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JP2026018020A - system - Google Patents

system

Info

Publication number
JP2026018020A
JP2026018020A JP2024119081A JP2024119081A JP2026018020A JP 2026018020 A JP2026018020 A JP 2026018020A JP 2024119081 A JP2024119081 A JP 2024119081A JP 2024119081 A JP2024119081 A JP 2024119081A JP 2026018020 A JP2026018020 A JP 2026018020A
Authority
JP
Japan
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server
learning
user
terminal
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2024119081A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
莉恵 武藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SoftBank Group Corp
Original Assignee
SoftBank Group Corp
Filing date
Publication date
Application filed by SoftBank Group Corp filed Critical SoftBank Group Corp
Publication of JP2026018020A publication Critical patent/JP2026018020A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

【課題】システムを提供する。
【解決手段】対象者の基本情報を入力する手段と、
対象者の認知特性を判定する手段と、
判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、
学習コンテンツを提供する手段と、
学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、
対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、
リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、
を含むシステム。
【選択図】図1

A system is provided.
A means for inputting basic information of a subject;
a means for determining cognitive characteristics of a subject;
A means for proposing an optimal learning method based on the judgment results;
a means of delivering learning content;
A means to track learning progress and administer comprehension tests;
a means of providing individualized feedback to subjects;
A way to resolve questions during learning in real time,
A system including:
[Selected Figure] Figure 1

Description

本開示の技術は、システムに関する。 The technology disclosed herein relates to a system.

特許文献1には、少なくとも一つのプロセッサにより遂行される、ペルソナチャットボット制御方法であって、ユーザ発話を受信するステップと、前記ユーザ発話を、チャットボットのキャラクターに関する説明と関連した指示文を含むプロンプトに追加するステップと前記プロンプトをエンコードするステップと、前記エンコードしたプロンプトを言語モデルに入力して、前記ユーザ発話に応答するチャットボット発話を生成するステップ、を含む、方法が開示されている。 Patent document 1 discloses a persona chatbot control method executed by at least one processor, the method including the steps of receiving a user utterance, adding the user utterance to a prompt including an instruction sentence related to a description of the chatbot's character, encoding the prompt, and inputting the encoded prompt into a language model to generate a chatbot utterance in response to the user utterance.

特開2022-180282号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2022-180282

従来の教育システムでは、教科書を中心とした一律の学習方法が主流であり、個々の生徒の特性に応じた学習方法を選択することが難しい。このため、学習意欲の低下や学習効果の低さが問題となっている。また、教育格差、不登校、障害者支援といった社会問題にも十分には対応できていない。これらの問題を解決するためには、生徒の認知特性に基づいた最適な学習方法を提案し、個別の進捗に応じた柔軟な学習環境を提供する必要がある。 In traditional education systems, uniform learning methods centered around textbooks are the norm, making it difficult to select learning methods that suit individual students' characteristics. This has led to problems such as a decline in motivation to learn and low learning effectiveness. Furthermore, it has not adequately addressed social issues such as educational disparities, school absenteeism, and support for students with disabilities. To solve these problems, it is necessary to propose optimal learning methods based on students' cognitive characteristics and provide a flexible learning environment that responds to their individual progress.

本発明は、以下の手段によりこれらの課題を解決する。まず、対象者の基本情報を入力する手段を提供し、続いて、対象者の認知特性を判定する手段を備える。次に、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段を設け、さらに学習コンテンツを提供する手段を含む。これに加えて、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段を組み込むことにより、対象者に個別のフィードバックを提供する。これらの手段を総合的に活用することで、個々の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、従来の教育システムが抱える問題を解決する。また、対象者に対してディスカッションテーマを提案し、対象者間の意見交換を促進する手段を追加することで、相互のコミュニケーションを活性化させることができる。 The present invention solves these problems by the following means. First, it provides a means for inputting basic information about the subject, followed by a means for assessing the subject's cognitive characteristics. Next, it provides a means for suggesting the optimal learning method based on the assessment results, and further includes a means for providing learning content. In addition, it incorporates means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, thereby providing individual feedback to the subject. By utilizing these means in a comprehensive manner, it is possible to provide an optimal educational experience tailored to each individual's learning needs, solving the problems faced by conventional education systems. Furthermore, by adding a means for suggesting discussion topics to the subject and encouraging the exchange of opinions between subjects, it is possible to stimulate mutual communication.

「対象者の基本情報を入力する手段」とは、ユーザが自身の名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を収集し、システムに入力するためのインターフェースである。 "Means for entering basic information about the subject" refers to an interface that allows users to collect basic information such as their name, age, grade, and areas of interest, and enter it into the system.

「対象者の認知特性を判定する手段」とは、対象者が視覚、言語、聴覚のどれに優位性を持つかを判定するための質問やタスクを提示し、対象者の回答を収集、分析するシステムである。 "Means for determining a subject's cognitive characteristics" refers to a system that presents questions and tasks to determine whether the subject has a visual, verbal, or auditory dominance, and collects and analyzes the subject's responses.

「最適な学習方法を提案する手段」とは、判定された認知特性の結果に基づいて、対象者に最も適した学習方法(ビデオ教材、テキスト教材、音声教材など)を選定し、提案するシステムである。 "Means for suggesting optimal learning methods" refers to a system that selects and suggests the most suitable learning method (video materials, text materials, audio materials, etc.) for each individual based on the results of their assessed cognitive characteristics.

「学習コンテンツを提供する手段」とは、対象者が提案された学習方法に基づいて、関連する教育資料や教材(ビデオ、テキスト、音声など)を提供するシステムである。 "Means for providing learning content" refers to a system that provides relevant educational materials and learning materials (video, text, audio, etc.) to the target person based on their proposed learning method.

「学習進捗をトラッキングする手段」とは、対象者が取り組んだ学習内容とその進行状況をリアルタイムで記録し、分析するシステムである。 "Means for tracking learning progress" refers to a system that records and analyzes the learning content and progress of the subject in real time.

「理解度テストを実施する手段」とは、対象者が学習した内容について定期的に小テストを行い、その理解度を測定するためのシステムである。 "Means for conducting comprehension tests" refers to a system for periodically administering short quizzes on the content that the subject has learned to measure their level of comprehension.

「個別のフィードバックを提供する手段」とは、理解度テストの結果に基づいて、対象者に特化した学習のアドバイスや次の課題を提案するシステムである。 "Means for providing individualized feedback" refers to a system that suggests learning advice and next assignments specific to each individual based on the results of a comprehension test.

「リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段」とは、対象者が学習中に抱いた疑問や質問に対して、即時に回答を提供するシステムである。 "A means of resolving questions during learning in real time" is a system that provides immediate answers to any doubts or questions that students may have while learning.

「ディスカッションテーマを提案する手段」とは、対象者に対して定期的に議論を促すトピックを提案し、対象者間で意見の交換を促進するインターフェースである。 "Means for suggesting discussion topics" is an interface that periodically suggests topics to participants to encourage discussion and promotes the exchange of opinions among participants.

第1実施形態に係るデータ処理システムの構成の一例を示す概念図である。1 is a conceptual diagram illustrating an example of the configuration of a data processing system according to a first embodiment. 第1実施形態に係るデータ処理装置及びスマートデバイスの要部機能の一例を示す概念図である。1 is a conceptual diagram showing an example of main functions of a data processing device and a smart device according to a first embodiment. 第2実施形態に係るデータ処理システムの構成の一例を示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an example of the configuration of a data processing system according to a second embodiment. 第2実施形態に係るデータ処理装置及びスマート眼鏡の要部機能の一例を示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example of main functions of a data processing device and smart glasses according to a second embodiment. 第3実施形態に係るデータ処理システムの構成の一例を示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an example of the configuration of a data processing system according to a third embodiment. 第3実施形態に係るデータ処理装置及びヘッドセット型端末の要部機能の一例を示す概念図である。FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of main functions of a data processing device and a headset-type terminal according to a third embodiment. 第4実施形態に係るデータ処理システムの構成の一例を示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a data processing system according to a fourth embodiment. 第4実施形態に係るデータ処理装置及びロボットの要部機能の一例を示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example of main functions of a data processing device and a robot according to a fourth embodiment. 複数の感情がマッピングされる感情マップを示す。1 shows an emotion map onto which multiple emotions are mapped. 複数の感情がマッピングされる感情マップを示す。1 shows an emotion map onto which multiple emotions are mapped. 実施例1におけるデータ処理システムの処理の流れを示すシーケンス図である。FIG. 2 is a sequence diagram illustrating a processing flow of the data processing system according to the first embodiment. 応用例1におけるデータ処理システムの処理の流れを示すシーケンス図である。FIG. 10 is a sequence diagram showing the flow of processing in the data processing system in application example 1. 感情エンジンを組み合わせた場合の実施例2におけるデータ処理システムの処理の流れを示すシーケンス図である。FIG. 10 is a sequence diagram showing the flow of processing of the data processing system in the second embodiment when an emotion engine is combined. 感情エンジンを組み合わせた場合の応用例2におけるデータ処理システムの処理の流れを示すシーケンス図である。FIG. 10 is a sequence diagram showing the flow of processing in the data processing system in Application Example 2 when an emotion engine is combined.

以下、添付図面に従って本開示の技術に係るシステムの実施形態の一例について説明する。 Below, an example of an embodiment of a system relating to the technology disclosed herein will be described with reference to the accompanying drawings.

先ず、以下の説明で使用される文言について説明する。 First, let me explain the terminology used in the following explanation.

以下の実施形態において、符号付きのプロセッサ(以下、単に「プロセッサ」と称する)は、1つの演算装置であってもよいし、複数の演算装置の組み合わせであってもよい。また、プロセッサは、1種類の演算装置であってもよいし、複数種類の演算装置の組み合わせであってもよい。演算装置の一例としては、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)、APU(Accelerated Processing Unit)等が挙げられる。 In the following embodiments, a coded processor (hereinafter simply referred to as a "processor") may be a single arithmetic unit or a combination of multiple arithmetic units. Furthermore, a processor may be a single type of arithmetic unit or a combination of multiple types of arithmetic units. Examples of arithmetic units include a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a GPGPU (General-Purpose Computing on Graphics Processing Units), an APU (Accelerated Processing Unit), etc.

以下の実施形態において、符号付きのRAM(Random Access Memory)は、一時的に情報が格納されるメモリであり、プロセッサによってワークメモリとして用いられる。 In the following embodiments, coded random access memory (RAM) is memory in which information is temporarily stored and is used by the processor as work memory.

以下の実施形態において、符号付きのストレージは、各種プログラム及び各種パラメータ等を記憶する1つ又は複数の不揮発性の記憶装置である。不揮発性の記憶装置の一例としては、フラッシュメモリ(SSD(Solid State Drive))、磁気ディスク(例えば、ハードディスク)、又は磁気テープ等が挙げられる。 In the following embodiments, the coded storage refers to one or more non-volatile storage devices that store various programs, parameters, etc. Examples of non-volatile storage devices include flash memory (SSD (Solid State Drive)), magnetic disks (e.g., hard disks), and magnetic tapes.

以下の実施形態において、符号付きの通信I/F(Interface)は、通信プロセッサ及びアンテナ等を含むインタフェースである。通信I/Fは、複数のコンピュータ間での通信を司る。通信I/Fに対して適用される通信規格の一例としては、5G(5th Generation Mobile Communication System)、Wi-Fi(登録商標)、又はBluetooth(登録商標)等を含む無線通信規格が挙げられる。 In the following embodiments, a communication I/F (Interface) with a symbol is an interface that includes a communication processor, an antenna, etc. The communication I/F controls communication between multiple computers. Examples of communication standards that can be applied to the communication I/F include wireless communication standards such as 5G (5th Generation Mobile Communication System), Wi-Fi (registered trademark), or Bluetooth (registered trademark).

以下の実施形態において、「A及び/又はB」は、「A及びBのうちの少なくとも1つ」と同義である。つまり、「A及び/又はB」は、Aだけであってもよいし、Bだけであってもよいし、A及びBの組み合わせであってもよい、という意味である。また、本明細書において、3つ以上の事柄を「及び/又は」で結び付けて表現する場合も、「A及び/又はB」と同様の考え方が適用される。 In the following embodiments, "A and/or B" is synonymous with "at least one of A and B." In other words, "A and/or B" means that it may be just A, just B, or a combination of A and B. Furthermore, in this specification, the same concept as "A and/or B" also applies when three or more things are expressed connected by "and/or."

[第1実施形態] [First embodiment]

図1には、第1実施形態に係るデータ処理システム10の構成の一例が示されている。 Figure 1 shows an example of the configuration of a data processing system 10 according to the first embodiment.

図1に示すように、データ処理システム10は、データ処理装置12及びスマートデバイス14を備えている。データ処理装置12の一例としては、サーバが挙げられる。 As shown in FIG. 1, the data processing system 10 includes a data processing device 12 and a smart device 14. An example of the data processing device 12 is a server.

データ処理装置12は、コンピュータ22、データベース24、及び通信I/F26を備えている。コンピュータ22は、本開示の技術に係る「コンピュータ」の一例である。コンピュータ22は、プロセッサ28、RAM30、及びストレージ32を備えている。プロセッサ28、RAM30、及びストレージ32は、バス34に接続されている。また、データベース24及び通信I/F26も、バス34に接続されている。通信I/F26は、ネットワーク54に接続されている。ネットワーク54の一例としては、WAN(Wide Area Network)及び/又はLAN(Local Area Network)等が挙げられる。 The data processing device 12 includes a computer 22, a database 24, and a communication I/F 26. The computer 22 is an example of a "computer" according to the technology of the present disclosure. The computer 22 includes a processor 28, RAM 30, and storage 32. The processor 28, RAM 30, and storage 32 are connected to a bus 34. The database 24 and communication I/F 26 are also connected to the bus 34. The communication I/F 26 is connected to a network 54. Examples of the network 54 include a WAN (Wide Area Network) and/or a LAN (Local Area Network).

スマートデバイス14は、コンピュータ36、受付装置38、出力装置40、カメラ42、及び通信I/F44を備えている。コンピュータ36は、プロセッサ46、RAM48、及びストレージ50を備えている。プロセッサ46、RAM48、及びストレージ50は、バス52に接続されている。また、受付装置38、出力装置40、及びカメラ42も、バス52に接続されている。 The smart device 14 includes a computer 36, a reception device 38, an output device 40, a camera 42, and a communication I/F 44. The computer 36 includes a processor 46, RAM 48, and storage 50. The processor 46, RAM 48, and storage 50 are connected to a bus 52. The reception device 38, output device 40, and camera 42 are also connected to the bus 52.

