Ravi d'être reconnu comme le contributeur HackerNoon de l'année - MATHÉMATIQUES

Salut les hackers ! Je suis Sharad Sundararajan, un passionné d'IA et entrepreneur EdTech (co-fondateur et logiciel leader chez Merlyn Mind ).

Merlyn est l'assistant numérique de l'enseignant, une solution multimodale conçue pour redonner du temps aux enseignants en automatisant leurs flux de travail et en les détachant du devant de la classe.

Je voudrais d'abord remercier la communauté HackerNoon pour la nomination et un grand merci à tous les lecteurs pour avoir voté et m'avoir reconnu comme le gagnant deHackerNoon Contributeur de l'année - MATHÉMATIQUES .

HackerNoon Reporter : Qu'est-ce que cela signifie pour vous de remporter ce titre ?

Plus de visibilité pour le sujet de l'IA en logique et en mathématiques, en particulier la preuve automatisée de théorèmes (ATP), un domaine qui a une longue et riche histoire mais qui n'attire toujours pas autant l'attention du grand public que (disons) la vision par ordinateur, la reconnaissance vocale, la PNL ou les voitures autonomes pourraient.

De nombreux progrès dans l'ATP peuvent être attribués à des applications du monde réel telles que la vérification formelle dans le matériel et les logiciels (par exemple, le contrôle des engins spatiaux, le cryptage RSA…), mais il reste encore un long chemin à parcourir.

Dans un récent article de Nature décrivant The Ramanujan Machine comme une IA capable de générer de nouvelles formules mathématiques, l'un des mathématiciens George Andrews capture avec justesse l'état de l'ATP :

"... bien que les ordinateurs puissent être capables de proposer des déclarations mathématiques, et même de prouver qu'elles sont vraies, sans intervention humaine, il n'est pas clair s'ils seront capables de ** distinguer des déclarations profondes et intéressantes de celles simplement techniquement correctes. **

"Jusqu'à ce que je puisse détecter un" sens du goût mathématique "bien développé dans l'IA, je m'attends à ce que son rôle soit celui d'un outil auxiliaire important, et non celui d'un découvreur indépendant."

Maintenant, il y a des efforts qui gagnent en popularité comme le GPT-f où OpenAI explore des modèles de langage basés sur des transformateurs pour l'ATP, mais le jury ne sait toujours pas si directionnellement cela va générer des étapes d'inférence significatives. L'ATP semble toujours être une niche ésotérique de l'IA et j'espère que cela suscitera l'intérêt d'un public plus large.

Personnellement, en tant que passionné d'ATP amateur, il est encourageant de recevoir un coup de pouce de la communauté technologique pour continuer.

Comment vous ou votre entreprise avez-vous l'intention d'assumer la responsabilité de ce titre en 2022 ?

Chez Merlyn Mind , nous sommes restés très proches des avancées clés à l'intersection des interactions multimodales (voix, toucher, télécommande…) et de l'IA (parole, PNL, représentation des connaissances…), mais avec un souci constant de faciliter la vie des enseignants dans la salle de classe.

La façon dont l'IA est appliquée aux applications du monde réel est au cœur de notre mission et je vois cela comme un autre coup de pouce à notre poursuite de l'IA dans l'éducation, les mathématiques et l'enseignement des mathématiques.

Quels sont certains des objectifs que vous avez hâte d'atteindre en 2022 (que ce soit par le biais d'initiatives d'entreprise ou de votre parcours personnel) ?

Les enseignants sont surchargés de devoir prendre plusieurs décisions par jour sur divers sujets, y compris, mais sans s'y limiter, leur approche pédagogique, la gestion de la classe, la technologie ou les devoirs.

Tout ce que nous pouvons faire pour décharger une partie de la prise de décision, réduire leur stress et éviter l'épuisement professionnel ira loin. L'un des objectifs pour 2022 est donc d'amener Merlyn (l'assistante numérique) à plus d'enseignants pour les aider à faire ce qu'ils font le mieux, enseigner et allumer ce feu chez tous les élèves pour construire un avenir meilleur.

