美国顶尖 AI+教育公司,都在研究些什么?

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小探在写这篇文章时,很怀念自己的学生时代,尽管也被罚站过、考试卷上偶尔一片红、家长会也的确挺可怕的,但总体还是很美好的,不是吗?

 

直到小探在写这篇 AI 如何颠覆教育行业的文章时,才感到由衷的庆幸:好在咱当年没 AI!为什么?因为 AI 实在是太无所不能了...

 

今天,小探就带你看看,到底美国的AI+教育的创业公司们,都在捣鼓些什么!

 

AI 陪你学习:既细致入微也铁面无私

 

AI+教育公司这么火热,到底都做些什么呢?根据服务对象的不同,小探把 AI+教育公司分为了四大类:面向老师、面向学生、面向家长、以及面向学校。

 

首先我们来说说第一类:面向老师的 AI 公司。

 

老师们除了在台前上课,下课后除了给学生答疑解惑,还有哪些工作要做呢?其中很重要的两项工作,恐怕就是判卷子批改作业、以及制定教学计划和备课了。一些 AI 公司瞄准了这块市场,希望帮助老师们更高效省时地判卷子改作业,以及更有效、灵活地制定教学计划。

 

从技术角度来看,答案标准化程度较高的是非题、选择题和填空较容易让机器判断,而推演题、问答题的自然语义识别(NLP)、甚至是答题行为动态的捕捉与分析是目前正在进一步探索强化的领域。创业项目 Gradescope(下文会有详细介绍)和给你改文法错误、确保你不再天天被英语老师骂的 Grammarly 是目前此领域比较知名的项目。

 

(Gradescope 网页)

 

不过代替人类批卷子的 AI 也有 “缺点”。小探上学时每逢重要考试前夕,老师们总会叮嘱学生们 “看到不会答的题也要尽量写点别空着,阅卷老师心一软说不定还能给点 ‘感情分’。” 而火眼金睛一目十行的 AI,恐怕一眼就能看穿你政治题和证明题下,密密麻麻东拉西扯写的那一堆东西里,到底有没有正确答案...

 

除了改作业,AI 还能为老师的教学教研提供指导,帮助老师置顶教学计划。

 

AI 可以通过对学生行为数据、语音情感进行识别与分析,为教师和教育机构提供信息数据支持。报告可以作为教师考核的参考,也可以帮助教师制定计划和为课程设计做指导。

 

比如,当系统发现很多学生都做错了同一道作业题,系统会提示在该知识点上给予学生更多的指导,或是讲解更多相关的习题。如果是线上录播课,可以对未来课程设计进行改良,为习题添加提示。如果是一对一直播课,甚至可以为教师提供实时反馈,让教师同步掌握学生的心理状态,调整下一步教学活动。教育机构还可以通过跟踪分析学生数据预测哪些人有退学风险,来帮助学校和教师提早进行干预。该领域的代表机构有 Affectiva、Acrobatiq。

 

以 Affectiva 为例。不知大家上学时有没有过这种经历:当老师扫视全班问 “这道题怎么做?” 时,你越不会、越心虚、越希望老师千万别叫你,下一秒就越容易听到了自己的名字。

 

还不是因为你的表情出卖了你!而这就是 Affectiva 努力 “破译” 的事情。Affectiva 是一家基于情绪识别技术的 AI 科技公司。团队首先搜集了大量不同种族、年龄、性别的表情案例,然后使用深度学习来分析真笑还是假笑。

 

(Affectiva / 图自网络,版权属于原作者)

 

随后,Affectiva 利用视觉识别和机器学习在面部提取鼻尖、嘴角、眉峰等关键点,与情绪的数据点做对照,然后利用这些数据与情感状态进行比对,如困惑、感兴趣、享受等。随着数据的积累,情绪分类会更准确,当训练同类型的分类器时,100 个样本准确率大概为 75%,而10万个正向训练样本,准确率可以超过90%。

 

基于上述技术研究,Affectiva推出了一款 Affdex 软件,用户面部输入后将以 Affdex 指标的形式获得表情输出:7种情绪指标,20 种面部表情指标,13 种网络表情符号以及 4 种外观指标。在教育方面,团队希望程序能有效捕捉学生的困惑,进而指导调整教学节奏,让学习更高效。教育 APP Little Dragon 使用的就是 Affectiva 的情绪 SDK 监测学生的状态,以此调整内容难度和向老师和家长提供反馈。

 

说完了老师,我们再来说说面向学生的 AI+教育公司

 

