AI for K-12
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[AI4K12] AI for Oceans

兒童機器學習專案介紹

我想大家對 Code.org 應該都不陌生,它是一個非盈利性組織,其宗旨在於協助美國的學生學習電腦科學,此教育機構也在 2013 年成功推動一小時玩程式 — Hour of Code 的活動,鼓勵大家接觸電腦科學。而在近幾年歐美國家也大力推動兒童青少年人工智慧教育時,Code.org 也順勢推出了一個具有環保教育意義的互動式兒童 AI 課程 - AI for Oceans,在課程中不僅讓孩子們瞭解到人工智慧及機器學習的基本觀念,同時也讓孩子們在學習過程中體會生態環境的重要性。

整個課程的活動過程可分為下面五大步驟,現在就讓我們帶著大家一探課程有趣的地方吧!

活動過程

Step 1:機器學習

機器學習是指計算機可以在沒有明確的編程指令時,就可識別一些模式並做出決策,您可以參考下面這個補充(傳統程式跟機器學習的差別)。

傳統程式跟機器學習的差別

您也可以參考 Code.org 所製作的機器學習影片,它將以另外的觀點來說明什麼是機器學習(Machine Learning)。

什麼是機器學習?

在課程活動中,我們將利用課程平台所提供的數據來訓練自己的機器學習模型。想像一下,在海洋中除了有您熟知的魚類生物外,還有人類隨意丟棄的垃圾,如果我們可以訓練計算機來分辨出魚類生物與垃圾的差異,並且利用此技術來幫助清潔海洋,那我們該怎麼做呢?

Step 2:訓練 AI 清潔海洋

活動開始時會先告訴孩子們,扔棄在海中的垃圾會影響海洋生物,因此希望能透過訓練人工智慧( Artificial Intelligence,AI )的方式去分辨魚和垃圾,透過簡單的互動,我們將海洋中的物品做了簡單的分類,有發現哪些不屬於魚類的東西嗎???

訓練 AI 來判斷魚及垃圾(魚和非魚)

活動一開始會先告知 ,AI 並不懂每一個圖片中的物件是魚還是垃圾,但 AI 可以處理圖片(例如顏色)和識別圖型(例如外型),根據這個特性可以試著訓練AI來分類哪一張圖型是魚,哪一張圖型是垃圾。AI 會從您的選擇中學習判斷,如果您做了「錯誤」的選擇,AI也會跟著做錯。您提供給AI訓練的數據愈多,它就會學得更多。

這時候您可以測試看看,AI 經過您剛剛的訓練,能不能正確判斷出「魚」跟垃圾的分別呢?

來看看 AI 測試的結果,這些是 AI 認為「魚」的物件,您滿意這樣的結果嗎?

我們可以思考看看,下面幾種訓練的情況所造成的影響會是如何!

  1. 訓練方式不好
  2. 訓練數據較少
  3. 訓練數據有誤

上面的訓練是讓AI來判斷「魚」和「非魚」,如果用這個訓練出來的AI模型來判斷其它海洋生物會發生什麼事呢?我們的訓練會造成非預期的後果嗎?

您可以看到它將某些海洋生物(例如螃蟹)視為「非魚」,雖然牠們非魚類,但確實是生活在水中,因此可以理解到 AI 只會學習我們教它的東西,如果要它再多認識東西,則必須再多訓練它。

我們開始訓練AI認識哪一些東西應該是在水裡吧

來看看訓練後的 AI 有沒有變厲害了…

經過訓練後,AI是不是認識水中的生物變多了呢!

Step 3:訓練數據及偏差

您覺得 AI 的表現如何呢?您又如何看待海洋中的東西呢?我們會不會因為個人的喜好偏見造成訓練AI時也產生相同情形呢?大家可以參考下面影片及下一個小節,您將會有所啟發。

訓練數據及偏差

Step 4:使用訓練數據

我們可以試著教 AI 其他不同的判斷,例如外型、顏色等等,根據不同的訓練數據,最終可能會得到不同的結果。AI 現在不再只是查看實際的圖像數據,而是根據我們如何對每種魚進行分類來尋找當中的模式,如果魚具有符合的特徵,那AI會與我們用相同的方式來標記魚。

如果我們選擇不同單詞(例如“生氣”或“有趣”)來教AI識別不同類型的魚時,單詞的意思將會讓訓練 AI 的人更加主觀

當魚看起來像是“生氣”或“有趣”時,不同訓練的人可能會選擇相同的標籤,意味著 AI 將以與訓練的人相同偏見來做學習,這時可以請孩子們反思這是好還是壞呢?

Step 5:對社會的影響

AI 系統可以從我們提供的數據當中學習,但這些數據可能會基於某些觀點或有偏見,而影響 AI 的訓練。想一想 AI 或機器學習在現實世界中是否有遇到問題的時候呢?(例如,語音識別無法理解您在講什麼,是當初訓練它的人音調跟您不一樣,還是表達句子的差異呢?),有偏見的數據如何導致AI的問題?有什麼方法可以解決這個問題?動動腦,想一想,也許您會有不同的發想唷!

對社會的影響

AI 對社會的影響很大,例如自動駕駛可藉由 AI 技術來感測周圍環境並做出重要判斷,我們也可以利用這些技術在節能、糧食種植、疾病診斷獲得改善,AI 具備徹底改變人類生活的潛力,但必須是在毫無歧視的情況下進行,歐美國家在教育兒童青少年人工智慧教育時,都會非常強調這一部分,讓這一代的小孩在獲得AI知識的同時也必須了解延伸出來有關倫理、隱私及偏見的問題。CodingLab也會依循這樣的思維,持續推動兒童青少年人工智慧教育及程式教育。

最後~完成整個課程後,您將可以得到一張精美證書唷!

完成證書

※ 歡迎大家免費加入 AI Playground,讓您輕鬆動手訓練出獨一無二的 AI 模型及 AI 創意程式,我們將帶領孩子們接觸更多更有趣的人工智慧及機器學習課程。

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