近年來，各種先進(jìn)技術(shù)不斷推動(dòng)在線教育高速發(fā)展，成為在線教育企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力“護(hù)城河”。技術(shù)專利不僅僅體現(xiàn)出了一家企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新水平，也對(duì)企業(yè)開拓市場(chǎng)、獲得用戶認(rèn)可貢獻(xiàn)了巨大能量。截止到2021年4月，在線教育科技企業(yè)VIPKID共302件發(fā)明專利通過知識(shí)產(chǎn)權(quán)局初步審查，成為在線教育領(lǐng)域擁有發(fā)明專利數(shù)量最多的企業(yè)之一。
作為一家教育科技公司，VIPKID一直十分重視技術(shù)創(chuàng)新，相關(guān)發(fā)明專利全方位覆蓋了教學(xué)研究、教學(xué)設(shè)備課前課中課后的使用、平臺(tái)運(yùn)營和AI技術(shù)應(yīng)用等眾多環(huán)節(jié)；涵蓋語言理解、圖像識(shí)別、語音處理、音視頻傳輸、教學(xué)監(jiān)控、自適應(yīng)系統(tǒng)、知識(shí)圖譜和用戶畫像等24個(gè)技術(shù)領(lǐng)域；并被大范圍運(yùn)用在VIPKID的教、學(xué)、練、評(píng)、測(cè)等多個(gè)環(huán)節(jié)。
此外，VIPKID還致力于將自身的教育資源投入公益教育，通過先進(jìn)的專利技術(shù)推動(dòng)教育資源平衡。其自研的星云EI平臺(tái)，深度集成了人工智能AI技術(shù)，構(gòu)建了能真正幫到孩子學(xué)習(xí)的教育大數(shù)據(jù)，旨在通過技術(shù)賦能教育，為用戶提供更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。多年來，星云EI平臺(tái)的一系列經(jīng)典實(shí)踐，為行業(yè)帶來了眾多生動(dòng)的案例。
2018年9月中國高層發(fā)展論壇上，甘肅定西山區(qū)的男孩王前進(jìn)出現(xiàn)在演講視頻中。12歲的王前進(jìn)從沒走出過大山，其祖輩都在山區(qū)務(wù)農(nóng)，然而他卻擁有一位身在美國的外教老師，每周帶他了解大山外的世界。持續(xù)三年的學(xué)習(xí)中，王前進(jìn)有了夢(mèng)想：要去看看山外的大海，要每周讀一本書，學(xué)好知識(shí)做一名護(hù)士。
王前進(jìn)的故事發(fā)生在VIPKID搭建的“世界大課堂”中，在這里，超過5萬名的偏遠(yuǎn)山區(qū)學(xué)齡兒童，出現(xiàn)在每周的跨國視頻直播課堂中，在外教老師的引導(dǎo)下，學(xué)語言看世界，并立志要用知識(shí)，走出和父母不一樣的人生軌跡。
這樣的故事每時(shí)每刻都在VIPKID的平臺(tái)上發(fā)生著，在過去的七年間，VIPKID搭建和打磨了“星云EI”平臺(tái)，借此把“世界大課堂”帶給全球數(shù)百萬孩子們，連接優(yōu)質(zhì)的教育資源，讓他們的未來因科技而更美好。而在這百萬孩子的群體中，5萬多的山區(qū)孩子更是因?yàn)椤笆澜绱笳n堂”的創(chuàng)想，面對(duì)未來擁有了更大的選擇性。
星云EI：基于教育大數(shù)據(jù)和人工智能的高品質(zhì)音視頻直播平臺(tái)
據(jù)介紹，“星云”寓意讓全國每一個(gè)孩子都不因地域而落后，無論身處何方都能學(xué)習(xí)到如星云般璀璨的知識(shí)?！癊I”代表Education Intelligence，是VIPKID針對(duì)教育教育場(chǎng)景開發(fā)定制的AI技術(shù)。
星云EI的底層是低延遲高穩(wěn)定的音視頻課堂直播技術(shù)。星云系統(tǒng)提供核心數(shù)據(jù)中心分布、保障骨干網(wǎng)絡(luò)能力，解決了在線課堂的全球網(wǎng)絡(luò)互通和優(yōu)化；通過國內(nèi)外供應(yīng)商和節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，增加國內(nèi)邊緣節(jié)點(diǎn)與海外節(jié)點(diǎn)的覆蓋；借助“邊緣----中心”路由優(yōu)化技術(shù)，優(yōu)化回源網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量；SDN方案，全鏈路優(yōu)化端到端的使用場(chǎng)景。
