Feliz por ser reconhecido como o colaborador do ano do HackerNoon - MATEMÁTICA

Ei hackers! Sou Sharad Sundararajan, um entusiasta de IA e empresário da EdTech (cofundador e líder em software da Merlyn Mind ).

Merlyn é o assistente digital do professor, uma solução multimodal criada para devolver o tempo aos professores, automatizando seus fluxos de trabalho e desconectando -os da frente da sala de aula.

Gostaria de agradecer primeiramente à comunidade HackerNoon pela nomeação e um enorme agradecimento a todos os leitores por votarem e me reconhecerem como o vencedor doHackerNoon Contributor of the Year - MATEMÁTICA .

HackerNoon Reporter: O que significa para você ganhar este título?

Mais visibilidade para o tópico de IA em lógica e matemática, especificamente Prova de Teoremas Automatizada (ATP), uma área que tem uma história longa e rica, mas ainda não recebe tanta atenção popular quanto (digamos) visão computacional, reconhecimento de fala, PNL ou carros autônomos podem.

Muito progresso no ATP pode ser atribuído a aplicações do mundo real, como verificação formal em hardware e software (por exemplo, controle de espaçonaves, criptografia RSA…), mas ainda há um longo caminho a percorrer.

Em um artigo recente da Nature descrevendo a Máquina Ramanujan como uma IA que pode gerar novas fórmulas matemáticas, um dos matemáticos George Andrews captura apropriadamente o estado do ATP:

“… embora os computadores possam apresentar afirmações matemáticas e até mesmo provar que são verdadeiras, sem intervenção humana, não está claro se eles serão capazes de **distinguir afirmações profundas e interessantes das meramente tecnicamente corretas. **

“Até que eu possa detectar um 'senso de gosto matemático' bem desenvolvido na IA, espero que seu papel seja o de uma ferramenta auxiliar importante, não o de descobridor independente.”

Agora, há esforços ganhando popularidade, como o GPT-f, onde o OpenAI está explorando modelos de linguagem baseados em transformadores para ATP, mas o júri ainda não decidiu se direcionalmente isso gerará etapas de inferência significativas. A ATP ainda parece ser um nicho esotérico da IA e espero que isso desperte o interesse de um público mais amplo.

Pessoalmente, como um entusiasta amador do ATP, é encorajador receber uma cutucada da comunidade de tecnologia para continuar.

Como você ou sua empresa pretende abraçar a responsabilidade desse título em 2022?

Nós da Merlyn Mind nos mantivemos muito próximos dos principais avanços na interseção de interações multimodais (voz, toque, controle remoto…) e IA (fala, PNL, representação do conhecimento…), mas com um foco inabalável em facilitar a vida dos professores a sala de aula.

Como a IA é aplicada a aplicativos do mundo real é fundamental para nossa missão e vejo isso como outro impulso para nossa busca por IA em educação, matemática e educação matemática.

Quais são algumas das metas que você espera alcançar em 2022 (seja por meio de iniciativas da empresa ou de sua jornada pessoal)?

Os professores estão sobrecarregados por ter que tomar várias decisões por dia sobre vários tópicos, incluindo, entre outros, sua abordagem pedagógica, gerenciamento de sala de aula, tecnologia ou tarefas.

Qualquer coisa que possamos fazer para descarregar algumas tomadas de decisão, reduzir o estresse e evitar o esgotamento será um longo caminho. Por isso, uma das metas para 2022 é levar Merlyn (o assistente digital) a mais professores para ajudá-los a fazer o que fazem de melhor, ensinar e acender esse fogo em todos os alunos para construir um futuro melhor.

Pessoalmente, gostaria de concluir a terceira e última parte da série sobre Centaur Theorem Provers este ano.

Ao observar a variedade de tendências preocupantes no mundo ao seu redor, em que soluções você consegue pensar? Cite três tendências e três soluções. Seja tão breve ou detalhado quanto quiser.

Três tendências relativas:

1. Lacuna na formação de professores em todo o mundo.
2. (D/M) é informação.
3. Fosso digital.

Lacuna na Formação de Professores

O ODS-4 (Objetivo de Desenvolvimento Sustentável-4) das Nações Unidas afirma “Assegurar uma educação de qualidade inclusiva e equitativa e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos” .

E os professores são fundamentais para alcançar as metas do ODS-4. No entanto, nem todos estão igualmente bem preparados para o trabalho.

Conforme indicado nesta ficha informativa do Dia Mundial dos Professores de 2021 da UNESCO ( Figura 1 ), a lacuna na qualificação de professores em algumas regiões (em particular na África Subsaariana) é extremamente preocupante.