受付装置38は、タッチパネル38A及びマイクロフォン38B等を備えており、ユーザ入力を受け付ける。タッチパネル38Aは、指示体(例えば、ペン又は指等)の接触を検出することにより、指示体の接触によるユーザ入力を受け付ける。マイクロフォン38Bは、ユーザの音声を検出することにより、音声によるユーザ入力を受け付ける。制御部46Aは、タッチパネル38A及びマイクロフォン38Bによって受け付けたユーザ入力を示すデータをデータ処理装置12に送信する。データ処理装置12では、特定処理部290が、ユーザ入力を示すデータを取得する。 The reception device 38 is equipped with a touch panel 38A, a microphone 38B, etc., and receives user input. The touch panel 38A detects contact with an indicator (e.g., a pen or finger) to receive user input via the indicator. The microphone 38B detects the user's voice to receive user input via voice. The control unit 46A transmits data indicating the user input received by the touch panel 38A and the microphone 38B to the data processing device 12. In the data processing device 12, the specific processing unit 290 acquires the data indicating the user input.

出力装置40は、ディスプレイ40A及びスピーカ40B等を備えており、データをユーザ20が知覚可能な表現形(例えば、音声及び/又はテキスト)で出力することでデータをユーザ20に対して提示する。ディスプレイ40Aは、プロセッサ46からの指示に従ってテキスト及び画像等の可視情報を表示する。スピーカ40Bは、プロセッサ46からの指示に従って音声を出力する。カメラ42は、レンズ、絞り、及びシャッタ等の光学系と、CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)イメージセンサ又はCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の撮像素子とが搭載された小型デジタルカメラである。 The output device 40 is equipped with a display 40A and a speaker 40B, and presents data to the user 20 by outputting the data in a form perceptible by the user 20 (e.g., audio and/or text). The display 40A displays visible information such as text and images in accordance with instructions from the processor 46. The speaker 40B outputs audio in accordance with instructions from the processor 46. The camera 42 is a compact digital camera equipped with an optical system including a lens, aperture, and shutter, and an imaging element such as a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) image sensor or a CCD (Charge Coupled Device) image sensor.

通信I/F44は、ネットワーク54に接続されている。通信I/F44及び26は、ネットワーク54を介してプロセッサ46とプロセッサ28との間の各種情報の授受を司る。 The communication I/F 44 is connected to the network 54. The communication I/Fs 44 and 26 are responsible for the exchange of various information between the processor 46 and the processor 28 via the network 54.

図2には、データ処理装置12及びスマートデバイス14の要部機能の一例が示されている。 Figure 2 shows an example of the main functions of the data processing device 12 and smart device 14.

図2に示すように、データ処理装置12では、プロセッサ28によって特定処理が行われる。ストレージ32には、特定処理プログラム56が格納されている。特定処理プログラム56は、本開示の技術に係る「プログラム」の一例である。プロセッサ28は、ストレージ32から特定処理プログラム56を読み出し、読み出した特定処理プログラム56をRAM30上で実行する。特定処理は、プロセッサ28がRAM30上で実行する特定処理プログラム56に従って特定処理部290として動作することによって実現される。 As shown in FIG. 2, in the data processing device 12, specific processing is performed by the processor 28. A specific processing program 56 is stored in the storage 32. The specific processing program 56 is an example of a "program" according to the technology of the present disclosure. The processor 28 reads the specific processing program 56 from the storage 32 and executes the read specific processing program 56 on the RAM 30. The specific processing is realized by the processor 28 operating as a specific processing unit 290 in accordance with the specific processing program 56 executed on the RAM 30.

ストレージ32には、データ生成モデル58及び感情特定モデル59が格納されている。データ生成モデル58及び感情特定モデル59は、特定処理部290によって用いられる。 Storage 32 stores a data generation model 58 and an emotion identification model 59. The data generation model 58 and the emotion identification model 59 are used by the identification processing unit 290.

スマートデバイス14では、プロセッサ46によって受付出力処理が行われる。ストレージ50には、受付出力プログラム60が格納されている。受付出力プログラム60は、データ処理システム10によって特定処理プログラム56と併用される。プロセッサ46は、ストレージ50から受付出力プログラム60を読み出し、読み出した受付出力プログラム60をRAM48上で実行する。受付出力処理は、プロセッサ46がRAM48上で実行する受付出力プログラム60に従って、制御部46Aとして動作することによって実現される。 In the smart device 14, the processor 46 performs the reception output processing. The storage 50 stores a reception output program 60. The reception output program 60 is used in conjunction with the specific processing program 56 by the data processing system 10. The processor 46 reads the reception output program 60 from the storage 50 and executes the read reception output program 60 on the RAM 48. The reception output processing is realized by the processor 46 operating as the control unit 46A in accordance with the reception output program 60 executed on the RAM 48.

次に、データ処理装置12の特定処理部290による特定処理について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、スマートデバイス14を「端末」と称する。 Next, we will explain the specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the smart device 14 will be referred to as the "terminal."

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで、学習効果を最大化し、教育格差や不登校、障害者支援に対応するものである。このシステムは、サーバ、端末、およびユーザの三者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education. It assesses the cognitive characteristics of each individual and proposes individually appropriate learning methods to maximize learning effectiveness and address educational disparities, school absenteeism, and support for people with disabilities. This system functions between a server, a terminal, and a user.

システムの全体概要 Overview of the system

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to the target individual by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 8. Suggest discussion topics and encourage exchange of opinions.

プログラムの処理 Program processing

以下に、このシステムの各ステップにおけるプログラムの処理を自然言語で説明する。 Below is a natural language explanation of the program processing at each step of this system.

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page.

ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。 Users use the device to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest.

サーバはユーザの基本情報をデータベースに保存する。 The server stores the user's basic information in a database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal.

ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The user clicks the Start Test button to begin the test.

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。 The server sends a series of questions and tasks to the device in sequence.

端末は各質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。 The device displays each question or task to the user and accepts their response.

ユーザは端末で各質問に回答する。 Users answer each question on their device.

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。 The server receives responses from users and stores them in a database in real time.

サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは判定結果に基づいて、ユーザに最適な学習方法を選定する。 Based on the results of the assessment, the server selects the optimal learning method for the user.

サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。 The server will present the selected learning method and related learning materials to the device.

端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 The device will display learning method suggestions and introductions to learning materials to the user.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。 The server provides learning content appropriate to the user (video, text, audio materials, etc.).

ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。 Users can check the learning content on their device and begin learning.

端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The device records the user's learning progress in real time.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。 The server provides an interface via the terminal that accepts questions the user may have while studying.

ユーザは端末で質問を入力し、送信する。 The user enters a question on the device and submits it.

サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を提供する。 The server analyzes the question and provides an appropriate answer instantly.

端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The device displays the response from the server to the user.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。 The server periodically displays an interface on the terminal that conducts comprehension tests.

ユーザは端末でテストを受ける。 Users take the test on their device.

端末はユーザの回答をサーバに送信する。 The device sends the user's response to the server.

サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments.

端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。 The device will display feedback and new challenges to the user.

ユーザは提案された課題を端末で取り組む。 Users will work on the proposed tasks on their devices.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。 The server will provide regular discussion topics.

端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。 The device displays discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 Users can enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、C君が中学2年生で、歴史の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. C is a second-year junior high school student who wants to study history.

1. ユーザ登録 1. User Registration

C君は端末で「中学2年生、歴史に興味あり」と入力する。 Mr. C types "Second year junior high school student, interested in history" into his device.

サーバはこの情報を保存する。 The server stores this information.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

C君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。 Mr. C clicks the start test button on his device.

サーバは判定テストを開始する。 The server will begin the validation test.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" will be displayed on the device.

C君は質問に回答する。 Mr. C answers the questions.

サーバはC君の回答を分析し、視覚優位と判定する。 The server analyzes Mr. C's answers and determines that he is visually dominant.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは「歴史の出来事をビデオで学びましょう」と提案する。 The server suggests, "Learn about historical events through videos."

端末にビデオ教材のリンクが表示される。 A link to the video material will appear on your device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

C君は端末でビデオを視聴し始める。 Mr. C starts watching the video on his device.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

C君は端末で「この戦争の背景がわからない」と質問を入力する。 Mr. C types the question into his terminal: "I don't understand the background of this war."

サーバは回答を提供し、端末で表示される。 The server provides the answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバはビデオ視聴後、理解度テストを実施する。 After watching the video, the server will conduct a comprehension test.

C君は端末でテストを受ける。 Mr. C takes the test on a terminal.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、「次はこの戦争の原因をもう少し詳しく学びましょう」と提案する。 The server analyzes the test results and suggests, "Next, let's learn more about the causes of this war."

端末でC君に次の学習内容が表示される。 The next learning content will be displayed to Mr. C on his device.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『近代史の重要人物』」と提案し、ユーザ間で意見を交換できるプラットフォームを提供する。 The server suggests that next week's theme is 'Important Figures in Modern History' and provides a platform for users to exchange opinions.

C君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 Mr. C can enter his opinions on the device and discuss them with his classmates.

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、C君が主体的に学ぶ環境を整えることができる。 In this way, the AI system can provide an optimal educational experience tailored to individual learning needs, creating an environment in which Mr. C can learn independently.

以下に、処理の流れについて説明する。 The processing flow is explained below.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server provides a user registration page. Users use their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. The server stores the entered basic information in a database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the Start Test button to begin the test.

ステップ3: Step 3:

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。ユーザは端末で各質問に対して回答する。 The server sequentially sends a series of questions and tasks to the terminal. The terminal displays the questions and tasks to the user and accepts answers. The user answers each question on the terminal.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server receives the user's responses and stores them in a database in real time. The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

ステップ5: Step 5:

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 Based on the results of the assessment, the server selects the most suitable learning method for the user. The server then presents the selected learning method and related learning materials to the device. The device then displays learning method suggestions and learning material introductions to the user.

ステップ6: Step 6:

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The server provides learning content (video, text, audio materials, etc.) appropriate for the user. The user checks the learning content on their device and begins learning. The device records the user's learning progress in real time.

ステップ7: Step 7:

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The server provides an interface that accepts questions that users have while studying via their terminal. The user enters and submits a question on the terminal. The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer. The terminal displays the answer from the server to the user.

ステップ8: Step 8:

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受ける。端末はユーザの回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device. The device sends the user's answers to the server. The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

ステップ9: Step 9:

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments. The device displays feedback and new assignments to the user. The user then works on the suggested assignments.

ステップ10: Step 10:

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 The server periodically provides discussion topics. The terminal displays the discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions. Users enter their opinions on the terminal and exchange opinions with other users.

(実施例1) (Example 1)

次に、実施例1について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、スマートデバイス14を「端末」と称する。 Next, we will explain Example 1. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as a "server" and the smart device 14 will be referred to as a "terminal."

現代の教育において、個別の認知特性に基づく最適な学習方法を提供することが求められている。しかし、現行の多くの教育システムは一律の学習方法を提供するだけであり、個別の認知特性に対応することが難しい。また、学習進捗のトラッキングや理解度テスト、リアルタイムでの疑問解消などの機能が不足しており、個別の学習ニーズに適切に対応できていない。さらに、自動的に学習コンテンツの提案やフィードバックを提供するシステムが少ないため、教育効果を最大化できていない。 Modern education requires providing optimal learning methods based on individual cognitive characteristics. However, many current educational systems only offer uniform learning methods, making it difficult to address individual cognitive characteristics. Furthermore, they lack features such as learning progress tracking, comprehension tests, and real-time question resolution, making it impossible to adequately address individual learning needs. Furthermore, there are few systems that automatically suggest learning content or provide feedback, preventing the effectiveness of education from being maximized.

実施例1におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Example 1 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者の入力や学習進捗をデータベースに保存する手段と、対象者の質問を収集し、生成AIモデルを用いて回答を生成する手段と、対象者の回答を評価し、次の学習コンテンツを動的に提案する手段と、を含む。これにより、個別の認知特性に応じた最適な学習方法を提供し、学習進捗のトラッキング、リアルタイムの疑問解消、そして動的な学習コンテンツの提案が可能となる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing the optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for saving the subject's input and learning progress in a database, means for collecting the subject's questions and generating answers using a generative AI model, and means for evaluating the subject's answers and dynamically suggesting the next learning content. This makes it possible to provide the optimal learning method according to individual cognitive characteristics, track learning progress, resolve questions in real time, and dynamically suggest learning content.

「対象者」とは、教育支援AIシステムを利用して学習を進める個人である。 "Target" refers to individuals who use educational support AI systems to advance their studies.

「基本情報」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野などの教育に必要な基本的な情報である。 "Basic information" refers to basic information necessary for education, such as the subject's name, age, grade, and areas of interest.

「認知特性」とは、対象者が持つ視覚、言語、聴覚などの情報処理特性であり、学習における個別の特徴を示すものである。 "Cognitive characteristics" refer to the information processing characteristics of a subject, such as vision, language, and hearing, and indicate individual characteristics in learning.

「学習方法」とは、認知特性に基づいて提案される最適な学習手段やアプローチであり、教材や学習形式を含むものである。 "Learning methods" are the optimal learning tools and approaches suggested based on cognitive characteristics, including teaching materials and learning formats.

「学習コンテンツ」とは、対象者に提供される学習用のビデオ、テキスト、音声教材などであり、学習を支援するための情報資源である。 "Learning content" refers to learning videos, texts, audio materials, etc. provided to the target audience, and is an information resource to support learning.

「学習進捗」とは、対象者が学習を進める過程での進行状況を示すものである。 "Learning progress" refers to the progress a subject makes as they progress through their studies.

「理解度テスト」とは、対象者の学習内容の理解度を測るためのテストである。 A "comprehension test" is a test used to measure the subject's level of understanding of the learning content.

「個別のフィードバック」とは、理解度テストの結果や学習進捗に基づいて、対象者に対して提供される具体的な評価や指導内容である。 "Individualized feedback" refers to specific assessments and guidance provided to students based on their comprehension test results and learning progress.

「リアルタイムでの疑問解決」とは、対象者が学習中に抱いた疑問に対して、即時に適切な回答を提供することである。 "Real-time question resolution" means providing immediate and appropriate answers to questions that students have while studying.

「データベース」とは、対象者の基本情報や学習進捗、回答内容などのデータを保存、管理するシステムである。 A "database" is a system that stores and manages data such as basic information about the subject, their learning progress, and their responses.

「生成AIモデル」とは、ユーザの質問に対して適切な回答を生成するために使用される人工知能モデルである。 A "generative AI model" is an artificial intelligence model used to generate appropriate answers to user questions.

「動的な提案」とは、対象者の学習進捗や理解度に基づいて、次に学ぶべきコンテンツや課題をその都度生成して提案することである。 "Dynamic suggestions" means generating and suggesting the next content or assignment to be learned on an ongoing basis based on the student's learning progress and level of understanding.

この発明は、教育支援AIシステムに関するものであり、個別の認知特性に基づく最適な学習方法を提供することで、学習効果を最大化し、教育格差や不登校、障害者支援に対応するものである。システムはサーバ、端末、およびユーザの三者間で機能するものである。 This invention relates to an educational support AI system that maximizes learning effectiveness by providing optimal learning methods based on individual cognitive characteristics, and addresses educational disparities, school absenteeism, and support for people with disabilities. The system functions between a server, a terminal, and a user.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する: This system provides tailored educational support by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 8. Suggest discussion topics and encourage exchange of opinions.