一说起教育,大家都说要 “因材施教”,但在现有的模式下,教师很难照顾到所有学生,而 AI 却让因材施教成为可能。自适应学习系统可以捕捉和回应学生不同的需求和反馈,通过对知识点的选择或强调、或重复,或跳过,或补充,让每一个学生都能有最适合自己的学习速度和路径。创业公司 Knewton、Kidaptive 就是这一领域的代表。

 

学完了后,到底结果如何呢?和别人比起来,我算学得好的、还是学得不好的?AI 还可以为学生提供学习反馈和决策指导。

 

与教学教研指导类似,AI也可以通过数据为学生提供指导建议,比如 Civitas Learning、Noodle 等公司。学生可以从系统那里了解到自己目前的学习进度、状态、知识点掌握情况,以及和大数据进行比较参考,了解自己所处位置。系统也可以根据学生的个人情况和大数据为学生提供个性化的选课、选校、选导师建议与服务。

 

除了老师和学生,教育的另一外一个重要参与者是谁?当然是家长啊 —— “家长会” 这三个字,让千万学子在家长会当天谨言慎行,夹起尾巴做人 …

 

(认真记笔记的家长 / 图自网络,版权属于原作者)

 

AI+教育系列的公司,当然也有面向家长的公司,比如 ROBOTERRA, Inc、Wonder Workshop 等,就旨在打造 AI 虚拟助手和机器人等工具,使其起到部分人类教师或教具的作用,主要应用于儿童早教、语言阅读和 STEM 领域。

 

AI 助手通过语音互动、知识讲解、音乐播放等手段,既增加了学习的趣味性,也实现了陪伴孩子和辅助学习的目的。需要注意的是,目前实体机器人属于硬 AI,和纯软件 AI 相比,还处于发展的早期阶段,可探索空间很大。

 

此外,也有一些针对教育机构的 AI 创业项目,希望可以通过 AI 实现教务管理的智能化。换句话说,这些 AI 项目针对的主题不是老师、家长、或学生个人,而是学校。主要应用领域包含图书馆管理、招生咨询、财务管理、学生考勤和安防几个方面。

 

具体说来,智能图书馆可以根据学生的背景匹配个性化书目;而 AI 客服可以为感兴趣的学生、家长提供学校介绍和招生咨询;在预算有限的情况下,如何决定投资的优先级呢?借助 AI 的力量,学校的学生、老师和设备的数据分析可以干预学校的投资决策;另外,图像与人脸识别可以实现学生考勤记录和校园防火、犯罪等安防监测。Jenzabar、BrightBytes 等就是这一领域的创业公司。

 

AI+教育:不少教育科技公司的升级之路

 

小探在整理过程中发现,在美国 TOP30 AI+ 教育公司中,除了“根正苗红”的 AI 教育公司(如 Volley Labs),还包含教育科技公司技术升级(如前文提到的 Gradescope、 Duolingo),以及 AI 技术公司应用于教育等多个领域(如 Affectiva)。

 

我们简单介绍以下几家比较有代表性、各有特色的公司:

 

首先是根正苗红 AI 教育公司的代表:Volley Labs。大家读书时有没有那种笔记记得特别好、特别清爽、特别全面的同学?Volley Labs 就是 AI 版的他/她!

 

Volley Labs 创立于硅谷,其产品 “Volley” 是一款针对企业的知识引擎。团队利用机器学习和深度神经网络,将文本自动汇总为微课程、简报和测试等移动端学习资料。使用者用手机拍下传统学习资料(比如教科书的一页), Volley 就可以自动识别出关键词,检测出相关概念,然后从互联网上获取相关信息,最后生成围绕该知识的学习资料。

 

 

与最开始就做 AI 的 Volley Labs 不同,Gradescope 则是 “教育公司起家、以 AI 升级” 的典型代表。

 

Gradescope 使用 AI 技术帮助教师打分,为教师节省时间。其实,团队最初开发的应用程序是为了遏制作弊,把打完分数的试卷制作成数字档案,这样学生就无法修改原先的答案、再找老师说是分数打错了。

 

在这个过程中团队积累了大量的课程问题和答案样板,完成了原始数据的积累。这种积累也使其之后引入 AI 成为可能 。Gradescope 通过应用界面实现了辅助助教评分的功能,将打分数的工作时间缩减至一半,在加入AI技术后,打分数的时间更是减少了 90%。AI 主要对问题与答案进行识别、归类,并进行批量处理,让打分自动化。

 

这里面包含:识别问题类型;区别书写符号;识别手写内容;识别绘图。其中识别手写内容需要使用在 Tesla K40 和 GeForce GTX 980 Ti GPU 上训练过的循环神经网络,输入图片后产生文字。伴随着产品的应用,数据会不断增加,结果也会不断得到修正,使算法越来越精确。公司的运行模式是免费+增值:给简单的试题打分是免费的,使用AI技术将收取一定费用。

 

学外语不是件容易事,相信不少人都曾为学外语头疼过。没关系,AI 这不是来帮你忙了嘛!

