Нейросеть для решения задач по геометрии

Геометрия — это одна из самых сложных школьных дисциплин. Кому-то тяжело выучить теоремы или осознать свойства фигур, в то время как другие ученики не понимают, как применять теоретические знания для решения задач. В статье GigaChat расскажем, в чем польза нейросетей для изучения геометрии, и выделим несколько рекомендаций по их использованию.

ИИ для геометрии: принцип работы и возможности технологии

Геометрия — это наиболее сложная область для ИИ, поскольку для выполнения заданий нужно пространственное мышление и способность генерировать последовательные доказательства из нескольких шагов. В случае, например, с алгебраическими упражнениями, от нейронной сети часто требуется только умение вычислять. Несмотря на это, сейчас AI-сервисы неплохо умеют решать геометрические задачи. В основе работы технологии лежит несколько этапов:

1. Обработка входных данных: определение фигур, известных величин, искомого результата. Если студент загружает картинку, нейросеть также анализирует ее.
2. Подбор формул, теоретических фактов: теорем, свойств и признаков фигур. Так как модели обучаются на большом объеме данных, они знают типовые варианты решения задач.
3. Генерация пошагового разбора, создание логической связи между каждым действием. В зависимости от запроса ученика, нейросеть может выдать подробное объяснение, выделить все промежуточные вычисления, сделать рисунок и так далее.

Понимание принципа работы не раскрывает функций ИИ-сервисов, поэтому рассмотрим, что именно умеют нейросети:

• Решать задачи разной степени сложности: от простых школьных упражнений до олимпиадных заданий, в том числе требующих теоретических знаний геометрии. ИИ-сервисы могут генерировать краткий ответ или подробный разбор с объяснением каждого шага.
• Генерировать похожие упражнения (с усложнениями или без них) для оттачивания навыка решения. Если нужно, нейронная сеть также объяснит, как решать созданные упражнения или проверит ваш результат.
• Анализировать изображения: распознавать фигуры, рисунки и пометки на них. Также искусственный интеллект сам может генерировать картинки для визуализации хода решения, упрощая его восприятие.
• Придумывать аналогии и подсказки. Иногда человеку тяжело дается только несколько тем или типов задач — в таком случае помимо объяснений, будет полезно найти запоминающиеся ассоциации.
• Отвечать на уточняющие вопросы, рассказывать об альтернативных способах решения.
• Проверять ваше решение: находить лишние вычисления, ошибки, неточные формулировки и так далее. При этом не обязательно сразу просить нейросеть выдать правильный ответ. Вместо этого можно попросить сервис найти шаг, где произошла ошибка, а затем попробовать исправить ее и самостоятельно дойти верного результата.

Преимущества использования нейронных сетей для геометрических задач

Может показаться, что искусственный интеллект — это инструмент для списывания ответов к заданиям, однако на самом деле его можно использовать в целях обучения. Какие плюсы имеют AI-инструменты для понимания геометрии:

• Постоянный доступ и высокая скорость разбора упражнений. Чтобы получить объяснение от учителя или найти его в интернете, нужно потратить много времени, и это не всегда приведет к желаемому результату. Более того, не все преподаватели готовы к индивидуальной работе с учениками. К нейросети же можно обратиться в любой момент и быстро получить разъяснения в понятной для себя форме: простыми словами, с упором на конкретные шаги и так далее.
• Работа с задачами разной сложности. Нейронные сети умеют решать и объяснять как стандартные школьные упражнения, так и усложненные задания для подготовки к экзаменам (вступительным испытаниям) или олимпиадам. При этом сервисы могут предложить несколько вариантов решения — человек выбирает наиболее понятный для себя способ.
• Адаптация под уровень знаний пользователя. Анализируя запросы и ошибки ученика, ИИ может формулировать рекомендации по темам, типам задач, которые нужно подтянуть. Он также умеет генерировать отдельные задания или целые варианты проверочных работ с ответами или без них.
• Анализ изображений, создание рисунков. Решение геометрических задач чаще всего сопровождается чертежом: визуальное представление фигуры и вводных данных упражнения помогает строить логику размышлений. Нейросети умеют распознавать фигуры и определять отношения их элементов (например, параллельность двух линий), а также создавать собственные схемы, которые приблизят ученика к верному результату.