使用するハードウェアとソフトウェア Hardware and software used

使用するハードウェアとしては、サーバおよびユーザの端末が含まれる。サーバは、ユーザの情報を管理・分析するためのデータベース(例:MySQL、PostgreSQL)、機械学習モデルの実行環境(例:Python、Scikit-learn)、リアルタイムチャットシステム(例:Node.js)、および生成AIモデル(例:OpenAI GPT-3)を利用する。 The hardware used includes a server and user devices. The server uses a database (e.g., MySQL, PostgreSQL) to manage and analyze user information, an execution environment for machine learning models (e.g., Python, Scikit-learn), a real-time chat system (e.g., Node.js), and a generative AI model (e.g., OpenAI GPT-3).

ユーザ端末は、Webブラウザ上で動作するインターフェースを提供し、HTML、CSS、JavaScript、Reactなどを使用してユーザの操作や学習進捗を処理する。 The user device provides an interface that runs on a web browser and handles user operations and learning progress using HTML, CSS, JavaScript, React, etc.

プログラムの処理概要 Program processing overview

ユーザ登録 User Registration

サーバはHTMLとCSSを用いてユーザ登録ページを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力し、送信する。サーバは受信した情報をJSON形式で受け取り、データベースに保存する。 The server generates a user registration page using HTML and CSS and sends it to the device. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest on the device and submits it. The server receives the information in JSON format and stores it in a database.

認知特性の判定テスト Cognitive trait assessment test

サーバはJavaScriptやReactを用いて認知特性判定テストのインターフェースを生成し、端末に表示する。ユーザはテストを開始し、一連の質問に回答する。サーバは回答を受信してデータベースに保存し、Pythonの機械学習モデルを使ってデータを分析し、認知特性を判定する。 The server uses JavaScript and React to generate the cognitive trait assessment test interface and display it on the device. The user starts the test and answers a series of questions. The server receives the answers, stores them in a database, and uses a Python machine learning model to analyze the data and determine cognitive traits.

学習方法の提案 Suggested learning methods

サーバは認知特性に基づいて最適な学習方法を判定し、関連する教材を選定する。これを端末に送信し、端末はユーザに提示する。 The server determines the optimal learning method based on cognitive characteristics and selects relevant learning materials. This is then sent to the device, which then presents it to the user.

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバは選定した学習コンテンツを提供し、ユーザは端末でそれを利用して学習を進める。端末は学習進捗をリアルタイムで記録し、サーバに送信する。 The server provides selected learning content, which users use on their devices to progress through their studies. The devices record learning progress in real time and send it to the server.

リアルタイムサポート Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの疑問を受け付け、生成AIモデルを用いて適切な回答を生成する。これを端末に送信して表示する。 The server accepts the user's question through the device and generates an appropriate answer using a generative AI model. This is then sent to the device and displayed.

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、結果をデータベースに保存する。ユーザにフィードバックを提供し、次の学習内容を提案する。 The server periodically conducts comprehension tests and stores the results in a database. It provides feedback to the user and suggests what to study next.

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果に基づいて次の学習内容を分析し、フィードバックと新たな課題をユーザに提供する。これにより、個々のユーザに対して最適な学習パスを提示する。 The server analyzes the next learning content based on the test results and provides feedback and new challenges to the user, thereby presenting the optimal learning path for each individual user.

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的に新しいディスカッションテーマを生成し、ユーザに提示する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとも意見交換ができる。 The server periodically generates new discussion topics and presents them to users. Users can then enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、C君が中学2年生で歴史の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. C is a second-year junior high school student who wants to study history.

1. C君は端末で「中学2年生、歴史に興味あり」と入力し、情報を送信する。サーバはこの情報を保存する。 1. Mr. C types "Second year junior high school student, interested in history" into his device and submits the information. The server stores this information.

2. C君は端末で認知特性判定テストを開始する。サーバは質問を表示し、C君は回答を入力する。サーバは回答を分析し、視覚優位と判定する。 2. Mr. C starts the cognitive characteristics assessment test on his device. The server displays the questions, and Mr. C enters the answers. The server analyzes the answers and determines that he is visually dominant.

3. サーバは「歴史の出来事をビデオで学びましょう」と提案し、端末にビデオ教材のリンクを表示する。 3. The server suggests, "Let's learn about historical events through videos," and displays a link to the video material on the device.

4. C君は端末でビデオを視聴し始める。端末は学習進捗を記録し、サーバに送信する。 4. Mr. C begins watching the video on his device. The device records his learning progress and sends it to the server.

5. C君が「この戦争の背景がわからない」と質問を入力すると、サーバは生成AIモデルを用いて回答を生成し、表示する。 5. When Mr. C enters a question such as "I don't understand the background of this war," the server uses a generative AI model to generate and display an answer.

6. サーバはビデオ視聴後に理解度テストを実施し、C君はテストを受ける。結果がサーバに送信され、サーバは次の学習内容を提案する。 6. After watching the video, the server conducts a comprehension test, and Mr. C takes the test. The results are sent to the server, which then suggests the next learning content.

7. サーバは「次はこの戦争の原因をもう少し詳しく学びましょう」と新しい課題を提案し、端末に表示する。 7. The server will suggest a new task, saying, "Next, let's learn more about the causes of this war," and display this on the terminal.

8. サーバは「次週のテーマは『近代史の重要人物』」と提案し、ディスカッションプラットフォームを提供する。C君は意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 8. The server suggests that next week's topic is "Important Figures in Modern History" and provides a discussion platform. C can enter his opinions and discuss them with his classmates.

プロンプト文の例 Example prompt

「中学2年生で、歴史の学習を希望する学生がいる場合、どのようにAIを使って最適な学習方法を提案しますか?具体的なプロセスを説明してください。」 "If you have a second-year junior high school student who wants to study history, how would you use AI to suggest the best learning method? Please explain the specific process."

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、対象者が主体的に学ぶ環境を整えることができる。 In this way, AI systems can provide optimal educational experiences tailored to individual learning needs and create an environment in which students can learn independently.

実施例1における特定処理の流れについて図11を用いて説明する。 The flow of the identification process in Example 1 will be explained using Figure 11.

ステップ1: Step 1:

ユーザ登録 User Registration

サーバはHTMLとCSSを用いてユーザ登録ページを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力し、送信する。サーバは受信した情報をJSON形式で受け取り、データベースに保存する。これにより、ユーザの基本情報がデータベースに登録される。入力はユーザの基本情報、出力はデータベースに保存されたユーザの基本情報である。 The server generates a user registration page using HTML and CSS and sends it to the device. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest on the device and submits it. The server receives the received information in JSON format and stores it in a database. This registers the user's basic information in the database. The input is the user's basic information, and the output is the user's basic information stored in the database.

ステップ2: Step 2:

認知特性の判定テスト Cognitive trait assessment test

サーバはJavaScriptやReactを用いて認知特性判定テストのインターフェースを生成し、端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックし、一連の質問に回答する。端末は各質問を表示し、ユーザの回答を受け付ける。サーバは受信した回答をデータベースに保存し、Pythonの機械学習モデルを使ってデータを分析し、ユーザの認知特性を判定する。入力はユーザの回答、出力は判定された認知特性である。これにより、ユーザの認知特性が明らかになる。 The server uses JavaScript and React to generate an interface for the cognitive trait assessment test and displays it on the device. The user clicks a button to start the test and answers a series of questions. The device displays each question and accepts the user's answers. The server stores the received answers in a database and analyzes the data using a Python machine learning model to determine the user's cognitive traits. The input is the user's answers, and the output is the determined cognitive traits. This reveals the user's cognitive traits.

ステップ3: Step 3:

学習方法の提案 Study method suggestions

サーバは認知特性に基づいて最適な学習方法を選定し、関連する教材を選ぶ。サーバは選定した学習方法と教材をREST APIを通じて端末に送信する。端末はこれをユーザに表示する。入力は認知特性と教材データベース、出力はユーザに提示された学習方法と教材のリンクである。これにより、ユーザに最適な学習方法が提示される。 The server selects the optimal learning method based on cognitive characteristics and selects related learning materials. The server sends the selected learning method and learning materials to the terminal via a REST API. The terminal displays this to the user. The input is cognitive characteristics and a learning materials database, and the output is a link to the learning method and learning materials presented to the user. This allows the user to be presented with the optimal learning method.

ステップ4: Step 4:

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツを動的に生成し、端末に送信する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末は学習進捗を記録し、定期的にサーバに送信する。入力はユーザの認知特性と進捗状況、出力は提供される学習コンテンツと学習進捗の記録である。これにより、ユーザは自分に合ったコンテンツで学習を進めることができる。 The server dynamically generates learning content appropriate for the user and sends it to the device. The user checks the learning content on the device and begins learning. The device records learning progress and periodically sends it to the server. The input is the user's cognitive characteristics and progress, and the output is the learning content provided and a record of learning progress. This allows users to study with content that suits them.

ステップ5: Step 5:

リアルタイムサポート Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、サーバに送信する。サーバは質問を分析し、生成AIモデルを用いて最適な回答を生成する。サーバは回答を端末に送信し、端末はそれをユーザに表示する。入力はユーザの質問、出力は生成された回答である。これにより、ユーザの疑問が即時に解決される。 The server provides an interface that accepts user questions via the terminal. The user enters the question on the terminal and sends it to the server. The server analyzes the question and generates the optimal answer using a generative AI model. The server sends the answer to the terminal, which displays it to the user. The input is the user's question, and the output is the generated answer. This allows the user's question to be resolved instantly.

ステップ6: Step 6:

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受け、その回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存する。次に結果を基にフィードバックを生成し、端末に送信する。入力は理解度テストの回答、出力はテスト結果とフィードバックである。これにより、ユーザの理解度が評価され、次の学習内容が決定される。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device and sends their answers to the server. The server scores the answers and stores the results in a database. It then generates feedback based on the results and sends it to the device. The input is the comprehension test answers, and the output is the test results and feedback. This evaluates the user's level of understanding and determines the next learning content.

ステップ7: Step 7:

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、次の学習内容を決定する。サーバはフィードバックと新たな課題を端末に送信し、端末はこれをユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。入力はテスト結果と学習目標、出力はフィードバックと新たに提案された課題である。これにより、ユーザは継続的に適切な課題に取り組むことができる。 The server analyzes the test results and determines the next learning content. The server sends feedback and new assignments to the device, which displays them to the user. The user then works on the suggested assignments. The input is the test results and learning goals, and the output is feedback and new suggested assignments. This allows the user to continuously work on appropriate assignments.

ステップ8: Step 8:

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で意見を入力し、サーバに送信する。サーバは意見を収集し、他のユーザにも表示することで、意見交換が行われる。入力はユーザの意見、出力は共有された意見とディスカッション結果である。これにより、ユーザ間のコミュニケーションが促進され、深い理解が得られる。 The server periodically generates discussion topics and sends them to the device. Users input their opinions on their device and send them to the server. The server collects the opinions and displays them to other users, allowing for an exchange of opinions. The input is the user's opinion, and the output is the shared opinion and discussion results. This promotes communication between users and leads to deeper understanding.

(応用例1) (Application Example 1)

次に、応用例1について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、スマートデバイス14を「端末」と称する。 Next, we will explain Application Example 1. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the smart device 14 will be referred to as the "terminal."

従来の教育システムでは、対象者の個々の認知特性を効率的に把握し、それに基づいた最適な学習方法を提案することが難しかった。また、産業現場において工業製品の操作方法や制御技術に関する教育支援が不足しており、技術者の技能向上のための手段として自動的かつ効果的な対策が求められていた。 With conventional educational systems, it was difficult to efficiently grasp the cognitive characteristics of individual students and propose optimal learning methods based on those characteristics. Furthermore, there was a lack of educational support for industrial product operation methods and control technologies in industrial settings, and automatic and effective measures were needed to improve engineers' skills.

応用例1におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Application Example 1 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックと次の課題を提案する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者間の意見交換を促進する手段と、工業製品の操作方法や制御技術の学習を支援する手段を含む。これにより、対象者個々の認知特性に最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を自動的かつ効果的に行うことが可能となる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for assessing the cognitive characteristics of the subject, means for proposing the optimal learning method based on the assessment results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback and proposing the next assignment to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for promoting the exchange of opinions between subjects, and means for supporting learning of industrial product operation methods and control technology. This makes it possible to propose the optimal learning method for each subject's cognitive characteristics and to automatically and effectively educate them on industrial product operation methods and control technology.

1. 「対象者の基本情報」とは、対象者の名前、年齢、経験年数、専門分野などの個人情報を指す。 1. "Basic information of the subject" refers to personal information such as the subject's name, age, years of experience, and area of expertise.

2. 「認知特性」とは、対象者が情報を受け取り、処理し、理解する際の個別の特性を指す。例えば、視覚優位、聴覚優位、言語優位などが含まれる。 2. "Cognitive characteristics" refers to the individual characteristics of how a subject receives, processes, and understands information. Examples include visual dominance, auditory dominance, and linguistic dominance.

3. 「最適な学習方法」とは、対象者の認知特性に基づいて、最も効果的に学習を進めるための方法を指す。 3. "Optimal learning method" refers to the most effective learning method based on the cognitive characteristics of the individual.

4. 「学習コンテンツ」とは、対象者が学習するために提供される教材や情報を指す。ビデオ、テキスト、音声教材などが含まれる。 4. "Learning Content" refers to the learning materials and information provided to the target audience for learning, including video, text, and audio materials.

5. 「学習進捗をトラッキング」とは、対象者の学習の進行状況をリアルタイムで記録し、管理することを指す。 5. "Tracking learning progress" refers to recording and managing a student's learning progress in real time.

6. 「理解度テスト」とは、対象者が学習内容をどの程度理解しているかを評価するためのテストを指す。 6. "Comprehension test" refers to a test used to assess the extent to which a subject has understood the learning content.

7. 「個別のフィードバック」とは、対象者の学習進捗や理解度に基づいて提供される具体的なアドバイスや次の課題を指す。 7. "Individualized feedback" refers to specific advice and next steps provided based on the learner's learning progress and level of understanding.

8. 「リアルタイムで学習中の疑問を解決」とは、対象者が学習中に疑問を感じた際に、即座にその疑問に対する解答を提供することを指す。 8. "Resolving questions during learning in real time" refers to providing immediate answers to questions that arise when a student is learning.

9. 「意見交換を促進」とは、対象者間での情報共有やディスカッションを活性化するために行われるサポートを指す。 9. "Promoting the exchange of opinions" refers to support provided to stimulate information sharing and discussion among participants.

10. 「工業製品の操作方法や制御技術の学習を支援」とは、産業で使用される工業製品や設備の正しい操作方法や制御技術の理解を促進するための教育支援を指す。 10. "Supporting learning about industrial product operation methods and control technologies" refers to educational support to promote understanding of the correct operation methods and control technologies of industrial products and equipment used in industry.

システムの全体構成 Overall system configuration

この発明は、サーバ、端末、及びユーザの三者間で構成される教育支援システムを実施するための具体的な形態を説明する。このシステムは、対象者の認知特性に基づき最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を支援する。 This invention describes a specific form for implementing an educational support system consisting of a server, a terminal, and a user. This system proposes optimal learning methods based on the cognitive characteristics of each individual, and supports education on industrial product operation methods and control technologies.

