南加州大学研究人员开发新的开源平台
南加州大学的研究人员创建了一个低成本、易于使用的学习套件，以帮助大学和高中生建立自己的“机器人朋友”。
从智能虚拟助手和自动驾驶汽车到数字健康和欺诈预防系统，人工智能技术正在改变我们日常生活的几乎各个方面，教育也不例外。尽管人工智能前景广阔，但与任何新技术一样，它的崛起也引发了一些紧迫的道德和公平问题。
我们如何确保所有学生无论背景如何都能使用如此强大的工具?
受到这一行动号召的启发，南加州大学的研究人员创建了一种低成本、易于使用的学习工具包，帮助大学生和高中生打造自己的“机器人朋友”。学生可以个性化机器人的“身体”，对机器人进行编程以模仿其头部姿势，并以一种引人入胜、易于理解的方式了解人工智能道德和公平性。
“我们提出这种开源模型，不仅是为了改善所有学生的人工智能教育，也是为了让实验室和研究机构更能负担得起人机交互研究，”石说。“最终，我们希望增加大学生接受以人为本的人工智能教育的机会，并为更容易进行研究创造一条途径。”
为了降低学习者的成本和开发时间，团队定制并简化了 Blossom，这是一款最初由康奈尔大学 Hoffman 开发的小型开源机器人。Blossom 是南加州大学交互实验室的常见设备，石此前曾使用该机器人为正念练习设计更好的人工智能声音，而奥康奈尔则将其编程为患有多动症症状的学生的“学习伙伴”。
去年，两人开始设计将机器人用于教育目的的方法，并着手创建一个低成本、可定制和“以人为本”的模块，该模块可以反映学生在日常生活中与技术互动的一些方式生活。
该系统在一项题为 “构建你自己的机器人朋友：用于无障碍和参与人工智能教育的开源学习模块” 的新研究中进行了概述，该研究本周在 AAAI 人工智能会议教育研讨会上发表。
“我们认为，对于学生来说，像我们在 K-12 中学习数学和物理一样，学习人工智能中的公平和道德是很重要的，”该研究的联合主要作者、计算机科学博士生史中豪 (Zhonghao Shi) 说。由Maja Matarić 教授领导的 南加州大学交互实验室的研究 。“我们可能不会每天都使用这些主题，但对这些概念有基本的了解可以帮助我们更好地工作并关注新技术。”
这篇论文得到了美国国家科学基金会的支持，由南加州大学计算机科学博士生、施的实验室伙伴艾米·奥康奈尔 (Amy O'Connell) 以及与南加州大学研究副教授穆罕默德·苏莱曼尼 (Mohammad Soleymani) 合作的软件工程师李宗健 (Zongjian Li) 共同 主笔。 创意技术研究所。Soleymani 和 Matarić 是共同作者，此外还有 康奈尔大学的Guy Hoffman 以及南加州大学计算机科学本科生 Siqi Liu 和 Jennifer Ayissi。
亲身体验
这个由三部分组成的开源学习模块为学生提供了有关人工智能各个方面的实践经验和入门指导，包括机器人技术、机器学习、软件工程和机械工程。施和奥康奈尔表示，这有助于填补人工智能教育市场的空白。
目前，资源有限的学校无法承受诸如NAO之类的预制机器人，而诸如乐高Mindstorms之类的教育机器人套件虽然价格实惠，但无法适应不同水平的学生。
为了让机器人更便宜，他们制定了补贴其成本的策略。在研究中提出的 Blossom 版本中，材料是使用 3D 打印机而不是更昂贵的激光打印来创建的。目前，该团队的一款可定制机器人的制造成本约为 250 美元。相比之下，NAO 机器人的运行价格约为 15,000 美元。
奥康奈尔在大流行期间学会了钩编，设计了五种新的 Blossom 外观，并为每个版本创建了详细、易于遵循的图案和教程，包括婴儿连体衣、针织和钩编选项，这些都是低成本和可定制。
在构建出他们的机器人朋友后，我们鼓励学生进一步定制 Blossom，例如机械眉毛、变色灯，甚至是富有表现力的面部屏幕。对于奥康奈尔来说，创造力一直是她自己的工程之旅的重要组成部分。
“手工和工程需要类似的优势，如计数、规划和空间推理，”奥康奈尔说。“通过将手工制作融入到这个项目中，我们希望吸引那些可能没有考虑过自己的技能如何与机器人和工程学相结合的富有创造力的学生。”
了解道德和公平
该系统于 2023 年 5 月在为期 2 天的研讨会上进行了试点，参加者包括来自当地少数民族服务机构的 15 名本科生。四组学生按照学习模块组装指南构建了 Blossom 机器人，其外部为空白针织，可通过配件进行个性化定制。第二天，学生们使用预先训练的头部姿势跟踪和手势识别模型来检测和模仿用户的点头行为。
通过研讨会后的调查，他们发现，92%的参与者认为研讨会帮助他们更多地了解所涵盖的主题，并且所有参与者都认为研讨会鼓励他们将来更多地研究机器人和人工智能。
“为用户提供人工智能素养，包括对人工智能道德和公平性的理解，对于避免对边缘群体的无意歧视至关重要，”石说。
在接下来的工作中，该团队计划进一步评估和改进针对高中生和 K-12 学生的模块。最终，研究人员希望扩大不同教育水平的学生的入学机会。
“我们很高兴与来自世界各地的人们分享更多有关我们项目的信息，”施说。“我们希望确保来自不同社会经济背景的人们都有机会获得人工智能教育，并参与改进人工智能以供未来使用的过程。”
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