Все это повышает вовлеченность ученика и его интерес к геометрии, формирует навыки решения упражнений на основе собственных рассуждений, делает обучение более доступным, понятным и удобным.

Недостатки использования нейросетей для геометрических задач

Наряду с преимуществами ИИ-сервисов для изучения геометрии, они имеют несколько минусов:

• Риск ошибок. Это главный недостаток нейросетей: для продуктивного обучения важно получать правильную, неискаженную информацию — иначе ученик будет накапливать некорректные знания и использовать их для решения задач. Среди ошибок AI-инструментов может быть неверная теория, логические и арифметические ошибки, расхождения с условиями задания и так далее. При этом ответы нейронных сетей могут выглядеть вполне правдоподобными — студенту тяжело найти какие-то неточности.
• Трудности с распознаванием элементов на картинках. Если качество рисунка низкое, есть много мелких деталей, или нейросеть плохо работает с визуальными данными, она может неправильно интерпретировать фигуру (ее углы, линии, соотношение сторон и т. д.) и начать строить рассуждения на ошибочном восприятии.
• Доступность готовых решений. Из-за этого мотивация ученика к самостоятельной работе может снизиться, так как появится желание просто списать ответ нейронной сети. Решить проблему поможет только настрой и правильное взаимодействие с сервисом: его нужно использовать как вспомогательный инструмент, прикладывая собственные усилия к изучению геометрии.

Минимизировать проявления этих недостатков можно, если четко формулировать запрос и осознанно подходить к использованию нейросети.

Какую нейросеть использовать для геометрии

В большинстве случаев для геометрии подходят нейросети общего назначения, которые умеют работать с текстом и фото. Они умеют анализировать условие, разрабатывать логику рассуждений, описывать и объяснять ее, а также интерпретировать рисунки.

Если задача сложная (нужен детальный чертеж, глубокие рассуждения и т. д.), с ней лучше справятся специализированные AI-инструменты.

Пример работы с GigaChat

Для примера возьмем задачу средней сложности: в треугольнике ABC известно, что AB = 6, BC = 4, AC = 8. Биссектриса угла C пересекает сторону AB в точке D. Через точки A, D и C проведена окружность, пересекающая сторону BC в точке E. Найдите площадь треугольника ADE. Отправим ее GigaChat без дополнительных инструкций. Результат:

Ход рассуждений и ответ правильный, все вычисления обозначены, ход рассуждений также описан. Попросим Гигачат объяснить, почему он использовал именно теорему косинусов (из чего следовало это действие и к чему оно привело). Результат:

Теперь сервис пояснил, зачем нужна была теорема косинусов, и привел рассуждения, которые помогли бы ученику также прийти к этому шагу. Так можно получить объяснение любого шага или вычислений, а также более подробный разбор всего решения. Гигачат работает бесплатно и отлично понимает запросы на русском языке, поэтому с ним можно вести диалог до тех пор, пока каждое действие не станет ясным.

Вопросы и ответы: как правильно использовать ИИ для разбора геометрических задач

Итоги

• Нейронные сети — это удобный и рабочий инструмент для изучения геометрии. Они помогут разобраться с теорией, решить задания и понять ход рассуждений, проверить ваши рассуждения, получить уникальные упражнения по заданной теме для тренировки навыков.
• ИИ-сервисы могут допускать ошибки, при этом не всегда очевидные. Поэтому, если у вас возникают сомнения в результате, лучше попросить помощи у человека (учителя, репетитора и т. д.).
• Чтобы глубже понимать предмет, а не просто списывать разборы, важно помнить, что правильное использование ИИ — это самостоятельная работа в сочетании с помощью от машины. Нейросеть ускорит разбор заданий, объяснит материал и даст подсказки, но ответственность за обучение лежит на ученике.