研究人员创建人工智能辅助卡通对话

　　莱拉和斯图。图片由PBS提供

　　Lyla，一个充满好奇和活力的7岁女孩，总是准备好解决她社区的日常问题。面对这些挑战，她从不孤单，身边都是乐于助人的家人、朋友、邻居和观众。

　　由于密歇根大学马歇尔教育学院学习科学与技术助理教授徐颖设计的节目，莱拉将能够与年轻观众互动。

　　为了提高儿童的学习效果，新的PBS儿童动画系列《循环中的莱拉》(Lyla in the Loop)将以英语和西班牙语的交互式数字剧集为特色，其中包括观众与剧中角色Lyla Loops之间的人工智能辅助对话，Lyla Loops与家人和“梦幻”伙伴斯图一起生活在费城。

　　徐和他的同事们与PBS合作，为这个新节目制作了互动组件，使用实时对话人工智能来支持幼儿的STEM学习。他们将在2024年秋季为200名儿童提供观看人工智能剧集的机会。经过一段新的数据收集期后，研究人员将向更广泛的公众发布互动剧集。

　　这些互动视频将在美国公共广播公司(PBS)的智能手机或平板电脑等移动设备上测试一段时间后发布。在这些视频中，剧中人物与好奇的孩子们进行对话。随着情节的展开，莱拉提出了一些问题，鼓励孩子们思考、组织、解释和利用数据做出决定。

　　使用自动语音识别和自然语言处理，角色倾听孩子们的反应，解释他们的理解水平，并向孩子们提供响应反馈。研究人员精心设计了这些对话，有意将它们与剧集的学习目标结合起来。

　　这种互动将类似于孩子们在家里使用人工智能工具的方式，比如谷歌家庭设备上的语音助手、亚马逊Alexa和联网玩具。未来，智能电视或许也能处理这项技术。

　　自2018年以来，徐一直在研究与人工智能电视角色互动对孩子学习的影响。她发表在美国计算机协会数字图书馆上的一项研究发现，在科学视频中为儿童提供与人工智能互动媒体角色交谈的机会，比儿童观看没有互动的视频能取得更好的学习效果。

　　徐应

　　徐说:“我研究的中心主题是通过让孩子们参与对话，利用人工智能来支持他们的学习。”“在我与PBS KIDS建立合作关系之前，我已经在研究儿童使用Siri或Alexa等语音助手的情况，并在考虑如何更好地设计这些技术，以提供丰富的学习机会。”

　　据徐说，几年前，大多数人都没有意识到互动对话的潜力。为了最大限度地发挥其影响力，徐和她在加州大学欧文分校的合作者决定寻找一个已经制作高质量媒体的合作伙伴，并关心像人工智能这样的新技术如何提高儿童的学习。

　　徐说:“我们把我们的想法告诉了PBS KIDS，很高兴看到我们有同样的愿景，会成为很好的研究伙伴。”徐为《循环中的莱拉》制作互动视频已经有一年半的时间了。美国国家科学基金会推进非正式STEM学习计划资助了该项目。

　　密歇根大学的研究人员和PBS KIDS正在将人工智能技术引入儿童公共媒体。图片来源:Pipeline Studio

　　该团队研究并开发了对话视频，其中包含了对儿童支持的新形式，包括基于儿童反应的扩展的来回对话，促进口头交流的视觉脚手架，以及双语语言处理。

　　徐说:“我们密切合作，研究如何让节目融入人工智能，以促进孩子们的互动。”“为了创造出最好的问题来促进孩子们的参与，尤其是当他们有点犹豫是否要分享自己的想法时，我们需要考虑很多设计因素。”如果我们识别出对问题有误解的孩子，我们该如何评价这些孩子呢?

　　徐和她的团队对一小群4-8岁的孩子进行了几个阶段的测试，向他们展示互动视频，观察孩子们与人工智能的互动。然后他们问他们一些问题，比如“你觉得这个过程怎么样?”你是否觉得很困惑，无话可说?你有什么主意可以帮助我们把它做得更好吗?”

　　“这是我们进入第二阶段的时候:随机对照试验，与更多的孩子一起工作，有时从200到300，”徐说。“我们将这些孩子随机分成两到三个不同的组，让他们观看相同的内容，但格式略有不同。”

　　一些孩子观看了PBS KIDS频道播出的原始剧集，没有人工智能的提问，而另一些孩子则观看了互动视频，并与人工智能进行了对话。然后，研究人员将两组进行比较，看看他们学到了多少。他们发现，通过人工智能提高参与度意味着更好的学习。

　　根据美国公共广播公司的说法，莱拉的一个更强的特点是她不会放弃，即使需要几次尝试才能做对。

　　徐说:“我们已经知道，孩子们和他们最喜欢的电视角色形成了一种关系。“当角色可以倾听并与他们交谈时，这意味着更多。如果这些互动能让孩子们与他们最喜欢的角色形成更强的联系，他们会把这些角色视为科学学习的榜样吗?

　　“莱拉是一个非裔拉丁裔女孩，所以我们现在很好奇，孩子们与她的互动是否会增加少数族裔背景的女孩成为科学家的愿望。”这将是我们研究的下一步。”