人工知能はスポーツや芸術教育における革新的な発展をどのように促進できるのでしょうか?

[[407981]]

著者

テンセント研究所の上級研究員、周丹氏

趙雲傑 テンセント研究所 研究助手

2021年、教育業界は校外の教科教育・研修機関に対する全面的な是正を開始した。広告や資金追及が横行し、最大限の罰金や大規模な人員削減が行われるまで、わずか半年足らずで終わった。教育部は、校外教育・研修産業の発展を規制するために、特別な校外教育・研修監督部を設立し、国家政策の策定から地方での実施まで前例のない努力を払っています。一方、体育や芸術教育などの質の高い教育については、教育部は発展の深化を提唱、奨励、支援し続けている。5月6日には全国学校体育・美的教育推進会議を開催し、高校入試における美的教育の推進を明確にした。5月17日には中国書道・武術・戯曲教育指導委員会を設立し、中国の優れた伝統文化をさらに継承・発展させ、キャンパスや教室に中国書道・武術・戯曲を推進した。この記事は、スポーツ、美術、音楽などの分野と人工知能の統合の現状を分析することから始まり、直面した問題を分析して議論し、教育の観点から次の課題とその対応を指摘しています。

導入

美術教育とは、文学、音楽、美術などを芸術的手段や内容として用いる美的教育活動を指し、美的教育の重要な一部を占めています。かつては、科学技術の合理性と芸術の感性を結びつけることは難しかったのですが、現在では科学技術の継続的な進歩により、両者が融合してイノベーションの火花を散らしています。将来的には、体育と美術教育の両方で、テクノロジーの要素がより深いレベルで統合されるでしょう。

中国共産党第19回全国代表大会の報告で「質の高い教育の発展」が求められて以来、体育と芸術教育は基礎教育段階を強化し、学生の総合的な資質を向上させるための重要な方向となっている。「新しい高校入試計画」の導入に伴い、体育、音楽、美術、書道などが次々と評価科目に含まれるようになる。スポーツと芸術の教育資源の構築を強化し、教育レベルを向上させることは避けられない動きとなり、さまざまな分野の複数の教科から注目されている。人工知能などの技術力は、スポーツや芸術教育の発展に手引きとサポートを提供し、教育の発展をよりインテリジェントで人間的なものにします。

人工知能とスポーツと芸術の科目

統合開発の現状

体育教育への人工知能の推進は、主に、体育教師へのプレッシャーの軽減、カリキュラム改革の概念の実施、教師教育モデルの変更、研究パラダイムの包括的な変革に反映されています。人工知能の発展は、体育に強力なサポートと援助を提供し、スポーツ競技の本質と目標を実現することができます。

（１）大学体育科教育における新しいメディアインタラクティブ評価システム

北京大学先端コンピューティング研究センターのAIPE（人工知能体育）は、人工知能を体育に応用する画期的な試みである[1]。このプロジェクトでは、コンピュータビジョン技術における単一視点の人間姿勢推定アルゴリズムを使用して、ビデオから3次元空間の人間の骨格を復元します。また、プロスポーツの評価指標に基づいて対応する評価アルゴリズムを開発し、ビデオ内のアスリートのスポーツトレーニングをグラフィックとテキストで評価します。

図1 AIPE単一視点人物姿勢推定アルゴリズム[1]

学生はAIPEニューメディアデータインタラクションプラットフォームにログインし、撮影したスポーツビデオをアップロードするだけで、AI評価システムは高性能コンピューティングプラットフォームを介してビデオ素材の人間の姿勢推定とキーフレーム評価を実行できます。教師はAIPEを通じて評価結果を確認し、評価結果レポートを生成できます。 AIPEは2020年5月の導入以来、体育指導の柔軟性とインタラクティブ性を大幅に向上させ、教師と生徒から高い評価を得ています。