使用するハードウェアとソフトウェア Hardware and software used

この発明は、以下のハードウェア及びソフトウェアを使用する。 This invention uses the following hardware and software:

サーバ:高性能サーバ(例:AWS、Google Cloud) Server: High-performance server (e.g., AWS, Google Cloud)

端末:スマートフォン、工場ロボットのHMI(Human-Machine Interface)、PC Devices: Smartphones, factory robot HMIs (Human-Machine Interfaces), PCs

フロントエンド:Angular、HTML5、CSS3、JavaScript Front-end: Angular, HTML5, CSS3, JavaScript

バックエンド:Node.js、MySQL Backend: Node.js, MySQL

AIモデリング:Python、TensorFlow、Socket.IO AI modeling: Python, TensorFlow, Socket.IO

プログラムの処理 Program processing

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはフロントエンドのAngularでユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page using Angular on the front end.

ユーザは端末を使用し、名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報を入力する。 Users use the terminal to enter basic information such as their name, age, years of experience, and area of expertise.

サーバはNode.jsを介してこれらの情報を受信し、MySQLデータベースに保存する。 The server receives this information via Node.js and stores it in a MySQL database.

2. 認知特性の判定 2. Assessment of cognitive characteristics

サーバはフロントエンドのAngularを使用して認知特性を判定する質問やタスクのインターフェースを提供する。 The server uses an Angular front-end to provide an interface for questions and tasks that assess cognitive characteristics.

ユーザは端末でテストを開始し、質問に回答する。 The user starts the test on their device and answers the questions.

サーバは回答を受信し、PythonおよびTensorFlowを用いてそのデータを分析し、認知特性を判定する。 The server receives the responses and analyzes the data using Python and TensorFlow to determine cognitive characteristics.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは分析結果に基づいて、最適な学習方法を選定し、対応する教材を提案する。 Based on the analysis results, the server selects the optimal learning method and suggests corresponding learning materials.

端末はその提案と教材をユーザに表示する。 The device will display the suggestions and teaching materials to the user.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

サーバはユーザの認知特性に最適な学習コンテンツ(ビデオ、音声、テキスト)を提供する。 The server provides learning content (video, audio, text) that is best suited to the user's cognitive characteristics.

ユーザは端末でこれらのコンテンツを確認し、学習を進める。進捗はリアルタイムで記録される。 Users can view this content on their devices and progress as they study. Progress is recorded in real time.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

ユーザが学習中に疑問を感じた場合、スマートフォンやタブレットを使用して質問を入力する。 If users have any questions while studying, they can enter them using their smartphone or tablet.

サーバはSocket.IOを使用してリアルタイムで質問を受信し、Pythonで処理して即時に回答を提供する。 The server uses Socket.IO to receive questions in real time, processes them in Python, and provides instant answers.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、その結果を分析してデータベースに保存し、ユーザにフィードバックする。 The server periodically conducts comprehension tests, analyzes the results, stores them in a database, and provides feedback to the user.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果に基づき次の学習課題を提案し、関連する学習コンテンツを提供する。 The server suggests the next learning task based on the test results and provides related learning content.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進するインターフェースを提供する。 The server will regularly provide discussion topics and an interface to encourage the exchange of opinions between users.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとディスカッションを行う。 Users can enter their opinions on their devices and discuss with other users.

具体例とプロンプト文 Examples and prompts

具体例として、技術者Aさんが新しい産業用ロボットの操作方法を学ぶ場合を考える。 As a concrete example, consider the case where engineer A is learning how to operate a new industrial robot.

技術者Aさんが「経験年数: 5年、専門分野: 産業用ロボット制御」と入力し、視覚優位の認知特性を持つ場合、システムは「産業用ロボットの基本操作をビデオ教材で学びましょう」と提案する。Aさんはビデオ教材を見て学習を開始し、疑問があれば「このロボットのセンサーの働きについて詳しく教えてください。」と質問する。この質問に対して、サーバは即座に適切な回答を提供する。 If Engineer A enters "Years of experience: 5 years, Specialty: Industrial robot control" and has visually dominant cognitive characteristics, the system will suggest, "Let's learn the basic operation of industrial robots through video materials." Engineer A will begin learning by watching the video materials, and if he has any questions, he can ask, "Please tell me in detail about how the sensors on this robot work." The server will immediately provide an appropriate answer to this question.

プロンプト文の例として、 Examples of prompt statements include:

「ロボット操作経験5年の技術者向けに、視覚優位の認知特性を持つ人が学びやすい産業用ロボットの操作方法を提案してください。そして、それに関連するビデオ教材を提案してください。」 "For an engineer with five years of robot operation experience, please suggest a method of operating an industrial robot that is easy for someone with visually dominant cognitive characteristics to learn. Also, please suggest related video teaching materials."

といったものが考えられる。 Some examples include:

このようにして、対象者個々の認知特性に最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を自動的かつ効果的に行うことができる。 In this way, it is possible to propose learning methods that are optimal for each individual's cognitive characteristics, and to automatically and effectively educate them on how to operate industrial products and control technologies.

応用例1における特定処理の流れについて図12を用いて説明する。 The flow of the specific processing in Application Example 1 will be explained using Figure 12.

ステップ1: Step 1:

ユーザ登録 User Registration

サーバはフロントエンドのAngularでユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page using Angular on the front end.

ユーザは端末を使用し、名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報を入力する。 Users use the terminal to enter basic information such as their name, age, years of experience, and area of expertise.

入力された基本情報は端末からサーバへ送信され、サーバはNode.jsを介してこの情報を受信し、MySQLデータベースに保存する。 The basic information entered is sent from the terminal to the server, which receives this information via Node.js and stores it in a MySQL database.

入力:名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報 Enter basic information such as name, age, years of experience, and area of expertise.

出力:データベースに保存されたユーザの基本情報 Output: Basic user information stored in the database

ステップ2: Step 2:

認知特性の判定 Assessing cognitive characteristics

サーバはフロントエンドのAngularを使用して認知特性を判定する質問やタスクのインターフェースを提供する。 The server uses an Angular front-end to provide an interface for questions and tasks that assess cognitive characteristics.

ユーザは端末でテストを開始し、質問に回答する。 The user starts the test on their device and answers the questions.

サーバは回答データを受信し、PythonおよびTensorFlowを用いてそのデータを分析し、ユーザの認知特性を判定する。視覚、聴覚、言語などの認知特性のカテゴリが判定される。 The server receives the response data and analyzes it using Python and TensorFlow to determine the user's cognitive characteristics. Categories of cognitive characteristics such as visual, auditory, and language are determined.

入力:ユーザの回答データ Input: User response data

出力:認知特性(視覚、聴覚、言語など) Output: Cognitive characteristics (visual, auditory, language, etc.)

ステップ3: Step 3:

学習方法の提案 Study method suggestions

サーバは認知特性の分析結果に基づいて、最適な学習方法を選定し、対応する教材を提案する。 Based on the results of the cognitive characteristic analysis, the server selects the optimal learning method and suggests corresponding learning materials.

端末はその提案と教材をユーザに表示する。 The device will display the suggestions and teaching materials to the user.

例えば、視覚優位のユーザにはビデオ教材が提案される。 For example, video learning materials are suggested to visually-oriented users.

入力:認知特性分析結果 Input: Cognitive trait analysis results

出力:提案された学習方法と教材 Output: Suggested learning methods and materials

ステップ4: Step 4:

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバはユーザの認知特性に最適な学習コンテンツ(ビデオ、音声、テキスト)を提供する。 The server provides learning content (video, audio, text) that is best suited to the user's cognitive characteristics.

ユーザは端末でこれらのコンテンツを確認し、学習を進める。進捗は端末からサーバへリアルタイムで記録される。 Users can view this content on their devices and progress through their studies. Progress is recorded in real time from the device to the server.

入力:提案された学習方法と教材 Input: Suggested learning methods and materials

出力:学習コンテンツの提供と進捗の記録 Output: Providing learning content and recording progress

ステップ5: Step 5:

リアルタイムサポート Real-time support

ユーザが学習中に疑問を感じた場合、スマートフォンやタブレットを使用して質問を入力する。 If users have any questions while studying, they can enter them using their smartphone or tablet.

サーバはSocket.IOを使用してリアルタイムで質問を受信し、Pythonで処理して即時に回答を提供する。 The server uses Socket.IO to receive questions in real time, processes them in Python, and provides instant answers.

入力:ユーザの質問 Input: User question

出力:リアルタイムで提供される回答 Output: Answers provided in real time

ステップ6: Step 6:

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、その結果を分析してデータベースに保存し、ユーザにフィードバックする。 The server periodically conducts comprehension tests, analyzes the results, stores them in a database, and provides feedback to the user.

端末はテスト結果をユーザに表示する。 The terminal displays the test results to the user.

入力:理解度テストの回答データ Input: Comprehension test response data

出力:テスト結果の分析とフィードバック Output: Analysis of test results and feedback

ステップ7: Step 7:

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバは理解度テストの結果に基づき、次の学習課題を提案し、関連する学習コンテンツを提供する。 Based on the results of the comprehension test, the server suggests the next learning task and provides related learning content.

端末はユーザに次の課題と関連するコンテンツを表示する。 The device will display the next task and related content to the user.

入力:理解度テストの結果 Input: Comprehension test results

出力:次の課題と関連学習コンテンツの提供 Output: Providing the next assignment and related learning content

ステップ8: Step 8:

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進するインターフェースを提供する。 The server will regularly provide discussion topics and an interface to encourage the exchange of opinions between users.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとディスカッションを行う。 Users can enter their opinions on their devices and discuss with other users.

入力:ディスカッションテーマおよびユーザの意見 Input: Discussion topic and user opinions

出力:意見交換の促進と共有された意見 Output: Facilitated exchange of ideas and shared opinions

このように、各ステップでサーバ、端末、ユーザの役割を明確にし、具体的な動作と入力・出力を整理することで、教育支援システムが効果的に機能するように設計されている。 In this way, by clarifying the roles of the server, terminal, and user at each step and organizing the specific operations and inputs/outputs, the educational support system is designed to function effectively.

更に、ユーザの感情を推定する感情エンジンを組み合わせてもよい。すなわち、特定処理部290は、感情特定モデル59を用いてユーザの感情を推定し、ユーザの感情を用いた特定処理を行うようにしてもよい。 Furthermore, an emotion engine that estimates the user's emotion may be combined. That is, the identification processing unit 290 may estimate the user's emotion using the emotion identification model 59 and perform identification processing using the user's emotion.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで、学習効果を最大化し、さらに感情エンジンを組み合わせることで、対象者の感情状態を考慮して最適な学習体験を提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education. It maximizes learning effectiveness by assessing the cognitive characteristics of each individual and proposing individually appropriate learning methods. Furthermore, by combining it with an emotion engine, it provides an optimal learning experience by taking into account the emotional state of the individual. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to the target individual by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. 感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し、対応する。 8. Use an emotion engine to recognize and respond to the subject's emotional state.

9. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 9. Suggest discussion topics and encourage exchange of ideas.

プログラムの処理 Program processing

以下に、このシステムの各ステップにおけるプログラムの処理を自然言語で説明する。 Below is a natural language explanation of the program processing at each step of this system.

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page.

ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。 Users use the device to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest.

サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server stores the basic information entered in a database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal.

ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The user clicks the Start Test button to begin the test.

3. 認知特性の判定テスト実施 3. Conduct cognitive assessment tests

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。 The server sends a series of questions and tasks to the device in sequence.

端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。 The device displays questions and tasks to the user and accepts answers.

ユーザは端末で各質問に対して回答する。 Users answer each question on their device.

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。 The server receives responses from users and stores them in a database in real time.

サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

4. 学習方法の提案 4. Learning Method Suggestions

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。 Based on the results of the assessment, the server selects the optimal learning method for the user.

サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。 The server will present the selected learning method and related learning materials to the device.

端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 The device will display learning method suggestions and introductions to learning materials to the user.

5. 学習コンテンツの提供 5. Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。 The server provides learning content appropriate to the user (video, text, audio materials, etc.).

ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。 Users can check the learning content on their device and begin learning.

端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The device records the user's learning progress in real time.

6. リアルタイムサポート 6. Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。 The server provides an interface via the terminal that accepts questions the user may have while studying.

ユーザは端末で質問を入力し、送信する。 The user enters a question on the device and submits it.

サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。 The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer.

端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The device displays the response from the server to the user.

7. 進捗トラッキングと理解度テスト 7. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。 The server periodically displays an interface on the terminal that conducts comprehension tests.

ユーザは端末でテストを受ける。 Users take the test on their device.

端末はユーザの回答をサーバに送信する。 The device sends the user's response to the server.

サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

8. 個別フィードバックと次の課題の提案 8. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments.

端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。 The device will display feedback and new challenges to the user.

ユーザは提案された課題に取り組む。 Users will work on the proposed tasks.

9. 感情認識と応答 9. Emotion Recognition and Response

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の感情状態をリアルタイムでモニタリングする。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time through the device while they are learning.

ユーザの表情や声のトーンから感情を識別し、感情エンジンはデータベースに感情状態を保存する。 The emotion engine identifies emotions from the user's facial expressions and tone of voice, and stores the emotional state in a database.

サーバはユーザの感情状態に基づいて、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。 The server provides optimal feedback and adjusts learning content based on the user's emotional state.

10. ディスカッションとコミュニケーションの促進 10. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。 The server will provide regular discussion topics.

端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。 The device displays discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 Users can enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、D君が高校1年生で、数学の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. D is a first-year high school student who wants to study mathematics.

1. ユーザ登録 1. User Registration

D君は端末で「高校1年生、数学に興味あり」と入力する。 Mr. D types "First year high school student, interested in mathematics" into his device.

サーバはこの情報を保存する。 The server stores this information.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

D君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。 Mr. D clicks the start test button on his device.

サーバは判定テストを開始する。 The server will begin the validation test.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" will be displayed on the device.

D君は質問に回答する。 Mr. D answers the questions.

サーバはD君の回答を分析し、視覚優位と判定する。 The server analyzes Mr. D's answers and determines that he is visually dominant.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは「数学の概念をビデオで学びましょう」と提案する。 The server suggests, "Learn math concepts through videos."

端末にビデオ教材のリンクが表示される。 A link to the video material will appear on your device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

D君は端末でビデオを視聴し始める。 Mr. D starts watching the video on his device.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

D君は端末で「この公式の使い方がわからない」と質問を入力する。 Mr. D types a question into his terminal: "I don't know how to use this formula."

サーバは回答を提供し、端末で表示される。 The server provides the answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバはビデオ視聴後、理解度テストを実施する。 After watching the video, the server will conduct a comprehension test.

D君は端末でテストを受ける。 Mr. D takes the test on the terminal.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、「次は実際の問題を解いてみましょう」と提案する。 The server analyzes the test results and suggests, "Next, try solving some real problems."

端末でD君に次の学習内容が表示される。 The next learning content will be displayed to Mr. D on his device.