 

Duolingo 是一个在线语言学习平台,有APP版和网页版。它通过游戏化和多选题试错的方式,让用户快速掌握一门外语。

 

怎么快速掌握呢?比如你想从零学习英语,它会先用中文问你问题,再用英语搭配图片让你选出正确答案。之后 Duolingo 会根据你的答案正确与否,推送不同难度的下一题,也就说每个人的学习过程都是个性化的。

 

它通过AI机器学习技术转型为自适应模式后,用户量获得了大幅度增长,迅速超越了同类竞争对手。2016年,Duolingo 又加入了聊天机器人,引导用户进入特定主题进行谈话,如果用户遇到谈话的瓶颈,聊天机器人会帮助你脱困。随着对话时间变长,外语词汇的难度也会增加,语言也就一点一点学深了。

 

另外值得一提的是,Duolingo 早期的商业模式很有意思,项目为了对公众免费,采用了众包盈利的模式。用户一边学习一边通过练习进行翻译,最后成功实现了学生免费学习,网站付费得到翻译的双赢局面。

 

AI+教育:潜力巨大的年轻 “慢行业”

 

美国的 AI+教育全景,到底是怎样的呢?小探在梳理了大量数据后,认为 AI+教育在美国,是一个潜力巨大、比较年轻、需要时间证明的 “慢行业”。

 

首先我们要意识到,由于多种原因,美国的教育和中国的教育侧重点会有不同。

 

相较于国内最火爆的英语辅导与K12辅导,高等教育在美国一直是重头戏。美国高中生申请大学不需要高考,而是以推荐信、个人陈述等文书,加上SAT之类的入学考试和中学学习成绩共同作为申请材料的。因此对基于分数的课外辅导的刚需,相比国内要小很多。

 

而美国高等教育是当今世界最具竞争力的产业之一,在为世界各地输送大量人才的同时,也是各种前沿科技研究的先驱。美国 TOP30 AI+ 教育公司中,大部分从事“高等教育”和“K12辅导”,两者合起来占总数的一半(其次是占比 20% 的素质教育)。所以在美国,高等教育得以与 K12 平分秋色

 

另外,和国内的全民学外语不同,美国人对学外语热情不高,所以语言辅导类占比并不高。

(Top 30 AI+教育公司服务领域分布)

 

而之所以说 AI+教育潜力巨大,是因为从其背后技术角度看,不论是语音识别、还是表情识别,都是已经获得较多关注、较多资源的、迅速发展的领域。在这种情况下,技术的不断突破势必会给这些公司带来强劲增长。

 

(AI+教育技术领域分布)

 

也正因为这些技术本身都很尖端,很年轻,这些美国 TOP30 AI+教育的公司大多也很年轻,比他们辅导的小朋友们还要小一些:大多成立于 2012-2014 年。2012年诞生的教育公司最多,有7家,其次是2012年和2014年,皆为4家。但和一些一飞冲天式的风口领域不同,美国的教育产业发展趋势和成长速度很平缓,是个慢行业 —— 当然,也不太可能像有些风口一样迅速偃旗息鼓。

 

(美国TOP30 AI+教育公司成立时间)

 

此外,以融资轮次划分,可以看到目前不少美国TOP30 AI+教育公司主要以A轮和B轮为主,共计12家,占总体的40%。融资额度最高为1.8亿美元,平均值约为4000万。

 

(美国TOP30 AI+教育公司融资轮次分布)

 

具体来看,美国AI+教育公司总融资额前 30 分别如下:

 

( 数据来源:Crunchbase, Reports such as Global AI in Education Market Insights 2018-2024)

 

目前,AI+教育的大方向越来越偏向于如何更精准地了解用户、分析用户,帮助用户(无论用户是学习者,教师还是教育机构)。那么技术方面具体如何实现这一点?而相应技术细分美国又有哪些最新案例,它们的商业模式是什么,优势和挑战又在哪里?因为篇幅有限,小探将在下篇文章2018美国AI+教育新趋势中为你细细道来。

 

你最期待 AI 解决教育里的哪些问题?欢迎留言讨论!

 

 

本文作者:Iris Xu

微信 ID:IrisXYXX

 

作者简介:圣路易斯华盛顿大学双硕士 

8 年在线教育行业经验 

麻省理工人工智能策略认证 

品优集、喵乎个性化微课创始人

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