図2 体育新メディアインタラクティブ評価システム

（２）小中学校におけるスマートスポーツの新モデル

テンセント教育は人工知能技術を活用して、スマートスポーツの新しいモデルを構築しています[2]。保護者や教師の負担を増やすことなく、宿題の割り当て、練習の監視、スキルの復習、完了のフィードバック、効果の評価、ビッグデータ統計、競技への参加、スキル評価、個人の成長記録、スポーツスキルレベルの評価など、課外スポーツのすべての要素を自動化します。

湖南省長沙市では、人工知能、ビッグデータ、モノのインターネットなどの情報技術を活用し、スマート縄跳びを入り口として、他の補助的なスマートスポーツ機器（スポーツフォンウォッチ、スマートスポーツキャビン、縄跳びスマート検出ボックスなど）と組み合わせ、体育の授業、体育の宿題、生徒の身体の健康管理の全プロセスに深く統合し、学校が放課後、休憩時間、授業中に新しいスマートスポーツモデルを作成できるように支援しています。

（３）中等職業学校におけるダンス動作のインテリジェント分析指導

偶然にも、ダンス指導においては、インテリジェントなダンス動作分析ソフトウェアの開発と応用が明確な傾向を示しています[3]。ダンス指導は、常に「形式が先、感情が後」という学習ルールに従っています。教師が情報知能技術を使用してダンスハイブリッド指導モデルを変革すると、「生徒が主体、教師が主役」を実現でき、従来のダンス指導における「1対多」の教師の欠点と、タイムリーな監視と指導の難しさを補います。生徒の学習プロセスのリアルタイム記録と評価は、教師と「データ」の二重の指導に変換されます。同時に、現場の教室の学習時間を再配分して、生徒に協力的な探求と独立した学習のスペースを提供し、ダンス指導を最適化します。

2. AI＋音楽＝空間の文脈で独自に生み出される音楽授業

ビッグデータを通じて人間の音楽知能を分析し、人間の視覚、聴覚、触覚、感覚、思考、推論の情報処理をシミュレートし、独自のニューラルネットワークとアルゴリズム生成を構築することで、最終的には人間の音楽知覚、音楽認識、音楽研究、音楽創造に適用され、「人間とコンピューターの相互作用」という新しい音楽教育モデルを革新します。音楽の授業では、人工知能システムによって主要なコンサートのシーンをその場でリアルタイムにシミュレートし、生​​徒の審美的感覚を向上させることができます。

図3 音楽人工知能と音楽教育の関係[4]

（１）小中学校向け３D AI音楽教室

星海音楽学院は、小中学校に「3D人工知能音楽教室-小中学校向け音楽シーン空間」の構築を提唱しています[4]。ドルビーマルチシーンサウンドテクノロジーとドルビーアトモススピーカーレイアウトのハードウェア構成を使用して、クリアで豊かで階層化された音響空間を作り出し、学生が音楽シーン空間で音楽ストーリーを体験できるようにします。音声アシスタントとインテリジェント3Dオーディオの組み合わせにより、学生はスライドスクリーン入力モードから、言語コマンド、リスニング、鑑賞、作成の便利で高速なモードに切り替えることができます。音楽情報検索、歌唱合成、デジタルオーディオウォーターマークなどの関連技術と音楽教育との深い統合により、学生は巨大な音楽ライブラリの音楽、効果音、その他の必要な素材を即座に呼び出し、「音楽シーン空間」で音楽ストーリーを解釈、適応、作成できます[5]。

人工知能電子楽器には、伝統的な楽器にはない利点があります。電子楽器は、多数の楽器音を保存する機能があり、これに基づいて楽器音を配置して、トップレベルの楽器の音響効果をシミュレートすることもできます。良いピアノやバイオリンは数万元かかることは誰もが知っていますが、シミュレートされたサウンドを使用すると、この問題を解決できます。さらに、仮想ホスト、人工知能伴奏、5G + VR / AR共有プラットフォームなどの多くの最新要素が、学生がトップレベルの音楽教育体験を得るのに役立ちます。