Sur le plan personnel, j'aimerais terminer la troisième et dernière partie de la série sur Centaur Theorem Provers cette année.

Alors que vous regardez la variété des tendances préoccupantes dans le monde qui vous entoure, à quelles solutions pouvez-vous penser ? Nommez trois tendances et trois solutions. Soyez aussi bref ou aussi détaillé que vous le souhaitez.

Trois tendances préoccupantes :

1. Lacune dans la formation des enseignants dans le monde.
2. (D/M) est une information.
3. Fracture numérique.

Lacune dans la formation des enseignants

L'ODD-4 des Nations Unies (Objectif de développement durable 4) stipule "Assurer une éducation de qualité inclusive et équitable et promouvoir des opportunités d'apprentissage tout au long de la vie pour tous" .

Et les enseignants sont essentiels pour atteindre les cibles de l'ODD-4. Pourtant, tous ne sont pas aussi bien préparés pour le travail.

Comme l'indique cette fiche d'information de l'UNESCO sur la Journée mondiale des enseignants 2021 ( Figure 1 ), l'écart de qualification des enseignants dans certaines zones géographiques (en particulier l'Afrique subsaharienne) est extrêmement préoccupant.

Certaines statistiques de la source ci-dessus sont très révélatrices :

• « Globalement, 83 % des enseignants du primaire et la même proportion des enseignants du secondaire détenaient les qualifications minimales requises. Au primaire, cette proportion varie de 98 % en Asie du Sud-Est à 67 % en Afrique subsaharienne, tandis qu'au secondaire, elle varie de 97 % en Asie centrale à 61 % en Afrique subsaharienne.

  
  

• « En Afrique subsaharienne, la proportion d'enseignants possédant les qualifications minimales requises a diminué depuis 2000, passant de 84 % pour le primaire et 79 % pour le secondaire en raison du nombre croissant de prestataires d'enseignement privé/communautaire, du recrutement d'enseignants contractuels et des budgets limités. ”

Une tendance connexe est que les enseignants fuient la profession en raison de l'épuisement professionnel et des bas salaires.

Teach for America , par exemple, connaît un creux de 15 ans dans le nombre d'inscriptions d'enseignants. (La source de la figure 2 est Chalkbeat , une organisation à but non lucratif couvrant l'actualité de l'éducation aux États-Unis)

Il n'y a peut-être pas de solution miracle pour résoudre tous les problèmes, mais voici quelques orientations clés dans lesquelles nous devons investir :

• Sensibiliser et améliorer à la fois le financement national et l'aide internationale pour la formation des enseignants. Voir Groupe de travail international sur les enseignants pour l'éducation 2030 pour les efforts connexes.

  
  

• Programmes efficaces de développement professionnel (PP). Il y a toujours plusieurs objectifs et priorités en concurrence pour le temps, l'énergie et l'attention des enseignants, donc plus d'efforts doivent être faits pour intégrer soigneusement le PD dans les flux de travail des enseignants et permettre un apprentissage pratique avec une boucle de rétroaction où les enseignants peuvent surveiller leur PD.

  
  

• IA pour PD . D'un point de vue directionnel, cela correspond tout à fait à la devise de Merlyn Mind : « L' IA pour les gens qui construisent un avenir meilleur ». Merlyn permet aux enseignants de se déplacer dans la classe sans compromettre leur accès à la technologie (à la fois matérielle et logicielle).

  
  

  Les enseignants peuvent contrôler à la fois l'écran et leur propre ordinateur portable à l'avant de la salle à l'aide d'une entrée multimodale (voix en champ lointain sur le hub AI, télécommande avec entrée vocale en champ proche, une souris à air, un pavé directionnel, etc.). Mais l'une des fonctions les plus critiques de Merlyn est de permettre la micro-automatisation des flux de travail des enseignants pour leur faire gagner du temps et des efforts.

  
  

  Ainsi, les enseignants peuvent tout aussi facilement accéder directement aux applications éducatives sur leurs ordinateurs portables et partager du matériel avec toute la classe, car ils peuvent changer d'écran d'un simple clic ou d'une commande vocale.