8. 感情認識と応答 8. Emotion Recognition and Response

サーバは感情エンジンを用いて、D君の学習中の表情や声のトーンを分析する。 The server uses an emotion engine to analyze Mr. D's facial expressions and tone of voice while he is studying.

D君が疲れを感じていると識別された場合、サーバは「少し休憩しましょう」と端末に表示する。 If it is determined that Mr. D is feeling tired, the server will display a message on his device saying, "Let's take a short break."

また、D君が喜びや適応状態にある場合は、「その調子です」とフィードバックし、さらに学習を継続するよう促す。 Also, if Mr. D is in a state of joy or adaptation, he will be given feedback such as "Good luck," encouraging him to continue learning.

9. ディスカッションとコミュニケーションの促進 9. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『関数の応用』」と提案し、ユーザ間で意見を交換できるプラットフォームを提供する。 The server suggests that next week's theme is 'Applications of Functions' and provides a platform where users can exchange opinions.

D君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 Mr. D can enter his opinions on the device and discuss them with his classmates.

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、D君が主体的に学ぶ環境を整えることができる。感情エンジンの組み合わせにより、ユーザの感情状態に応じた対応が可能となり、学習効果を一層向上させることができる。 In this way, the AI system can provide an optimal educational experience tailored to individual learning needs, creating an environment in which D can learn independently. By combining it with an emotion engine, it is possible to respond according to the user's emotional state, further improving learning effectiveness.

以下に、処理の流れについて説明する。 The processing flow is explained below.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server provides a user registration page. Users use their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. The server stores the entered basic information in a database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the Start Test button to begin the test.

ステップ3: Step 3:

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。ユーザは端末で各質問に対して回答する。 The server sequentially sends a series of questions and tasks to the terminal. The terminal displays the questions and tasks to the user and accepts answers. The user answers each question on the terminal.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。サーバは収集したデータを分析し、利用者の視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server receives the user's responses and stores them in a database in real time. The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

ステップ5: Step 5:

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 Based on the results of the assessment, the server selects the most suitable learning method for the user. The server then presents the selected learning method and related learning materials to the device. The device then displays learning method suggestions and learning material introductions to the user.

ステップ6: Step 6:

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The server provides learning content (video, text, audio materials, etc.) appropriate for the user. The user checks the learning content on their device and begins learning. The device records the user's learning progress in real time.

ステップ7: Step 7:

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The server provides an interface that accepts questions that users have while studying via their terminal. The user enters and submits a question on the terminal. The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer. The terminal displays the answer from the server to the user.

ステップ8: Step 8:

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受ける。端末はユーザの回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device. The device sends the user's answers to the server. The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

ステップ9: Step 9:

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments. The device displays feedback and new assignments to the user. The user then works on the suggested assignments.

ステップ10: Step 10:

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の感情状態をリアルタイムでモニタリングする。ユーザの表情や声のトーンから感情を識別し、感情エンジンはデータベースに感情状態を保存する。サーバはユーザの感情状態に基づいて、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time via the device while they are learning. The emotion engine identifies emotions from the user's facial expressions and tone of voice, and stores the emotional state in a database. The server then provides optimal feedback and adjusts the learning content based on the user's emotional state.

ステップ11: Step 11:

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 The server periodically provides discussion topics. The terminal displays the discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions. Users enter their opinions on the terminal and exchange opinions with other users.

(実施例2) (Example 2)

次に、実施例2について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、スマートデバイス14を「端末」と称する。 Next, we will explain Example 2. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as a "server" and the smart device 14 will be referred to as a "terminal."

従来の教育システムでは、個々の対象者の認知特性や感情状態を十分に考慮した学習方法の提供が困難であった。また、学習中に生じる疑問のリアルタイムな解決や、対象者間の意見交換を容易に行うための機能が不足していた。そのため、対象者にとって最適な学習体験を提供することが難しく、学習効果が最大化されないという課題があった。 Traditional educational systems have struggled to provide learning methods that fully consider the cognitive characteristics and emotional state of each individual student. They also lacked functionality for resolving questions that arise during learning in real time and for facilitating the exchange of opinions between students. This has made it difficult to provide an optimal learning experience for each student, resulting in the issue of not maximizing learning effectiveness.

実施例2におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し対応する手段と、を含む。これにより、対象者の個別ニーズに応じた最適な学習体験の提供が可能となり、学習効果を最大化することができる。また、場合に応じて対象者間の意見交換を促進することで、学習の質の向上も期待できる。 The identification processing by the identification processing unit 290 of the data processing device 12 in Example 2 is realized by the following means. In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing an optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, and means for recognizing and responding to the subject's emotional state using an emotion engine. This makes it possible to provide an optimal learning experience tailored to the subject's individual needs, maximizing learning effectiveness. Furthermore, by encouraging the exchange of opinions between subjects as needed, improvement in the quality of learning can also be expected.

「対象者」とは、教育システムを利用する学習者を指す。 "Target audience" refers to learners who use the educational system.

「基本情報」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野などの基礎的なデータを指す。 "Basic information" refers to basic data such as the subject's name, age, grade, and areas of interest.

「認知特性」とは、対象者の視覚、言語、聴覚などの認知スタイルを指す。 "Cognitive characteristics" refers to the subject's cognitive style, such as visual, linguistic, and auditory.

「判定テスト」とは、対象者の認知特性を評価するための一連の質問やタスクを指す。 "Decision testing" refers to a series of questions or tasks designed to assess a subject's cognitive characteristics.

「フィードバック」とは、対象者の学習結果に基づいて提供される個別の評価やアドバイスを指す。 "Feedback" refers to individual evaluations and advice provided based on the subject's learning results.

「学習方法」とは、対象者の認知特性に基づいて提案される学習の進め方や手法を指す。 "Learning method" refers to the learning process and techniques proposed based on the cognitive characteristics of the target individual.

「学習コンテンツ」とは、学習に用いる教材や資料、例としてビデオ、テキスト、音声教材などを含む。 "Learning content" includes learning materials and resources, such as videos, texts, and audio materials.

「感情エンジン」とは、対象者の感情状態を認識し、そのデータを処理する機能を持つシステムを指す。 An "emotion engine" refers to a system that has the ability to recognize the emotional state of a subject and process that data.

「リアルタイムサポート」とは、対象者の学習中の疑問や質問に即時に応答する機能を指す。 "Real-time support" refers to the ability to instantly respond to questions or concerns that students may have while studying.

「ディスカッションテーマ」とは、対象者間で意見交換を行うために、サーバが定期的に提供する議題を指す。 "Discussion Topics" refer to topics that the server periodically provides for the exchange of opinions among participants.

「意見交換」とは、対象者間で自身の意見や考えを共有し合う活動を指す。 "Opinion exchange" refers to the activity of sharing opinions and thoughts among participants.

「サーバ」とは、システム全体を運営し、各機能を提供する中心的な計算機を指す。 "Server" refers to the central computer that runs the entire system and provides each function.

「端末」とは、対象者がシステムにアクセスするために使用するコンピュータやモバイルデバイスを指す。 "Terminal" refers to the computer or mobile device used by a Subject to access the System.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで学習効果を最大化する。さらに感情エンジンを組み合わせることで、対象者の感情状態を考慮して最適な学習体験を提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education, maximizing learning effectiveness by determining the cognitive characteristics of each individual and proposing individually appropriate learning methods. Furthermore, by combining it with an emotion engine, it provides an optimal learning experience by taking into account the emotional state of the individual. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下のステップを経ることで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to each individual through the following steps:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. 感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し、対応する。 8. Use an emotion engine to recognize and respond to the subject's emotional state.

9. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 9. Suggest discussion topics and encourage exchange of ideas.

プログラムの処理 Program processing

このシステムの処理は、サーバと端末の連携によって行われる。以下に詳述する。 Processing in this system is carried out through cooperation between the server and the terminal. Details are provided below.

ハードウェアおよびソフトウェアの使用 Hardware and Software Use

サーバはMySQLデータベースを使用してデータを保存管理する。 The server uses a MySQL database to store and manage data.

サーバはPythonを使用してデータ分析および判定アルゴリズムを実装する。 The server uses Python to implement data analysis and decision algorithms.

サーバはJavaScriptおよびHTMLで構成されたフロントエンドを提供する。 The server provides a front end consisting of JavaScript and HTML.

端末はGoogle Chromeなどのブラウザでサーバにアクセスする。 Devices access the server using a browser such as Google Chrome.

感情エンジンはユーザの表情と声のトーンを解析するためのカメラとマイクを使用する。 The emotion engine uses a camera and microphone to analyze the user's facial expressions and tone of voice.

具体例 Specific examples

例えば、D君が高校1年生で、数学の学習を希望する場合を以下のように考える。 For example, if Mr. D is a first-year high school student who wants to study mathematics, consider the following:

1. ユーザ登録 1. User Registration

D君は端末で「高校1年生、数学に興味あり」と入力する。端末に表示されたフォームには、名前、年齢、学年、興味分野を入力するフィールドがある。 D enters "First year high school student, interested in mathematics" into the terminal. The form displayed on the terminal has fields for entering name, age, grade, and areas of interest.

D君が「登録」ボタンをクリックすると、サーバは入力データを受信し、MySQLデータベースに保存する。 When Mr. D clicks the "Register" button, the server receives the input data and saves it in the MySQL database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

D君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。サーバはHTMLとJavaScriptで構成された判定テストのUIを端末に送信し、一連の質問を送信する。 Mr. D clicks the start test button on his device. The server sends the assessment test UI, composed of HTML and JavaScript, to the device and asks a series of questions.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。D君は質問に回答し、回答はリアルタイムでデータベースに保存される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" are displayed on the device. Mr. D answers the questions, and the answers are saved in a database in real time.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバはD君の認知特性に基づいて「数学の概念をビデオで学びましょう」と提案する。端末にビデオ教材のリンクが表示される。 Based on Mr. D's cognitive characteristics, the server suggests, "Let's learn mathematical concepts through videos." A link to the video material is displayed on the device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

D君は端末でビデオを視聴し始める。サーバはビデオストリーミングサービスを通じてビデオ教材を提供する。 Mr. D begins watching the video on his device. The server provides the video material via a video streaming service.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

学習中、D君は端末で「この公式の使い方がわからない」と質問を入力する。サーバは質問を受け、自然言語処理(NLP)機能を用いて解析し、即時に適切な回答を生成し、端末に表示する。 While learning, Mr. D enters a question into his device, such as "I don't know how to use this formula." The server receives the question, analyzes it using natural language processing (NLP), and instantly generates an appropriate answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

ビデオ視聴後、サーバは定期的に理解度テストを実施する。D君は端末でテストを受け、回答はサーバに送信される。サーバは自動採点システムを使って回答を採点し、結果をデータベースに保存する。 After watching the video, the server periodically conducts comprehension tests. Mr. D takes the test on his device and his answers are sent to the server. The server uses an automatic scoring system to score the answers and stores the results in a database.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を基に、「次は実際の問題を解いてみましょう」と提案する。端末でD君に次の学習内容が表示される。 Based on the test results, the server suggests, "Next, try solving some real problems." The next learning content is displayed to Mr. D on his device.

8. 感情認識と応答 8. Emotion Recognition and Response

サーバは感情認識アルゴリズムを用いて、D君の学習中の表情や声のトーンをリアルタイムでモニタリングする。 The server uses an emotion recognition algorithm to monitor D's facial expressions and tone of voice in real time while he studies.

D君が疲れを感じていると識別された場合、サーバは「少し休憩しましょう」と端末に表示する。喜びや適応状態にある場合は「その調子です」とフィードバックし、学習を継続するよう促す。 If D is identified as feeling tired, the server will display a message on his device saying, "Take a short break." If he is in a state of joy or adaptation, the server will provide feedback saying, "Keep it up," encouraging him to continue learning.

9. ディスカッションとコミュニケーションの促進 9. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『関数の応用』」と提案し、ユーザ間で意見交換できるプラットフォームを提供する。D君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 The server suggests that next week's theme is 'Application of Functions' and provides a platform where users can exchange opinions. Mr. D can enter his opinion on his device and discuss it with his classmates.

プロンプト文の例 Example prompt

「ユーザの基本情報を入力して登録する方法を説明してください。」 "Please explain how to register by entering basic user information."

「認知特性の判定テストの際にどのような質問が表示されるか具体例を挙げて説明してください。」 "Please explain with specific examples what types of questions will be asked during the cognitive assessment test."

「ユーザが学習中に質問した場合のリアルタイムサポートの処理を説明してください。」 "Please explain how you handle real-time support when users have questions while learning."

「感情エンジンを用いたユーザの感情認識と応答の流れを説明してください。」 "Please explain the process of recognizing and responding to user emotions using the emotion engine."

これにより、AIシステムはユーザの個別学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、学習効果を向上させることができる。感情エンジンの組み合わせにより、ユーザの感情状態に応じた対応が可能となり、学習効果をさらに高めることができる。 This allows the AI system to provide an optimal educational experience tailored to the user's individual learning needs, improving learning outcomes. By combining it with an emotion engine, it becomes possible to respond according to the user's emotional state, further improving learning outcomes.

実施例2における特定処理の流れについて図13を用いて説明する。 The flow of the identification process in Example 2 will be explained using Figure 13.

ステップ1:ユーザ登録 Step 1: User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。ユーザが「登録」ボタンをクリックすると、端末はそのデータをサーバに送信する。サーバは入力された基本情報を受信し、データベースに保存する。ここでの入力はユーザの基本情報であり、出力はデータベースに保存されたデータである。 The server provides a user registration page. The user uses their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. When the user clicks the "Register" button, the terminal sends the data to the server. The server receives the entered basic information and stores it in a database. The input here is the user's basic information, and the output is the data stored in the database.

ステップ2:認知特性の判定テスト Step 2: Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックして、端末に表示される質問やタスクに順次回答する。サーバは各回答を受信し、データベースに逐次保存する。収集された回答データを基に、サーバはPythonを用いてデータ分析を行い、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。入力はユーザのテスト回答であり、出力は判定された認知特性である。 The server displays the cognitive ability assessment test interface on the terminal. The user clicks the test start button and answers the questions and tasks displayed on the terminal in sequence. The server receives each answer and stores them sequentially in a database. Based on the collected answer data, the server performs data analysis using Python to determine the user's visual, linguistic, and auditory cognitive abilities. The input is the user's test answers, and the output is the assessed cognitive abilities.

ステップ3:学習方法の提案 Step 3: Suggest a learning method

サーバは判定結果に基づき、最適な学習方法と関連する教材を選定する。選定された情報を端末に送信し、学習方法と教材のリンクをユーザに表示する。入力は判定された認知特性であり、出力は提案された学習方法と教材のリンクである。 Based on the assessment results, the server selects the optimal learning method and related learning materials. It sends the selected information to the terminal and displays links to the learning method and learning materials to the user. The input is the assessed cognitive characteristics, and the output is the suggested learning method and links to the learning materials.

