AI 老师的强大功能 + 真人老师的情感交流 = 未来教育？ | QCon

演讲嘉宾 | 郭家 图灵机器人 COO

审核｜傅宇琪 褚杏娟

策划 | 蔡芳芳

人工智能正在深度重塑教育领域，驱动着教学模式，尤其是个性化学习的革新。作为一家以语义和对话技术为核心的人工智能公司，图灵机器人用高精度 AI 知识问答、中英文语法纠错、图文识别等技术为教育行业赋能。自 2023 年起，图灵机器人用大模型逐一替代了 CNN 模型，并创新了 AI 口语老师、阅卷 AI 助理等应用，在步步高、作业帮等产品上应用上线并取得不错效果。

在用大模型重构产品的 1 年时间里，该公司对面向成本设计产品、大模型的“能与不能”都有了深度思考。本文整理自图灵机器人 COO 郭家在 QCon 2024 北京的演讲分享“教育大模型，说你行你才行”，拆解这段产品重构之路，并以实际案例，分享其中的辛酸苦辣。

本文由 InfoQ 整理，经郭家老师授权发布。以下为演讲实录。

我们是谁

图灵机器人公司专注于教育行业，已经发展了将近 15 年。在这个过程中，我们见证了许多变化，并从传统模型逐步进化到大模型。公司的 LOGO 是对图灵机器人的致敬，我们于 2017 年获得了图灵后人詹姆斯·图灵以及英国皇家社会协会的肖像授权。2019 年，我们还成为了图灵基金在中国的唯一合作伙伴。由于公司注册较早，图灵现在已成为专有名词，无法再次注册。

我们的团队成员大多来自交大系。我们的 CEO 是交大数学系毕业，一直从事人工智能和复杂决策系统的工作，CTO 老韦也是交大数学系出身，首席科学家何小坤曾是好未来 AI lab 的负责人，在双减政策实施后来到我们这家人工智能教育公司，石勇教授是中科院的合伙科学家。

我们的投资机构特色鲜明，全部是战略投资人。他们对公司的持续经营和帮助已经持续多年，也不急于退出。我们的天使投资人是赛富的创始合伙人羊东。我们还是微软在中国的第一家创投企业。此外，我们的股东还包括 HTC、奥飞动漫和洪恩教育。

公司上一次推出的 AI 产品名为虫洞语音助手，对于互联网的资深用户来说，可能对这款产品有所耳闻。我们从 2010 年开始研发并发布了这款产品，它最初是为塞班手机和黑莓手机设计的语音助手。当时，苹果公司尚未收购 Siri。随着苹果在 iPhone 4 发布期间推出 Siri，语音助手这一领域迅速变得热门，我们的用户数量也迅速增长，接近 2000 万。

在开发过程中，我们一方面专注于自己的产品，另一方面与 HTC 建立了合作关系。HTC 是安卓系统的第一款手机制造商。我们与 HTC 合作开发了小 hi 机器人，也就是小 hi 语音助手。该产品上线时拥有 100 多种虚拟人表情，400 多种技能，包括 200 多个 CP 和 SP 的接入。

我们的许多技能都是与后方的 CP 和 SP 合作实现的，例如，查询天气功能与中国天气网合作，餐饮推荐则与点评网站合作。然而，尽管用户基数庞大，语音助手的前期活跃度也不错，但将其商业化却非常困难。直到现在，手机上的语音助手仍然面临这一问题。因此，面向消费者的业务模式（to C）并不适合当时的产品。基于这一认识，我们决定将这个创业项目出售给 HTC。随后，我们开始了第二次创业。

第二次创业，我们转向了 AI To B 业务，即面向企业的人工智能服务。2014 年，我们将产品卖给 HTC 后，决定将这些技术转化为一个开放平台，主要面向开发者开放。平台吸引了超过 100 万的开发者，每天都有上百的开发者加入，他们主要利用以自然语言处理（NLP）为核心的语音助手相关产品。

2016 年，我们发现对于一家创业公司来说，儿童教育是一个需求量大、适合快速增长的领域，于是开始专注于教育领域。在 2017 年和 2018 年，我们有幸邀请到了包括我的师妹，MIT 博士贾梓筠在内的人才，一起参与这个项目，那年公司业务突破 1000 万营收。到了 2019 年，我们开始将视觉技术纳入我们的产品和服务。在教育领域，视觉技术的需求甚至超过了语音技术，例如题目识别、图片和文字识别、绘本和图画识别等，这些都需要计算机视觉（CV）技术来完成。