（２）大学における音楽作曲への人工知能の応用

伝統的な作曲技法理論には、ハーモニー、テクスチャ、音楽の段落構造などのモジュール式の教授システムがあります。音楽人工知能は、教育システムをシミュレートできるだけでなく、効率的で独立した強力な作曲計算機能も備えています。初のAI音楽インテリジェント作曲ソフトウェアであるOrb Composerは、管楽器、弦楽器、ピアノ、電子楽器、ポップロック、アンビエントの6つの基本音楽モジュールをリリースし、指定されたスタイルの音楽作品を即座に作成できます。音楽人工知能は、音楽について少し知っている人でも「音楽を作曲する」という夢をすぐに実現できるようにします。一定の作曲能力を持つ人の場合、このソフトウェアは創造的なインスピレーションを引き出し、自動的に生成された作品にパーソナライズされたプロフェッショナルな詳細な変更を加えることができます。

図4 インテリジェント音楽作曲ソフトウェアOrb Composer[4]

3. AI + アート = 「生まれ変わった」アートマスターによるアートクラス

新しい学習指導要領では、「生徒の教育の質を総合的に向上させるにあたっては、まず情操教育をその中心に据えなければならない」と明記されている。美術教育は、作品の知覚訓練や自然観察などを通じて、直観的な感性を養い、視覚体験を形成し、芸術・人文科学の知識を習得し、主題の知識と経験を蓄積することを目指します。人工知能と芸術教育の統合は、芸術に対するより良く深い認識と美の理解を得るのに役立ち、自分自身の教養と内包を向上させるでしょう。

芸術コースでは、人工知能などの情報技術への投資により、伝統的な教育方法の変革が加速しています。コンピュータ支援技術により、アート デザイン作品の 3 次元レンダリングを表示できます。パノラマ レンダリングの表示により、教師と生徒はアート デザイン作品をあらゆる角度から見て、問題点を発見し、後で修正しやすくなります。3 次元モデルは、生徒がアート デザイン作品に対する理解を深め、デザイナーと共感するのにも役立ちます。人工知能の生成的敵対的ネットワーク技術（GAN）を美術教育に適用することで、モネやゴッホなどの芸術の巨匠を「生まれ変わらせ」、生徒たちに優れた芸術体験を提供できるようになります。

図5 人工知能に基づくアートコース画面生成プラットフォーム

4. AI + その他 = 想像力の余地が広がる

（１）人工知能マシン詩人

古代の詩は中国の伝統文化の重要な部分であり、古代中国人の文学的、芸術的美学と人生観の集大成です。人工知能と詩作教育の融合[6]は、創作の領域と内包を進歩させ、「科学性」と「創造性」の相乗効果をもたらし、古代詩の創作を大幅に強化し、中国の伝統文化の継承と革新を促進しました[7]。

人工知能は古代詩の創作に新たなモデルを切り開きました。現在、世間の評価では、機械詩人が書いた古代詩の多くは、ほぼ人間の詩人のレベルに達しています。機械詩人が詩を書くための基本条件は、(1)十分なコーパスです。機械詩を書くには、ビッグデータの保存と検索に必要な資料が必要です。(2)問題を体系的に記述するための戦略的なメカニズムを表す、便利で明確なアルゴリズム、(3)計算能力です。システムは通常、リズム モデル、押韻モデル、および文法の正確性を保証する自然言語モデルの 3 つの部分で構成されます。

（２）人工知能書道教室

雲南省では、「莫雲知能書道キャンパス支援プロジェクト」が「人工知能＋書道教育」モデルを採用し、書道教育に科学技術コンテンツを加え、的確に書道教育支援を提供し、雲南省の1,000校以上の小中学校で書道コースの普及をさらに進めている[9]。

