Нейросеть для решения задач по физике

ИИ — это отличный инструмент для изучения различных дисциплин, включая физику. В статье GigaChat расскажем, кому он подойдет, какие плюсы и минусы имеет, а также ответим на часто задаваемые вопросы.

Как работает ИИ, который решает задачи по физике?

Когда разработчики создают модель, способную выполнять упражнения по физике, они обучают ее на огромном количестве данных: на условиях, решениях, объяснениях задач, статьях и учебниках по физике. ИИ не запоминает всю эту информацию, но он улавливает закономерности, например, какова логика рассуждений при решении задач, как связаны между собой величины и откуда берутся формулы или как применяются законы. Чтобы принцип обучения был понятнее, представьте, что вы изучаете тысячи решений однотипных заданий, вообще не зная при этом физику. Постепенно вы будете находить закономерности: с чего обычно начинается решение, как одни единицы измерения переводятся в другие и так далее. В итоге вы сможете самостоятельно решать задачи такого типа, но без истинного понимания, а на основе логики изученных примеров.

Теперь разберем алгоритм разбора заданий при взаимодействии с пользователем:

1. Вы вводите запрос и отправляете его нейросети. Она разбивает промпт на смысловые блоки, выделяя ключевые слова, известные и искомые величины, а также их взаимосвязь.
2. ИИ сопоставляет эти данные с известными ему типами заданий. Он «вспоминает», в каком разделе физики чаще всего встречается такое условие, как обычно строится решение, какие формулы используются.
3. Нейронная сеть формирует ответ с пояснениями к каждому шагу — вы получаете подробный разбор задачи.

После этого можно попросить ИИ выполнить упражнение альтернативным методом (если он существует).

Для кого это может быть полезно

В первую очередь — для школьников и ребят, которые активно готовятся к поступлению. Нейросеть поможет в выполнении домашнего задания: разберет ход решения, проверит вашу работу и создаст примеры похожих задач для закрепления темы. Кроме того, она сможет оценить ваш уровень знаний, чтобы адаптировать под него стиль объяснений и создать индивидуальный план обучения. Со временем можно отказаться от полных разборов заданий и просить у ИИ только подсказки, когда самостоятельно продолжить решение уже не получается.

Вторая группа людей — студенты вузов. На этом этапе образования задачи становятся более сложными. Вместе с тем возрастает количество самостоятельной работы (изучение углубленной теории, написание курсовых работ и т. д.) — это главное различие между обучением в вузе и в школе. Нейросети помогут разобраться с непростыми темами, сделать расчеты или проверить ваши вычисления, которые в профильных университетах должны быть точными. Дополнительно AI-системы будут полезны для интерпретации результатов решения задач, выполнения лабораторных работ, опытов.

Также нейросети могут помочь преподавателям и репетиторам, но скорее не в решении задач, а в генерации заданий для учеников. Например, кому-то будет полезно создать упражнения с разным уровнем сложности или более интересные задачи, чем в учебниках, чтобы повысить вовлеченность обучающихся.

Конечно, ИИ-сервисы будут полезны и для людей, которые уже закончили учиться, но хотят понять физику для себя. Плюсы в том, что нейронные сети позволяют начать обучение с нуля, часто работают бесплатно и доступны в любой момент — человек сам выбирает время и длительность занятий.

Критерии выбора нейросети для задач по физике

Прежде чем начать работать с каким-то инструментом, лучше выбрать несколько нейросетей и протестировать их. На что стоит обратить внимание:

• Точность результатов. Найдите в интернете несколько усложненных заданий (вместе с ответами) и попросите сервис решить их, объясняя каждый шаг. Сопоставьте решение нейросети с правильным вариантом: важно оценить не только соответствие ответов, но и логику рассуждений. Если искусственный интеллект допускает грубые ошибки, он вряд ли станет хорошим помощником в понимании физики. Если же ошибки связаны с некорректной или двусмысленной формулировкой задания, попробуйте сделать ее более точной и снова отправить промпт нейросети.
• Качество пояснений. ИИ должен выдать не только вычисления вместе с результатом, но и объяснения: что из чего следует, почему используется этот метод, закон, формула и так далее. Другими словами, если нейросеть просто пишет «вычтем из величины A величину B» и приводит это вычисление, ее объяснение не имеет ценности, поскольку пользователь не знает, откуда взялось это действие.
• Условия использования. Не каждый имеет возможность оплачивать подписку на нейросеть — для большей части школьников и студентов подойдут бесплатные инструменты. Их довольно много, поэтому финансовая часть не должна стать проблемой.
• Адаптация под пользователя. Сразу просите ИИ подстроить стиль ответа под ваш запрос: объяснять все простыми словами, давать только подсказки (без полного решения), использовать ту или иную формулу. Если сервис не может выполнить эти простые указания, скорее всего, с ним не получится эффективно учиться.
• Поддержка русского (или другого нужного вам) языка. Формулировки задач по физике обычно содержат специфическую лексику, поэтому правильность их решения в том числе зависит от понимания языка нейросетью.
• Качество проверки ваших решений. Попробуйте отправить сервису свои рассуждения и ответы, полученные во время выполнения упражнений. Попросите его все проверить и сообщить об ошибках (если они есть). Желательно, чтобы вы уже знали, есть ли там какие-то недочеты и могли проверить ответ нейросети.