星云EI還利用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的AI以及大數(shù)據(jù)技術(shù)，打通了在線教育大數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)效果體系之間的聯(lián)系。通過AI分析過往數(shù)年全部老師和學(xué)生的每一節(jié)課，自動(dòng)提取最高效的在線教學(xué)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)教學(xué)體系高效迭代，形成學(xué)生和老師共有的個(gè)性化學(xué)習(xí)圖譜。該平臺(tái)以每節(jié)課的學(xué)生和老師的視頻作為輸入，結(jié)合業(yè)界領(lǐng)先的圖像分析算法、音頻處理算法以及語義分析算法，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在線教育全教學(xué)流程中包括課堂表現(xiàn)、課前課后學(xué)習(xí)行為、LP督學(xué)、各階段學(xué)習(xí)結(jié)果約100項(xiàng)指標(biāo)。星云EI用分析了80萬+學(xué)生、8800萬節(jié)課，處理視頻總數(shù)1.76億條，時(shí)長超50億分鐘，總計(jì)超40億條指標(biāo)數(shù)據(jù)，輸出AI指標(biāo)52.8億個(gè)。AI計(jì)算由流式處理架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，整體處理時(shí)效性在T+1內(nèi)完成。借助先進(jìn)的AI技術(shù)挖掘?qū)W習(xí)現(xiàn)象背后的因果邏輯，讓教、學(xué)、練、測(cè)、評(píng)每一個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化都有跡可循，也通過AI老師實(shí)現(xiàn)了真正的自適應(yīng)學(xué)習(xí)。
在星云EI的音視頻直播技術(shù)保障下，在線一對(duì)一課堂實(shí)現(xiàn)了高清晰度的視頻交互通信，保證網(wǎng)絡(luò)順暢穩(wěn)定與信息安全，在最高達(dá)3.5萬課程實(shí)時(shí)并發(fā)的環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)少于200ms，同時(shí)完課率提升到了99.5%，因網(wǎng)絡(luò)原因而產(chǎn)生的投訴則下降到不足1%，這意味著每年可以為中國孩子多提供超過91萬節(jié)的優(yōu)質(zhì)外教課程。
星云EI實(shí)現(xiàn)了真人老師AI分身 ，利用GAN視覺生成算法并結(jié)合語音技術(shù)，根據(jù)自定義的文本內(nèi)容生成含有自然表情和肢體語言的老師形象。所生成視頻逼真程度主觀打分超過75%，用于衡量音畫同步水平的人臉關(guān)鍵點(diǎn)L2距離僅0.6。真人老師AI分身內(nèi)置的TTS技術(shù)可以在中英雙語言自由轉(zhuǎn)換，通過加入guided attention等技巧優(yōu)化序列對(duì)齊信息，同時(shí)完成了中英文四級(jí)韻律預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了近似人類發(fā)音的韻律特征。目前真人老師AI分身已應(yīng)用在近20%的非1對(duì)1教學(xué)任務(wù)當(dāng)中，可以實(shí)時(shí)與孩子產(chǎn)生交互，根據(jù)孩子的回答內(nèi)容給出不一樣的反饋，提升互動(dòng)性。AI老師的出現(xiàn)打破了山區(qū)教育“師資成本過高”和“供給稀缺”的瓶頸，可極大地節(jié)約運(yùn)營、助教、銷售等金錢成本，以及培訓(xùn)老師所需的時(shí)間成本。
星云EI還提供了智能口語測(cè)評(píng)能力，滿足山區(qū)孩子學(xué)習(xí)效果外化的迫切尋求。語言學(xué)習(xí)過程中，山區(qū)的孩子們?nèi)鄙僬f練的場(chǎng)景。VIPKID研發(fā)的AI口語評(píng)測(cè)和AI智慧教育，讓邊遠(yuǎn)貧困孩子上課之后，仍然可以持續(xù)說英語聽英語。
VIPKID利用積累了7年的英語外教的語音數(shù)據(jù)，通過半監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)、DNN GoP的口語評(píng)測(cè)技術(shù)，融合BLSTM、TDNNF、CTC、Attention、GBDT等多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與算法機(jī)制，提取包括GoP在內(nèi)的超過100維的高維口語語音特征，針對(duì)性的構(gòu)建了充分適合中國青少兒學(xué)習(xí)英語時(shí)的口語練習(xí)評(píng)測(cè)模型和系統(tǒng)。其AI英語口語評(píng)測(cè)技術(shù)能夠具有卓越的適合中國青少兒的英語口語水平準(zhǔn)確度和區(qū)分度。星云EI口語評(píng)測(cè)的Pearson相關(guān)系數(shù)比國內(nèi)平均水平提升了11.6%。系統(tǒng)針對(duì)實(shí)際學(xué)習(xí)場(chǎng)景，通過語音活動(dòng)檢測(cè)、語音信號(hào)前端處理、ASR、聲紋與說話人分離等多種語音技術(shù)的優(yōu)化，可靠保障了課堂教學(xué)以及各個(gè)口語練習(xí)場(chǎng)景的評(píng)測(cè)質(zhì)量和用戶交互體驗(yàn)，達(dá)成率超過98.3%。目前，VIPKID的AI口語評(píng)測(cè)系統(tǒng)，已成為近百萬青少兒的最佳“AI陪練老師”，日均調(diào)用量已達(dá)近千萬次。