  
  

  Mais il y a quelques efforts axés sur l'IA pour le PD, comme l'IA Coach d'Edthena qui essaie de personnaliser le contenu en fonction des objectifs de l'enseignant. Dans le cadre de leurs cycles de coaching, les enseignants peuvent essayer des changements dans les salles de classe et surveiller leur propre DP, une boucle de rétroaction importante.

  
  

  Les assistants numériques sont l'avenir et nous devons l'adopter et investir beaucoup plus dans l'IA pour la DP afin d'accélérer la réduction de l'écart dans la formation des enseignants.

(Dés/Mauvaises)informations

Une autre tendance préoccupante est celle des fausses nouvelles, c'est-à-dire la diffusion intentionnelle ou non de fausses informations.

Cela est particulièrement troublant lorsque des efforts sporadiques se transforment en efforts systématiquement organisés menant à des campagnes de désinformation qui peuvent au pire perturber des pays entiers.

La figure 3 montre une augmentation de la fréquence annuelle avec laquelle les journaux ont prononcé l'expression «fausses nouvelles» et, comme l'indique cet article de la revue PNAS intitulé «Audiences scientifiques, désinformation et fausses nouvelles» , «ont sans doute rendu plus familier et donc plus crédible — ses fausses connotations.

Nature avait cet article en 2020 intitulé " L'infodémie des médias sociaux COVID-19 " dans lequel une analyse comparative de l'activité de l'utilisateur sur cinq plateformes de médias sociaux différentes pendant l'urgence COVID-19 a été effectuée.

Les auteurs ont tracé les ratios (coefficients de régression) des publications et des engagements douteux par rapport aux publications fiables. Dans l'une des sources (Gab), le volume de messages douteux n'était qu'environ 70 % du volume de messages fiables, mais le volume d'engagements pour des messages douteux était près de 3 fois supérieur au volume de messages fiables !

Les auteurs suggèrent que Gab est un environnement le plus susceptible de diffuser des informations erronées. Leur analyse suggère également que " la diffusion de l'information est motivée par le paradigme d'interaction imposé par les médias sociaux spécifiques ou/et par les modèles d'interaction spécifiques des groupes d'utilisateurs engagés avec le sujet ".

Ils concluent que les principaux moteurs de la diffusion de l'information sont liés aux particularités spécifiques de chaque plate-forme et dépendent de la dynamique de groupe des individus engagés dans le sujet.

Faux faux

En 2017, un utilisateur de Reddit du nom de "deepfakes" a utilisé l'apprentissage en profondeur pour échanger des visages de célébrités avec des vidéos inappropriées et les a publiées en ligne. La recherche du mot "deepfake" dans le monde entier sur les tendances Google donne la tendance suivante :

Les publications sur les deepfakes ont explosé.

Voici quelques chronologies, l'une issue d'une publication sur support synthétique du Dept. of Homeland Security et l'autre du magazine Data & Society qui devrait nous faire revoir nos outils pour discerner la différence entre le vrai et le faux.

Il devient de plus en plus difficile de faire la différence.

Si vous êtes intéressé par une analyse approfondie de la création des deepfakes, voici une excellente enquête complète de Georgia Tech . Les auteurs montrent comment, avec une combinaison de quelques structures de réseau neuronal de base ( Figure-9 ), des deepfakes peuvent être détectés et créés ( Figure-10 ).

Également à partir de cette enquête, les auteurs présentent un tableau de confiance des informations ( Figure-11 ) qui fournit un cadre utile pour réfléchir aux vraies contre les fausses nouvelles.

Au risque d'énoncer une évidence, pour commencer, nous devons simplement utiliser notre bon sens et être plus vigilants, utiliser des instruments plus logiques comme des contre-arguments et une argumentation parallèle pour exposer les absurdités.

