XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Создание прототипа интернет-портала для культурного развития школьника с помощью искусственного интеллекта
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Преподаватели нашего лицея часто рекомендуют после уроков посещать городские мероприятия, связанные с изученными темами, или смотреть тематические фильмы. Родители также нередко ищут подобные материалы.
Мне кажется, что наличие удобного ресурса, упорядочивающего такую информацию, значительно сэкономило бы время как учителям, которым не пришлось бы ежегодно распространять одни и те же сведения, так и родителям, которые могли бы легко найти полезные варианты для досуга своих детей.
Помимо удобства это может помочь решить проблему недостатка мотивации учащихся к изучению предметов и слабой связи между школьной программой и реальным миром. В своей работе я предложил способ решения этой проблемы, делая обучение более интересным и практико-ориентированным.
Целью данной работы является создание удобного приложения для культурного развития школьника с использованием возможностей искусственного интеллекта (ИИ).
Я поставил перед собой следующие задачи для достижения этих целей:
-
изучить возможности взаимодействия с ИИ;
-
ознакомиться с утвержденной школьной программой;
-
с помощью искусственного интеллекта составить список культурных мероприятий, соответствующих школьной программе;
-
создать прототип удобного интернет-портала, на котором бы собиралась и в удобном виде представлялась разнообразная информация о доступных культурных мероприятиях.
Также я выдвинул гипотезу в процессе изучения, что с помощью искусственного интеллекта можно значительно облегчить систематизацию большого объема информации, необходимой для культурного развития школьников в соответствии с учебной программой. Актуальность работы заключается в экономии времени – ценнейшего ресурса современного человека.
Имея удобный инструмент-подсказку для культурного пользователи могут эффективно и с интересом осваивать школьную программу и проводить свой досуг.
Целевая аудитория: ученики, родители и учителя.
Объект исследования: культурная программа школьника.
Предмет исследования: искусственный интеллект как инструмент систематизации культурных мероприятий.
Методы исследования: анализ литературных источников, опрос, создание макета и прототипа интернет-портала.
1. Искусственный интеллект
1.1. Роль искусственного интеллекта в современной жизни общества
Искусственный интеллект (ИИ) стал неотъемлемой частью повседневной жизни современного общества. С каждым годом технологии ИИ внедряются всё глубже в различные сферы человеческой деятельности — от медицины до образования и промышленности. Например, в медицине ИИ используется для диагностики заболеваний, анализа медицинских изображений и разработки новых лекарств [1]. В образовании он помогает создавать персонализированные учебные программы, которые учитывают индивидуальные особенности каждого ученика [2]. В промышленности ИИ применяется для автоматизации производственных процессов, повышения эффективности и снижения затрат [3].
Одной из ключевых областей применения ИИ является транспортная сфера. Автономные транспортные средства, такие как беспилотные автомобили и дроны, уже становятся реальностью благодаря развитию технологий машинного обучения и компьютерного зрения [4]. Это позволяет значительно повысить безопасность дорожного движения и сократить количество аварий.
Кроме того, ИИ активно используется в сфере финансов. Банки и финансовые учреждения применяют алгоритмы машинного обучения для анализа больших объемов данных, выявления мошенничества [5]. Это делает финансовые операции более безопасными и эффективными.
Таким образом, роль искусственного интеллекта в современном обществе трудно переоценить. Он помогает решать сложные задачи, повышает производительность труда и улучшает качество жизни людей.
1.2. Предпосылки развития: «за» и «против»
Перспективы развития искусственного интеллекта выглядят весьма многообещающими. Эксперты прогнозируют дальнейшее углубление интеграции ИИ в повседневную жизнь, улучшение качества жизни людей и решение глобальных проблем человечества. Одним из направлений будущего развития является создание суперкомпьютеров, способных обрабатывать огромные объемы данных и решать сложнейшие научные задачи [6]. Это откроет новые горизонты в науке и технике, позволит ускорить прогресс в различных областях знаний.
