輕鬆學習 AI 基礎五大理念

兒童青少年人工智慧 (AI for K-12)

繼之前發表的兩篇文章「父母如何向孩子解釋機器學習」及「為什麼小孩子要學機器學習」，我們接著要來分享及推廣更多國外 AI 教育的資訊，讓我們這一代的孩子及家長一同來學習未來不可或缺的人工智慧教育，讓我們一起來輕鬆學習AI基礎五大理念。

首先，先帶大家來瞭解目前北美及歐洲許多教育單位所推動的 AI for K-12 的人工智慧教育。這門課程主要是根據美國電腦科學教師協會 CSTA(Computer Science Teachers Association) 與人工智慧促進協會(Association for the Advancement of Artificial Intelligence)等兩大組織，為 K-12 的孩子(K1：小學1年級到K12：高中3年級)訂定學習AI人工智慧的課綱做為基礎，所設計的一門 AI 入門課程，在這門課程中以 AI 五大理念(如下圖)做為課程主要介紹。

我們也提供線上課程 CodingLab 平台及AI Playground實作平台，引導 K-12 的學生們體驗 AI ，更加深理解這五大理念。

理念 1：感知 (Perception)

電腦利用傳感器(sensors)來感知這個世界

人類是用身體上的感覺器官來感知這個世界，例如眼睛會看到物體外型及顏色，耳朵會聽到聲音，嘴巴可以講話傳達聲音，皮膚則會有觸覺知道按壓輕重。而電腦則是靠傳感器(sensors)來接收外界的資訊，並感知這個世界。

我們試著舉一些感知的範例，例如語音辨識、人臉辨識及車牌辨識，這些都是感知的應用，那什麼是感知呢？感知是從感覺信號中來提取意義，而電腦(或計算機、機器)的只能接收「數字」或「數位訊號」的感覺信號。因此在機器學習或AI教育當中，必須讓學生先瞭解電腦是藉由各類型的感知器來接收感覺訊號，並將感覺訊號以數字或數位方式收集並記錄，再利用各種方法(演算法)讓電腦藉此感知(Perception)到這個世界，那電腦的感知是否有極限？是的，電腦感知目前是有一些極限的(例如無法像人類一樣有嗅覺)。什麼是「智能(Intelligent)」或「非智能(non-intelligent)」的機器呢？在AI教育當中都必須讓孩子們瞭解這些基本的觀念及生活應用。

理念 2：表示與推理 (Representation & Reasoning)

電腦可以認得世界上的抽象表徵，並運用它們來做推理

電腦要如何認定這個世界上的抽象表徵，並進而運用呢？首先我們先來了解什麼是抽象的表徵，在人類生活過程裡都有許多較為「抽象」的表示，例如各類型地圖呈現方式、分析或組織用的樹狀圖、網路搜尋後的網頁資料等等，都是將較為複雜的資訊利用簡單可理解的符號表示出來，讓人與人之間可以藉此表示並做溝通，進而可以推理，例如以下這些應用：

自動駕駛汽車有了城市地圖、場景描述及目標所做的路徑規劃；互聯網搜尋會根據網頁內容呈現，選擇要傳回的頁面結果以回應查詢動作；而AlphaGo會根據目前棋盤上的狀態，做出最大贏取機率的決定；串流媒體會根據用戶觀看習慣及點選動作，做出最佳的推薦動作。但電腦接收的是數字或數位訊號，代表它所看到或聽到的世界，與我們是不一樣的感知，試著瞭解各種抽象表徵的方式，進而學習推理流程及方法(演算法)是非常重要的，同時也可以思考看看，電腦在感知或推理演算上目前是有它的限制在呢?

理念 3：學習 (Learning)

電腦可以經由許多數據(Data)來進行學習

目前機器學習的應用很多，例如訓練電腦來識別臉部表情(如下圖)、訓練手機來做語音辨識(例如Siri)以及訓練電腦做各種語言翻譯(Google可以在100多種不同的語言之間進行翻譯)，許多應用不僅如雨後春筍般的一直出現，訓練後的機器或電腦都能帶來生活上許多便利應用。

在這個理念基礎下，瞭解「什麼是機器學習」、「機器是如何學習的」、「訓練資料(training data)是什麼」、「機器學習演算法有哪些」等一系列有趣的觀念及實作。想想看 Netflix 和 YouTube 是如何知道您我喜愛的影片類型，並進而推薦適合影片給我們。試著透過一些生活周遭的議題，來瞭解並動手建立「類神經網路」來解決問題，並瞭解相關影響及限制在哪裡。

理念 4：互動 (Natural Interaction)

智能代理裝置需要多種類型的知識，才能與人類有更自然及流暢的互動

目前機器與人互動已經不是太大的問題，相關的應用也很多，例如從手機上的 Siri、Amazon 的家庭助理 Alexa (參考下面影片)，到能照顧老人的機器人都比以往有很大的進步，但要機器有「人情味」、「溫度」及「智能」的與人互動，還需要許多努力，因為人類對AI智能裝置來說目前是最難理解的事物。

Amazon 的家庭助理 Alexa

如何讓機器能接收訊息並感知，學習行為並互動，進而智能且自然的與人互動是這一個世代小孩需要瞭解的，也是許多科學家目前致力發展的方向之一，如果未來機器能夠自然且智能的與人互動，長時間累積下來的資料及經驗將會帶大家進入一個更不一樣的生活應用。

理念 5：社會影響 (Societal Impact)

人工智慧(AI)會影響整個社會，它有可能是正面影響，也有可能是負面影響

歐美各國對於AI科技改變各種商業模式、運輸交通、醫療保健、休閒娛樂、教育及政府等各類應用，都積極發展並向下紮根，讓許多學生從小就接受AI教育，同時也會提出應有的倫理與道德學習，因為AI可以為整個社會帶來許多正面影響，相對的也產生許多負面影響。例如為了社會安全因素，建立全民人臉辨識系統，隱私與安全的衡量問題就會浮現；無人駕駛遇到特殊緊急狀況時，優先考量的是車上的人還是行人安全；機器人執行任務時，若有人類生命安全問題時，它所需的考量標準會是什麼，這些問題都是您我及這一代的小孩所應重視的議題。

使用AI雖然可對新服務或業務有很好的經濟驅動力，但這些AI技術可能也會為決策帶來不可忽視的道德影響，同時AI和機器人技術也正在改變人們的工作方式，創造新工作並進而消除一些工作，這一代的小孩更需要瞭解這些的影響。