Как ИИ помогает понимать и изучать математику

Что собой представляет ИИ-помощник и как с ним работать?

ИИ-помощник — это новый инструмент, который облегчает школьникам и их родителям решение задач по математике. Пользователь загружает задачу, а помощник пошагово объясняет, как её решать.

Готовое решение не выдаётся сразу. Помощник поэтапно ведёт пользователя к ответу, начиная с одного простого вопроса, который подталкивает ребёнка к первому шагу решения. Пока он не будет выполнен, перейти дальше не получится — зато потом можно сколько угодно возвращаться к вопросам, которые остались непонятными.

Если ребёнок не понимает, что от него требуется, он может написать об этом ИИ-помощнику — тогда тот задаст уточняющий вопрос, даст подсказку или перефразирует её.

Круто! А как появилась идея создать такого помощника?

Идея ИИ-помощника возникла около полутора лет назад, когда GPT-модели резко ворвались на рынок и многие компании стали их использовать. Мы подумали, что с
генеративными нейросетями мы сможем помочь детям справляться с трудностями в учёбе — бесплатно, технологично и качественно. Пока практики работы с ИИ-помощником в России немного, но мы хотим его популяризировать, чтобы сделать образование по-настоящему доступным для каждого.

Когда ребёнок начинает делать домашнюю работу и чего-то не понимает, у него есть несколько путей. Можно найти готовое решение в интернете и списать его, а можно обратиться за помощью — например, к родителям. Но они сами могут не разбираться в какой-то конкретной теме или быть слишком уставшими после работы, чтобы вникать в задачу и объяснять её понятным для ребёнка языком.

В таких ситуациях и нужен ИИ-помощник. Получается, что он выручает и детей, и родителей. У первых есть бесплатная круглосуточная поддержка по любым вопросам с математикой, а у вторых появляется больше времени на действительно важное — качественное и позитивное времяпрепровождение с детьми.

Что у ИИ-помощника «под капотом»?

Помощник — это система моделей на базе YandexGPT. Сначала они определяют, задача перед ними или нет и можно ли её решить. Затем они генерируют решение и выдают его частями. Каждая часть указывает пользователю на конкретное действие, которое ему нужно выполнить: например, сложить дроби с одинаковым знаменателем или перенести икс в другую часть уравнения.

Кроме того, все реплики — как нейросети, так и пользователя — проверяются на этику, а ответы ребёнка внутри каждого шага решения верифицируются.

Как проходило обучение нейросети?

У нас было два направления работы. Первое заключалось в том, чтобы научить модель правильно решать задачи. Для этого мы работали с большим объёмом данных, пытались классифицировать математику и понять, из чего она вообще состоит, а ещё писали много разных задач и решений совместно с командой учителей, чтобы обучить нейросеть.

А второе направление было связано с тем, как помощник общается. Мы хотели создать образ тьютора, который мог бы разговаривать как человек, а не робот, и вести диалог в зависимости от ответов пользователя. Рассмотрим два примера:

1. Ребёнок задаёт вопросы не по теме задачи. Мы обучали модель так, чтобы она реагировала на его сообщения, но при этом возвращала ребёнка к решению задачи.

2. Ребёнок не понимает, что от него требуется. Тогда модель попробует объяснить другими словами.

Для каждой из таких ситуаций мы собирали данные, прописывали в ответ на них реплики и много раз их тестировали, чтобы понять, что работает лучше.

Если ошибка будет не в решении, а в самом запросе, помощник справится с ней?

Нейросеть точно поймёт запрос, в котором есть орфографические ошибки — их могут совершать и взрослые, хоть и с меньшей вероятностью. Но если написать модели много одинаковых букв или какие-то сленговые слова, она может их не разобрать.

В принципе, сейчас такой проблемы нет, потому что помощник работает с математическими задачами. Самое важное — понять, задача перед ним или нет, а с этим справляется классификатор.

А как вы учили нейронку сообщать об ошибках в решении?

Мы хотели сделать ИИ-помощника, который был бы для ребёнка поддерживающим другом. Поэтому нам было важно, чтобы, когда ребёнок ошибался, нейросеть не демотивировала его, а, наоборот, направляла.

Для этого мы представили, как бы отреагировал репетитор в случае ошибки, и на основе этого получился сет из «мягких» фраз. В них модель сообщает, что есть какая-то неточность, но не говорит жёсткое «ты неправ».

Может ли помощник сам допустить ошибку?

Да, как и другие нейросети. Сейчас мы предупреждаем о возможности ошибок в самом начале работы с помощником.

Если он ошибся, можно оставить нам обратную связь — именно благодаря ей мы развиваем модель. Мы анализируем все задачи и диалоги, которые нам приносят, и на материале, где модель ошиблась, мы её дообучаем. При таком подходе качество ответов будет только расти.

Какие задачи модель решает сейчас, а с какими пока не справляется?

Помощник пока не решает всё, что связано с картинками: графики, функции, геометрические задачки и так далее. Для этого требуется технология VLM, Visual Language Models. Это новая стадия развития компьютерного зрения, благодаря которой на картинке можно выделить каждый элемент. В Яндексе есть команда, которая занимается разработкой такой технологии, но для этого нужно время.

Тем не менее у нас уже внедрена технология распознавания текста, с которой пользователь может сфотографировать задачу из учебника, а модель её распознает и начнёт решать.

Как вы планируете развивать ИИ-помощника дальше?

Кроме повышения качества ответов и улучшения разговорных навыков наша глобальная цель — создать большого онлайн-помощника. Сначала по математике, а потом и по другим предметам.

Для этого нам нужно научить модель следующему:

• Рассуждать с ребёнком в процессе решения задачи.

• Проводить диагностику текущего уровня знаний, если запрос состоит в выявлении проблем и повышении успеваемости.

• Помогать родителям, чтобы они могли узнать, где у ребёнка проблемы и что можно с этим сделать.

• Тренировать ребёнка — то есть давать больше информации и задач по теме, где он чаще всего совершает ошибки. Так ребёнок сможет развивать навыки и готовиться к контрольным, как с настоящим репетитором.