从无人驾驶到软件工程，从金融行业到医疗领域，人工智能（AI）正在飞速融入我们日常生活的方方面面，尤其是 ChatGPT 等大模型，在我们的社会和全球经济中扮演着越来越重要的角色。
然而，尽管许多现有的机器人平台可以被用于 AI、多媒体和机器人教育中，但它们普遍存在成本高、设计单一、缺乏吸引力等问题。
如何为所有人提供经济、优质、且有吸引力的 AI 教育？
如今，人们有了一种新选择——来自南加州大学和康奈尔大学的研究团队创建了一个低成本、易获取的开源学习模块，帮助大学生和高中生从零开始打造自己的机器人朋友。
据介绍，这一学习模块不仅提供开源文档、组装手册和经济实惠的材料、还可以自由定制和扩展，从而帮助来自不同社会经济背景的学生，根据个人的教育目标获得个性化的学习体验。
另外，这一学习模块还特别强调以人为本的 AI，希望学生能够通过实践学习活动更好地理解人与 AI 的交互和 AI 伦理问题。
相关研究论文以“Build Your Own Robot Friend: An Open-Source Learning Module for Accessible and Engaging AI Education”为题，已于近期在国际先进人工智能协会（AAAI）的教育专题讨论会上发表。该论文的共同第一作者Zhonghao Shi 表示：“我们认为，让学生像学习数学和物理一样，学习 AI 知识是非常重要的。我们可能不会每天都使用这些学科，但对这些概念的基本了解有助于我们更好地工作，并对新技术保持关注。”
经济实惠、可定制、以人为本
据介绍，该开源学习模块主要包含三个部分：机器人技术、机器学习（ML）、软件工程和机械工程，为学生提供了有关 AI 各个方面的实践经验和入门指导，主要有以下三个特点：
1.经济实惠
研究团队对最初由康奈尔大学的 Hoffman 开发的小型开源机器人 Blossom 进行了定制和简化（从 63 个组件减少到 20 个），这减少了学习者的成本和开发时间。相比于成本更高的激光打印，他们选择了 3D 打印技术来制作材料，这使得一个定制机器人的制作成本约为 250 美元。相比于现有的机器人平台，如 NAO 机器人（成本约为 15000 美元）或 Poppy 机器人（成本约为 7000 美元），制作成本显著降低。不仅如此，这些改进也缩短了机器人的组装时间，使机器人更加经济实惠、易于使用。
2.可定制性
研究团队在学习模块中更新了开源软件和硬件材料，并创建了详细的文档和视频教程。学习者不仅能轻松创建自己的机器人基础版本，还能发挥创造力，根据自己的选择定制机器人的扩展功能。
该论文的共同一作 Allison O’Connell 通过钩针编织技术，设计了五种 Blossom 外观，并为每种版本制作了详细、易学的图案和教程，包括婴儿连体衣、针织和钩针编织选项，这些都是低成本和可定制的。
在制作完机器人后，学生们还可以进一步定制 Blossom，比如机械眉毛、变色灯，甚至是表情丰富的面部屏幕。
“通过将手工制作融入这个项目，我们希望吸引那些可能从未考虑过如何将自己的技能与机器人和工程学结合起来的有创造力的学生。”对O'Connell 来说，创造力一直是她自己的工程旅程中至关重要的一部分。
图：机器人被编程为识别用户的头部姿势并模仿用户的头部运动。
3.以人为本
现有的 AI 学习模块主要关注没有任何社交或表达能力的 AI 智能体，尚未考虑以人为本的 AI 和 AI 伦理问题。在机器人学领域，现有的课程和学习模块广泛涵盖机器人定位和操纵等常规机器人任务。同样，在机器学习教育中，课程和学习模块也主要侧重于机器学习管道的技术方面，通常使用的数据集并未关注以人为本这一主题。
研究团队认为，在 AI 教育中纳入以人为本的 AI 这一主题非常重要。他们将 AI 学习模块设置为构建个人社交机器人，正是为了向学生介绍这一主题，他们设计的学习涵盖了与以人为本的 AI 相关的教育内容，如人机交互、人类感知、情感计算和 AI 伦理等。
自己动手、打造一个机器人伴侣
为了对这一学习模块进行评估，研究团队与 15 名大学生进行了为期两天的可用性测试研讨会。
学生们被分为四组，跟随学习模块的指导组装了 Blossom 机器人，并在其外部添加了针织配件。他们通过构建和编程机器人来识别、跟踪和模仿他们的头部姿势，并使用预先训练好的头部姿势跟踪和手势识别模型，来检测和模仿用户的点头行为。研讨会结束时，四个小组的学生都顺利完成了工作目标。
研讨会结束后，92% 的参与者认为研讨会帮助他们了解了更多关于机器人和电子工程、计算机科学和软件工程、AI 和 ML 以及机械工程相关的知识；85% 的参与者表示，学习过程简单易懂；所有参与者都认为，研讨会有助于鼓励他们在未来学习更多有关机器人和 AI 的知识。
图：量表调查结果。
以上，研究结果表明，这一学习模块可以提供有效、易于操作、富有吸引力的 AI 学习，能够增强学生进一步学习机器人和 AI 的兴趣。
在未来的工作中，研究团队计划与高中学生一起对该模块进行评估，从而进一步验证和改进该模块，供不同教育水平的学生使用。