Lezione 18 - L'Intelligenza Artificiale per il mare

Motiva: Spiega agli alunni gli obiettivi dell'attività di oggi. Inizieranno a utilizzare un nuovo strumento che permetterà loro di addestrare un vero modello di apprendimento automatico, una forma di intelligenza artificiale.

Video: Il primo livello di questa attività è un video che fornisce un contesto importante sull'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico. Guarda *AI: Apprendimento automatico (Machine Learning) come classe e poi fai una riunione riepilogativa per aiutare gli alunni a creare collegamenti con i contenuti.

Supporto generale: In qualità di insegnante, il tuo ruolo è principalmente quello di supportare gli alunni mentre si fanno strada attraverso il tutorial. Ecco alcuni suggerimenti che dovrebbero aiutare gli alunni indipendentemente dal livello su cui stanno lavorando.

• Collabora con i compagni: incoraggia gli alunni a fare il check-in con un compagno per discutere di ciò che stanno vivendo. Poiché questo tutorial include video e gli alunni potrebbero indossare le cuffie, può diventare facile "entrare in una bolla". Aiuta a rompere queste barriere facendo collaborare attivamente gli alunni.
• Leggi le istruzioni: Le istruzioni di solito forniscono informazioni utili su ciò che sta accadendo dietro le quinte.
• Torna indietro e prova diverse cose: se gli alunni finiscono velocemente, incoraggiali a tornare a "Allenarsi di più". Nell'ultima parte dell'attività, gli alunni possono anche tornare indietro e scegliere una "Nuova Parola". Più dati di addestramento tendono a rendere il modello di apprendimento automatico più accurato e coerente. Gli alunni possono anche apprendere addestrando intenzionalmente il loro modello in modo errato o non addestrandolo affatto.

Questa lezione non dirà agli alunni se hanno completato il livello correttamente. È possibile saltare rapidamente le diverse parti dell'attività. Incoraggia gli alunni a guardare i video, leggere le istruzioni e fare diverse prove lungo il percorso. In qualsiasi momento, gli alunni possono mettere in condivisione le loro scoperte con te o con un compagno di classe.

Apprendimento della IA

Gli alunni possono lavorare attraverso i primi tre livelli da soli o con un compagno. Per programmare l'Intelligenza Artificiale, utilizza i pulsanti per etichettare un'immagine come "pesce" o "non pesce". Ogni immagine ed etichetta diventa parte dei dati utilizzati per addestrare I.A. a farlo da sola. Una volta addestrata, I.A. tenterà di etichettare 100 nuove immagini da sola, quindi presenterà una selezione che risulta avere la più alta probabilità di essere "pesce" in base al suo addestramento. Gli alunni che etichettano correttamente le cose in modo coerente dovrebbero vedere un oceano pieno di diversi tipi di creature marine, senza molti (o nessun) altro oggetto.

Ogni immagine in questa parte della lezione viene inserita in una rete neurale che è stata pre-addestrata su un enorme set di dati chiamato ImageNet. Il database contiene oltre 14 milioni di immagini annotate a mano. ImageNet contiene più di 20.000 categorie con una categoria tipica, come «palloncino» o «fragola», composta da diverse centinaia di immagini. Quando l'intelligenza artificiale esegue la scansione di nuove immagini e fa le proprie previsioni nella lezione, sta effettivamente confrontando le possibili categorie per la nuova immagine con i modelli trovati nel set di dati di addestramento.

Condivisione rapida: Quanto ha funzionato l'Intelligenza artificiale? In che modo pensi che abbia deciso cosa includere nell'oceano?

Utilizzare i dati di apprendimento

Fai questo: Mostra il video "Dati di apprendimento e distorsioni"

Discussione: In piccoli gruppi, gli alunni condividono le loro risposte. Gira tra i banchi e ascolta le idee degli alunni. Quest'attività può essere seguita da un'ampia discussione in classe, oppure gli alunni possono tornare subito al tutorial.

Obiettivo: Invita gli alunni a riflettere sulla loro esperienza. A questo punto è importante che si rendano conto che l'etichettatura che stanno facendo sta effettivamente programmando il computer. Gli esempi che mostrano I.A. sono i "dati di addestramento".

Nella seconda parte dell'attività, gli alunni addestreranno la IA su una parola a loro scelta mostrandogli esempi di un certo tipo tipo di pesce. Come in precedenza, la IA si avvia senza alcun dato di addestramento su queste etichette. Anche se le indicazioni di questo esercizio sono piuttosto precise, è possibile che gli alunni finiscano con risultati diversi in base ai loro dati di addestramento. Alcuni alunni possono anche addestrare in modo intenzionalmente errato la IA per vedere qual è l'effetto. Se gli alunni stanno cercando di riflettere su come funziona il l'apprendimento automatico, è bene che questi approcci vengano incoraggiati!

