為深入學習貫徹習近平總書記關于教育的重要論述和黨的二十大精神，集中展現教育現代化成果，以數字化驅動學校教育教學變革，服務區域教育高質量發展，2024年4月8日第33屆北京教育裝備展示會暨北京教育裝備論壇在京順利召開。中科睿途攜AI助教產品“隨課堂”參加了此次展會，該產品憑借其強大的智能輔導、數據分析和管理功能，吸引了眾多參展嘉賓和教育從業者的關注。
人工智能帶來的教育變革
人工智能的突破性發展為教育智能化帶來了新機遇和強驅力，在線教學已成為高校教學不可缺少的環節，各高校均建設有學校私有教學平臺，同時許多優秀教師在中國大學MOOC等公有教學平臺上開設課程。隨著在線教學的深入開展，師生在應用教學平臺時分別產生了新的問題與需求。這也引發了高等教育教學深度變革，甚至重塑教育形態。
生成式人工智能技術以其強大的語言理解、情景學習、邏輯推理等能力在教育領域有廣闊的應用前景。檢索增強生成（Retrieval Augmented Generation，RAG）是生成式人工智能技術（Generative AI，生成式AI）和檢索技術的融合體，檢索增強生成技術在語言理解、邏輯推理、知識問答等方面的核心能力在高等教育領域有很高的應用價值。
然而雖然生成式人工智能技術以其強大的語言理解、情景學習、邏輯推理等能力在教育領域有廣闊的應用前景，但由于高校課程對于知識準確性、意識形態可控性等有著高要求，大模型的知識局限性、幻覺問題以及數據安全性等問題導致未經專業教育數據訓練的模型根本無法直接應用于課程教學。因此探索大模型核心能力在教育領域的典型應用場景，挖掘其在教育領域的潛力，將為深化教學改革提高教育質量培養創新人才提供新的思路和支撐。
“隨課堂”突破傳統技術 睿途生成式AI重構教學方式
據悉，“隨課堂”以北京中科睿途科技有限公司開發的一個高級人工智能平臺(AI Agent)——RatuBrain為核心，同時基于OpenAI和Mixtral 8x7B模型，結合多模態處理技術，通過鏈接專業課程知識庫和日常工具，創建出具有深度感知、長周期記憶、超強推理和邏輯能力及執行能力的智能助教應用，探索生成式人工智能技術在高等教育專業課程教學中的應用，最終實現教師減負和學生個性化支持的雙重效果。
“隨課堂”通過對包含教師提供的課程原有資料、相關課程公開學習資料、互聯網相關資料三級資料庫進行向量化，構建專業課程知識庫系統，結合向量檢索技術和大模型技術，深度理解用戶檢索語句，能夠與用戶進行問答式對話，并可通過互動式問答進行自主學習，增強其功能和能力，從而能夠有效幫助學生快速了解和掌握知識點，大大提升學生學習效率。該案例中平臺支持多模態輸出，包括文字、圖片、表格、圖表、代碼以及數學公式等，以滿足多樣化的展示需求，并保證信息的生動性和形象性。
未來該案例將可以輕松集成到學校的多個教學平臺或工具中，可以隨時、隨地、隨意學習，為師生提供高效便捷的教育服務。
“隨課堂”的技術創新
睿途AI助教將生成式人工智能技術引入高校課程教學，重構了教與學方式，形成教師、學生、AI助教三元主體結構，構建以學習者為中心的個性化學習模式。睿途AI助教的技術突破主要有三個方面：
1.應用RAG技術實現專業知識的課程問答
通用的基礎大模型技術無法實現專業課程的助教功能，主要原因為以下兩點：
知識的局限性
大模型技術的訓練數據來自于公開的網絡數據，對于一些實時的、非公開的或離線的數據無法獲取，課程相關的資料以及和金融相關的數據都屬于這個范疇；
幻覺問題
所有的AI模型的底層原理都是基于數學概率，其模型輸出實質上是一系列數值運算，大模型也不例外，所以它有時候會一本正經地胡說八道，尤其是在大模型自身不具備某一方面的知識或遇到不擅長的場景；
因此，睿途AI助教采用檢索增強生成(RAG)技術，按照課程構建專有的知識庫并針對性地進行Prompt優化和工具整合，讓大模型在生成能力的基礎之上，能夠快速準確地回答學生的問題，讓學生能夠更快速便捷地掌握知識點和技能。
2.跨語種向量化性能優化與語義檢索
在向量化的過程中，大部分單個語義表征模型在中英雙語或者跨語種場景中經常表現不佳，由于高等教育的教學特色，雙語應用或者跨語種應用比較頻繁，因此睿途AI助教解決方案中借鑒了翻譯引擎的思路，充分利用了類似翻譯引擎的原理，只需一個模型即可在單語、雙語和跨語種場景中展現出卓越的性能，能夠實現高效的語義檢索，具有滿足多課程場景下的助教能力。
3.多模態數據處理和表達能力
通用的大模型技術需要借助多個工具才能實現多模態的表達能力，睿途AI助教采用插件化的方式，不僅僅支持多模態的資料輸入，也支持多模態的內容輸出，包括圖片、視頻、表格、圖表、代碼和數學公式等多種模態數據，可以更好地滿足教學內容多樣化的需求。