Однако вместе с этими возможностями возникают и опасения относительно потенциального вреда, который может нанести искусственный интеллект. Некоторые исследователи и общественные деятели выражают беспокойство по поводу того, что развитие ИИ может привести к потере рабочих мест, особенно в сферах, где труд легко автоматизируется [7.] Автоматизация производства и услуг может оставить миллионы людей без работы, что создаст серьезные социальные проблемы.
Еще одной важной темой споров является этический аспект использования ИИ. Вопросы конфиденциальности данных, безопасности и ответственности за решения, принимаемые алгоритмами, вызывают много дискуссий [8]. Как обеспечить, чтобы ИИ действовал в интересах человека и общества?
Наконец, существует страх перед возможностью выхода ИИ из-под контроля человека. Некоторые ученые предупреждают о потенциальных рисках, связанных с созданием сверхразумных систем, которые могут превзойти человеческие способности и начать действовать против интересов человечества [9]. Хотя эти сценарии пока остаются гипотетическими, они заставляют задуматься о необходимости строгого контроля над развитием и применением ИИ.
1.3. Выводы
Роль искусственного интеллекта в современном обществе трудно переоценить. Он помогает решать сложные задачи, повышает производительность труда и улучшает качество жизни людей.
Однако существуют опасения о возможном вреде для человека в будущем, эти вопросы требуют тщательного изучения и контроля.
2. Культурная программа школьника
2.1. Анализ школьной программы
Основой для воплощения идеи была школьная программа, которую использует Лицей 280 имени Лермонтова, в котором я учусь.
В качестве основы были выбраны пять предметов линейки 5 класса: литература, музыка, ОДНКР, история, изобразительное искусство. По моему мнению и опыту, именно по этим предметам можно найти множество различных мероприятий на площадках города.
На примере литературы программный план для ученика 5 класса выглядит так.
Мифология.
Мифы народов России и мира.
Фольклор. Малые жанры: пословицы, поговорки, загадки. Сказки народов России и народов мира (не менее трёх).
Литература первой половины XIX века И. А. Крылов. Басни (три по выбору). Например, «Волк на псарне», «Листы и Корни», «Свинья под Дубом», «Квартет», «Осёл и Соловей», «Ворона и Лисица».
А. С. Пушкин. Стихотворения (не менее трёх). «Зимнее утро», «Зимний вечер», «Няне» и другие. «Сказка о мёртвой царевне и о семи богатырях».
М. Ю. Лермонтов. Стихотворение «Бородино».
Н. В. Гоголь. Повесть «Ночь перед Рождеством» из сборника «Вечера на хуторе близ Диканьки».
Литература второй половины XIX века.
И. С. Тургенев. Рассказ «Муму».
Н. А. Некрасов. Стихотворения (не менее двух). «Крестьянские дети», «Школьник» и другие. Поэма «Мороз, Красный нос» (фрагмент).
Л. Н. Толстой. Рассказ «Кавказский пленник».
Литература XIX–ХХ веков.
Стихотворения отечественных поэтов XIX–ХХ веков о родной природе и о связи человека с Родиной (не менее пяти стихотворений трёх поэтов). Например, стихотворения А.К. Толстого, Ф. И. Тютчева, А. А. Фета, И. А. Бунина, А. А. Блока, С. А. Есенина, Н. М. Рубцова, Ю. П. Кузнецова.
Юмористические рассказы отечественных писателей XIX– XX веков.
А. П. Чехов (два рассказа по выбору). Например, «Лошадиная фамилия», «Мальчики», Хирургия» и другие.
По остальным предметам в приложениях можно найти подробные планы, а также по ссылке на первоисточник [10].
