Crean un software que actúa como un profesor real

El programa AutoTutor detecta los estados cognitivos y emocionales de los estudiantes a través de su expresión facial y de su postura corporal

Investigadores de la Universidad de Notre Dame y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), ambos en Estados Unidos, han desarrollado el sistema AutoTutor, que permite medir el nivel de conocimiento de los estudiantes, corregir conceptos erróneos que planteen e incluso detectar el estado de ánimo de los discípulos, a través de su expresión facial y de su postura corporal. AutoTutor es una herramienta de simulación computarizada en el área de Inteligencia Artificial.

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os avances en Inteligencia Artificial (IA) cada vez se enfocan más al desarrollo de dispositivos que permitan facilitar las tareas habituales de la sociedad, asemejándose de una manera asombrosa a la inteligencia humana. En el campo de la educación se trabaja, entre otras líneas, en los denominados Sistemas de Tutoría Inteligente (ITS, por las siglas en inglés de Systems Intelligent Tutors) que, como su propio nombre indica, actúan como un tutor, impartiendo una enseñanza individualizada que permite al alumno aprender de manera más rápida y eficiente.

En una colaboración entre la Universidad de Notre Dame, en Indiana, y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, ambos en Estados Unidos, un equipo de especialistas ha desarrollado uno de estos ITS, al que han bautizado como AutoTutor. Según publica la Universidad de Notre Dame en un comunicado, el nuevo software no sólo ofrece enormes posibilidades de aprendizaje para los estudiantes, sino que también redefine la interacción persona-ordenador.

Y es que el sistema simula la función de un profesor de carne y hueso, midiendo el nivel de conocimientos del estudiante a través de preguntas de sondeo, analizando sus respuestas, identificando y corrigiendo errores, respondiendo a las propias preguntas, quejas o comentarios del alumno e incluso detectando su frustración o aburrimiento por la expresión facial y la postura corporal.

Así, AutoTutor es capaz de reorganizar sus estrategias en función de esas pistas, para ayudar al estudiante a dominar las emociones negativas y evitar que éstas interfieran en el proceso de aprendizaje.

Interacción persona-ordenador

Uno de los creadores de la herramienta es el profesor asistente de psicología, informática e ingeniería en Notre Dame, Sydney D'Mello, quien está especializado en la interacción persona-ordenador y en inteligencia artificial en la educación. Según destaca D'Mello, AutoTutor da un paso importante en estos ámbitos, al desvincularse de "la mayoría de los sistemas del siglo XX, que requieren que la interacción persona-ordenador sea a través de ventanas, iconos, menús y dispositivos señaladores".

Por el contrario, con este nuevo programa se ha apostado por los canales tradicionales de la comunicación oral. "Los seres humanos siempre se han comunicado a través del habla y mediante una serie de señales no verbales, como expresiones faciales, contacto visual, posturas y gestos", explica D'Mello. Para mejorar el contenido del mensaje del software, la nueva tecnología hace uso de estas mismas fórmulas de comunicación humanas para proporcionar información a partir de "los estados cognitivos, los niveles de motivación y la dinámica social de los estudiantes".

El resultado es un software "sensible" a emociones, capaz de responder a los estados cognitivos y emocionales del alumnado, y de reaccionar ante su frustración o aburrimiento. La clave está en la simulación computarizada, gracias a la cual el sistema tiene la capacidad de aprender a partir de experiencias y del conocimiento previo.

Por su parte, el alumno puede recurrir a este tipo de herramientas cuando requiere de un mayor grado de aprendizaje, cuando la dinámica del aula no es suficiente. Gracias a AutoTutor podrá asimilar complejos contenidos técnicos de física newtoniana, alfabetización informática y un pensamiento crítico, manteniendo una conversación en el lenguaje habitual entre personas.

El software es capaz de simular enseñanzas y estrategias de motivación propias de profesores de carne y hueso, responder a las preguntas que se le planteen, identificar y corregir ideas erróneas, y mantener la atención de los estudiantes mediante voz, imágenes, animaciones y simulaciones.

Detector de emociones

Además, como ya se ha adelantado, AutoTutor detecta emociones mediante el control de los rasgos faciales, el lenguaje corporal y otros signos paralingüísticos de la comunicación, siendo capaz de regular estados negativos como la frustración y el aburrimiento haciendo hincapié en el contenido de sus propias respuestas, tanto en lo verbal como en la entonación y la expresión facial, como si de un humano se tratara.

"Al igual que un talentoso profesor humano, AutoTutor intentar mantener al estudiante en equilibrio entre los extremos del aburrimiento y el desconcierto, al modular sutilmente el ritmo, la dirección y la complejidad de la tarea de aprendizaje", explica D'Mello. El profesor ha recogido todos los pormenores de esta nueva tecnología en el estudio titulado "AutoTutor: Aprender a hablar cognoscitiva y emocionalmente con ordenadores inteligentes que responden", que e publicará en la edición especial de ACM Transactions on Interactive Intelligent Systems, dedicada a las innovaciones tecnológicas de la última década.

Los creadores de este sistema se aferran a una considerable evidencia empírica, que ha demostrado que una tutoría es extremadamente más efectiva para el aprendizaje del alumno que el entorno habitual del aula. Este modelo es precisamente el que siguen, simulando pautas de diálogo, lenguaje y gestos propios de tutores reales.

El software ha sido probado ya con más de 1.000 estudiantes con resultados positivos, superando a profesores novatos en las tareas de enseñanza y llegando casi al nivel de los maestros más expertos.