為提升老師人效，星云EI集成了自動(dòng)作業(yè)批改平臺(tái)。自動(dòng)作業(yè)批改基于光符識(shí)別技術(shù)(OCR)和自然語言技術(shù)(NLP)實(shí)現(xiàn)，自上線來日均批改作業(yè)10W+，日均節(jié)省每個(gè)教輔老師人力2小時(shí)。家長或老師只需拍照作業(yè)上傳檢查，平臺(tái)將在1秒內(nèi)給出批改結(jié)果，對(duì)有錯(cuò)誤的題目進(jìn)行高亮標(biāo)注，并推薦出正確的答案。自動(dòng)作業(yè)幫助山區(qū)老師人效提升達(dá)到30%以上，將更多的精力給與到與孩子互動(dòng)的環(huán)節(jié)，同時(shí)孩子們也享受到更快更準(zhǔn)確的作業(yè)批改質(zhì)量。
星云EI還實(shí)現(xiàn)教育界首個(gè)“AI看課”系統(tǒng)，“AI看課”能夠利用音視頻分析技術(shù)，自動(dòng)總結(jié)上課信息，快速了解師生上課背景，以此作為師生互動(dòng)情況的重要參考。該系統(tǒng)集成了課件大綱，可以幫助教輔老師快速、全面了解本節(jié)課外教授課知識(shí)點(diǎn)。該系統(tǒng)還自動(dòng)給UA測(cè)評(píng)、外教發(fā)音、學(xué)生發(fā)音、精彩視頻等信息打點(diǎn)，幫助教輔老師快速掌握整節(jié)課師生核心指標(biāo)是否正常。使用“AI看課”系統(tǒng)，家長還可以隨時(shí)查看學(xué)習(xí)情況。部分在外務(wù)工的山區(qū)孩子家長，更是可以借助此系統(tǒng)了解孩子學(xué)習(xí)進(jìn)展，增進(jìn)親子聯(lián)系。目前AI看課系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了日均20多萬節(jié)課的調(diào)用量，讓孩子的每一節(jié)課都成為收獲滿滿的精彩回憶。
經(jīng)驗(yàn)遷移，助推教育精準(zhǔn)扶貧
“扶貧必扶智，治貧先重教”，為貧困山區(qū)兒童提供良好教育，是社會(huì)阻斷貧困代際傳遞的有效途徑。在為東部發(fā)達(dá)城市學(xué)生提供一對(duì)一教育服務(wù)四年后，VIPKID沉淀在線教學(xué)能力，遷移服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，推出“鄉(xiāng)村公益英語課堂”項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)北美外教與貧困山區(qū)兒童直接在線，有力的推動(dòng)了教育扶貧的實(shí)施。
眾多“王前進(jìn)們”的故事正在VIPKID平臺(tái)上發(fā)生，還有更多“埋下一顆種子 長出一棵大樹”的美好故事即將發(fā)生。借助科技的力量，讓世界更美好，這是全人類的夢(mèng)想，究根到底，“科技向善”是全世界共同的愿景。VIPKID在“科技向善”的愿景指導(dǎo)下，面對(duì)“教育扶貧”這一課題，“軟”“硬”并施，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打破城鄉(xiāng)教學(xué)之間的壁壘。這一創(chuàng)新，將為“教育扶貧”這一國家戰(zhàn)略開創(chuàng)新模式。
在推動(dòng)教育精準(zhǔn)扶貧的背后，VIPKID在技術(shù)上的投入與研發(fā)同樣收獲了眾多來自外界的肯定。憑借302件技術(shù)發(fā)明專利領(lǐng)跑行業(yè)的同時(shí)，VIPKID還在美國、歐洲、日本、韓國、臺(tái)灣等多個(gè)國家/地區(qū)進(jìn)行了專利的海外布局，并在2020年斬獲了“北京市海淀區(qū)高價(jià)值專利培育大賽”大獎(jiǎng)。星云EI平臺(tái)作為VIPKID的重要技術(shù)研發(fā)成果，承載了VIPKID強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力，同時(shí)也體現(xiàn)出了VIPKID在技術(shù)上的高投入以及領(lǐng)先性。未來，憑借星云EI平臺(tái)，VIPKID將幫助更多的孩子們連接優(yōu)質(zhì)教育資源，插上夢(mèng)想的翅膀。
