Elevant toas: õppimine ja tehisaru

Hariduses ei ole küsimus tehisaruga enam selles, kas seda kasutada, vaid kuidas teha seda nii, et see toetaks õppimist, mitte ei asendaks seda. See on oluline probleem, mida tehisaru kasutamisel küll teatakse, kuid millest räägitakse liiga vähe.

Tehisintellekt hariduses professor Danial Hooshyar ja koolipsühholoogia teenekas professor Eve Kikas räägivad intervjuus “elevandist toas” ehk tehisaru mõjust õppimisele. Vestlust juhib Aija Sakova.

 

Aija Sakova: Möödunud aasta lõpus ilmus teie mõlema osalusel artikkel tehisaru vastutustundlikust kasutamisest hariduses, kus rõhutate, et oluline on rääkida mitte pelgalt tehisaru kasutamisest hariduses, vaid selle kasutamisest hariduse teenistuses. Alustame aga veidi kaugemalt. Danial, sinu hariduslik taust on infotehnoloogias. Kuidas sai sinust tehisaru vastutustundliku kasutamise eestkõneleja hariduse valdkonnas?

Danial Hooshyar (D. H.): Ma ei pea ennast küll eestkõnelejaks, kuid suur osa minu uurimistööst tegeleb tõepoolest tehisaru vastutustundlikku kasutamisega hariduses. 2018. aastal, kui kolisin Eestisse ja hakkasin tihedamalt koostööd tegema haridusuurijate ja -praktikutega, mõistsin midagi olulist: kuigi täielikult andmetel põhinevad mudelid võivad pakkuda paremat ennustamisvõimet, ei tea me sageli, kas need kajastavad tegelikke põhjuslikke seoseid või on tegemist vaid näiliste korrelatsioonidega. 

Pärast mitmeaastast eksperimenteerimist erinevate tehisaru lähenemisviisidega mõistsin, et tehisaru vastutustundlik kasutamine hariduses ei ole võimalik ilma vastutustundliku arendustööta. Tänu suurtele keelemudelitele on muutunud veel selgemaks, et tagantjärele tehtavad parandused (nt ChatGPT täpsustamine) ei suuda kõiki probleeme lahendada. Probleemid on sageli juba süsteemi sisse ehitatud. 

Mul on hea meel tõdeda, et oleme Tallinna Ülikoolis rahvusvaheliselt ühed esimesed, kes on panustanud hübriidsesse tehisaru suunda. Oleme selles valdkonnas töötanud juba viis aastat, alates esimese artikli ilmumisest. 

 

Mida kujutab endast hübriidne tehisaru suund? Kuidas see erineb sellest, mida igapäevaselt kasutame?

D. H.: Hübriidse tehisaru mõistmiseks on esmalt oluline eristada kaht peamist tehisaru lähenemist. Sümboolne tehisaru põhineb inimese määratud reeglitel ja struktureeritud teadmistel. Selle peamine eelis on see, et otsustamisprotsess on läbipaistev ja selgitatav, kuid selliste süsteemide loomine on sageli keeruline ja aeganõudev.

Hiljem kujunes välja masinõpe, kus süsteemid õpivad mustreid otse andmetest. Need meetodid võivad saavutada väga täpseid ennustusi, kuid nende otsustamisprotsessi on sageli raske tõlgendada ning ekspertteadmiste lisamine neisse on keeruline.

Hübriidne tehisaru ühendab seega mõlema lähenemise tugevused ja võimaldab süsteemidel õppida samal ajal nii andmetest kui ka inimteadmistest. Üks näide sellest lähenemisest on neurosümboolne tehisaru, mida nimetatakse ka tehisintellekti kolmandaks laineks. See ühendab moodsad masinõppemeetodid sümboolsete meetoditega, et lahendada tehisarusüsteemide n-ö musta kasti piiranguid. Erinevalt paljudest igapäevastes rakendustes kasutatavatest tehisarusüsteemidest on hübriidse tehisaru eesmärk muuta tehisaru seletatavamaks, usaldusväärsemaks ning luua parem kooskõla teadmiste ja väärtustega. 

 

Kuidas moodustus teie tehisaru hariduse teenistuses (AIED) uurimisrühm?

D. H.: Ehkki teadlaste koostöö sai alguse juba mõnda aega tagasi, siis Tallinna Ülikooli juures alustasime uurimisrühma tegevusi 2022. või 2023. aastal. Tol ajal moodustasime koos mõne kolleegiga ja valdkonnast huvitatutega väikese uurimisrühma ning meist sai aktiivne kogukond. Ühistöö tulemusena kiideti heaks meie ETAG-i Edu-HAI rühmagrant ja jätkasime selle interdistsiplinaarse meeskonnaga AIED suuna arendamist.