公司有五条主要的业务线。首先，进校业务方面，我们正在开发中高考英语口语模考系统，这种口语模考系统特别适合利用大模型技术。我们有教案的 AIGC 助手，它帮助老师生成教案，可以插入图片或精彩案例，甚至可以适时地加入一些幽默段子，让课程更加生动有趣。我们还提供大模型实验课，让学生亲自操作，测试 prompt，并使用 RAG 工具进行训练。

在出版领域，我们主要面向教辅公司和出版社，提供 AI 英语出题、AIGC 动画课等服务。此外，我们还涉足古籍、古典和学术研究领域，同样利用 RAG 技术进行数据挖掘。

运营商业务方面，我们提供 4G 电子产品，如自动翻译扫描笔、能够识别绘本和教材的台灯，以及用于口语测评方案的学生证和学生卡。

电教领域是我们公司历史最悠久、壁垒最深厚的业务之一，市场份额高达 80%。在这个领域，我们提供的服务包括语音助手、口语老师、作文批改以及翻译相关算法，如指尖翻译、手写体翻译和印刷体翻译。

最后，在汽车领域，我们为儿童领域提供重要的平台。从去年开始，新能源汽车如理想汽车推出了“小主人模式”，后排的小主人座舱需要语音助手来承载趣味内容和知识性互动。我们配套的小助人语音助手，包括音乐版权、分级阅读版权和词典版权，为儿童提供丰富的车内互动体验。

大模型产品的第一步是 Cost Down

相比小模型时代，成本是做大模型的新主题

去年公司正面临大模型带来的成本压力。我们已经将许多算法商业化多年，但随着时代的发展，如果不追求大模型的发展，否则就可能被时代淘汰。要追赶大模型，我们需要考虑如何将旧算法与大模型过渡。直接将大模型引入市场，初期成本非常高。尽管图灵公司自我造血多年，但大模型的投入仍然巨大。有下述几种情况需要考虑降低成本：

1. 自己研发或使用开源的大模型，这对算力要求很高，所有资源都需要自己提供。

2. 为企业提供大模型服务，如进校或教育部的大模型私有化部署，学校对数据安全和隐私有严格要求，不希望竞争对手获取他们的原创内容，因此要求大模型必须私有化部署并本地训练。

3. 大量使用第三方大模型，如按 tokens 结算的方式，初期试用成本可控，但一旦商业化，成本迅速上升，如我们之前使用 GPT 大模型接口，每月投入可达三四十万，对单个客户而言，一年几百万的成本难以承受。

4. 端侧芯片层的大模型运行，如高通在最新芯片上运行大模型，预示着未来手机等设备将有本地大模型支持。

5. 开源大模型的趋势，如通义、百川等公司开源大模型，目的是让更多人使用，甚至自己运行大模型，从而推动云服务的销售。未来，购买算力可能等同于购买云资源。此外，服务器情况有所变化。2023 年相比 2022 年，价格明显上涨超过 50%。2023 年 5 月的禁令前后价格也有所不同。但在 2024 年，云服务价格下降了约 20%，目前云算力和消耗量处于可控范围内，这与服务器资源逐渐变得更加充裕有关。

我们如何做大模型降本

我们的产品图灵 AI 口语老师已经推出了三个版本。C 版本是我们利用大模型技术所开发的版本，它在资源消耗方面是三个版本中最低的。右侧的图表展示了我们对成本的测算，这意味着，通过采用大模型技术，我们能够在保持产品质量的同时，有效控制成本。

C 版本口语老师用于在创作话题时，生成 AB 角的对话场景。生成对话后，系统会基于预设的预训练脚本来执行对话，重点在于发音的评测，而非表达的正确性。

B 版本的口语老师在用户每次提问时都会调用大模型进行多种识别，包括语法、地道表达、对话相关性以及句子润色等，因此大模型的调用量非常大，消耗量级也随之增加。

我们制作的大多数儿童产品的成本相对较低，可能只有几百元，甚至一百元以内。因此，在儿童电子产品上，大模型的成本是相当高的，难以承受。我们尝试了多种运营方法来进行二次转化，以降低成本。

A 版本口语老师的最大特点是教案虚拟人。虚拟人如何表达得好，关键在于情感识别。我们最初展示的口语老师形象被孩子们吐槽，因为许多学生认为这位老师给人一种压迫感，不想与其对话交流。因此，我们后来采用了更多二次元、卡通的形象。这里增加了两个成本，一是虚拟人的调用成本，二是大模型中虚拟人的情感识别成本。