ステップ4:学習コンテンツの提供 Step 4: Provide learning content

サーバは学習用のビデオ、テキスト、音声教材などのコンテンツをストリーミングサービスを通じて提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗(例:ビデオの視聴時間やテキストの読了状況)をリアルタイムで記録し、サーバに送信する。入力は学習コンテンツであり、出力は学習進捗データである。 The server provides learning content such as videos, texts, and audio materials via a streaming service. Users check the learning content on their device and begin studying. The device records the user's learning progress (e.g., video viewing time and text completion status) in real time and sends it to the server. The input is the learning content, and the output is learning progress data.

ステップ5:リアルタイムサポート Step 5: Real-time support

サーバは端末を通じて、ユーザの学習中の疑問を入力するインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバはNLP(自然言語処理)機能を用いて質問を解析し、適切な回答を生成して端末に送信する。端末は回答をユーザに表示する。入力はユーザの質問であり、出力は生成された回答である。 The server provides an interface through the terminal for users to input questions they have while studying. The user enters the question on the terminal and sends it. The server uses NLP (natural language processing) functions to analyze the question, generates an appropriate answer, and sends it to the terminal. The terminal displays the answer to the user. The input is the user's question, and the output is the generated answer.

ステップ6:進捗トラッキングと理解度テスト Step 6: Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受け、回答を送信する。サーバは自動採点システムを使って回答を採点し、結果をデータベースに保存する。さらに、サーバは結果をユーザにフィードバックする。入力はテストの回答であり、出力は採点結果とフィードバックである。 The server displays an interface on the terminal that periodically conducts comprehension tests. The user takes the test on the terminal and submits their answers. The server scores the answers using an automatic scoring system and stores the results in a database. The server then provides feedback on the results to the user. The input is the test answers, and the output is the scoring results and feedback.

ステップ7:個別フィードバックと次の課題の提案 Step 7: Individual feedback and suggestions for next steps

サーバは理解度テストの結果を基に、次の学習内容や課題を選定する。選定された情報を端末に送信し、ユーザにフィードバックと新たな課題を表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。入力はテスト結果であり、出力はフィードバックと課題の提案である。 The server selects the next learning content and assignments based on the results of the comprehension test. The selected information is sent to the device, and feedback and new assignments are displayed to the user. The user then works on the suggested assignments. The input is the test results, and the output is feedback and suggested assignments.

ステップ8:感情認識と応答 Step 8: Emotion Recognition and Responding

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の表情や声のトーンをリアルタイムでモニタリングする。ユーザの感情状態を識別し、データベースに保存する。サーバはユーザの感情状態に基づき、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。例えば、ユーザが疲れていると識別された場合は休憩を提案し、適応状態にある場合は励ましのメッセージを表示する。入力はユーザの表情と声のトーンデータであり、出力は感情分析結果とそれに基づくフィードバックである。 The server uses an emotion engine to monitor the user's facial expressions and tone of voice in real time via the device while they are studying. It identifies the user's emotional state and stores it in a database. The server then provides optimal feedback and adjusts the learning content based on the user's emotional state. For example, if the user is identified as tired, it will suggest a break, and if they are in an adaptive state, it will display an encouraging message. The input is the user's facial expression and tone of voice data, and the output is the emotion analysis results and feedback based on them.

ステップ9:ディスカッションとコミュニケーションの促進 Step 9: Facilitate discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、端末に表示する。ユーザはテーマに関する意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。サーバは投稿された意見をデータベースに保存し、リアルタイムで他の参加者に表示する。入力はディスカッションテーマとユーザの意見であり、出力は意見交換のログである。 The server periodically provides discussion topics and displays them on the terminal. Users enter their opinions on the topics and exchange them with other users. The server stores the posted opinions in a database and displays them to other participants in real time. The input is the discussion topic and user opinions, and the output is a log of the exchange of opinions.

(応用例2) (Application Example 2)

次に、応用例2について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、スマートデバイス14を「端末」と称する。 Next, we will explain Application Example 2. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the smart device 14 will be referred to as the "terminal."

従来の教育支援システムでは、対象者の認知特性に基づいた個別の学習方法を提供することが難しく、特に感情状態を考慮した学習体験が提供されないため、学習効果が十分に得られない問題があった。また、学習中のリアルタイムでの疑問解決や、他の対象者との意見交換を効果的に行うことができないため、学習の進捗管理やフィードバック提供が不足していた。このような課題を解決し、対象者にとって最適な学習環境を提供することが必要である。 Conventional educational support systems have difficulty providing individual learning methods based on the cognitive characteristics of each student, and in particular, do not provide a learning experience that takes into account their emotional state, resulting in insufficient learning outcomes. Furthermore, they are unable to effectively resolve questions in real time during learning or exchange opinions with other students, resulting in a lack of progress management and feedback provision. It is necessary to solve these issues and provide the optimal learning environment for each student.

応用例2におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Application Example 2 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者の感情状態を認識し、それに応じてフィードバックを提供する手段と、ヘッドマウントディスプレイを通じて教育コンテンツを配信する手段と、を含む。これにより、対象者の認知特性および感情状態を考慮した最適な学習体験を提供することが可能となる。さらに、リアルタイムでの疑問解決や意見交換の促進により、学習の効率を向上させることができる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing an optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and administering comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for recognizing the subject's emotional state and providing feedback accordingly, and means for delivering educational content via a head-mounted display. This makes it possible to provide an optimal learning experience that takes into account the subject's cognitive characteristics and emotional state. Furthermore, by encouraging real-time question resolution and opinion exchange, learning efficiency can be improved.

「対象者の基本情報を入力する手段」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野など、学習に関連する基本的な情報をユーザインターフェイスを通じて入力し、データベースに保存するための機能である。 "Means for entering basic information about the subject" refers to a function that allows basic learning-related information, such as the subject's name, age, grade, and areas of interest, to be entered through a user interface and saved in a database.

「対象者の認知特性を判定する手段」とは、対象者の認知的な特徴や特性を評価するための質問やタスクを提供し、その回答を収集・分析する機能である。 "Means for assessing the subject's cognitive characteristics" refers to a function that provides questions and tasks to assess the subject's cognitive features and characteristics, and collects and analyzes the responses.

「判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段」とは、認知特性の判定結果をもとに、対象者に最も適した学習スタイルや教材を推奨する機能である。 "Means for proposing optimal learning methods based on assessment results" refers to a function that recommends the most suitable learning style and learning materials for each individual based on the assessment results of their cognitive characteristics.

「学習コンテンツを提供する手段」とは、ビデオ、テキスト、音声教材など、対象者に対して提供される学習素材を選択し、配信する機能である。 "Means for providing learning content" refers to the function of selecting and delivering learning materials to be provided to the target audience, such as videos, texts, and audio materials.

「学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段」とは、対象者の学習進行状況を監視し、定期的に理解度を評価するテストを実施する機能である。 "Means for tracking learning progress and conducting comprehension tests" refers to a function that monitors the learning progress of participants and periodically conducts tests to assess their comprehension.

「対象者に個別のフィードバックを提供する手段」とは、対象者の学習成果や進捗に基づいて、個別に適切なアドバイスや指導を行うための機能である。 "Means for providing individual feedback to the subject" refers to a function for providing appropriate advice and guidance to the subject individually based on their learning outcomes and progress.

「リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段」とは、対象者が学習中に出くわす疑問や質問に対して、即時に回答を提供する機能である。 "Means to resolve questions during learning in real time" refers to a function that provides immediate answers to questions or queries that students encounter while learning.

「対象者の感情状態を認識し、それに応じてフィードバックを提供する手段」とは、対象者の表情や声のトーンなどをリアルタイムでモニタリングし、その感情状態を分析し、適切なフィードバックを行う機能である。 "Means for recognizing the subject's emotional state and providing feedback accordingly" refers to a function that monitors the subject's facial expressions, tone of voice, etc. in real time, analyzes their emotional state, and provides appropriate feedback.

「ヘッドマウントディスプレイを通じて教育コンテンツを配信する手段」とは、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)を利用して、対象者に対して視覚的・聴覚的な教育コンテンツを効果的に配信するための機能である。 "Means for delivering educational content through a head-mounted display" refers to a function that uses a head-mounted display (HMD) to effectively deliver visual and auditory educational content to the target audience.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性と感情状態を判定し、それに基づいて最適な学習方法とコンテンツを提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education, determining the cognitive characteristics and emotional state of the subject and providing optimal learning methods and content based on that. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

まず、ユーザが基本情報を入力する。これは、サーバが提供するユーザインターフェイスを通じて行われ、名前、年齢、学年、興味分野などの情報が入力される。入力された情報はSQLiteなどのデータベース管理システムを用いて保存される。この情報は、後続の認知特性判定や学習内容のカスタマイズに役立てられる。 First, the user enters basic information. This is done through a user interface provided by the server, and includes information such as name, age, grade, and areas of interest. The entered information is saved using a database management system such as SQLite. This information is used for subsequent cognitive characteristic assessment and learning content customization.

次に、対象者の認知特性を判定するための認知特性判定テストが行われる。CognitiveTestモジュールが使用され、一連の質問やタスクがユーザインターフェイスに表示される。ユーザはこれに回答し、その回答はサーバによって収集され分析される。これにより、視覚的、言語的、および聴覚的な認知特性が特定される。 Next, a cognitive trait assessment test is conducted to determine the subject's cognitive traits. The CognitiveTest module is used, and a series of questions and tasks are displayed in the user interface. The user answers these questions, and the responses are collected and analyzed by the server. This identifies visual, linguistic, and auditory cognitive traits.

判定結果に基づき、サーバは最適な学習方法を提案する。例えば、視覚優位な対象者にはビデオ教材が、言語優位な対象者にはテキスト教材が提案される。これらの学習方法とコンテンツは、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)などを介して提供される。HMDを用いることで、学習体験を視覚的かつインタラクティブにすることが可能である。 Based on the assessment results, the server suggests the most appropriate learning method. For example, video materials may be suggested for visually dominant students, and text materials for verbally dominant students. These learning methods and content are provided via devices such as head-mounted displays (HMDs). Using an HMD makes it possible to make the learning experience visual and interactive.

学習が進むと、サーバは学習進捗をトラッキングし、定期的に理解度テストを実施する。UserTrackingモジュールが対象者の学習進度を監視し、そのデータを元に理解度テストが実施される。テスト結果はデータベースに保存され、後続の学習計画の調整に役立てられる。 As learning progresses, the server tracks learning progress and periodically administers comprehension tests. The UserTracking module monitors the student's learning progress, and comprehension tests are administered based on that data. Test results are stored in a database and used to adjust subsequent learning plans.

さらに、感情エンジンを用いてユーザの感情状態をリアルタイムでモニタリングする。HMDに搭載されたカメラとマイクを使って、表情や声のトーンを分析し、ユーザの感情状態を認識する。例えば、対象者が疲れを感じていると判定された場合、サーバは「少し休憩しましょう」とフィードバックを提供する。 Furthermore, an emotion engine is used to monitor the user's emotional state in real time. The camera and microphone installed in the HMD are used to analyze facial expressions and tone of voice to recognize the user's emotional state. For example, if the server determines that the subject is feeling tired, it will provide feedback such as "Take a short break."

リアルタイムでの疑問解決も重要な機能である。サーバは端末を通じて疑問を受け付け、AIが生成する即時回答を提供する。これは、ユーザが学習中に感じる困難を即時に解消し、学習の連続性を保つために有効である。 Real-time question resolution is also an important feature. The server accepts questions via the device and provides instant answers generated by AI. This is effective in immediately resolving any difficulties users may have while studying and maintaining continuity in their learning.

最後に、サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進する。この機能は、DiscussionModuleを通じて実現され、ユーザが学習した内容を他のユーザと意見交換することで、理解を深めることができる。 Finally, the server periodically provides discussion topics to encourage the exchange of ideas between users. This functionality is realized through the DiscussionModule, allowing users to deepen their understanding by exchanging ideas with other users about what they have learned.

以下に、プロンプト文の例を示す: Below is an example of a prompt:

「D君は高校1年生で数学に興味があります。D君の認知特性と感情状態に基づいた最適な学習方法を提案してください。D君が学習中に興味を示さない場合、どのような対応をすれば良いでしょうか?」 "D is a first-year high school student who is interested in math. Please suggest the best study method for D based on his cognitive characteristics and emotional state. What should we do if D shows no interest while studying?"

応用例2における特定処理の流れについて図14を用いて説明する。 The flow of the specific processing in Application Example 2 will be explained using Figure 14.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザの基本情報を入力するためのユーザインターフェイスを端末に提供する。ユーザは名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。この入力されたデータはサーバに送信され、データベースに保存される。ここでの入力はユーザの基本情報であり、出力はデータベースに保存されたユーザ情報である。 The server provides a user interface to the terminal for entering basic user information. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest. This entered data is sent to the server and stored in a database. The input here is the user's basic information, and the output is the user information stored in the database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェイスを端末に表示する。ユーザは端末でテスト開始ボタンをクリックし、認知特性判定テストを開始する。端末はサーバから受信した質問内容をユーザに表示し、ユーザの回答を受け付ける。ユーザの入力は回答データであり、サーバはこれをリアルタイムで収集・分析する。出力はユーザの認知特性判定結果である。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the test start button on the terminal to begin the cognitive characteristics assessment test. The terminal displays the questions received from the server to the user and accepts the user's answers. The user inputs answer data, which the server collects and analyzes in real time. The output is the user's cognitive characteristics assessment results.

ステップ3: Step 3:

サーバは認知特性の判定結果に基づき、最適な学習方法を提案する。判定結果をもとに、サーバは各種学習方法(ビデオ、テキスト、音声教材など)から最適なものを選定する。この選定された学習方法がサーバからユーザの端末に表示される。入力は認知特性の判定結果であり、出力は最適な学習方法の提案である。 The server suggests the optimal learning method based on the cognitive characteristic assessment results. Based on the assessment results, the server selects the most appropriate learning method from various options (video, text, audio materials, etc.). This selected learning method is displayed from the server on the user's device. The input is the cognitive characteristic assessment results, and the output is a suggestion of the optimal learning method.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザに最適な学習コンテンツを提供する。ユーザは端末を通じて、サーバが提供するビデオ教材やテキスト教材を受け取る。ここでの入力は最適な学習方法の情報であり、出力は学習コンテンツそのものである。学習コンテンツはヘッドマウントディスプレイ(HMD)を通じて配信され、ユーザはこれを用いて学習を進める。 The server provides the user with the most suitable learning content. The user receives the video and text materials provided by the server via their terminal. The input here is information on the most suitable learning method, and the output is the learning content itself. The learning content is delivered via a head-mounted display (HMD), which the user uses to progress through their studies.

ステップ5: Step 5:

サーバは学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。ユーザが学習コンテンツを利用する度に、サーバはその進行状況をリアルタイムで監視する。また、定期的に理解度を評価するテストを提示し、ユーザがこれに回答する。回答データをもとにサーバは理解度を評価し、これをデータベースに保存する。入力は学習進捗データとテストの回答であり、出力は理解度評価結果である。 The server tracks learning progress and conducts comprehension tests. Each time a user uses learning content, the server monitors their progress in real time. It also periodically presents tests to assess comprehension, which the user answers. Based on the response data, the server evaluates the level of comprehension and stores this in a database. The input is learning progress data and test answers, and the output is the comprehension assessment results.

