УДК 004.4'27

РАЗРАБОТКА AR/AI-СЕРВИСА ИНТЕРАКТИВНОГО ИЗУЧЕНИЯ ИНОСТРАННОГО ЯЗЫКА

Куштей И.В., Гудаев О. А.

ФГБОУ ВО «Донецкий национальный технический университет» (г. Донецк)

кафедра «Прикладная математика и искусственный интеллект»

e-mail: ikushtey@mail.ru

Аннотация: И. В., Гудаев О. А. Разработка AR/AI-сервиса интерактивного изучения иностранного языка. Изучены особенности AR и AI принципов, рассмотрено взаимодействие данных технологий вместе, рассмотрены технологии взаимодействия с человеком и его окружением.

Annotation: Kushtey I. V., Gudaev O. A. Development of an AR/AI service for interactive learning of a foreign language. The features of AR and AI principles are studied, the interaction of these technologies together is considered, technologies of interaction with a person and his environment are considered.

Ключевые слова: AI, AR, иностранный язык, индивидуализация, адаптация, дополненная реальность.

Keywords: AI, AR, foreign language, individualization, adaptation, augmented reality.

Введение

В эпоху цифровой трансформации и быстрого развития технологий, обучение иностранным языкам также претерпевает значительные изменения. Сегодня мы стоим на пороге новой эры обучения, где дополненная реальность и искусственный интеллект играют ключевую роль [1, 2, 3, 4, 5].

Тема исследований актуальна. Она отражает стремление сферы образования использовать последние технологические достижения индустрии развлечения для улучшения и оптимизации процесса изучения иностранных языков.

Сочетание технологий AR и AI открывают новые возможности для изучения иностранных языков, делая его более интерактивным, погружающим в контекст осваиваемого материала и персонализированным по предпочтениям обучаемого. Технология AR позволяет создавать виртуальные сценарии и ситуации, которые помогают учащимся лучше понять и запомнить новый материал [6, 7, 8]. Технология AI на базе нейросетей, с другой стороны, может анализировать произношение, грамматику и словарный запас учащихся, предоставляя им обратную связь и персонализированные рекомендации [9, 10, 11].

Актуальность исследования

Разработка AR/AI-сервиса для интерактивного изучения иностранного языка представляет собой инновационный подход, который может преобразовать способ, которым мы учим и преподаем языки. Это не только улучшит качество обучения, но и сделает его более доступным и увлекательным для людей всех возрастов и уровней.

Цели работы:

• изучить существующие технологии и методы как для AR, так и для AI;
• сравнить существующие аналоги AR/AI-сервисов изучения языков.

Задачи исследовательской работы:

• изучить литературу и интернет-ресурсы по данной теме;
• разобрать технологию работы проекта;
• рассмотреть различные технологии AR изображений;
• изучить взаимодействие AI технологии с человеком.

Постановка задачи

Собрать и проанализировать данные существующих методик обучения языкам и технологий AR/AI, а также собрать данные о потребностях и предпочтениях пользователей сервиса. Детализируем:

• персональные данные пользователя;
• история обучения;
• образовательные материалы;
• интерактивные данные;
• технические данные.

Спроектировать AR компонент. Этот шаг отвечает за создание и интеграцию дополненной реальности в процесс обучения. Это включает разработку интерактивных AR-сценариев, которые будут использоваться для визуализации языкового материала и создания опыта погружения. Важными аспектами являются:

• создание визуальных и интерактивных элементов, таких как 3D-модели и виртуальные среды, которые помогут пользователям взаимодействовать с языковым материалом;
• взаимодействие AR-элементов с языковым материалом для обеспечения естественного и интуитивно понятного взаимодействия для пользователя;
• проведение тестов с реальными пользователями для оценки использования и эффективности AR-компонентов, а также последующая оптимизация при получении обратной связи.

