В БФУ разработали систему персонализации обучения на основе нейротехнологий и ИИ

О своей разработке исследователи сообщили в журнале «Информатика и образование».

Какие данные учёные предлагают собирать

Персонализация обучения с помощью рекомендательных систем на основе искусственного интеллекта — не новая идея. Но исследователи из БФУ считают, что для точных рекомендаций необходимы нейротехнологии. Накопленные данные (например, результаты психологических тестов или школьные оценки) не позволяют отслеживать, что с учащимся происходит непосредственно в процессе обучения, — с какой нагрузкой он справляется, а с какой нет, на каких задачах ему трудно концентрироваться, в какие моменты возникает избыточный стресс.

Поэтому авторы включили в свою систему методы нейровизуализации, например считывание электрических сигналов мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Всего предлагаемая система включает четыре модуля, или слоя:

• Психологические и психофизиологические характеристики, в том числе когнитивные функции — рабочая память, фокусировка внимания и концентрация и другие.
• Физиологические показатели, связанные с уровнем стресса.
• Данные нейровизуализации.
• Данные с нейроинтерфейсов, то есть носимых устройств, которые в реальном времени передают данные о работе мозга на компьютер или смартфон.

Как можно будет использовать эти данные

Центром предлагаемой системы будут ИИ-алгоритмы. На основе разных данных они будут рекомендовать педагогам и самим учащимся (или их родителям, если речь о детях), как повысить эффективность обучения. Например, включить в программу дополнительные дисциплины или заняться когнитивными тренировками.

Предполагается, что данные из разных слоёв будут использовать как вместе, так и по отдельности. Например, можно проводить диагностику с помощью ЭЭГ в начале каждой учебной четверти, а непрерывно отслеживать только пульс и другие физиологические показатели с помощью обычных смарт-часов. Это позволит вовремя заметить повышенный уровень стресса у учащихся и принять меры, чтобы его снизить.

Ещё один вариант — дополнить регулярную ЭЭГ-диагностику когнитивной тренировкой с помощью биологической обратной связи. Это метод, при котором какой-либо когнитивный показатель — например, уровень концентрации внимания — отслеживают через нейроинтерфейс и отображают в реальном времени в игровой или мультимедийной форме. Чтобы продолжить игру или досмотреть анимацию, человеку приходится концентрироваться, и так он учится сознательно контролировать своё состояние.

Как идею проверяют на практике

Работа учёных БФУ — не просто теоретическая модель, она основана на ряде экспериментов. Например, исследователи уже измеряли когнитивные функции младших школьников в лицее №23 Калининграда.

Более того, существует прототип рекомендательной системы, которая способна отслеживать изменения в данных и выдавать рекомендации по повышению эффективности обучения. Её учёные разрабатывают совместно с компанией «Инскултех».

Как сообщила пресс-служба вуза, сейчас прототип тестируют с учащимися разного возраста в БФУ, в калининградском лицее №23 и в ряде школ Москвы. О постоянном использовании нейроинтерфейсов речи пока не идёт — диагностику будут проводить раз в полгода. Она включает ЭЭГ, а также психологические и когнитивные тесты. В будущем, считают авторы исследования, система могла бы применяться во всех школах России.