Duolingo è una delle applicazioni più usate per apprendere le lingue. Lanciata nel 2012 da Luis Von Ahn e Severin Hacker della Carnegie Mellon University, l'applicazione ha ottenuto un enorme successo negli anni.
Il merito, oltre che dell'interfaccia semplice e simpatica, è in gran parte degli algoritmi di machine learning utilizzati per personalizzare le lezioni e permettere agli studenti di migliorare in autonomia.
Birdbrain, in particolare, è il sistema di IA che si occupa di creare le lezioni sulla base delle abitudini di studio dell'utente e aggiustare la difficoltà degli insegnamenti di volta in volta.
Klinton Bicknell, Claire Brust e Burr Settles, rispettivamente head of AI, ricercatrice AI ed ex direttore della ricerca AI in Duolingo, hanno illustrato la potenza del sistema di IA in uso e il modo in cui riesce a migliorare l'apprendimento.
Birdbrain: un'IA per le lingue
Ciò che rende Duolingo diverso dalle altre applicazioni per l'apprendimento delle lingue è la capacità di adattare le lezioni in base alle abilità e all'impegno del singolo studente. In Duolingo non esiste un percorso uguale per tutti: ogni studente impara da indicazioni e materiale diverso, secondo i suoi progressi.
Birdbrain, rilasciato per la prima volta nel 2020, è stato sviluppato con l'idea di misurare la difficoltà del singolo esercizio in rapporto alla bravura dell'utente. Ogni volta che uno studente completa uno step, il sistema utilizza questo feedback per generare nuovi esercizi.
Questo approccio, basato sulla regressione logistica e la teoria dell'item response, calcola la probabilità che un certo soggetto con un determinato livello di abilità riesca a rispondere correttamente a un quesito. Birdbrain utilizza questo risultato per decidere se aumentare o diminuire il livello di difficoltà delle lezioni successive, cercando di spronare lo studente a mettersi in gioco senza però demotivarlo con esercizi troppo complessi o frustranti.
La complessità di un esercizio si basa su parametri come la tipologia (lettura, scrittura, ascolto) o la complessità dei vocaboli usati. Ogni volta che un utente completa un esercizio gli viene assegnato un punteggio in base al numero di errori che ha commesso e alla complessità della lezione; questo risultato poi viene utilizzato per ricalcolare le capacità dello studente e calibrare la difficoltà degli esercizi successivi.
Birdbrain v2
La prima versione di Birdbrain presentava alcuni limiti legati per lo più alla gestione dell'enorme volume di dati generato dagli studenti. Dovendo tenere in memoria tutte le informazioni riguardanti la difficoltà degli esercizi, il livello degli studenti e le stime sulle lezioni successive, è emerso fin da subito il problema della scalabilità.
La seconda versione di Birdbrain, rilasciata ufficialmente a maggio 2022, ha superato questo problema cambiando il modo in cui memorizzava i parametri delle lezioni: se prima questi venivano salvati in un unico file, con l'ultima versione le informazioni sono state divise in più chunk, in modo che di volta in volta venissero caricate soltanto quelle necessarie per la lezione.
Un altro problema piuttosto importante riguardava la frequenza con cui l'applicazione aggiornava i dati su studenti e lezioni e le inviava al server centrale per essere processate. Le informazioni venivano condivise col server soltanto alla fine degli esercizi della giornata, ma dal momento che le persone tendono a chiudere l'applicazione prima di ottenere un feedback, molti dati venivano persi.
Per questo motivo, Birdbrain v2 è stato ottimizzato per condividere in tempo reale i dati col server, in uno stream continuo di informazione. In questo modo la rappresentazione dello stato dei singoli studenti e dei loro progressi è diventato più stabile; di conseguenza, l'esperienza di apprendimento è migliorata ed è più completa.
La seconda versione del modello di IA, inoltre, può contare su una rete neurale ricorrente che offre una rappresentazione più ricca delle abilità di ogni studente e permette quindi una personalizzazione più accurata del percorso di studi.
I ricercatori di Duolingo sono alla costante ricerca di nuove funzionalità da inserire in Birdbrain. Come riportato da Bicknell, Brust e Settles, l'obiettivo è cercare di rendere le lezioni ancora più personalizzate, per esempio proponendo ad ogni utente un diverso metodo di apprendimento, quello che risulta più efficace per lui.
