Автор Шаян Доруди
Аннотация
В этой статье я утверждаю, что области искусственного интеллекта (ИИ) и образования были тесно переплетены с первых дней ИИ. В частности, я показываю, что многие из первых пионеров ИИ были когнитивными учеными, которые также внесли новаторский и значимый вклад в область образования. Эти исследователи рассматривали ИИ как инструмент для размышлений об обучении человека и использовали свое понимание того, как люди учатся, для дальнейшего развития ИИ. Кроме того, я прослеживаю два различных подхода к размышлениям о познании и обучении, которые пронизывают раннюю историю ИИ и образования. Несмотря на свои различия, исследователи из обоих направлений были едины в своем стремлении одновременно понять и улучшить человеческое и машинное познание. Сегодня эта точка зрения не является преобладающей ни в ИИ, ни в науках об обучении. Я завершаю некоторыми мыслями о том, как искусственный интеллект в образовании и сообществах наук об обучении может возродить эту утраченную точку зрения.
Прежде чем мы приступим к сути этого эссе, стоит прояснить потенциальный источник путаницы. Для многих ИИ определяется как узконаправленная область, направленная на цель программирования компьютеров таким образом, чтобы они приобрели видимость интеллекта. Таким образом, может показаться парадоксальным, что исследователи в этой области могут что-то сказать о структуре человеческого языка или связанных с этим вопросах в образовании. Однако приведенное выше описание вводит в заблуждение. Оно правильно описывает основную методологию науки, то есть использование компьютеров для построения точных моделей когнитивных теорий. Но оно ошибочно определяет её как единственную цель области. Хотя есть много практической пользы, которую могут принести более интеллектуальные машины, фундаментальная теоретическая цель дисциплины — понимание интеллектуальных процессов независимо от их конкретной физической реализации. (Goldstein & Papert, 1977, стр. 84–85)
За последние несколько десятилетий было достигнуто множество успехов в применении искусственного интеллекта (ИИ) к образовательным проблемам. Таким образом, когда люди думают о пересечении искусственного интеллекта и образования, то, скорее всего, на ум приходит применение ИИ для улучшения образования (например, интеллектуальные системы обучения, автоматизированная оценка эссе и аналитика обучения). Действительно, это является фокусом Международного общества искусственного интеллекта в образовании: «Оно способствует строгим исследованиям и разработке интерактивных и адаптивных учебных сред для учащихся всех возрастов во всех областях» (Международное общество искусственного интеллекта в образовании). В этой статье я показываю, что исторически искусственный интеллект и образование были переплетены более принципиальными и взаимодополняющими способами, чем можно было бы предположить, если рассматривать образование как просто еще одну область применения искусственного интеллекта.
Моя цель ни в коем случае не состоит в том, чтобы представить полную историю области искусственного интеллекта или области исследований в области образования. Я также не собираюсь предоставлять подробную историю области искусственного интеллекта в образовании (ИИО -AIEd). Скорее, моя цель состоит в том, чтобы представить повествование о том, как две области искусственного интеллекта и образования переплетали истории с 1960-х годов, и как важные фигуры в развитии искусственного интеллекта также сыграли значительную роль в истории исследований в области образования (1). Я в первую очередь сосредоточусь на некоторых ведущих исследователях ранней истории ИИ (1950-е–1970-е годы) в Соединенных Штатах и (в меньшей степени) в Соединенном Королевстве.
Акцент на первых пионерах в этой области сделан для того, чтобы показать, что само развитие области было тесно связано с исследованиями в области образования. Таким образом, это означает, что я не сосредоточусь на многих важных лидерах в области ИИО, поскольку они, как правило, не признаются главными фигурами в ранней истории ИИ в целом; однако история, о которой я говорю, пересекается с развитием ИИО, как описано ниже. Это также означает, что эта история сосредоточена в основном на белых исследователях-мужчинах. Это в значительной степени артефакт того, кем были активные исследователи в области ИИ (и академических исследований в более широком смысле) в то время. Важно признать, что многие из этих исследователей работали с женщинами и не-белыми исследователями, которые, возможно, не так хорошо известны сегодня, и что разнообразие исследователей, работающих в этих областях, естественным образом увеличилось с годами. Более того, большая часть ранних работ по «санкционированной» истории ИИ (2) проводилась в США и Великобритании, хотя, вероятно, были и другие страны мира, где были пионеры ИИ. Изучение того, изучали ли исследователи в других странах на ранних этапах развития ИИ также взаимодействие между ИИ и образованием, было бы интересной областью дальнейших исследований.
