Η Τεχνητή Νοημοσύνη και η Μηχανική Μάθηση: Εκπαιδευτικά Εργαλεία, Οικονομία και Επιχειρείν

Η ΤΝ και η ΜΜ προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στην εκπαίδευση, μεταμορφώνοντας τις παραδοσιακές μεθόδους διδασκαλίας και μάθησης. Αυτές οι τεχνολογίες μπορούν να ενισχύσουν την εκπαιδευτική διαδικασία, να παρέχουν εξατομικευμένη υποστήριξη και να βελτιώσουν τα αποτελέσματα της μάθησης.

Πρόκειται για εξατομικευμένα Μαθήματα και Περιεχόμενο, Προσαρμοσμένα Μαθήματα, όπου τα συστήματα ΤΝ μπορούν να αναλύσουν τις αδυναμίες και τις δυνατότητες των μαθητών για να δημιουργήσουν εξατομικευμέναεκπαιδευτικά προγράμματα. Αυτό επιτρέπει τη διδασκαλία με βάση τις ατομικές ανάγκες και το ρυθμό μάθησης του κάθε μαθητή να διαβαθμίσουν τα επίπεδα δυσκολίας, παρέχοντας εκπαιδευτικό περιεχόμενο που προσαρμόζεται σε διαφορετικά επίπεδα γνώσεων και δεξιοτήτων και εξατομικευμένη ανατροφοδότηση, με αυτόματη διόρθωση και συμβουλευτικά συστήματα καθοδήγησης των μαθητών με βάση την πρόοδό τους και τις ανάγκες τους.

Η αυτόματη βαθμολόγηση και αξιολόγηση μέσω Τεχνητής Νοημοσύνης (ΤΝ) και Μηχανικής Μάθησης (ΜΜ) έχει επαναστατήσει τον τρόπο που διαχειριζόμαστε την εκπαίδευση, προσφέροντας νέες δυνατότητες και προκλήσεις στην εκπαιδευτική διαδικασία.

Οι εικονικοί δάσκαλοι και οι βοηθοί μάθησης βασισμένοι σε ΤΝ και ΜΜ είναι επαναστατικά εργαλεία που αλλάζουν την παραδοσιακή εκπαιδευτική διαδικασία. Αυτά τα συστήματα προσφέρουν νέες ευκαιρίες για την υποστήριξη των μαθητών και των εκπαιδευτικών, βελτιώνοντας την αλληλεπίδραση και τηνεμπειρία μάθησης.

Η ανάλυση εκπαιδευτικών δεδομένων είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί μεθόδους και εργαλεία από τη στατιστική, τη ΜΜ και την ΤΝ για να εξετάσει, να κατανοήσει και να βελτιώσει τις εκπαιδευτικές διαδικασίες και αποτελέσματα. Αυτή η ανάλυση βοηθά τους εκπαιδευτικούς, τους μαθητές και τους διαχειριστές να λάβουν αποφάσεις βασισμένες σε δεδομένα, να εντοπίσουν τάσεις και να βελτιώσουν την ποιότητα της εκπαίδευσης.

Η χρήση του Scratch για την ανάπτυξη και τον έλεγχο απλών αλγορίθμων ΤΝ βοηθά τους επιμορφούμενους να κατανοήσουν με πιο φιλικό τρόπο και με χρήση των αρχών της βιωματικής μάθησης τις αρχές της ΤΝ.

Οι επιμορφούμενοι καλούνται να επιλύσουν προβλήματα που απαιτούν προγραμματισμό ΤΝ ώστε να κινήσουν τα εκπαιδευτικά ρομπότ με συγκεκριμένο τρόπο κάτω από απρόβλεπτες συνθήκες.

Έχουν ως αντικείμενο την αυτόματη διόρθωση λαθών της πορείας ενός ρομπότ με σκοπό την τελειοποίηση της κίνησής του και έχουν ευρύτατη χρήση στη βιομηχανική ρομποτική και την αυτόνομη οδήγηση.