2.2. Постановка задачи для искусственного интеллекта
До постановки задачи я решил убедиться, что потребность в культурных рекомендациях актуальна для учеников и их родителей. Для этого я провел опрос 15 человек из своего окружения. В итоге все единогласно подтвердили, что регулярно посещают культурные мероприятия, и почти все, кроме одного, пользовались бы удобным инструментом с интересными рекомендациями по освоению школьной программы.
Следующим этапом исследовательской работы был поиск культурных мероприятий в соответствии с заданным образовательным стандартом.
Если заниматься этим вручную, то это достаточно трудоемкий процесс, который мог затянуть выполнение работы на длительный срок.
Принято было решение поставить данную задачу искусственному интеллекту.
Я изучил доступные варианты больших языковых моделей. В основном списке были доступные на территории РФ инструменты, 2 из которых российские и три зарубежные.
Выбран был YandexGPT, так как он лучше понимает запросы на русском языке и формирует адекватные ответы, есть поиск на актуальных данных. Использовалась версия YandexGPT 5 Pro, которую можно дообучать примерами и шаблонами вывода информации, что упростило дальнейшую разработку прототипа.
2.3 Выводы
Были сформированы структура и план решения поставленной задачи, выбраны оптимальные инструменты для их реализации.
3. Практическая часть
3.1. Создание списка таблиц школьной программы и культурных мероприятий
На данном этапе школьная программа была систематизирована в виде таблиц для облегчения обработки данных ИИ. Для каждого предмета были выделены ключевые темы и произведения, к которым можно подобрать соответствующие культурные мероприятия. С помощью YandexGPT был сформирован список потенциальных мероприятий, включающий театральные постановки, музейные экспозиции, тематические экскурсии, лекции, мастер-классы, а также онлайн-ресурсы (записи спектаклей, виртуальные экскурсии, документальные и художественные фильмы).
В ходе проработки макета таблицы с рекомендациями был составлен набор параметров, необходимый пользователям и доступный в открытых интернет-источниках: тема, задание, описание краткое, описание подробное, адрес и местоположение, рейтинги.
Процесс включал многократные запросы к ИИ, уточнение формулировок и отбор наиболее подходящих вариантов, максимально соответствующих учебной программе и возрасту учащихся.
Важно отметить, что большие языковые модели выдают не всегда точную или полную информацию, включая YandexGPT. Поэтому необходима проверка и модерация предложенных мероприятий.
3.2. Создание прототипа интернет-портала
На основе полученных данных был разработан прототип веб-платформы. Для привлечения внимания выбрано яркое, легко запоминающееся название «Культпоход» и логотип на основе открытой, доступной в интернете информации. Интерфейс состоит из трех последовательных экранов, позволяющих пользователю выбрать интересующий город и класс (рис. 1 и 2).
Рис.1
Рис. 2
После выбора приложение отображает список предметов с учетом школьной программы, изучаемые темы и рекомендованные мероприятия, отобранные с учетом местоположения. Каждое мероприятие сопровождается краткой и более развернутой информацией и, по возможности, ссылкой на источник. Есть возможность на этом же экране найти рекомендованный объект на цифровой карте города (рис. 3).
Рис. 3
3.3. Выводы
По результатам тестирования прототипа друзьями и родственниками получена положительная обратная связь, большая часть замечаний и предложений по улучшениям была учтена в ходе доработки прототипа.
Использование искусственного интеллекта позволило значительно сократить время, необходимое для разработки прототипа программы с заданными параметрами.
Важно отметить, что в ходе разработки прототипа были выявлены потенциальные препятствия в разработке и внедрении приложения. Например, необходимость постоянного обновления базы данных мероприятий или модерация контента. Работа, проделанная в рамках разработки и тестирования прототипа позволила сформулировать предварительные ответы, как эти задачи решить в случае запуска интернет-портала. Так, например, необходимость постоянного обновления рекомендаций решается с помощью использования веб-сервиса YandexGPT в режиме реального времени.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе исследовательской работы был создан прототип интернет-портала для культурного развития школьников и их родителей. Прототип успешно демонстрирует возможность интеграции школьной программы и культурных мероприятий с помощью ИИ. Гипотеза о том, что ИИ может облегчить задачу поиска и систематизации большого объема информации, подтвердилась.