Хотя отрывки этой истории рассказываются в историях отдельных областей, насколько мне известно, переплетенные истории этих двух областей никогда ранее не были полностью задокументированы. Например, в своей проницательной главе «Краткая история наук об обучении» Ли (2017) подчеркивает, что ранние дни наук об обучении имели корни в искусственном интеллекте и когнитивной науке:
Так называемая «когнитивная революция» привела к междисциплинарной работе среди исследователей по созданию новых моделей человеческого знания. Модели позволили бы добиться прогресса в разработке технологий искусственного интеллекта, что означает, что решение проблем, понимание текста и обработка естественного языка играли видную роль. Беспокойство в сообществе искусственного интеллекта было связано с работой человеческого разума, а не непосредственно с вопросами обучения или образования.
Легко понять вышесказанное как предположение о том, что ИИ предоставил инструменты, которые позже были применены другими для решения образовательных проблем. Хотя в некоторой степени верно, что «беспокойство в сообществе искусственного интеллекта было связано... не непосредственно с вопросами обучения или образования», повествование, которое я представляю ниже, предполагает, что многие пионеры ИИ были привержены продвижению образования. В другой главе, которая также называется «Краткая история наук об обучении», Хоадли (2018), который, будучи студентом, работал с пионером ИИ Сеймуром Папертом, лишь кратко упоминает о том, как рождение вычислительной техники, ИИ и когнитивной науки были одними из многих семян для наук об обучении. Более того, Пи (2016) в своей «Предыстории наук об обучении» сосредоточился на конкретных людях и событиях, которые привели к формированию наук об обучении, но прямо не упомянул роль, которую играл искусственный интеллект, за исключением мимолетных упоминаний сообщества искусственного интеллекта в образовании. В своей основополагающей истории исследований в области образования Лагеманн (2002) посвящает несколько страниц обсуждению подъема когнитивной науки и, таким образом, упоминает некоторых из пионеров, обсуждаемых в этой статье (в основном Саймона и Ньюэлла), но она явно не связывает эти фигуры с исследованиями в области образования.(3) Истории искусственного интеллекта не лучше. В 700-страничной книге Нильссона (2009) об истории ИИ есть лишь несколько беглых замечаний о том, как образование пересекалось с этой историей. Гуманистический отчет Памелы МакКордак об истории ИИ в основном обсуждает образование только в контексте работы Пейперта с Logo в главе под названием «Прикладной искусственный интеллект» (МакКордак, 2004). Достаточно интересно, что даже Говард Гарднер, известный исследователь образования, почти не упоминает образование в своей книге об истории когнитивной науки (Гарднер, 1987).
Оба направления — науки об обучении и искусственный интеллект — довольно новые области, возникшие всего несколько десятилетий назад. Поэтому большая часть истории, представленной в этой статье, все еще хранится в индивидуальных и коллективных воспоминаниях людей, которые либо сыграли роль в этой истории, либо были свидетелями ее развития. Таким образом, может показаться странным, что кто-то, кто не был жив большую часть этой истории, должен был ее написать. Тем не менее, возможно, история будет немного менее предвзятой, если она исходит от того, кто не был в ней вовлечен и кому пришлось реконструировать эту историю из первоисточников. Действительно, многое из того, что здесь рассказано, может быть «очевидным» для предыдущих поколений исследователей в области искусственного интеллекта или образования, и, как таковые, эти исследователи могут столкнуться со слепыми пятнами экспертов (Nathan et al., 2001) при построении этого повествования. Если мой собственный опыт новичка на стыке этих двух областей говорит сам за себя, эта богатая история не очевидна для новичков, входящих в эти области. Со временем, если эта история останется ненаписанной и невыученной, я думаю, что то, что очевидно для нынешних экспертов, может быть потеряно для следующего поколения исследователей в области искусственного интеллекта, образования и AIED.