Η αυτόνομη οδήγηση είναι ένας τομέας όπου η ΤΝ έχει μεγάλο ρόλο. Στην αυτόνομη οδήγηση, οι υπολογιστές και τα ρομπότ λαμβάνουν
αποφάσεις σχετικά με το πώς να κινηθούν και να αντιδράσουν σε περιβαλλοντικές συνθήκες χωρίς την ανάγκη ανθρώπινης παρέμβασης.
Για να επιτευχθεί η αυτόνομη οδήγηση, η ΤΝ χρησιμοποιείται για να αναγνωρίζει τα περιβαλλοντικά στοιχεία, όπως άλλα οχήματα, πεζούς, οδοντωτές γραμμές και σήματα κυκλοφορίας. Επίσης,  αναλαμβάνει τη λήψη αποφάσεων για την ασφαλή κίνηση στο δρόμο, υπολογίζοντας την κατάλληλη ταχύτητα, την απόσταση ασφαλείας και την κατεύθυνση του οχήματος. Η επίτευξη αυτού του στόχου απαιτεί πολλές τεχνολογίες ΤΝ, όπως η μηχανική όραση, η επεξεργασία σημάτων, η μάθηση με ενισχυτική μάθηση και η σχεδίαση αλγορίθμων λήψης αποφάσεων. Παράλληλα, ο τομέας της ΤΝ διευρύνεται και επίσης, εφαρμόζεται σε πολλούς άλλους τομείς, όπως η υγεία, η ρομποτική, η διαχείριση ενέργειας και η παραγωγή. Η συνεχής ανάπτυξη της ΤΝ έχει τεράστιο δυναμικό για να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα και την ασφάλεια σε πολλούς τομείς της ανθρώπινης ζωής.

Οι επιμορφούμενοι θα κληθούν να σχεδιάσουν και να προγραμματίσουν κυκλώματα αυτοματισμών με τη χρήση Arduino και Microbit στο Tinkercad. Το Tinkercad παρέχει ένα εύχρηστο περιβάλλον για να εξερευνήσετε και να αναπτύξετε τις ικανότητές σας στον τομέα των αυτοματισμών και της προγραμματισμένης εργασίας με Arduino και Microbit.
Χρησιμοποιώντας τον επεξεργαστή κυκλωμάτων του Tinkercad μπορεί  κανείς να σχεδιάσει ένα κύκλωμα συνδέοντας τα εξαρτήματα μεταξύ τους στην επιθυμητή διάταξη, να προγραμματίσει μικροελεγκτές, χρησιμοποιώντας το Arduino IDE ή το προσομοιωτή προγραμματισμού Microbit του Tinkercad παράγοντας κώδικα για να ελέγξει τη λειτουργία του κυκλώματος.

Αναφέρεται στο δίκτυο συσκευών που είναι συνδεδεμένες στο διαδίκτυο και μπορούν να ανταλλάσσουν δεδομένα και να εκτελούν λειτουργίες χωρίς την ανθρώπινη παρέμβαση.
Αυτές οι συσκευές μπορεί να είναι οτιδήποτε, από ένα έξυπνο θερμόμετρο σε ένα σπίτι έως έναν αισθητήρα παρακολούθησης παραγωγής σε μια βιομηχανία. Το IoT δίνει τη δυνατότητα σε αυτές τις συσκευές να συνδεθούν, να επικοινωνήσουν και να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους με τρόπους που μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση, την άνεση, την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα σε πολλούς τομείς. Στην ενότητα θα εξεταστούν οι αρχές λειτουργίας των IoT και το πεδίο
εφαρμογής τους. Η ΤΝ επιτρέπει στις συσκευές IoT να αναγνωρίζουν πρότυπα, να προβλέπουν τις τάσεις και να λαμβάνουν αυτόνομες αποφάσεις βασισμένες στα δεδομένα που συλλέγουν. Αυτό μπορεί να γίνει μέσω διαδικασιών όπως, η ανάλυση δεδομένων, η ταξινόμηση, η πρόβλεψη, η ομαδοποίηση και οι αλγόριθμοι ενισχυτικής μάθησης.

