Но действительно ли дети учатся у них? В идеале сотрудники музея, родители или воспитатели должны быть под рукой, чтобы помочь детям ознакомиться с экспонатами и облегчить процесс обучения, но это не всегда возможно.

Исследователи из Института взаимодействия человека и компьютера Университета Карнеги-Меллон (HCII) продемонстрировали более эффективный способ поддержки обучения и повышения вовлеченности. Они использовали искусственный интеллект для создания нового жанра интерактивных, практических экспонатов, который включает интеллектуального виртуального помощника для взаимодействия с посетителями.

Когда исследователи сравнили свою интеллектуальную выставку с традиционной, они обнаружили, что интеллектуальная выставка увеличила объем обучения и время, проведенное на выставке.

"Наличие искусственного интеллекта и компьютерного зрения превратило игру в обучение", - сказала Несра Янниер, преподаватель HCII и руководитель проекта, которая назвала результаты "целенаправленной игрой".

Таблицы землетрясений - популярные экспонаты. В типичном примере дети строят башни, а затем наблюдают, как они падают на трясущийся стол. Вывески вокруг выставки пытаются вовлечь детей в размышления о науке во время игры, но неясно, насколько хорошо они работают и как часто их вообще читают.

Янниер возглавлял группу исследователей, которые создали улучшенную с помощью искусственного интеллекта таблицу землетрясений, оснащенную камерой, сенсорным экраном, большим дисплеем и интеллектуальным агентом Нориллой, который заменил знаки. Норилла - виртуальная горилла - взаимодействует с участниками, проводя их через различные испытания и задавая вопросы о том, почему башни падали или не падали по пути, и помогая им делать научные открытия.

Команда - Янниер, Кен Кединджер и Скотт Хадсон из КМУ; Кевин Кроули из Университета Питтсбурга; и Янгвук До из Технологического института Джорджии - протестировали свою интеллектуальную выставку землетрясений в Научном центре Карнеги в Питтсбурге. Дети младшего школьного возраста, посещающие летний лагерь, взаимодействовали либо с интеллектуальной, либо с традиционной выставкой и проходили предварительные и посттестовые тесты, а также опросы, чтобы оценить, чему они научились и насколько им понравился эксперимент. Исследователи также наблюдали за посетителями, взаимодействующими с выставкой в обычные часы.

Предварительные и посттестовые тесты и опросы показали, что дети узнали значительно больше на выставке интеллектуальной науки с использованием искусственного интеллекта по сравнению с традиционной выставкой, но при этом получили столько же удовольствия. Неожиданным результатом стало то, что, несмотря на то, что дети больше занимались строительством на традиционной выставке, их строительные навыки нисколько не улучшились, поскольку они в основном занимались случайной настройкой, а не пониманием основополагающих концепций. Выставка, дополненная искусственным интеллектом, не только помогла детям лучше понять [лежащие в основе] научные концепции, но и передала им лучшие строительные и инженерные навыки.

Их эксперимент в Научном центре также показал, что люди потратили на интеллектуальную выставку около шести минут, что в четыре раза больше, чем в среднем за 90 секунд на традиционной выставке.

"Что меня особенно впечатляет, так это то, как система вовлекает детей в настоящие научные эксперименты и размышления, - сказал Кедингер, профессор HCII. - Дети не только получают это, но и получают больше удовольствия, чем от обычных экспонатов, хотя для этого требуется больше размышлений".

Родители детей, побывавших на выставке, сказали, что она была более интерактивной, направленной и обучающей и обеспечивала двустороннее общение по сравнению с другими экспонатами. Они также прокомментировали, что "в нем используется обучение по запросу, которое является основой того, как учатся дети, но также является игровой моделью, поэтому это не похоже на учебную деятельность".

"Наша выставка автоматизировала руководство и поддержку, которые превращают практические физические эксперименты в ценный опыт обучения", - сказал Янниер. "В музеях родители могут не обладать соответствующими знаниями, чтобы помочь своим детям, а персонал не всегда может быть доступен. Используя искусственный интеллект и компьютерное зрение, мы можем предложить этот опыт большему количеству детей из разных слоев общества и в более широком масштабе".

Исследование команды началось в Детском музее Питтсбурга, где они протестировали дизайн своей интеллектуальной экспозиции и внесли улучшения, основываясь на отзывах людей, которые взаимодействовали с ней.

"Это исследование будет иметь долгосрочные последствия для будущих выставок в Научном центре", - сказал Джейсон Браун, директор Научного центра Карнеги имени Генри Буля-младшего. "Создание веселых и вдохновляющих экспонатов, способствующих изучению и открытиям в области науки, техники, инженерии или математики, - это то, что позиционирует нас как один из самых уникальных музеев в регионе".

Команда недавно опубликовала свои выводы в Журнал обучающих наук. Выставка "Интеллектуальная наука" остается в Научном центре Карнеги в качестве долгосрочной экспозиции. Она также находится в Детском музее Атланты и скоро появится в музее Please Touch в Филадельфии и Детском музее открытий в Сан-Хосе в Калифорнии.

"Детскому музею Атланты нравится быть частью этого исследования. Наблюдая за NoRilla в действии, мы видим высокий уровень "времени пребывания" для детей и взрослых, поскольку они работают над решением проблем, сочетая практические занятия с компьютерными задачами", - сказала Карен Келли, директор по выставкам и образованию в музее Атланты. "Нам нравится, что этот опыт соответствует нашей миссии - пробудить воображение каждого ребенка, чувство открытости и обучения с помощью силы игры".

Команда CMU уже работает над созданием других интеллектуальных научных выставок с использованием компьютерного зрения и искусственного интеллекта для преподавания различных научных тем. Будущие проекты включают выставку с пандусами и выставку с весами для балансировки.

Янниер подчеркнул, что эта технология не только улучшит уроки в музее, но и может помочь учащимся в обучении в классе или дома.