Для построения этого исторического повествования я использовал комбинацию публикаций ключевых фигур, неопубликованную серую литературу, исторические источники и архивные материалы, особенно из цифровых коллекций Герберта Саймона и Аллена Ньюэлла. В статье чередуются разделы, посвященные конкретным пионерам ИИ — описывающие их работу как в области ИИ, так и в образовании — и разделы, посвященные формированию областей или подразделений в рамках областей, которые имеют отношение к этой истории. Разделы о пионерах ИИ начинаются с описания их общего подхода к исследованиям ИИ и заканчиваются обсуждением их прямого и косвенного вклада в образование. Разделы о областях обсуждают более широкие тенденции в истории ИИ и образования, которые выходят за рамки конкретных пионеров. Большая часть статьи охватывает работы, охватывающие 1950-е–1990-е годы. В заключительном разделе я обсуждаю, куда двигались соответствующие области с 1990-х годов, как, по-видимому, исчезла этика, присутствовавшая на ранних этапах развития ИИ и наук об обучении, и что мы можем с этим сделать.
В целом, историческое повествование, представленное в этой статье, приводит к двум всеобъемлющим утверждениям:
- Ранние пионеры искусственного интеллекта были когнитивными учеными, которые были объединены общей целью понимания мышления и обучения машин и людей, и как таковые также вкладывались в исследования в области образования. Дело не только в том, что они были когнитивными учеными, чья работа имела последствия для образования, но и в том, что эти исследователи также иногда напрямую участвовали в исследованиях в области образования и оказывали значительное влияние на ход исследований в области образования. В этом смысле такие исследователи отличаются от большинства исследователей ИИ и большинства современных ученых в области обучения.
- Существовало в основном два разных (а иногда и противоположных) подхода, которые проявлялись по-разному как в истории ИИ, так и в истории исследований в области образования.
Второе утверждение было также высказано мной в другой статье (Doroudi, 2020), где я утверждал, что существует «компромисс смещения-дисперсии» (концепция, взятая из машинного обучения) между различными подходами в исследованиях в области образования. В этой статье для подтверждения этого момента использовались похожие примеры из истории ИИ и образования. Однако в настоящей статье такие заявления помещаются в более широкий исторический контекст и более четко описывается, как «два лагеря» развивались с течением времени. Более того, путем сопоставления двух вышеупомянутых всеобъемлющих заявлений вырисовывается общая картина, в которой ранние исследователи, придерживавшиеся разных подходов к ИИ и образованию, были одновременно объединены, несмотря на свои различия. Надежда состоит в том, что понимание и картирование этих исторических тенденций может помочь осмыслить и, возможно, исправить текущие линии разлома в современных науках об обучении и, возможно, возродить эту утраченную перспективу синергетического мышления об ИИ и образовании.
Примечания
1) Что касается образования, то я в основном сосредоточена на педагогической психологии и, в частности, на науках об обучении в широком смысле. Однако я часто использую гораздо более широкое определение «исследования в образовании» или даже «образование», поскольку описанная здесь история порой имела далеко идущие последствия для исследований в образовании, а порой и для образовательной практики, особенно в той степени, в которой теории обучения влияли на более широкую образовательную мысль.
2) Обычно говорят, что «санкционированная» история ИИ начинается с семинара в Дартмуте в 1956 году, о котором говорится ниже. Однако и до этого, и после этого времени существовали другие области и виды деятельности, которые работали над схожими проблемами и/или проблемами, которые позже были приняты основным ИИ. Кибернетика — одна из таких областей, которая предшествовала ИИ. Междисциплинарное исследование человеческого и машинного обучения, описанное здесь, также присутствовало в кибернетике. Хотя кибернетики также работали в образовании, их работа не оказала такого очевидного влияния на образование, как работа исследователей ИИ, обсуждаемых здесь. Полное рассмотрение переплетенной истории кибернетики и образования имеет смысл, но выходит за рамки данной статьи.
3) Интересно, что Лагеманн (2002) признает влияние более ранних работ Герберта Саймона (до ИИ) на управление образованием. Я не буду обсуждать это здесь, поскольку это выходит за рамки данной статьи, но стоит иметь в виду, что работа Саймона повлияла и на другие области образования.