Algumas estatísticas da fonte acima que são muito reveladoras:

• “Globalmente, 83% dos professores primários e a mesma proporção de professores secundários possuíam as qualificações mínimas exigidas. No primário, essa proporção varia de 98% no Sudeste Asiático a 67% na África Subsaariana, enquanto no secundário varia de 97% na Ásia Central a 61% na África Subsaariana.”

  
  

• “Na África Subsaariana, a proporção de professores com as qualificações mínimas exigidas tem diminuído desde 2000, de 84% para o primário e 79% para o secundário devido ao número crescente de provedores de educação privada/comunitária, recrutamento de professores contratados e orçamentos limitados. ”

Uma tendência relacionada é a de os professores abandonarem a profissão devido ao esgotamento e aos baixos salários.

A Teach for America , por exemplo, está vendo uma baixa de 15 anos no número de matrículas de professores. (A fonte da Figura 2 é Chalkbeat , uma organização sem fins lucrativos que cobre notícias sobre educação nos EUA)

Pode não haver uma bala de prata para resolver todos os problemas, mas algumas direções importantes nas quais precisamos investir são:

• Aumentar a conscientização e melhorar o financiamento doméstico e a ajuda internacional para a formação de professores. Consulte Força-Tarefa Internacional sobre Professores para Educação 2030 para esforços relacionados.

  
  

• Programas eficazes de Desenvolvimento Profissional (DP). Sempre há vários objetivos e prioridades competindo pelo tempo, energia e atenção dos professores, portanto, é necessário mais esforço para integrar cuidadosamente o PD aos fluxos de trabalho do professor e permitir o aprendizado prático com um ciclo de feedback em que os professores possam monitorar seu PD.

  
  

• IA para DP . Direcionalmente, isso está muito de acordo com o próprio lema da Merlyn Mind de “ IA para as pessoas que constroem um futuro melhor ”. O Merlyn permite que os professores se desloquem pela sala de aula sem comprometer o acesso à tecnologia (tanto de hardware quanto de software).

  
  

  Os professores podem controlar o monitor e seu próprio laptop na frente da sala usando entrada multimodal (voz de campo distante no hub AI, controle remoto com entrada de voz de campo próximo, um mouse aéreo, um teclado direcional etc.). Mas uma das funções mais críticas do Merlyn é permitir microautomações dos fluxos de trabalho dos professores para economizar tempo e esforço.

  
  

  Assim, os professores podem pular diretamente para os aplicativos educacionais em seus laptops e compartilhar o material com toda a turma com a mesma facilidade com que podem alternar as exibições com um clique ou um comando de voz.

  
  

  Mas existem alguns esforços focados em IA para DP, como o AI Coach de Edthena, que tenta personalizar o conteúdo de acordo com os objetivos do professor. Como parte de seus ciclos de treinamento, os professores experimentam mudanças nas salas de aula e monitoram seu próprio PD, um importante ciclo de feedback.

  
  

  Os assistentes digitais são o futuro e precisamos adotá-lo e investir muito mais em IA para DP para acelerar a redução da lacuna no treinamento de professores.

(Des/Des)informações

Outra tendência preocupante são as fake news, ou seja, a disseminação intencional ou não intencional de informações falsas.

Isso é particularmente preocupante quando esforços esporádicos se transformam em esforços sistematicamente organizados, levando a campanhas de desinformação que podem ser prejudiciais para países inteiros.

A Figura 3 mostra um aumento na frequência anual com que os jornais proferem a frase “notícias falsas” e, como afirma este artigo da revista PNAS intitulado “Públicos científicos, desinformação e notícias falsas” , “indiscutivelmente tornaram-se mais familiares - e, portanto, mais críveis – suas falsas conotações.”

A Nature publicou este artigo em 2020 intitulado ' The COVID-19 social media infodemia ”no qual foi feita uma análise comparativa da atividade do usuário em cinco diferentes plataformas de mídia social durante a emergência do COVID-19.

Os autores mapearam as proporções (coeficientes de regressão) de postagens e engajamentos questionáveis versus confiáveis. Em uma das fontes (Gab), o volume de posts questionáveis era apenas cerca de 70% do volume dos confiáveis, mas o volume de engajamentos para posts questionáveis era quase 3 vezes maior que o volume dos confiáveis!

Os autores sugerem que o Gab é um ambiente mais suscetível à disseminação de desinformação. Sua análise também sugere que “ a disseminação de informações é impulsionada pelo paradigma de interação imposto pela mídia social específica e/ou pelos padrões de interação específicos de grupos de usuários engajados com o tópico ”.