目前，我们对大模型的降本措施分为三大步，共六小步。

1. 第一步是数据标注的降本。我们采用的方法是使用优质的大模型来生成训练数据，例如让 GPT 直接生成训练数据，这样可以轻松生成高质量的数据。

2. 第二步是算力补贴。由于我们公司是专精特新的企业，我们申请了很多国家的补贴，这有助于降低成本。

3. 第三步是 GPU 端的优化算子。我们与一些服务器公司，包括华为、阿里等，合作进行服务器端的优化。GPU 本身不变，但我们基于开发者模式进行自己的服务器优化，性价比非常高。

4. 第四步是加速框架，这是算法层的框架优化。

5. 第五步是大小模型混合。例如，我们要查天气，所有的语义槽位，如城市、日期等，这些可以直接用小模型处理，其精准度远高于大模型。用大模型做意图识别，然后将确定性的意图分流到 NLU 上，还有一些用大模型来兜底，这样成本会大幅下降。

6. 第六步是混合专家模型。我认为这适合除了基座公司以外的所有公司。要提高准确率，就需要将领域限制得更窄，知识库限制得更窄，这样才会更准确。

试错一年终落地

在过去一年多的时间里，我们对图灵 AI 口语老师产品进行了试错和迭代。投入成本主要分为几个部分。

1. 数据标注：这是成本中相对较小的一部分。由于我们长期从事语音助手的开发，已经积累了大量的数据，数据清洗和为大模型缓存数据还是非常高效的。

2. 算力成本：算力成本并不高，因为产品尚未大规模推广，用户量增长有限，因此推理成本保持在较低水平。

3. 算法重构：这是成本中较大的一块。随着大模型技术的发展，我们必须将所有的小模型算法用大模型重新开发一遍。不仅涉及到技术层面的重构，还包括算法工程师的转型和后台服务、产品测试的重构。

4. 商业化成本：这是最大的成本部分。市场营销和应用层开发人员的投入非常巨大，尤其是在产品推向市场的过程中。作为教育公司，我们还必须购买大量正版内容。这不仅是因为训练需要，还因为在儿童教育领域，版权保护非常重要。拥有知名 IP 的版权内容能够带来溢价，家长更愿意为知名品牌的教育产品付费。

我们如何做产品迭代

我们的口语老师的第一个版本是一个名为 Free Talk 的 AI 外教产品，大约在去年 5 月份左右，我们推出了这个版本。

这个产品受到了 OpenAI 发布的一个名为 Call Annie 的产品的启发，Call Annie 是一个大头人像，能够进行英文交互。这个产品有几个特点：首先，它呈现为一个大头形象，给人一种面对面交流的感觉；其次，它进行全英文交流，不掺杂中文，模拟一对一外教的体验，并主打一对一外教的理念。

然而，在推广一段时间后，我们发现在实际使用中，无论是孩子还是成年人，都很难主动开口说话。即使有真人外教与孩子互动，孩子们也难以开口，不知道要说什么，也不会说。这导致 AI 外教很难带动孩子们进行对话。

此外，大模型在与孩子们交流时容易“超纲”。孩子们可能只学了一些非常简单的词汇，如"What’s this? It’s a bottle."，但如果让大模型反问，可能会提出很长、很复杂的问题，这让孩子们难以接受。

第二个版本

在口语老师的第二个版本中，我们采取了不同的策略来解决孩子们不知道如何开口的问题。这个版本有几个关键点。

• 专属陪练：基于孩子们的回复虚拟老师会进行个性化回复。

• 话题引导：我们设置了一些孩子们熟悉的学习主题，在这个范围内引导孩子进行回答，例如开学或者交朋友的场景，并基于这些场景与孩子进行互动。这种方法可以帮助孩子们更好地融入对话，并激发他们的表达欲望。

• 推荐回复：如果孩子在对话中不知道如何回答，我们会提供一些建议性的回答。这些建议是由大模型自动生成的，可以帮助孩子学习如何表达，并引导他们更顺利地参与到对话中。

每个人的学习情况和英语掌握水平都不尽相同，即使是在有设定话题的情况下，不同学生可能会觉得内容太简单或太难。因此，我们接下来要针对每个学生的个性进行优化。

个性化学习的关键在于分析学生的开口数据，观察他们的兴趣度和意愿度。同时，还要考虑学生回答的准确率，以及他们对提示语和推荐语的使用率。这些因素都是影响个性化学习效果的重要指标。

