирование? Сколько лет оно займет? Глава отдела тестирования Росс Смит предложил компьютерные игры, которые позволяли привлечь желающих в них поиграть, хотя по своей сути игры были нацелены на обнаружение ошибок. Геймеры быстро освоили новейшие продукты компании Microsoft и протестировали их. Игра вовлекла огромное число людей для освоения продукта, что позволило опередить конкурентов.

Про блокчейн, существующий лишь благодаря доступу к компьютерам многих пользователей, пишут регулярно. Его разработка стала возможной, когда авторы нашли такое ему применение, когда пользователи блокчейна заинтересованы в предоставлении своих компьютеров ради защиты финансовых транзакций.

Для обучения ИИ, нацеленного на улучшение качества принятия решений в медицине, используется опыт огромного числа врачей.

Сейчас никого не удивишь, когда через сотовые телефоны идёт апробация подсказок для тех, кто ими пользуется. Так совершенствуется ИИ, следящий за привычками и предпочтениями абонентов, а обучающийся ИИ оказывает помощь в поиске нужно товара.

Гаджеты позволяют вовлекать в работу ИИ огромное число людей. ИИ старается нащупать пути оказания помощи этим людям, а параллельно ищет возможности воздействия на этих людей, чтобы повысить конкурентоспособность обладателей этого ИИ. Этим ещё раз подтверждается тезис о том, что ИИ повышает конкурентоспособность в первую очередь тех, кто способен создавать ИИ, а потом лишь тех, кто использует ИИ.

Итак, в процессе освоения ИИ подростки уверены, что будущее принадлежит самым разнообразным ИИ, но особое место в них займут ИИ, построенные для участия в коллективном разуме. Не на коллективном разуме насекомых, о чём шла речь на предварительных занятиях, а на коллективном разуме объединённых биологических и электронных интеллектов.