Concluem que os principais vetores de disseminação da informação estão relacionados às peculiaridades específicas de cada plataforma e dependem da dinâmica de grupo dos indivíduos engajados com o tema.

deepfakes

Em 2017, um usuário do Reddit chamado 'deepfakes' usou aprendizado profundo para trocar rostos de celebridades com vídeos inapropriados e postá-los online. A busca pela palavra “deepfake” em todo o mundo nas tendências do Google resulta na seguinte tendência:

As publicações sobre deepfakes dispararam.

Aqui estão algumas linhas do tempo, uma de uma publicação sobre mídia sintética do Departamento de Segurança Interna e outra da revista Data & Society que deve nos fazer revisitar nossas ferramentas para discernir a diferença entre real e falso.

Está ficando progressivamente mais difícil dizer a diferença.

Se você estiver interessado em mergulhar fundo em como os deepfakes são criados, aqui está uma excelente pesquisa abrangente da Georgia Tech . Os autores mostram como, com uma combinação de apenas algumas estruturas básicas de redes neurais ( Figura-9 ), os deepfakes podem ser detectados e criados ( Figura-10 ).

Também a partir dessa pesquisa, os autores apresentam um gráfico de confiança da informação ( Figura 11 ) que fornece uma estrutura útil para pensar sobre notícias verdadeiras versus notícias falsas.

Correndo o risco de dizer o óbvio, para começar basta usarmos nosso bom senso e sermos mais vigilantes, usarmos instrumentos mais lógicos como contra-argumentos e argumentação paralela para expor absurdos.

Mas, dada a sofisticação dos ataques de desinformação, precisamos de uma abordagem multifacetada que inclua (mas não se limite a):

• Uma chamada à ação para as empresas de tecnologia combaterem isso. Um bom exemplo é o Microsoft Video Authenticator que retorna uma pontuação de confiança de quanto a mídia (foto, vídeo) é manipulada artificialmente.

  
  

• Verificadores de fatos algorítmicos /IA com humanos no circuito para obter um consenso distribuído.

Fosso digital

A divisão digital não foi tão pronunciada quanto durante a pandemia, quando a educação infantil foi prejudicada com a falta de conectividade com a Internet e a disponibilidade de computadores.

Embora a disponibilidade esteja em primeiro lugar quando discutimos a divisão digital, existem outras dimensões que caracterizam a divisão, como acessibilidade (custo, % da renda paga pelo acesso), qualidade do serviço (velocidades de upload/download), gênero (ver estatísticas de ITU and the Gender Digital Divide Index ), segurança, interconectividade ou alfabetização digital.

Esta imagem do Relatório Global Digital Overview de 2022 mostra a disparidade na adoção da Internet em todo o mundo.

Aqui está outra visualização ( Figura 13 ) mostrando a tendência em que os países em desenvolvimento não estão crescendo em adoção tão rápido quanto os desenvolvidos.

A Figura 14 revela ainda a disparidade entre as populações urbanas e rurais, mesmo nas nações desenvolvidas.

Sem dúvida, já existem vários esforços fantásticos para reduzir a divisão digital.

Será bom ver uma abordagem mais holística para expandir o acesso, incluindo esforços como LTE privado para cobrir a última milha e redes comunitárias como Metamesh (um dos primeiros esforços de wi-fi sem fins lucrativos), especialmente para as comunidades carentes.

Olhando para os dados de propriedade do dispositivo em 2022 ( Figura-15) , devemos olhar para o avanço das experiências de aprendizagem móvel. Também precisamos contornar os atrasos da cadeia de suprimentos para manter a continuidade no acesso ao dispositivo.

Uma menção honorária (e potencialmente muito cara) é a tendência muito preocupante de aumento dos custos de danos de ransomware .

Aqui está um instantâneo da Cybersecurity Ventures prevendo que os custos de danos de ransomware atingirão US$ 265 bilhões até 2031.

Espera-se que os custos globais do cibercrime cheguem a impressionantes US$ 6 trilhões até 2025 !

Depois de participar desta jornada, há algo que você gostaria que a equipe HackerNoon soubesse?

Vocês estão fazendo um excelente trabalho incentivando os entusiastas da tecnologia a participar e se envolver com a comunidade.

O que há de especial em você ou em sua empresa que você raramente teve a chance de compartilhar adequadamente, mas realmente queria? (Dê a este um bom pensamento, eu saberei se você não o fez!)

A coisa mais especial que posso dizer sobre Merlyn Mind são as pessoas. Internamente, temos uma equipe incrível e talentosa movida pela missão.