Θα μελετηθούν – κυρίως - οι γλωσσικές δομές και τα chatbots. Οι γλωσσικές δομές αναφέρονται στην οργάνωση και τη δομή της γλώσσας, συμπεριλαμβανομένων των γραμματικών, των συντακτικών κανόνων και της σημασιολογίας. Στο πλαίσιο της ΤΝ και της γλωσσικής επεξεργασίας φυσικής γλώσσας (NLP), οι γλωσσικές δομές είναι κρίσιμες για την κατανόηση και την ανάλυση του ανθρώπινου λόγου από τους υπολογιστές. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει την αναγνώριση προτάσεων, την αναγνώριση εννοιών, την απόδοση νοημάτων και άλλα. Τα chatbots είναι προγράμματα υπολογιστή που σχεδιάζονται να αλληλεπιδρούν με τους ανθρώπους μέσω γραπτού ή προφορικού λόγου. Συνήθως λειτουργούν με βάση κανόνες (rule-based) ή με τη χρήση μηχανικής μάθησης (ML) για να ανταποκριθούν στις ερωτήσεις και τις εντολές των χρηστών. Τα chatbots μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορους σκοπούς, όπως ο διαδικτυακός εξυπηρετητής πελατών, η αυτόματη απάντηση ερωτήσεων, η παροχή πληροφοριών κ.ά. Οι γλωσσικές δομές είναι σημαντικές για την ανάπτυξη αποτελεσματικών chatbots, καθώς η κατανόηση της γλώσσας είναι κρίσιμη για τη σωστή απόκριση στις ερωτήσεις των χρηστών.
Επίσης, η ΤΝ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκπαίδευση των chatbots να αναγνωρίζουν πρότυπα στον ανθρώπινο λόγο και να αντιδρούν ανάλογα. Συνεπώς, η συνδυασμένη χρήση των γλωσσικών δομών και των chatbots μπορεί να οδηγήσει σε πιο ευφυείς και αποτελεσματικές εφαρμογές επικοινωνίας με τον υπολογιστή.

Το ChatGPT είναι ένα παράδειγμα εφαρμογής της ΤΝ που βασίζεται στα μοντέλα GPT (Generative Pre-trained Transformer) της OpenAI. Το GPT είναι ένα από τα πιο προηγμένα μοντέλα γεννητικής γλώσσας, το οποίο μπορεί να δημιουργήσει φυσικό και ποιοτικό κείμενο σε πολλές γλώσσες και θέματα. Το ChatGPT είναι μια προσέγγιση του GPT που έχει εκπαιδευτεί ειδικά για τη δημιουργία φυσικής και ευφάνταστης συνομιλίας με ανθρώπους.
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορα περιβάλλοντα, όπως σε εφαρμογές συνομιλίας, chatbots, αυτόματους απαντητές κ.ά.
Ο ChatGPT λειτουργεί με τον τρόπο ότι δέχεται ένα κείμενο εισόδου και παράγει μια συνεχιζόμενη σειρά κειμένου ως απάντηση, προσπαθώντας να ανταποκριθεί στο περιεχόμενο και το πνεύμα της συνομιλίας. Οι εφαρμογές του ChatGPT είναι ευρείες, από αυτόματες απαντήσεις σε ερωτήσεις μέχρι επικοινωνία σε εφαρμογές ή κοινωνικά μέσα.
Ο ChatGPT έχει εξελιχθεί μέσα από πολλές γενιές και βελτιώσεις, και η πιο πρόσφατη έκδοση μπορεί να παράγει πιο φυσική και συνεκτική συνομιλία από ποτέ, παράγοντας ακόμα και πιο εξειδικευμένες απαντήσεις και αναλύσεις.