図6 雲南省昆明市盤龍小学校の4年生がスマート書道の授業を体験している様子

問題、課題、解決策

1. 人工知能技術は急速に進歩しているが、人間の芸術の感情的な共鳴にはまだ達していない。

人工知能技術はすでに、基本的な授業準備、スポーツや美術史の知識の指導、歴史や理論の試験問題の分析、的を絞った宿題の割り当てなどで教師を支援することができます[10]が、人工知能はまだ想像力が豊かではなく、人間との感情的な共鳴を表現することができないことにも注意する必要があります。感情的なケアと複雑な創造性の育成の面でさらに改善する必要があります。現在の弱い人工知能は、将来の強い人工知能に向けて進化し続けます。強い人工知能には、人間の思考パターンだけでなく、人間の感情的経験と独自の創造力も必要です。

2. AIを活用した教育はまだ標準化されておらず、スポーツや美術の教育シナリオが実装されるまでにはまだまだ長い道のりがある。

人工知能を活用した教育は新しいものであり、スポーツや芸術などの既存の教育事例ではまだ標準化されておらず、統一された基準が形成されておらず、それを全面的に推進するための対応する教育指導が不足しています。また、スポーツや芸術科目の教育シーンはより多様であり、ほとんどが人間の主観的な感情や経験に基づいています。どのようなシーンを人工知能技術と統合できるかについては、さらに検討する必要があります。また、関連する教育研究機関は、パイロット経験を継続的に総括し、更新・改善し、推進基準を形成する必要がある。

3. 政府の資源は限られており、社会のあらゆる分野の参加が必要である

現在、経済的に発展した地域や優秀な教員を擁する学校では、スポーツや芸術教育と人工知能の融合を模索し始めており、ある程度の進展を見せている。しかし、これを大規模に推進するには、イノベーションを奨励する姿勢を持つ社会全体の支援が依然として必要である。テクノロジー企業は、最先端技術の探索、シナリオベースのケースインキュベーション、バランスのとれたリソース配置など、教育のイノベーションを支援し、社会的責任を発揮する責任と勇気を持って投資し、テクノロジーの力で教育を変えるべきである。

要約する

試験結果を重視する教育・訓練機関が政策規制や制限の対象となった後、成績や試験を目的としない文化・スポーツ訓練には、より多くの発展の機会が与えられることになる。 「道徳、知性、体力、美学、労働」の全面的な発展のための良質教育の理念が深まり続けるにつれ、学校や社会もバスケットボール、ピアノ、絵画、書道などのさまざまな活動への学生の参加を奨励し、スポーツ、芸術、音楽などの多様な教育産業が発展するでしょう。科学技術と体育、芸術教育を結び付け、質の高い教育の発展を把握し促進する上で人工知能の役割を十分に発揮させることは、多才な革新的人材の育成に役立ち、教育全体の質の向上にも役立ちます。

参考文献:

[1] 王一洲の研究グループ：人工知能支援体育（AIPE） - 北京大学フロンティアコンピューティング研究センター（pku.edu.cn）

[2] テンセント教育副社長 王涛：テクノロジーを活用して教育に温かさと強さをもたらす_テンセントニュース（qq.com）

[3] 江鵬奇. ダンス指導におけるモーションインテリジェント分析ソフトウェアの探求と応用[J]. イノベーションと起業家精神理論の研究と実践, 2020, 3(19): 156-158.

[4] 李偉. 音楽教育における音楽人工知能の応用と研究[J]. 星海音楽学院誌、2019(03):145-150。

[5] 李偉、高志輝「音楽情報検索技術：音楽と人工知能の統合[J]」アート探究、2018、32（05）：112-116。

[6] 張永禄、劉衛東。人工知能ライティング：クリエイティブライティングの新たな展望[J]。探究と討論、2021(03):132-140+179-180。

[7] 人工知能詩作プラットフォーム_人工知能が新しいモードを開く！機械は古代の詩を簡単に書くことができます-CSDNブログ

[8] 陳振廉「人工知能時代に書道はいかにして「華麗なる転身」を遂げるか」人民フォーラム、2017(27):43。

[9] 「人工知能」が書道のキャンパス進出を支援_中国政府ウェブサイト（www.gov.cn）

[10] 陸其其、程潔。AIが美術教育と美術教師に与える影響の分析[J]。普洱大学学報、2018年、34(01):129-130。