在口语老师的开发中，第三点关键因素是教育教学体系的构建。我们生成的场景话题，无论是用于学校教育的打招呼场景还是开学场景，背后都有一支教研团队的支持，而最坚实的支撑来自于优质的教材。

以牛津树分级阅读为例，我们可以看到即使是像 VIP Kid 这样的真人外教一对一教学产品，其背后也不仅仅是外教的教学，还包括了一套教学方法和教案。外教会使用画板和教案，如牛津的《Let’s Go》系列，一步步引导孩子学习。我们利用 RAG 技术来学习并生成课程内容，RAG 在生成基于问答的内容方面非常擅长。我们首先生成一些问答内容，然后对这些内容进行加工，使其成为课程教学的一部分。这样的学习方式可以实现分级教学，根据学生的不同年级和水平来筛选话题的难度。

此外，尽管现在的 TTS 技术已经非常先进，但它仍然无法完全复制真人发音时的抑扬顿挫和适当的语速与停顿。因此，我们选择使用原版真人发声的内容，让孩子能够复述真人的发音，以此来提高学习效果。

我们还加入了真题练习，选用了与优质教材相配套的练习题。目前，使用 AIGC 技术生成的题目效果尚不理想，因此我们直接采用了教材中原有的配套习题。这些迭代和改进，都是口语老师产品不断进化的一部分，旨在提供更加个性化、系统化和有效的教学体验。

第三个版本

在口语老师的第三个版本中，我们实现了商业化的显著进展。这个版本主要针对中高考的口语模考，提供了一个全真的模拟考试环境。这个环境从孩子试音、试麦克风开始，到试听题目，再到正式进行考试，完全模拟了真实考试的各个环节和流程。

过去的口语模考打分准确率较低，常受到老师们的诟病。现在，大模型在语法打分上的准确性大幅提升。例如，在听一段短文后回答有关问题时，大模型不仅考察语法是否正确，还要看是否准确回答问题，以及答案是否与题目相关，角色、动作和时间是否匹配。这些通过传统算法难以实现的点，大模型都能很好地完成。从 2025 年开始，中国所有的中高考口语考试打分可能都会采用大模型技术，这将是一个解决痛点的质的飞跃。这也是商业化落地中一个难得的、能够快速推进的点。

最后一个特点是真题题库的应用。教育离不开版权，我们必须购买各省市的真题和模考题库。这些题库不仅涉及版权问题，而且出题人的思路独特，我们尝试过用 AIGC 技术模仿出题人的思路，但效果并不理想。如果替代率达不到一定水平，那么使用 AIGC 节省的工作量就非常有限，因此我们选择直接使用教材中的原题。