Mais étant donné la sophistication des attaques de désinformation, nous avons besoin d'une approche à plusieurs volets qui inclut (mais ne se limite pas à) :

• Un appel à l'action pour les entreprises technologiques pour lutter contre cela. Un bon exemple est le Microsoft Video Authenticator qui renvoie un score de confiance sur la quantité de médias (photo, vidéo) manipulés artificiellement.

  
  

• IA/vérificateurs de faits algorithmiques avec des humains dans la boucle pour obtenir un consensus distribué.

Fracture numérique

La fracture numérique n'a pas été aussi prononcée que pendant la pandémie, lorsque l'éducation de la maternelle à la 12e année a été bouleversée par la mauvaise connectivité Internet et la disponibilité des ordinateurs.

Bien que la disponibilité soit une priorité lorsque nous discutons de la fracture numérique, d'autres dimensions caractérisent la fracture, telles que l'abordabilité (coût, % du revenu payé pour l'accès), la qualité du service (vitesses de chargement/téléchargement), le sexe (voir les statistiques de ITU and the Gender Digital Divide Index ), la sécurité, l'interconnectivité ou la littératie numérique.

Cette image du Global Digital Overview Report 2022 montre la disparité de l'adoption d'Internet à travers le monde.

Voici une autre vue ( Figure-13 ) montrant la tendance selon laquelle les pays en développement ne connaissent pas une croissance aussi rapide que les pays développés.

La figure 14 révèle en outre la disparité entre les populations urbaines et rurales, même au sein des pays développés.

Il y a sans aucun doute déjà plusieurs efforts fantastiques pour combler la fracture numérique.

Il serait bon de voir une approche plus holistique pour étendre l'accès en incluant des efforts comme le LTE privé pour couvrir le dernier kilomètre et des réseaux communautaires comme Metamesh (l'un des premiers efforts wifi à but non lucratif), en particulier pour les communautés mal desservies.

En examinant les données sur la propriété des appareils en 2022 ( Figure 15) , nous devrions envisager de faire progresser les expériences d'apprentissage mobile. Nous devons également contourner les retards de la chaîne d'approvisionnement pour maintenir la continuité de l'accès aux appareils.

Une mention honorifique (et potentiellement très coûteuse) est la tendance très inquiétante à l'augmentation des coûts des dommages causés par les ransomwares .

Voici un aperçu de Cybersecurity Ventures prédisant que les coûts des dommages causés par les ransomwares atteindront 265 milliards de dollars d'ici 2031.

Les coûts mondiaux de la cybercriminalité devraient atteindre la somme stupéfiante de 6 billions de dollars d'ici 2025 !

Après avoir participé à ce voyage, y a-t-il quelque chose que vous aimeriez que l'équipe HackerNoon sache ?

Vous faites un travail formidable en encourageant les passionnés de technologie à participer et à s'engager avec la communauté.

Quelle est la particularité de vous ou de votre entreprise que vous avez rarement eu la chance de partager correctement, mais que vous vouliez vraiment partager ? (Donnez-lui une bonne réflexion, je le saurai si vous ne l'avez pas fait !)

La chose la plus spéciale que je puisse dire à propos de Merlyn Mind , ce sont les gens. En interne, nous avons une équipe incroyable et talentueuse motivée par la mission.

Tout aussi spéciaux sont nos utilisateurs finaux (éducateurs, administrateurs/directeurs informatiques, partenaires) que nous pensons être notre équipe élargie et nos collaborateurs dans ce voyage !

Sur le plan personnel, j'ai un penchant pour la nourriture épicée, quelque chose que beaucoup de gens connaissent peut-être. Ce qui est peut-être moins connu, c'est le certificat que j'ai obtenu pour mon « jugement douteux » dont (la couleur me rend folle) assez étrangement, je fais fièrement de la publicité !

En tant que fan de Man Vs Food d'Adam Richman, j'ai décidé d'essayer l'un de ses exploits - le défi Phall Curry et j'ai réussi le défi et je suis entré dans le 'P'hall of Fame!

Les chefs portent des masques à gaz lorsqu'ils cuisinent car ils utilisent apparemment plusieurs types de piments différents ! Alors oui, douteux a raison.