ステップ6: Step 6:

サーバはリアルタイムで学習中の疑問を解決する機能を提供する。ユーザが端末に質問を入力すると、その質問はサーバに送信される。サーバは質問を分析し、即時に回答を生成して端末に送信する。入力はユーザの質問データであり、出力はその質問に対する回答である。 The server provides the ability to resolve questions during learning in real time. When a user enters a question into their device, the question is sent to the server. The server analyzes the question and instantly generates an answer, which is sent to the device. The input is the user's question data, and the output is the answer to that question.

ステップ7: Step 7:

サーバは感情エンジンを用いて、ユーザの感情状態をリアルタイムでモニタリングする。HMDに搭載されたカメラやマイクを通じて、ユーザの表情や声のトーンを収集し、感情エンジンがそれを分析する。これに基づき、ユーザが疲れていると判断された場合、サーバは「少し休憩を取りましょう」といったフィードバックを提供する。入力はユーザの表情や音声データであり、出力は感情状態分析結果およびフィードバックである。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time. The HMD's built-in camera and microphone collect the user's facial expressions and tone of voice, which are then analyzed by the emotion engine. If the server determines that the user is tired based on this, it provides feedback such as "Take a short break." The input is the user's facial expressions and voice data, and the output is the emotional state analysis results and feedback.

ステップ8: Step 8:

サーバはユーザに対してディスカッションテーマを定期的に提供し、ユーザ間の意見交換を促進する。サーバはテーマを選定し、それをユーザの端末に表示する。ユーザは端末を使って他のユーザとの意見交換を行い、その内容はサーバに送信される。入力はディスカッションテーマおよびユーザの意見データであり、出力は意見交換の結果である。 The server periodically provides users with discussion topics and encourages exchange of opinions between users. The server selects the topics and displays them on the user's device. Users use their device to exchange opinions with other users, and the content is sent to the server. The input is the discussion topic and user opinion data, and the output is the result of the exchange of opinions.

特定処理部290は、特定処理の結果をスマートデバイス14に送信する。スマートデバイス14では、制御部46Aが、出力装置40に対して特定処理の結果を出力させる。マイクロフォン38Bは、特定処理の結果に対するユーザ入力を示す音声を取得する。制御部46Aは、マイクロフォン38Bによって取得されたユーザ入力を示す音声データをデータ処理装置12に送信する。データ処理装置12では、特定処理部290が音声データを取得する。 The specific processing unit 290 transmits the results of the specific processing to the smart device 14. In the smart device 14, the control unit 46A causes the output device 40 to output the results of the specific processing. The microphone 38B acquires audio indicating the user input regarding the results of the specific processing. The control unit 46A transmits audio data indicating the user input acquired by the microphone 38B to the data processing device 12. In the data processing device 12, the specific processing unit 290 acquires the audio data.

データ生成モデル58は、いわゆる生成系AI(Artificial Intelligence)である。データ生成モデル58の一例としては、ChatGPT(インターネット検索<URL: https://openai.com/blog/chatgpt>)、Gemini(インターネット検索<URL: https://gemini.google.com/?hl=ja>)等の生成AIが挙げられる。データ生成モデル58は、ニューラルネットワークに対して深層学習を行わせることによって得られる。データ生成モデル58には、指示を含むプロンプトが入力され、かつ、音声を示す音声データ、テキストを示すテキストデータ、及び画像を示す画像データ等の推論用データが入力される。データ生成モデル58は、入力された推論用データをプロンプトにより示される指示に従って推論し、推論結果を音声データ及びテキストデータ等のデータ形式で出力する。ここで、推論とは、例えば、分析、分類、予測、及び/又は要約等を指す。 Data generation model 58 is what is known as generative AI (artificial intelligence). Examples of data generation model 58 include generative AI such as ChatGPT (Internet search <URL: https://openai.com/blog/chatgpt>) and Gemini (Internet search <URL: https://gemini.google.com/?hl=ja>). Data generation model 58 is obtained by performing deep learning on a neural network. A prompt containing an instruction is input to data generation model 58, and inference data such as voice data indicating speech, text data indicating text, and image data indicating an image is also input. Data generation model 58 performs inference on the input inference data in accordance with the instructions indicated by the prompt, and outputs the inference results in the form of data such as voice data and text data. Here, inference refers to, for example, analysis, classification, prediction, and/or summarization.

上記実施形態では、データ処理装置12によって特定処理が行われる形態例を挙げたが、本開示の技術はこれに限定されず、スマートデバイス14によって特定処理が行われるようにしてもよい。 In the above embodiment, an example was given in which the specific processing was performed by the data processing device 12, but the technology disclosed herein is not limited to this, and the specific processing may also be performed by the smart device 14.

[第2実施形態] [Second embodiment]

図3には、第2実施形態に係るデータ処理システム210の構成の一例が示されている。 Figure 3 shows an example of the configuration of a data processing system 210 according to the second embodiment.

図3に示すように、データ処理システム210は、データ処理装置12及びスマート眼鏡214を備えている。データ処理装置12の一例としては、サーバが挙げられる。 As shown in FIG. 3, the data processing system 210 includes a data processing device 12 and smart glasses 214. An example of the data processing device 12 is a server.

データ処理装置12は、コンピュータ22、データベース24、及び通信I/F26を備えている。コンピュータ22は、本開示の技術に係る「コンピュータ」の一例である。コンピュータ22は、プロセッサ28、RAM30、及びストレージ32を備えている。プロセッサ28、RAM30、及びストレージ32は、バス34に接続されている。また、データベース24及び通信I/F26も、バス34に接続されている。通信I/F26は、ネットワーク54に接続されている。ネットワーク54の一例としては、WAN(Wide Area Network)及び/又はLAN(Local Area Network)等が挙げられる。 The data processing device 12 includes a computer 22, a database 24, and a communication I/F 26. The computer 22 is an example of a "computer" according to the technology of the present disclosure. The computer 22 includes a processor 28, RAM 30, and storage 32. The processor 28, RAM 30, and storage 32 are connected to a bus 34. The database 24 and communication I/F 26 are also connected to the bus 34. The communication I/F 26 is connected to a network 54. Examples of the network 54 include a WAN (Wide Area Network) and/or a LAN (Local Area Network).

スマート眼鏡214は、コンピュータ36、マイクロフォン238、スピーカ240、カメラ42、及び通信I/F44を備えている。コンピュータ36は、プロセッサ46、RAM48、及びストレージ50を備えている。プロセッサ46、RAM48、及びストレージ50は、バス52に接続されている。また、マイクロフォン238、スピーカ240、及びカメラ42も、バス52に接続されている。 The smart glasses 214 include a computer 36, a microphone 238, a speaker 240, a camera 42, and a communication I/F 44. The computer 36 includes a processor 46, RAM 48, and storage 50. The processor 46, RAM 48, and storage 50 are connected to a bus 52. The microphone 238, speaker 240, and camera 42 are also connected to the bus 52.

マイクロフォン238は、ユーザ20が発する音声を受け付けることで、ユーザ20から指示等を受け付ける。マイクロフォン238は、ユーザ20が発する音声を捕捉し、捕捉した音声を音声データに変換してプロセッサ46に出力する。スピーカ240は、プロセッサ46からの指示に従って音声を出力する。 The microphone 238 receives instructions and the like from the user 20 by receiving voice uttered by the user 20. The microphone 238 captures the voice uttered by the user 20, converts the captured voice into audio data, and outputs it to the processor 46. The speaker 240 outputs audio in accordance with instructions from the processor 46.

カメラ42は、レンズ、絞り、及びシャッタ等の光学系と、CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)イメージセンサ又はCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の撮像素子とが搭載された小型デジタルカメラであり、ユーザ20の周囲(例えば、一般的な健常者の視界の広さに相当する画角で規定された撮像範囲)を撮像する。 Camera 42 is a small digital camera equipped with an optical system including a lens, aperture, and shutter, and an imaging element such as a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) image sensor or a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, and captures images of the user 20's surroundings (e.g., an imaging range defined by an angle of view equivalent to the field of vision of a typical healthy person).

通信I/F44は、ネットワーク54に接続されている。通信I/F44及び26は、ネットワーク54を介してプロセッサ46とプロセッサ28との間の各種情報の授受を司る。通信I/F44及び26を用いたプロセッサ46とプロセッサ28との間の各種情報の授受はセキュアな状態で行われる。 The communication I/F 44 is connected to the network 54. The communication I/Fs 44 and 26 are responsible for the exchange of various information between the processor 46 and the processor 28 via the network 54. The exchange of various information between the processor 46 and the processor 28 using the communication I/Fs 44 and 26 is carried out in a secure manner.

図4には、データ処理装置12及びスマート眼鏡214の要部機能の一例が示されている。図4に示すように、データ処理装置12では、プロセッサ28によって特定処理が行われる。ストレージ32には、特定処理プログラム56が格納されている。 Figure 4 shows an example of the main functions of the data processing device 12 and smart glasses 214. As shown in Figure 4, in the data processing device 12, specific processing is performed by the processor 28. A specific processing program 56 is stored in the storage 32.

特定処理プログラム56は、本開示の技術に係る「プログラム」の一例である。プロセッサ28は、ストレージ32から特定処理プログラム56を読み出し、読み出した特定処理プログラム56をRAM30上で実行する。特定処理は、プロセッサ28がRAM30上で実行する特定処理プログラム56に従って、特定処理部290として動作することによって実現される。 The specific processing program 56 is an example of a "program" according to the technology of the present disclosure. The processor 28 reads the specific processing program 56 from the storage 32 and executes the read specific processing program 56 on the RAM 30. The specific processing is realized by the processor 28 operating as the specific processing unit 290 in accordance with the specific processing program 56 executed on the RAM 30.

ストレージ32には、データ生成モデル58及び感情特定モデル59が格納されている。データ生成モデル58及び感情特定モデル59は、特定処理部290によって用いられる。 Storage 32 stores a data generation model 58 and an emotion identification model 59. The data generation model 58 and the emotion identification model 59 are used by the identification processing unit 290.

スマート眼鏡214では、プロセッサ46によって受付出力処理が行われる。ストレージ50には、受付出力プログラム60が格納されている。プロセッサ46は、ストレージ50から受付出力プログラム60を読み出し、読み出した受付出力プログラム60をRAM48上で実行する。受付出力処理は、プロセッサ46がRAM48上で実行する受付出力プログラム60に従って、制御部46Aとして動作することによって実現される。 In the smart glasses 214, the reception output process is performed by the processor 46. A reception output program 60 is stored in the storage 50. The processor 46 reads the reception output program 60 from the storage 50 and executes the read reception output program 60 on the RAM 48. The reception output process is realized by the processor 46 operating as the control unit 46A in accordance with the reception output program 60 executed on the RAM 48.

次に、データ処理装置12の特定処理部290による特定処理について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、スマート眼鏡214を「端末」と称する。 Next, we will explain the identification process performed by the identification processing unit 290 of the data processing device 12. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the smart glasses 214 will be referred to as the "terminal."

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで、学習効果を最大化し、教育格差や不登校、障害者支援に対応するものである。このシステムは、サーバ、端末、およびユーザの三者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education. It assesses the cognitive characteristics of each individual and proposes individually appropriate learning methods to maximize learning effectiveness and address educational disparities, school absenteeism, and support for people with disabilities. This system functions between a server, a terminal, and a user.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to each individual by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 8. Suggest discussion topics and encourage exchange of opinions.

プログラムの処理 Program processing

以下に、このシステムの各ステップにおけるプログラムの処理を自然言語で説明する。 Below is a natural language explanation of the program processing at each step of this system.

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page.

ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。 Users use the device to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest.

サーバはユーザの基本情報をデータベースに保存する。 The server stores the user's basic information in a database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal.

ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The user clicks the Start Test button to begin the test.

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。 The server sends a series of questions and tasks to the device in sequence.

端末は各質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。 The device displays each question or task to the user and accepts their response.

ユーザは端末で各質問に回答する。 Users answer each question on their device.

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。 The server receives responses from users and stores them in a database in real time.

サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは判定結果に基づいて、ユーザに最適な学習方法を選定する。 Based on the results of the assessment, the server selects the optimal learning method for the user.

サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。 The server will present the selected learning method and related learning materials to the device.

端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 The device will display learning method suggestions and introductions to learning materials to the user.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。 The server provides learning content appropriate to the user (video, text, audio materials, etc.).

ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。 Users can check the learning content on their device and begin learning.

端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The device records the user's learning progress in real time.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。 The server provides an interface via the terminal that accepts questions the user may have while studying.

ユーザは端末で質問を入力し、送信する。 The user enters a question on the device and submits it.

サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を提供する。 The server analyzes the question and provides an appropriate answer instantly.

端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The device displays the response from the server to the user.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。 The server periodically displays an interface on the terminal that conducts comprehension tests.

ユーザは端末でテストを受ける。 Users take the test on their device.

端末はユーザの回答をサーバに送信する。 The device sends the user's response to the server.

サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments.

端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。 The device will display feedback and new challenges to the user.

ユーザは提案された課題を端末で取り組む。 Users will work on the proposed tasks on their devices.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。 The server will provide regular discussion topics.

端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。 The device displays discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 Users can enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、C君が中学2年生で、歴史の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. C is a second-year junior high school student who wants to study history.

1. ユーザ登録 1. User Registration

C君は端末で「中学2年生、歴史に興味あり」と入力する。 Mr. C types "Second year junior high school student, interested in history" into his device.

サーバはこの情報を保存する。 The server stores this information.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

C君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。 Mr. C clicks the start test button on his device.

サーバは判定テストを開始する。 The server will begin the validation test.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" will be displayed on the device.

C君は質問に回答する。 Mr. C answers the questions.

サーバはC君の回答を分析し、視覚優位と判定する。 The server analyzes Mr. C's answers and determines that he is visually dominant.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは「歴史の出来事をビデオで学びましょう」と提案する。 The server suggests, "Learn about historical events through videos."

端末にビデオ教材のリンクが表示される。 A link to the video material will appear on your device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

C君は端末でビデオを視聴し始める。 Mr. C starts watching the video on his device.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

C君は端末で「この戦争の背景がわからない」と質問を入力する。 Mr. C types the question into his terminal: "I don't understand the background of this war."

サーバは回答を提供し、端末で表示される。 The server provides the answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバはビデオ視聴後、理解度テストを実施する。 After watching the video, the server will conduct a comprehension test.

C君は端末でテストを受ける。 Mr. C takes the test on a terminal.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、「次はこの戦争の原因をもう少し詳しく学びましょう」と提案する。 The server analyzes the test results and suggests, "Next, let's learn more about the causes of this war."

端末でC君に次の学習内容が表示される。 The next learning content will be displayed to Mr. C on his device.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『近代史の重要人物』」と提案し、ユーザ間で意見を交換できるプラットフォームを提供する。 The server suggests that next week's theme is 'Important Figures in Modern History' and provides a platform for users to exchange opinions.

C君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 Mr. C can enter his opinions on the device and discuss them with his classmates.