与国外产品几种不同设计理念对比

在国外，大模型口语老师产品有几种不同的做法，这里分享几个例子。

首先是 Yanadoo，这是一款来自韩国的产品，其母公司是韩国最大的互联网教育公司。Yanadoo 的特点包括：

• 十分钟教育系统：提出每堂课只需十分钟，强调短时间内高效学习。

• 奖学金激励：通过奖金激励学生。

• 一对一 AI 语音指导：提供一体化的 AI 指导服务。

• 游戏化学习：利用游戏化元素和奖金刺激，让学生在 10 分钟的高强度专注训练后，通过与 AI 老师练习并获得积分，以此提高学习效果。

• 大模型应用：主要用在口语纠错上，提升学习精准度。

第二个产品是 Ainder，这是一个社交产品，其特色在于：

• AI 虚拟人社交：所有的社交对象都是 AI 虚拟人，每个虚拟人有不同的背景和人设。

• 个性化学习：用户可以与来自不同国家、不同口音和兴趣爱好的 AI 虚拟人进行英语交流。

• 共同兴趣：通过聊用户感兴趣的话题，比如 NBA 球星和术语，提高语言学习的兴趣和效果。

• 多语言者学习方式：该方法与一些多语言者通过与外国人聊天学习外语的方式相似，提供了一种自然的交流环境。

第三个产品是 Speak，这是一个 OpenAI 投资的教育公司，其特点为：

• 真人录播课：结合真人教学和 AI 技术，真人负责上课，AI 负责作业。

• AI 作业：AI 用于听说读写作业的自动纠错和分析，包括发音、语法和词汇。

• 会员收费：虽然收费较高，但提供了高质量的学习体验。

• 产品评价：产品设计精良，无论是学英语还是其他外语，都获得了很高的评价。

第四个是多邻国，一个广为人知的平台，它在 GPT 3.5 发布时就是合作伙伴之一。多邻国采用的大模型用于：

• Explain My Answer：对用户的回答进行纠错和分析。

• Roleplay：在有限域下进行对话交互，让用户与 AI 进行 Free Talk 练习。

第五个产品是 Call Annie，一个提供随时视频通话的美女形象的产品，App 界面就像电话一样，提供交互体验。

最后一个是 CheggMeta，可以说是美国版的作业帮，它强调：

• 课后作业指导：专注于孩子回家后的作业指导。

• 自适应学习：根据孩子的学习情况调整下一步的学习计划。

总结来说，国内外在 AI 口语老师产品上的思路存在一些不同点。

国内 AI 口语老师产品的 1.0 版本在功能上大体相似。尽管每家公司都在训练自己的模型，影响体验最大的因素是模型训练的强度和精度。

国外产品的 1.0 版本普遍基于 GPT，因此在智能度上几乎一致。不同产品之间的主要区别在于各自的教学理念。例如，有的产品采用 10 分钟教学法，有的通过社交方式学习，有的结合真人录播课，有的游戏化学习，有的通过虚拟形象进行互动，还有的专注于作业辅导。

国内外产品在教学理念上有明显的差异。国外产品展现了多样化的教学理念，而国内产品可能在未来会根据自己的理念逐渐分化。

在英语学习的口语老师应用中，每家公司至少都会设计一个虚拟人物头像，这是虚拟人的最基本表现形式。一些公司则更为复杂，将视频录制与虚拟人制作相结合。即使是较为简单的应用，也会加入虚拟人物头像，以增强用户体验。虚拟人的表达和人的情感连接是非常重要的一环，它与大模型技术有着天然的强关联性。

在移动互联网行业中，我们常会提到“杀手级应用”，而对于大模型技术来说，虚拟形象很可能成为杀手级应用中的核心要素。这是因为虚拟形象不仅能够展示背后的价值观、人设和情感，还能通过其形象与用户建立联系。

大模型的“行与不行”

大模型在教育板块的应用存在一些问题，同时也有其不擅长的领域。

• 课程设计不行：大模型缺乏教与学的体系支撑，无法独立进行课程设计。课程设计需要明确的目标、大纲和学生学习进度等，而大模型目前还达不到这样的要求。

• 解题能力不行：尽管有报道显示大模型通过了某些考试，但实际上在教育领域的测试中表现并不理想。以高考为例，准确率普遍低于 60%，小学五年级的准确率低于 85%，只有一二三年级的情况还算可以。

• 出题能力不行：大模型能出题，但题目套路明显，缺乏创意。现代中高考题目，特别是北京、上海等地的试卷，已经从传统的选择题、完形填空转变为应用题，要求考生解决实际问题，这需要综合能力。大模型目前还无法满足这样的出题要求。

• 讲题能力不行：大模型在讲解题目时可能会出现问题，可能会“胡说八道”，即使给出正确答案，其解释过程可能会越来越偏离正确方向，最终虽然得出正确答案，但教学场景中这样的讲解是不可接受的。

大模型在教育领域的优势体现在以下几个方面。

阅读领域：大模型在阅读领域的表现是令人满意的。RAG 型的应用在这方面尤其出色，它能够增强模型对信息的检索和生成能力。大模型被成功应用于基于学习材料的自动互动场景。这种应用通过与学习材料的结合，提供了自动化的、互动式的学习体验，这在当前教育技术中是一个非常好的方向。

微调和再训练：在使用大模型时，我们发现了一个令人惊艳的现象：与小模型相比，大模型在再训练时所需的数据量显著减少。例如，在口语老师的语法纠错功能中，原本需要 10 万到 100 万级别的数据量，而大模型仅需要很少的数据量就能训练出非常好的效果。

大模型在教育领域的应用还包括过程监督式的方法。通过过程监督，可以显著提升大模型在解题方面的准确性，有望快速解决解题不准确的问题。

此外，我认为未来一两年内，教育领域将面临一个重要的改革和转型理念，即真人与 AI 老师的结合。在这个模式中，真人教师的角色是组织教学活动和建立情感联系，而 AI 老师则充当工具型的角色，提供无所不能的知识支持。

这种结合利用 AI 的强大功能，同时保留真人教师在教育中不可或缺的人文关怀和情感交流。