Плюсы использования

• Пошаговые объяснения. Пользователь получает не только ответ, но и полный алгоритм решения задачи — это улучшает понимание и формирует навык решения подобных заданий. Если у человека возникают уточняющие вопросы, он может сразу задать их и, например, получить более подробный разбор какого-то шага. Кроме того, нейросети адаптируют сложность объяснений под текущий уровень ученика.
• Экономия времени. ИИ-платформы очень быстро генерируют решения задач с пояснениями, разборы работ пользователей, теоретические пояснения и так далее. В отличие от других источников информации (интернет, преподаватели, друзья), нейронные сети ответят на ваш индивидуальный запрос в любое время суток, затратив пару минут.
• Психологический комфорт. Часто школьники и студенты не задают вопросы своим наставникам из-за страха показаться глупым или даже услышать это в свой адрес при других обучающихся. С нейросетями такой проблемы нет: можно сколько угодно раз разбирать один и тот же шаг решения, пока не будет достигнуто полное понимание. Также ИИ не будет проявлять предвзятости, учитывать поведение и личные качества ученика при проверке решений, как это иногда делают люди.

Минусы и ограничения использования

• Риск ошибок. AI-сервисы могут допускать математические (неправильные вычисления, преобразования и т.д.) и физические ошибки (некорректное применение законов, ошибки интерпретации). Поэтому любые решения лучше проверять самостоятельно, особенно если речь идет о сложных вузовских заданиях.
• Списывание. Нейросети упрощают жизнь: в нашем случае ученик может скопировать текст задачи, вставить его в поле ввода промпта и получить готовое решение в течение минуты. Иногда из-за этого снижается мотивация выполнить упражнение самому, ведь есть возможность просто списать ответ сервиса.
• Принцип работы нейросетей. Часто ответы ИИ выглядят вполне логичными и напоминают размышления человека, но в реальности нейросети сначала обучаются на примерах, а потом лишь выдают пользователям наиболее вероятные результаты. Это значит, что, даже если все доводы компьютерного разума кажутся правдоподобными, они могут искажать фундаментальные физические принципы и транслировать пользователю несуществующую теорию.
• Зависимость результата от формулировки промпта. Нейросеть может неправильно понять условие задачи: что и в каких единицах измерения дано, что нужно найти, какие методы можно или нельзя использовать для решения. Поэтому в промте лучше тезисно указывать все известные параметры и величины, которые требуется найти.

Пример разбора заданий от GigaChat

Возьмем олимпиадное задание по физике для 8 класса: «В абрикосах содержится 70% воды, а в кураге — 25 %. Сколько кураги получится из 1 т абрикосов? Ответ выразите в килограммах, округлите до целых». Попросим GigaChat решить его с подробными пояснениями на каждом шаге:

Результат совпадает с правильным, Гигачат привел пояснения, формулы и расчеты для каждого шага. Теперь попросим сервис также решить и подробно объяснить более сложную задачу: «Летним днем в комнате с окнами на юг становится очень жарко. К счастью, в комнате имеется кондиционер, способный отводить из комнаты тепло с максимальной мощностью 0.8 кВт. Мощность теплового потока, попадающего в комнату от Солнца, можно описать формулой N = N0 (2 − φ),где N0 = 600 Вт, а φ — доля неба, закрытого облаками (от 0 до 1). Считая теплоемкость комнаты равной 400 кДж/℃, определите максимальную скорость роста температуры в комнате при включенном кондиционере. Ответ выразите в ℃/час, округлите до десятых». Ответ Гигачата:

Ответ вновь правильный, везде описана логика рассуждений, указаны единицы измерения, формулы, расчеты.

Вопрос-ответ