Η εκμάθηση ξένων γλωσσών και η ΤΝ είναι δύο πεδία που μπορούν να συνδυαστούν για να παρέχουν εξελιγμένες και εξατομικευμένες εκπαιδευτικές εμπειρίες. Υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους η ΤΝ μπορεί να υποστηρίξει τη διαδικασία εκμάθησης ξένων γλωσσών όπως:
• Εξατομικευμένη Μάθηση: Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης μπορούν να παρακολουθούν την πρόοδο και τις ανάγκες του κάθε μαθητή, προσαρμόζοντας το περιεχόμενο και τις δραστηριότητες μάθησης στο επίπεδο και το ρυθμό μάθησής τους.
• Αυτόματη Αξιολόγηση: Οι αλγόριθμοι μπορούν να προσφέρουν αξιολογήσεις των γλωσσικών ικανοτήτων των μαθητών, παρέχοντας ανατροφοδότηση και συμβουλές για τη βελτίωση.
• Προσαρμοσμένα Μαθήματα και Άσκηση: Οι αλγόριθμοι μπορούν να προτείνουν εξατομικευμένο περιεχόμενο και άσκηση, λαμβάνοντας υπόψη τα ενδιαφέροντα, τις δεξιότητες και τις ανάγκες του κάθε μαθητή.
• Υποστήριξη Μετάφρασης και Επικοινωνίας: Η ΤΝ μπορεί να παρέχει εργαλεία μετάφρασης και υποστήριξης για την κατανόηση και την
επικοινωνία σε ξένες γλώσσες.
• Διαδραστικά Εκπαιδευτικά Παιχνίδια: Η ΤΝ μπορεί να ενσωματωθεί σε εκπαιδευτικά παιχνίδια που προάγουν την εκμάθηση ξένων γλωσσών με διασκεδαστικό τρόπο.
Η σύνδεση μεταξύ εκμάθησης ξένων γλωσσών και ΤΝ μπορεί να δημιουργήσει εξελιγμένες και εξατομικευμένες εκπαιδευτικές εμπειρίες που ενισχύουν την απόκτηση γλωσσικών δεξιοτήτων με αποτελεσματικό και διασκεδαστικό τρόπο.

Η συνάφεια μεταξύ των κοινωνικών επιστημών και της ΤΝ είναι εξαιρετικά ενδιαφέρουσα και έχει πολλές πτυχές. Η ικανότητα των chatbots να παραθέτουν συγκροτημένα κείμενα σε σχέση με οποιοδήποτε ερώτημα οποιουδήποτε αντικειμένου από τις κοινωνικές επιστήμες μπορεί να αλλάξει ολοκληρωτικά τον τρόπο που ο φιλόλογος, ο ιστορικός, ο κοινωνιολόγος, κ.ά. αντιλαμβάνονται τι χρειάζεται να αποτελεί μέρος της προσωπικής τους εργασίας και τι μπορούν να απευθύνουν προς εκτέλεση σε ένα chatbot. Άλλοι τρόποι με τους οποίους η ΤΝ μπορεί να επηρεάσει και να αλλάξει τον τρόπο που κατανοούμε και αναλύουμε τις κοινωνικές επιστήμες είναι:
• Η Ανάλυση Δεδομένων και Κοινωνικά Δίκτυα:
μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση δεδομένων από κοινωνικά δίκτυα και άλλες πηγές, προκειμένου να ανακαλυφθούν μοτίβα, τάσεις και διακυμάνσεις στη συμπεριφορά των ανθρώπων και στις κοινωνικές δομές.
• Η Μοντελοποίηση Κοινωνικών Συστημάτων:
για την κατασκευή μοντέλων κοινωνικών συστημάτων και διαδικασιών, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη των αποτελεσμάτων ή για την προσομοίωση διαφόρων σεναρίων.
• Η Αυτόματη Αναγνώριση και Ανάλυση Κειμένου:

να αναλύει και να κατανοεί το περιεχόμενο κειμένων, όπως άρθρα ειδήσεων, κοινωνικά μέσα κοινωνικής δικτύωσης και άλλα, προσφέροντας έτσι πληροφορίες για διάφορες κοινωνικές δραστηριότητες και τάσεις.
• Η Πρόβλεψη και Πρόληψη:στην πρόβλεψη και την πρόληψη κοινωνικών προβλημάτων και κρίσεων, όπως η διάχυτη εγκληματικότητα, οι φυσικές καταστροφές, οι διαταραχές στην υγεία, και πολλά άλλα.
• Αυτόματα Συστήματα Συστάσεων: προτείνει εξατομικευμένες προτάσεις και συστάσεις σε κοινωνικούς και πολιτιστικούς τομείς, όπως βιβλία, ταινίες, μουσική, ταξίδια και πολλά άλλα.

Η ΤΝ μπορεί να ενισχύσει και να εμπλουτίσει την έρευνα και την κατανόηση σε πολλούς τομείς των κοινωνικών επιστημών, παρέχοντας νέες δυνατότητες για ανάλυση, πρόβλεψη και αλληλεπίδραση στις κοινωνικές δομές και τις ανθρώπινες συμπεριφορές.