Igualmente especiais são nossos usuários finais (educadores, administradores/diretores de TI, parceiros) que acreditamos ser nossa equipe estendida e colaboradores nesta jornada!

Pessoalmente, tenho uma queda por comida picante, algo que muitas pessoas devem saber. O que pode ser menos conhecido é o certificado que recebi pelo meu “ julgamento duvidoso ” que (me deixe louco) estranhamente eu anuncio com orgulho!

Como fã de Man Vs Food de Adam Richman, decidi tentar uma de suas façanhas - o desafio Phall Curry e concluí o desafio com sucesso e entrei no 'P'hall of Fame!

Os chefs usam máscaras de gás quando cozinham, pois aparentemente usam vários tipos diferentes de pimenta! Então, sim, duvidoso está certo.

À esquerda ( Figura 18) está uma foto não relacionada (ao Phaal) de um restaurante na China que servia comida Schezwan. A parte louca é que tudo flutuando em cima é uma pimenta e estava delicioso.

Que música ou álbum de música você está curtindo atualmente?

Hoje em dia, tenho o Pandora ligado com diferentes estações e descarrego a escolha para a máquina.

Quais são alguns conceitos sobre os quais você gostaria que as pessoas soubessem mais?

Não tenho ideia de quais conceitos as pessoas já conhecem, mas posso mencionar alguns que me serviram bem. Observe que nenhum deles é original, mas eles influenciaram meu pensamento.

1. As ideias gêmeas: bondade computacional e estoicismo computacional.
2. Múltiplas Representações como múltiplas formas de pensar

As Ideias Gêmeas

Encontrei essas ideias pela primeira vez no livro de Brian Christian e Tom Griffiths, “ Algorithms to live by” . Aqui estão as definições :

“ A bondade computacional é um princípio de design que usa a ciência da computação para identificar áreas em que tarefas aparentemente simples criam muito trabalho complexo para as pessoas que devem realizá-las e toma medidas para reduzir essas despesas gerais.”

“O estoicismo computacional é o uso da ciência da computação para identificar os limites da certeza nas decisões difíceis que todos devemos tomar no curso de nossas vidas e para nos ajudar a ter tanta certeza quanto é prático nessas áreas - enquanto deixamos de lado o eu -dúvida que vem de nos perguntarmos se poderíamos encontrar mais certeza trabalhando mais.

As máquinas tentam ser computacionalmente gentis absorvendo grande parte da complexidade. Isso se aplica igualmente bem aos humanos, onde podemos facilitar (simplificando) que outros consumam nossos pensamentos e palavras. Quando deixamos de fazer isso, estamos sendo computacionalmente indelicados.

Múltiplas Representações

Uma das muitas definições da palavra representação que me acompanha há quase duas décadas é Compromisso Ontológico .

No momento em que escolhemos representar ou modelar o mundo/sistema, nos comprometemos com uma compreensão dele, uma possibilidade funcional ou estrutural.

Mas para entender o mundo em sua totalidade é preciso sondá-lo com o maior número de ferramentas possível, usar o máximo de linguagens e níveis de abstração disponíveis e gerar o máximo de teorias que possam ajudar a explicar os diferentes fenômenos do mundo.

Vamos pegar este exemplo de Física do problema de dinâmica na Figura-19.

A mesma ideia de um elevador desacelerando ao subir pode ser representada de forma qualitativa, uma forma semi-qualitativa com vetores para descrever conceitualmente o problema e uma forma quantitativa com símbolos e equações para codificar abstrações, regras, teorias, tudo para resolver problemas do mundo real. Cada um fornece um nível diferente de expressividade.

Uma ideia relacionada, mas maravilhosa, de Bret Victor de mais de uma década atrás são as Explicações exploráveis, em que a alteração de uma representação afeta outras. Para um aluno, esta é uma ferramenta muito poderosa. Eu encorajo os leitores a dar uma olhada aqui . Um trecho de seus escritos que explica a ideia lindamente:

"É tentador ficar impressionado com a novidade de um widget interativo como este, mas a interatividade em si não é realmente o ponto. O ponto principal deste exemplo - o motivo pelo qual o chamo de "explicação explorável" - é a sutileza com o qual o explorável é integrado com a explicação" - Bret Victor

Gostaria de deixar uma citação simples, porém poderosa, de George Polya (matemático) sobre o mesmo assunto:

"É melhor resolver um problema de cinco maneiras diferentes, do que resolver cinco problemas diferentes de uma maneira"

Obrigado por tudo que você faz! – Equipe HackerNoon .

Para maiores informações:

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