Sur la gauche ( Figure 18) se trouve une image sans rapport (avec le Phaal) d'un restaurant en Chine qui servait de la nourriture Schezwan. La partie folle est que tout ce qui flotte sur le dessus est un piment et c'était délicieux.

Quelle chanson ou quel album de musique écoutez-vous actuellement ?

Ces jours-ci, j'ai Pandora avec différentes stations et je décharge le choix sur la machine.

Quels sont les concepts sur lesquels vous souhaiteriez que les gens en sachent plus ?

Je n'ai aucune idée des concepts que les gens connaissent déjà, mais je peux en mentionner quelques-uns qui m'ont bien servi. Notez qu'aucun de ceux-ci n'est original mais ils ont influencé ma pensée.

1. Les idées jumelles : gentillesse computationnelle et stoïcisme computationnel.
2. Les représentations multiples comme plusieurs façons de penser

Les idées jumelles

J'ai rencontré ces idées pour la première fois dans le livre de Brian Christian et Tom Griffiths « Algorithms to live by » . Voici les définitions :

" La gentillesse informatique est un principe de conception qui utilise l'informatique pour identifier les domaines où des tâches apparemment simples créent beaucoup de travail complexe pour les personnes qui doivent les entreprendre, et prend des mesures pour réduire ces frais généraux. "

" Le stoïcisme informatique est l'utilisation de l'informatique pour identifier les limites de la certitude dans les décisions difficiles que nous devons tous prendre au cours de notre vie, et pour nous aider à être aussi sûrs que possible dans ces domaines - tout en abandonnant le soi -le doute qui vient de se demander si nous pourrions trouver plus de certitude en travaillant plus dur.

Les machines essaient d'être moins gourmandes en calcul en absorbant une grande partie de la complexité. Cela s'applique également aux humains, où nous pouvons faciliter (en simplifiant) aux autres la consommation de nos pensées et de nos paroles. Lorsque nous ne parvenons pas à le faire, nous sommes informatiquement méchants.

Représentations multiples

L'une des nombreuses définitions du mot représentation qui m'est restée pendant près de deux décennies maintenant est l' engagement ontologique .

Au moment où nous choisissons de représenter ou de modéliser le monde/système, nous nous engageons à une compréhension de celui-ci, une possibilité fonctionnelle ou structurelle.

Mais pour comprendre le monde dans son intégralité, il est nécessaire de le sonder avec autant d'outils que possible, d'utiliser autant de langages et de niveaux d'abstraction que disponibles et de générer autant de théories qui peuvent aider à expliquer les différents phénomènes dans le monde.

Prenons cet exemple physique du problème de dynamique de la figure 19.

La même idée d'un ascenseur ralentissant en montant peut être représentée de manière qualitative, de manière semi-qualitative avec des vecteurs pour décrire conceptuellement le problème et de manière quantitative avec des symboles et des équations pour codifier des abstractions, des règles, des théories tout à fait. résoudre des problèmes dans le monde réel. Chacun offre un niveau d'expressivité différent.

Une idée connexe mais merveilleuse de Bret Victor depuis plus d'une décennie est Explorable Explanations où le changement d'une représentation a un impact sur les autres. Pour un apprenant, c'est un outil très puissant. J'encourage les lecteurs à le vérifier ici . Un extrait de ses écrits qui explique magnifiquement l'idée :

"Il est tentant d'être impressionné par la nouveauté d'un widget interactif comme celui-ci, mais l'interactivité elle-même n'est pas vraiment le point. Le point principal de cet exemple - la raison pour laquelle je l'appelle une "explication explorable" - est la subtilité avec lequel l'explorable s'intègre à l'explication" - Bret Victor

Je voudrais vous laisser avec une citation simple mais puissante de George Polya (mathématicien) sur le même sujet :

"Il vaut mieux résoudre un problème de cinq manières différentes que de résoudre cinq problèmes différents d'une manière"

Merci pour tout ce que vous faites ! – Équipe Hacker Noon .

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