Интеграция внешних данных в AI-модель. Для повышения точности и адаптивности AI-модели важно обеспечить дополнительные данные, которые могут ускорить процесс обучения и предсказания. Данные, которые увеличат точность и уменьшат погрешность: подключение лингвистических, образовательных, пользовательских и культурно-контекстуальных баз данных.

Вывод результатов и их применение включает в себя:

• представление результатов обучения в удобной для понимания форме;
• интеграция с образовательной платформой — результаты работы AI-модели должны быть интегрированы с пользовательским интерфейсом AR-сервиса;
• обратная связь и корректировка — обработка обратной связи между пользователем и системой для оценки эффективности учебного процесса;
• рекомендации по обучению — AI-модель может предложить рекомендации по доработке системы.

Этот пункт играет ключевую роль в обеспечении того, чтобы пользователи могли увидеть результаты своих усилий и получать конкретные рекомендации для дальнейшего развития своих языковых навыков. Он также помогает понять, что обучение остается целенаправленным и соответствует индивидуальным потребностям каждого учащегося.

Тестирование и анализ

Пятый шаг, в контексте разработки AI-модели для интерактивного изучения иностранного языка, — это тестирование и анализ разработанной системы.

Детализация тестирования и анализа:

• проведение первоначальных тестов разработанной AI-модели с использованием AR-компонентов на небольшой группе пользователей;
• получение обратной связи от пользователей, которые участвуют в тестировании;
• анализ данных для выявления сильных и слабых сторон сервиса;
• на основе полученных данных производится доработка и оптимизация AI-модели и AR-компонентов.

Этот пункт критически важен для обеспечения качества и надежности AR/AI-сервиса перед его полноценным внедрением и использованием в образовательном процессе. Он помогает убедиться, что сервис соответствует ожиданиям и потребностям пользователей и способен обеспечить эффективное изучение иностранного языка.

Существующие системы

Технология Mondly AR [3]. Это сервис для изучения языков с использованием дополненной реальности. Mondly AR предлагает виртуального помощника по изучению языков, который может взаимодействовать с пользователем и помогать ему учить новые языки. Он также использует технологию распознавания речи для обеспечения обратной связи по произношению.

Преимущества: предлагает красиво оформленное приложение с большим выбором языков. Он использует дополненную реальность и искусственный интеллект для создания интерактивной среды обучения. Также предлагает возможность изучения языка для взрослых и детей.

Недостатки: некоторые аспекты кажутся копией других приложений. Отсутствует возможность замедления аудио, и в основном ограничивается изучением словарного запаса.

Технология Cambridge English [1]. Разработчики системы исследуют использование дополненной и виртуальной реальности в обучении языкам. А также обсуждают потенциал этих технологий для обучения языкам и предлагают способы их использования в классе.

Преимущества: Cambridge English исследует использование дополненной и виртуальной реальности в обучении языкам. Они разработали передовую технологию автоматической оценки речи, которая сочетает скорость и гибкость AI с экспертной оценкой обученного человеческого экзаменатора.

Недостатки: для обучения языкам с использованием AR/AI критических недостатков не обнаружено.

Технология Azure AI Language [2]. Это сервис от Microsoft, который использует AI для анализа текста и построения разговорных интерфейсов.

Преимущества: предлагает облачный сервис, который предоставляет функции обработки естественного языка для понимания и анализа текста. Он объединяет ряд ранее доступных сервисов Azure AI, таких как Text Analytics, QnA Maker и LUIS.

Недостатки: отзывы пользователей намекают на высокую цену сервиса.

---

Гипотетическая схема работы проекта

Проектирование информационной модели IDEF0. Учет персональных данных пользователя. Пользователь загружает в систему персональные данные, которые могут включать информацию о возрасте, поле, уровне образования, предпочтениях в обучении и т.д. Эти данные используются для создания персонализированного профиля пользователя. Схематическая демонстрация логики сервиса представлена на рисунке 1.

