Искусственный интеллект: от теории к практике

В школе №1576 действуют классы по Big Data, машинному обучению и искусственному интеллекту. На уроках ребята используют наиболее эффективные алгоритмы машинного обучения, осваивают опыт их практического применения при работе над задачами, требующими быстрого и нетривиального решения. Интересно, что возможности искусственного интеллекта могут помочь составить идеальный график усвоения учебного материала для каждого ученика.

Листайте вправо, чтобы увидеть больше изображений

Самый быстро развивающийся и эволюционирующий предмет в школе, на наш взгляд, – информатика. И это логично, ведь IT-индустрия за пару десятков лет сделала огромный шаг вперед, сформировав целый спектр субдисциплин. Мы видим, что ребят все больше интересуют направления работы с большими данными (Big Data), 3D-моделированием и искусственным интеллектом.
Пользуясь возможностями, которые создает для нас город, развивая различные формы сетевого образования, школа №1576 создает для учащихся с 1‑го по 11‑й класс условия, позволяющие им быть в курсе современных разработок в области искусственного интеллекта. Мы стремимся выстроить учебный процесс так, чтобы эти встречи не были чисто теоретическим знакомством, чтобы ребята на практике участвовали в решении тех или иных задач, работая над развитием техники нового уровня.

За последнее десятилетие машинное обучение плотно вошло в нашу жизнь. Оно реализовано в беспилотных автомобилях, системах распознавания речи, эффективных поисковых системах. Его постоянное развитие вызвано расширением возможностей современных вычислительных систем, еще более стремительным ростом объемов данных, доступных для анализа, а также постоянным увеличением области применения методов машинного обучения, распространением его на все более широкий класс задач обработки данных.

Перспективы развития машинного обучения почти безграничны. С уверенностью можно сказать, что в ближайшем будущем профессия Data Scientist будет одной из самых востребованных. И уже сегодня интерес к этой сфере у современной молодежи растет с каждым днем, многие ребята планируют строить свою профессиональную траекторию с учетом этих перспективных направлений.

Курс по Big Data формирует у школьников навыки корректной обработки данных, эффективного обмена информацией и проведения базовой разведки сложных наборов данных, построения и проверки качества моделей, интерпретации математических моделей с целью получения новых нетривиальных знаний и выводов, использования высокоуровневых программных средств для решения типичных задач машинного обучения: кластеризации, классификации, регрессии.

В рамках проекта «Профессиональное обучение без границ» обучающиеся нашей школы работают над интересными задачами и кейсами. Ребята разрабатывают приложения, которые могут идентифицировать мошенника в сети Интернет, строят рекомендательные системы по выбору компетенции для дальнейшего профессионального развития, прогнозируют результаты единого государственного экзамена и определяют ориентир для подготовки к испытанию, разрабатывают нейросети, определяющие эмоциональное состояние учащихся школы…

Наша школа уже несколько лет принимает активное участие в юниорских турнирах WorldSkills. Чемпионаты профессионального мастерства позволяют ребятам попробовать свои силы в компетенции «Машинное обучение и большие данные». Школьники получают информацию о компетенции непосредственно из уст представителей профессионального сообщества, что помогает лучше узнать, как устроена эта отрасль, и увидеть перспективы карьерного роста.

На базе Московского авиационного института мы реализуем образовательные и научные проекты для обучающихся инженерных, академических и IT-классов нашей школы в области конструирования авиакосмической техники, систем искусственного интеллекта и математического моделирования, систем управления, технологий Big Data, кибербезопасности и робототехники. Эти программы реализуются совместно школьными учителями информатики и преподавателями института.

В МАИ разработан комплекс профориентационных мероприятий для учащихся 5‑11‑х классов нашей школы. Обучающиеся 10‑11‑х классов посещают занятия в МАИ по проектной деятельности, готовятся к конкурсу предпрофессиональных умений.

Одно из направлений обучения – освоение программы «Методы искусственного интеллекта в решении инженерных и социальных задач». «Информационные технологии и прикладная математика» – это курс, где наши старшеклассники решают технические и социальные задачи на основе известных моделей и алгоритмов искусственного интеллекта.

В обучении большое внимание уделено подготовке ребят к Всероссийской олимпиаде школьников по технологии. Так, школьной и вузовской лабораториями был совместно спроектирован и создан действующий макет протеза руки. Автор данного проекта стал призером регионального этапа.

Ученики, учителя и вузовские преподаватели находятся в творческом поиске новых перспективных проектов. Современный школьник имеет большие возможности для раннего профессионального самоопределения. Городская программа «Профессиональное образование без границ» дает возможность ребятам получить такое образование еще в школе.

Важным фактором для нас является сотрудничество с компанией «Яндекс». Наша школа давно работает в проектах «Яндекс.Лицей» и «Яндекс.Информатика». Обучающиеся 7‑11‑х классов выполняют задания по обучению искусственного интеллекта: разрабатывают алгоритмы для создания музыкальных композиций, пишут программы, создают разнообразные проекты. Среди них такие проекты, как «Определение внимания аудитории на уроках», «Умный дом». Школьники участвуют в научно-практических конференциях «Наука для жизни», «Инженеры будущего».

Сегодня урок по информатике – это не столько изучение материала учебника, сколько интересная взрослая научная работа. На спецкурсе «Big Data» ребята из IT-класса с помощью искусственного интеллекта решают задачи по теории вероятности, программированию, участвуют в совместных образовательных проектах с аспирантами МФТИ по обработке климатических данных и прогнозированию погоды.

На практике работа с большими данными – это очень трудоемкий процесс, но мы видим, что город уже решает эти задачи (например, с помощью платформы МЭШ, ресурса «Мои достижения»).

Учителям всегда было важно уделить внимание каждому ребенку, раскрыть его потенциал, перейти к созданию индивидуальной образовательной траектории, и искусственный интеллект имеет здесь свои сильные стороны. Как учителя информатики, мы уверены, что он может помочь в разработке идеального графика освоения учебного материала для каждого учащегося.

Дмитрий НОВИКОВ, Светлана САРЫЧЕВА, учителя школы №1576