I pesci di questo tutorial vengono generati casualmente sulla base di alcuni componenti predefiniti, tra cui bocca, coda, occhi, squame e pinne, con un colore del corpo, una forma e una dimensione scelti a caso. Invece di guardare i dati reali delle immagini, l'IA sta ora cercando modelli in questi componenti in base a come lo studente classifica ogni pesce. Sarà più probabile etichettare un pesce nello stesso modo in cui lo farebbe lo studente se avesse caratteristiche corrispondenti.

Impatto sulla società

Fai questo: Mostra il video Impatto sulla società.

Di' questo: I sistemi di intelligenza artificiale imparano dai dati che gli forniamo, ma a volte potremmo non fornirgli abbastanza dati o potremmo fornire loro dati che li fanno agire in modo anomalo.

Di' questo: Ripensa agli esempi di intelligenza artificiale di cui abbiamo parlato all'inizio. Pensi a un momento in cui l'apprendimento automatico potrebbe aver sbagliato qualcosa nel mondo reale? (Ad esempio, il riconoscimento vocale non ti capisce.)

Prompt: I dati di addestramento potrebbero effettivamente creare problemi? Come?

Discussione: gli alunni condividono le loro risposte iniziando in piccoli gruppi per poi farlo insieme a tutta classe, .

Obiettivo: L'obiettivo di questa discussione è riportare gli alunni al contesto dell'intelligenza artificiale nel mondo reale.

Di' questo: Alcuni modi per risolvere questo problema sono utilizzare molti dati di addestramento e assicurarci di comprendere bene il problema da soli in modo da fornire i giusti tipi di dati. Nella parte finale dell'attività insegnerai IA una parola che potrebbe essere interpretata in diversi modi.

Insegna alla IA una nuova parola

Livello 8 - [Teach A.I. a new word][28]

Qui, come prima, gli alunni useranno i dati d'addestramento per insegnare all'Intelligenza Artificiale a riconoscere diversi tipi di pesce. Le parole in questo elenco sono volutamente più soggettive di quelle che gli alunni avranno visto finora. Incoraggia gli alunni a decidere da soli cosa rende un pesce "arrabbiato" o "divertente". Due alunni possono scegliere la stessa etichetta e ottenere una serie di risultati molto diversi in base alle caratteristiche dei pesci sulle quali si sono concentrati. Incoraggia gli alunni a discutere tra loro delle loro scoperte o a tornare indietro e scegliere nuove parole. Ogni alunno farà affidamento sulle sue opinioni per addestrare l'Intelligenza Artificiale il che significa che I.A. imparerà con gli stessi pregiudizi e le stesse distorsioni degli alunni. Quando gli alunni iniziano a vedere il ruolo che la loro opinione sta giocando, chiedigli di riflettere a pensare se questo è positivo o negativo e in che modo si potrebbe affrontare.

Puoi condividere queste storie con la tua classe per aiutarli a vedere come l'IA avrà un impatto sul futuro.

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Condivisione rapida: Dove hai visto o sperimentato l'intelligenza artificiale nella tua vita? Esempi dal video includono:

• filtri di posta elettronica
• testo a completamento automatico
• sistemi di video raccomandazione
• riconoscimento vocale
• app di traduzione
• assistenti digitali
• riconoscimento delle immagini

Suggerimento: In base a ciò che hai visto nel video, cos'è l'apprendimento automatico?

Discussione: gli alunni condividono le loro risposte iniziando in piccoli gruppi per poi farlo con tutta la classe classe.

Obiettivo: lasciar familiarizzare gli alunni con il mondo dell'intelligenza artificiale.

Di' questo: Apprendimento automatico è un'espressione che si riferisce a un computer in grado di riconoscere schemi e prendere decisioni autonomamente in base ai dati. In questa attività darai al computer i dati per addestrarlo. Immagina un oceano che contiene creature come i pesci, ma contiene anche spazzatura scaricata dagli umani. E se potessimo addestrare un computer a distinguere la differenza e quindi utilizzare quella tecnologia per aiutare a pulire l'oceano?

Domanda aperta: Come si può usare l'intelligenza artificiale per risolvere nel mondo un problema reale?

Snapshot Safari ha posizionato centinaia di telecamere nascoste in tutta l'Africa meridionale, catturando milioni di immagini di animali belli e rari. Gli studenti possono aiutare a proteggere la Zebra di Cape Mountain in via di estinzione classificando i diversi animali in queste immagini. Puoi consultare il progetto here o cliccare qui sotto per provare!

Snapshot Mountain Zebra - Zooniverse

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