Варианты развития
Планируется дальнейшее расширение функциональности платформы. В частности, предполагается создание личных кабинетов для учеников и родителей, где пользователи смогут сохранять избранные мероприятия, составлять индивидуальные планы культурного развития, составлять маршруты посещения нескольких мероприятий, отслеживать прогресс обучения и получать персональные рекомендации на основе своих интересов и успеваемости.
Также планируется внедрение системы отзывов и оценок мероприятий, что позволит формировать сообщество заинтересованных пользователей и повысит качество рекомендаций. Возможен учет особенностей программ обучения различных школ и образовательных учреждений и расширение интеграции с социальными сетями для обмена планами и впечатлениями.
В будущем можно улучшить рекомендательную систему для учета индивидуальных интересов ученика (на основе его оценок, любимых предметов, посещенных мероприятий).
В случае успешного запуска интернет-портала можно создать мобильное приложение на различных платформах (iOS, Android) для повышения охвата и удобства пользователей.
Интеграция с другими сервисами
Большой потенциал видится в интеграции платформы с другими образовательными ресурсами и сервисами. Рассматривается возможность интеграции с электронными дневниками для автоматического определения текущих тем обучения и предложения соответствующих культурных мероприятий. Также планируется интеграция с популярными онлайн-кинотеатрами, библиотеками электронных книг и образовательными платформами, что позволит пользователям непосредственно из приложения переходить к просмотру фильмов, чтению книг или дополнительным учебным материалам по рекомендованным темам. Возможна интеграция с навигационными сервисами для удобного планирования посещений мероприятий.
Практическая ценность
Разработанный прототип обладает высокой практической ценностью для всех участников образовательного процесса. Для учеников платформа станет инструментом, повышающим мотивацию к обучению через связь теоретических знаний с реальными культурными событиями. Это способствует лучшему пониманию и усвоению материала, расширению кругозора и развитию культурной компетентности. Для родителей платформа станет удобным средством планирования интеллектуального и культурного досуга детей, экономя время на поиск подходящих мероприятий. Для учителей платформа может служить ценным дополнительным ресурсом для обогащения учебного процесса, предложения внеклассных активностей, соответствующих школьной программе, и стимулирования познавательной активности учащихся. Таким образом, разработанный интернет-портал способствует более глубокому и всестороннему образованию школьников.
Список литературы
1. Russakovsky O., Deng J., Su H. et al. ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge // International Journal of Computer Vision. 2015. Vol. 115. No. 3. Pp. 211–252.
2. Технологии искусственного интеллекта и будущее экономики // Экономика и управление. 2018. №12. С. 22–29.
3. Ткаченко А.В. Искусственный интеллект: возможности и риски // Вестник МГУ. Серия 18: Социология и политология. 2019. №4. С. 7–15.
4. Ядовин Д.А. Этические аспекты искусственного интеллекта // Философия науки и техники. 2020. №25. С. 39–47.
5. Машинное обучение и искусственный интеллект в финансах // Финансовый вестник. 2019. №11. С. 45–52.
6. Будущее искусственного интеллекта: вызовы и перспективы // Наука и техника. 2021. №10. С. 67–74.
7. Потеря рабочих мест из-за автоматизации: прогнозы и последствия // Труд и занятость. 2020. №3. С. 34–41.
8. Проблемы конфиденциальности и безопасности в эпоху искусственного интеллекта // Информационная безопасность. 2022. №2. С. 23–28.
9. Сверхразумный искусственный интеллект: миф или реальность? // Научные горизонты. 2021. №5. С. 56–63.
10. https://school280.ru/rabochie-programmy/