 

Teie uurimisrühm rõhutab, et on oluline rääkida mitte pelgalt tehisaru kasutamisest hariduses, vaid selle kasutamisest hariduse teenistuses. Miks on selline eristus oluline? 

Eve Kikas (E. K.): Ehitaja kasutab erinevaid tööriistu ning on edukas siis, kui tema tööriistakastis on neid piisavalt ja ta oskab neid sobivalt kasutada. Nii vajab ka õpilane tööriistakasti, kuhu kuuluvad teadmised õppimisest, õpioskused (nt õppimise ja motivatsiooni juhtimise strateegiad), hoiakud, uskumused, väärtused. 

Tehisaru on üks tööriist selles tööriistakastis. See on juba olemas ja seda kasutatakse, aga sageli mitte viisil, mis toetaks pikaajalist õppimist. Õppimine tähendab uute teadmiste konstrueerimist, nende seostamist olemasolevatega ja vajaduse korral vanade ümbermõtestamist. See nõuab pingutamist, aega ja aeg-ajalt ka vigade tegemist. 

Seetõttu on selge, et lihtne faktiküsimuste küsimine ChatGPT-lt ja kiire vastuste saamine ei arenda mõtlemist ja õpitava mõistmist. See tähendab, et tuleb mõelda sellele, kuidas muuta tehisaru kasutamine õppimist toetavaks – selliseks, mis aitab õppijat, kuid ei õpi tema eest. 

Tehisaruga seotud probleem on terav seetõttu, et see on võimas tööriist ja seda on väliselt lihtne kasutada. Siit tulenebki oht, kuna selle abil saab lihtsalt ka väärteadmisi. Selleks, et tehisaru õppimise hüvanguks kasutada, tuleb osata eristada õiget ja väärinfot, aga ka sobivaid ja mittesobivaid küsimusi. Kuna noored alles õpivad neid oskusi, tähendab tehisaru vastutustundlik kasutamine koolis ka õpioskuste, probleemide lahendamise ja loogilise arutlemise õpetamist. See tähendab, et tehisaru kasutuselevõtuga tuleb koolis rohkem teadvustada õppimise psühholoogilisi protsesse ja toetada just üldpädevuste arengut.

 

2024. aasta alguses loodi Tallinna Ülikooli juurde hariduspsühholoogia keskus. Millest tekkis keskuse loomise vajadus just nüüd?

E. K.: Keskuse loomiseni on viinud mitmed muutused nii psühholoogia- kui ka haridusteadustes ning ühiskonnas ja kogu maailmas. Hariduspsühholoogilistes dokumentides rõhutatakse vajadust toetada ennast juhtivate inimeste arengut, sest vaid nemad suudavad toime tulla VUCA (Volatility, Uncertainty, Complexity, and Ambiguity, eesti keeles: volatiilsus, ebakindlus, keerukus ja mitmetähenduslikkus) maailmas. 

Eve Kikas: "Tehisaru kasutuselevõtuga tuleb koolis rohkem teadvustada õppimise psühholoogilisi protsesse ja toetada just üldpädevuste arengut."

Kooli ülesanne pole enam pelgalt akadeemiliste teadmiste andmine, vaid laiemalt isiksuse arendamine, et tagada tema heaolu nii koolis kui ka hiljem. See tähendab, et õppijat tuleb varustada laiema teadmiste-oskuste ning hoiakute-väärtuste pagasiga. Lisaks akadeemilistele oskustele on olulised õpioskused, sotsiaalsed oskused, enesejuhtimisoskused, samuti vastavad hoiakud ja väärtused. Eesti riikliku õppekava mõistes tähendab see üldpädevuste arendamist. 

Seda kõike on lihtne öelda, kuid äärmiselt keeruline ellu viia. See eeldab muutusi õpetamises, mis omakorda tuginevad teadmistele sellest, mis on õppimine. Muutus hariduse eesmärkides on suurendanud psühholoogiateadmiste olulisust õpetamisel. 

 

Teie artikkel „Vastutustundlik tehisintellekti kasutamine: inimese-tehisintellekti hübriidregulatsioon seisab silmitsi elevandiga toas” (Towards responsible AI for education: Hybrid human-AI to confront the elephant in the room) avaldati eelmise aasta lõpus ajakirjas Computers and Education: Artificial Intelligence. Selles uurimuses selgitatakse erinevaid masinõppe- ja tehisarumudeleid, aga ka tehisaru vastutustundliku kasutamise kitsaskohti. Artiklis rõhutate, et tehisaru arendamine peab olema vastutustundlik ja võtma arvesse õppimist. Lisaks väidate, et praegu on meil probleem, millest keegi tegelikult rääkida ei taha. Kas saaksite täpsustada, milles see probleem täpselt seisneb ja miks me seda käsitleda ei taha?