Хранение истории обучения. Пользователь вносит в систему историю обучения, включая пройденные курсы, результаты тестов, время, затраченное на обучение, и т.д. Эта информация помогает системе адаптировать обучающий процесс под индивидуальные нужды пользователя.

Образовательные материалы: изначально системе предоставляются базовые образовательные материалы, которые могут включать учебники, видеоуроки, интерактивные задания и т.д. Эти материалы используются в процессе обучения.

Интерактивные данные: исходя из нужд пользователя система дополняется данными о взаимодействии пользователя с образовательными материалами. Данный пункт может включать информацию о том, какие задания были выполнены, какие материалы были просмотрены, как долго пользователь занимался каждым уроком и т.д.

Технические данные: система собирает технические данные, которые могут включать информацию о типе устройства пользователя, версии операционной системы, скорости интернет-соединения и т.д. Эти данные могут быть использованы для оптимизации работы системы и улучшения пользовательского опыта.

Индивидуализированная программа на основе собранных данных система создает индивидуализированную программу обучения, которая адаптируется под индивидуальные нужды и предпочтения каждого пользователя. Декомпозиция сервиса приведена на рисунке 2.

На основе обработанных входных данных производится оценка синхронизации изучения языка пользователем, как показано на рисунке 3.

Степень владения пользователем иностранным языком. Обработка информации с учетом уже полученного пользователем опыта, корректировка и подбор интерактивных и образовательных данных показана на рисунке 4.

С учетом внесенных данных происходит корректировка и индивидуализация обучающей программы под нужны и силы пользователя, как показано на рисунке 5.

Система, представленная на схеме, анализирует различные виды данных для создания индивидуализированной программы обучения. Эти данные включают персональные данные пользователя, историю обучения, образовательные материалы, интерактивные и технические данные.

Персональные данные пользователя и история обучения используются для определения уровня владения языком пользователя и его предпочтений в обучении. Образовательные материалы и интерактивные данные используются для создания адаптированного плана обучения, который соответствует индивидуальным потребностям пользователя. Технические данные могут быть использованы для оптимизации работы системы и улучшения пользовательского опыта.

На основе этих данных AI-система создает индивидуализированную программу обучения для пользователя. Которая включает: подбор литературы, видеороликов и другой информации, соответствующей уровню владения языком пользователя, его предпочтениям в обучении и физиологическим данным, внесенным при регистрации.

Перспективы внедрения проекта

Создание сервиса с объединением технологий AR и AI в изучении иностранного языка открывает множество перспектив, вот некоторые перспективные направления внедрения:

• образовательные учреждения: школы, колледжи и университеты могут использовать этот сервис для обогащения своих программ по изучению иностранных языков. Сервис может быть использован как дополнение к традиционным методам обучения или как основной инструмент для дистанционного обучения;
• корпоративное обучение: компании могут использовать этот сервис для обучения своих сотрудников иностранным языкам, что может быть полезно для международного бизнеса и коммуникации;
• самообразование: индивидуальные пользователи могут использовать этот сервис для самостоятельного изучения иностранных языков в удобное для них время и месте;
• интеграция с другими сервисами. Сервис AR/AI может быть интегрирован с другими образовательными платформами и сервисами, создавая комплексные решения для обучения;
• расширение возможностей AR и AI. Разработка и внедрение этого сервиса также может способствовать дальнейшему развитию и применению технологий дополненной реальности и искусственного интеллекта в образовании и других областях;
• глобальное распространение. Учитывая все большую глобализацию и потребность в изучении иностранных языков, этот сервис имеет большой потенциал для глобального распространения и повсеместного использования.

Выводы

В заключение хотелось бы сказать, что исследование и разработка AR/AI-сервиса для интерактивного изучения иностранного языка представляют собой перспективное направление, которое может привести к значительным изменениям в области образования. Использование дополненной реальности и искусственного интеллекта может сделать процесс обучения более интерактивным, эффективным и увлекательным. Однако это также требует дальнейших исследований и разработок, чтобы полностью реализовать потенциал этих технологий.

Литература