D. H.: Nagu mainitud, on tehisaru rakendamisel hariduses endiselt palju probleeme. Lühidalt öeldes on mõned neist kontseptuaalsed: me ikka veel ei mõista, mida tehisaru hariduses tegelikult tähendab ja mida me sellelt ootama peaksime. Nii näiteks käsitletakse viimasel ajal sageli LLM-e ehk suuri keelemudeleid ainsa lahendusena. 

Samal ajal jätame õppijate mudeldamisel tähelepanuta olulised õppimisprotsessid, nagu emotsioonid, motivatsioon ja kognitsioon, ning ignoreerime suures osas huvirühmi. Tehisaru süsteeme arendatakse sageli ilma haridustöötajate tegeliku kaasamiseta. Samuti seisame silmitsi metoodiliste probleemidega, nagu valede mudelite või hindamismeetodite kasutamine mudeli õppimiseks mõeldud andmestikus, tuginemine ebapiisavale seletatavusele ja mudelite võrdlemisele. Nendele lisanduvad eetilised ja praktilised kitsaskohad. 

Danial Hooshyar : "Tehisaru koolidesse toomine on õige, samas julge samm. Peame olema ettevaatlikud sellega, mida me õpilastele anname, eriti üldhariduse tasemel."

Seega ei ole tegemist üheainsa probleemiga, vaid see on kombinatsioon asjadest, mida me küll teame, kuid millega me ikkagi veel piisavalt ei tegele. Neile, kellel puudub tehniline taust, ütleksin, et see on vaid jäämäe tipp. 

„Elevant”, mille olemasolu me kõik teame, kuid mida me tegelikult ei käsitle, on palju suuremaks kasvanud ja täidab nüüd kogu ruumi. Viimasel ajal on see suurte keelemudelite kiire laienemise tõttu muutunud veel nähtavamaks. Paljud teadlased ja praktikud rakendavad keelemudeleid, mis on arusaadav, sest need on võimsad ja lihtsalt kasutatavad, kuid sageli me ei teadvusta, et nendega kaasnevad ka tõsised probleemid, nagu kallutatus, n-ö musta kasti käitumine, hallutsinatsioonid. Neid ei saa lahendada lihtsa seadistuse kaudu.

 

Samal ajal on keelemudelid meie tööd oluliselt lihtsustanud ja me jõuame seetõttu kiiremini teatud tööülesandeid lahendada. Miks siis ikkagi ei ole tark piirangute seadmine lahendus?

D. H.: Kõrghariduses võivad mõned keelemudelite seadistused aidata neid probleeme leevendada ja erinevad süsteemid võivad olla üsna kasulikud. Kuid alg- ja põhikooli jaoks on suured keelemudelid veel ebaküpsed ega ole sageli täielikult usaldusväärsed. 

Ma mõistan, et on tugev surve viia tehisaru koolidesse ja ma toetan seda – niikaua, kui seda tehakse õigesti.

Tehisaru hariduses ei ole lihtsalt moesõna. Nii nagu internet või kalkulaatorid tulid, et jääda, nii ka tehisaru. Mulle meeldib väga, mida sihtasutus TI Hüpe teeb. Tehisaru koolidesse toomine on julge samm, kuid me peame olema ettevaatlikud sellega, mida me õpilastele anname, eriti üldhariduse tasemel.

Kui meie pakutavad tehisaruvahendid annavad valesid või eksitavaid vastuseid, võivad õpilased – kellel ei pruugi veel olla tugevaid kriitilise mõtlemise oskusi – neid pimesi usaldada. See võib mõjutada nende õppimise suunda, enesekindlust ja motivatsiooni.

Suurte ettevõtete välja töötatud tehisaruvahendite kasutusele võtmine, arvestamata õpilaste õpiprotsesse, emotsioone ja tausta, ei ole õige lähenemisviis. Nõuetekohane arendamine ja vastutus on hädavajalikud. Muidu ei ole mingit garantiid, et need vahendid on ohutud või tõhusad.

 

---

Tehisintellekt hariduses professor Danial Hooshyar on Eesti Teadusagentuuri personaalse rühmagrandi „Õppimise hübriidregulatsioon avatud õppijamudeli kaudu: õpilaste tähendusrikka õppimise toetamine” ehk Edu-HAI (01.01.2024–31.12.2028) juht. Ühtlasi veab ta eest Tallinna Ülikooli juures tegutsevat rahvusvahelist, eri valdkonna ekspertidest koosnevat uurimisrühma AIED-TLU, mille fookuses ongi tehisaru hariduse teenistusse rakendamine.

Koolipsühholoogia teenekas professor Eve Kikas juhib 2024. aasta algusest Tallinna Ülikooli juurde asutatud hariduspsühholoogia keskuse tööd ja kuulub ka AIED-TLU uurimisrühma ning on osa Danial Hooshyari juhitud ETAG-i grandimeeskonnast.