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、C君が主体的に学ぶ環境を整えることができる。 In this way, the AI system can provide an optimal educational experience tailored to individual learning needs, creating an environment in which Mr. C can learn independently.

以下に、処理の流れについて説明する。 The processing flow is explained below.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server provides a user registration page. Users use their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. The server stores the entered basic information in a database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the Start Test button to begin the test.

ステップ3: Step 3:

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。ユーザは端末で各質問に対して回答する。 The server sequentially sends a series of questions and tasks to the terminal. The terminal displays the questions and tasks to the user and accepts answers. The user answers each question on the terminal.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server receives the user's responses and stores them in a database in real time. The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

ステップ5: Step 5:

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 Based on the results of the assessment, the server selects the most suitable learning method for the user. The server then presents the selected learning method and related learning materials to the device. The device then displays learning method suggestions and learning material introductions to the user.

ステップ6: Step 6:

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The server provides learning content (video, text, audio materials, etc.) appropriate for the user. The user checks the learning content on their device and begins learning. The device records the user's learning progress in real time.

ステップ7: Step 7:

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The server provides an interface that accepts questions that users have while studying via their terminal. The user enters and submits a question on the terminal. The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer. The terminal displays the answer from the server to the user.

ステップ8: Step 8:

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受ける。端末はユーザの回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device. The device sends the user's answers to the server. The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

ステップ9: Step 9:

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments. The device displays feedback and new assignments to the user. The user then works on the suggested assignments.

ステップ10: Step 10:

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 The server periodically provides discussion topics. The terminal displays the discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions. Users enter their opinions on the terminal and exchange opinions with other users.

(実施例1) (Example 1)

次に、実施例1について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、スマート眼鏡214を「端末」と称する。 Next, we will explain Example 1. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the smart glasses 214 will be referred to as the "terminal."

現代の教育において、個別の認知特性に基づく最適な学習方法を提供することが求められている。しかし、現行の多くの教育システムは一律の学習方法を提供するだけであり、個別の認知特性に対応することが難しい。また、学習進捗のトラッキングや理解度テスト、リアルタイムでの疑問解消などの機能が不足しており、個別の学習ニーズに適切に対応できていない。さらに、自動的に学習コンテンツの提案やフィードバックを提供するシステムが少ないため、教育効果を最大化できていない。 Modern education requires providing optimal learning methods based on individual cognitive characteristics. However, many current educational systems only offer uniform learning methods, making it difficult to address individual cognitive characteristics. Furthermore, they lack features such as learning progress tracking, comprehension tests, and real-time question resolution, making it impossible to adequately address individual learning needs. Furthermore, there are few systems that automatically suggest learning content or provide feedback, preventing the effectiveness of education from being maximized.

実施例1におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Example 1 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者の入力や学習進捗をデータベースに保存する手段と、対象者の質問を収集し、生成AIモデルを用いて回答を生成する手段と、対象者の回答を評価し、次の学習コンテンツを動的に提案する手段と、を含む。これにより、個別の認知特性に応じた最適な学習方法を提供し、学習進捗のトラッキング、リアルタイムの疑問解消、そして動的な学習コンテンツの提案が可能となる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing the optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for saving the subject's input and learning progress in a database, means for collecting the subject's questions and generating answers using a generative AI model, and means for evaluating the subject's answers and dynamically suggesting the next learning content. This makes it possible to provide the optimal learning method according to individual cognitive characteristics, track learning progress, resolve questions in real time, and dynamically suggest learning content.

「対象者」とは、教育支援AIシステムを利用して学習を進める個人である。 "Target" refers to individuals who use educational support AI systems to advance their studies.

「基本情報」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野などの教育に必要な基本的な情報である。 "Basic information" refers to basic information necessary for education, such as the subject's name, age, grade, and areas of interest.

「認知特性」とは、対象者が持つ視覚、言語、聴覚などの情報処理特性であり、学習における個別の特徴を示すものである。 "Cognitive characteristics" refer to the information processing characteristics of a subject, such as vision, language, and hearing, and indicate individual characteristics in learning.

「学習方法」とは、認知特性に基づいて提案される最適な学習手段やアプローチであり、教材や学習形式を含むものである。 "Learning methods" are the optimal learning tools and approaches suggested based on cognitive characteristics, including teaching materials and learning formats.

「学習コンテンツ」とは、対象者に提供される学習用のビデオ、テキスト、音声教材などであり、学習を支援するための情報資源である。 "Learning content" refers to learning videos, texts, audio materials, etc. provided to the target audience, and is an information resource to support learning.

「学習進捗」とは、対象者が学習を進める過程での進行状況を示すものである。 "Learning progress" refers to the progress a subject makes as they progress through their studies.

「理解度テスト」とは、対象者の学習内容の理解度を測るためのテストである。 A "comprehension test" is a test used to measure the subject's level of understanding of the learning content.

「個別のフィードバック」とは、理解度テストの結果や学習進捗に基づいて、対象者に対して提供される具体的な評価や指導内容である。 "Individualized feedback" refers to specific assessments and guidance provided to students based on their comprehension test results and learning progress.

「リアルタイムでの疑問解決」とは、対象者が学習中に抱いた疑問に対して、即時に適切な回答を提供することである。 "Real-time question resolution" means providing immediate and appropriate answers to questions that students have while studying.

「データベース」とは、対象者の基本情報や学習進捗、回答内容などのデータを保存、管理するシステムである。 A "database" is a system that stores and manages data such as basic information about the subject, their learning progress, and their responses.

「生成AIモデル」とは、ユーザの質問に対して適切な回答を生成するために使用される人工知能モデルである。 A "generative AI model" is an artificial intelligence model used to generate appropriate answers to user questions.

「動的な提案」とは、対象者の学習進捗や理解度に基づいて、次に学ぶべきコンテンツや課題をその都度生成して提案することである。 "Dynamic suggestions" means generating and suggesting the next content or assignment to be learned on an ongoing basis based on the student's learning progress and level of understanding.

この発明は、教育支援AIシステムに関するものであり、個別の認知特性に基づく最適な学習方法を提供することで、学習効果を最大化し、教育格差や不登校、障害者支援に対応するものである。システムはサーバ、端末、およびユーザの三者間で機能するものである。 This invention relates to an educational support AI system that maximizes learning effectiveness by providing optimal learning methods based on individual cognitive characteristics, and addresses educational disparities, school absenteeism, and support for people with disabilities. The system functions between a server, a terminal, and a user.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する: This system provides tailored educational support to each individual by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 8. Suggest discussion topics and encourage exchange of opinions.

使用するハードウェアとソフトウェア Hardware and software used

使用するハードウェアとしては、サーバおよびユーザの端末が含まれる。サーバは、ユーザの情報を管理・分析するためのデータベース(例:MySQL、PostgreSQL)、機械学習モデルの実行環境(例:Python、Scikit-learn)、リアルタイムチャットシステム(例:Node.js)、および生成AIモデル(例:OpenAI GPT-3)を利用する。 The hardware used includes a server and user devices. The server uses a database (e.g., MySQL, PostgreSQL) to manage and analyze user information, an execution environment for machine learning models (e.g., Python, Scikit-learn), a real-time chat system (e.g., Node.js), and a generative AI model (e.g., OpenAI GPT-3).

ユーザ端末は、Webブラウザ上で動作するインターフェースを提供し、HTML、CSS、JavaScript、Reactなどを使用してユーザの操作や学習進捗を処理する。 The user device provides an interface that runs on a web browser and handles user operations and learning progress using HTML, CSS, JavaScript, React, etc.

プログラムの処理概要 Program processing overview

ユーザ登録 User Registration

サーバはHTMLとCSSを用いてユーザ登録ページを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力し、送信する。サーバは受信した情報をJSON形式で受け取り、データベースに保存する。 The server generates a user registration page using HTML and CSS and sends it to the device. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest on the device and submits it. The server receives the information in JSON format and stores it in a database.

認知特性の判定テスト Cognitive trait assessment test

サーバはJavaScriptやReactを用いて認知特性判定テストのインターフェースを生成し、端末に表示する。ユーザはテストを開始し、一連の質問に回答する。サーバは回答を受信してデータベースに保存し、Pythonの機械学習モデルを使ってデータを分析し、認知特性を判定する。 The server uses JavaScript and React to generate the cognitive trait assessment test interface and display it on the device. The user starts the test and answers a series of questions. The server receives the answers, stores them in a database, and uses a Python machine learning model to analyze the data and determine cognitive traits.

学習方法の提案 Suggested learning methods

サーバは認知特性に基づいて最適な学習方法を判定し、関連する教材を選定する。これを端末に送信し、端末はユーザに提示する。 The server determines the optimal learning method based on cognitive characteristics and selects relevant learning materials. This is then sent to the device, which then presents it to the user.

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバは選定した学習コンテンツを提供し、ユーザは端末でそれを利用して学習を進める。端末は学習進捗をリアルタイムで記録し、サーバに送信する。 The server provides selected learning content, which users use on their devices to progress through their studies. The devices record learning progress in real time and send it to the server.

リアルタイムサポート Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの疑問を受け付け、生成AIモデルを用いて適切な回答を生成する。これを端末に送信して表示する。 The server accepts the user's question through the device and generates an appropriate answer using a generative AI model. This is then sent to the device and displayed.

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、結果をデータベースに保存する。ユーザにフィードバックを提供し、次の学習内容を提案する。 The server periodically conducts comprehension tests and stores the results in a database. It provides feedback to the user and suggests what to study next.

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果に基づいて次の学習内容を分析し、フィードバックと新たな課題をユーザに提供する。これにより、個々のユーザに対して最適な学習パスを提示する。 The server analyzes the next learning content based on the test results and provides feedback and new challenges to the user, thereby presenting the optimal learning path for each individual user.

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的に新しいディスカッションテーマを生成し、ユーザに提示する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとも意見交換ができる。 The server periodically generates new discussion topics and presents them to users. Users can then enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、C君が中学2年生で歴史の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. C is a second-year junior high school student who wants to study history.

1. C君は端末で「中学2年生、歴史に興味あり」と入力し、情報を送信する。サーバはこの情報を保存する。 1. Mr. C types "Second year junior high school student, interested in history" into his device and submits the information. The server stores this information.

2. C君は端末で認知特性判定テストを開始する。サーバは質問を表示し、C君は回答を入力する。サーバは回答を分析し、視覚優位と判定する。 2. Mr. C starts the cognitive characteristics assessment test on his device. The server displays the questions, and Mr. C enters the answers. The server analyzes the answers and determines that he is visually dominant.

3. サーバは「歴史の出来事をビデオで学びましょう」と提案し、端末にビデオ教材のリンクを表示する。 3. The server suggests, "Let's learn about historical events through videos," and displays a link to the video material on the device.

4. C君は端末でビデオを視聴し始める。端末は学習進捗を記録し、サーバに送信する。 4. Mr. C begins watching the video on his device. The device records his learning progress and sends it to the server.

5. C君が「この戦争の背景がわからない」と質問を入力すると、サーバは生成AIモデルを用いて回答を生成し、表示する。 5. When Mr. C enters a question such as "I don't understand the background of this war," the server uses a generative AI model to generate and display an answer.

6. サーバはビデオ視聴後に理解度テストを実施し、C君はテストを受ける。結果がサーバに送信され、サーバは次の学習内容を提案する。 6. After watching the video, the server conducts a comprehension test, and Mr. C takes the test. The results are sent to the server, which then suggests the next learning content.

7. サーバは「次はこの戦争の原因をもう少し詳しく学びましょう」と新しい課題を提案し、端末に表示する。 7. The server will suggest a new task, saying, "Next, let's learn more about the causes of this war," and display this on the terminal.

8. サーバは「次週のテーマは『近代史の重要人物』」と提案し、ディスカッションプラットフォームを提供する。C君は意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 8. The server suggests that next week's topic is "Important Figures in Modern History" and provides a discussion platform. C can enter his opinions and discuss them with his classmates.

プロンプト文の例 Example prompt

「中学2年生で、歴史の学習を希望する学生がいる場合、どのようにAIを使って最適な学習方法を提案しますか?具体的なプロセスを説明してください。」 "If you have a second-year junior high school student who wants to study history, how would you use AI to suggest the best learning method? Please explain the specific process."

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、対象者が主体的に学ぶ環境を整えることができる。 In this way, AI systems can provide optimal educational experiences tailored to individual learning needs and create an environment in which students can learn independently.

実施例1における特定処理の流れについて図11を用いて説明する。 The flow of the identification process in Example 1 will be explained using Figure 11.

ステップ1: Step 1:

ユーザ登録 User Registration

サーバはHTMLとCSSを用いてユーザ登録ページを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力し、送信する。サーバは受信した情報をJSON形式で受け取り、データベースに保存する。これにより、ユーザの基本情報がデータベースに登録される。入力はユーザの基本情報、出力はデータベースに保存されたユーザの基本情報である。 The server generates a user registration page using HTML and CSS and sends it to the device. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest on the device and submits it. The server receives the received information in JSON format and stores it in a database. This registers the user's basic information in the database. The input is the user's basic information, and the output is the user's basic information stored in the database.

ステップ2: Step 2:

認知特性の判定テスト Cognitive trait assessment test

サーバはJavaScriptやReactを用いて認知特性判定テストのインターフェースを生成し、端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックし、一連の質問に回答する。端末は各質問を表示し、ユーザの回答を受け付ける。サーバは受信した回答をデータベースに保存し、Pythonの機械学習モデルを使ってデータを分析し、ユーザの認知特性を判定する。入力はユーザの回答、出力は判定された認知特性である。これにより、ユーザの認知特性が明らかになる。 The server uses JavaScript and React to generate an interface for the cognitive trait assessment test and displays it on the device. The user clicks a button to start the test and answers a series of questions. The device displays each question and accepts the user's answers. The server stores the received answers in a database and analyzes the data using a Python machine learning model to determine the user's cognitive traits. The input is the user's answers, and the output is the determined cognitive traits. This reveals the user's cognitive traits.

ステップ3: Step 3:

学習方法の提案 Study method suggestions

サーバは認知特性に基づいて最適な学習方法を選定し、関連する教材を選ぶ。サーバは選定した学習方法と教材をREST APIを通じて端末に送信する。端末はこれをユーザに表示する。入力は認知特性と教材データベース、出力はユーザに提示された学習方法と教材のリンクである。これにより、ユーザに最適な学習方法が提示される。 The server selects the optimal learning method based on cognitive characteristics and selects related learning materials. The server sends the selected learning method and learning materials to the terminal via a REST API. The terminal displays this to the user. The input is cognitive characteristics and a learning materials database, and the output is a link to the learning method and learning materials presented to the user. This allows the user to be presented with the optimal learning method.

ステップ4: Step 4:

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツを動的に生成し、端末に送信する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末は学習進捗を記録し、定期的にサーバに送信する。入力はユーザの認知特性と進捗状況、出力は提供される学習コンテンツと学習進捗の記録である。これにより、ユーザは自分に合ったコンテンツで学習を進めることができる。 The server dynamically generates learning content appropriate for the user and sends it to the device. The user checks the learning content on the device and begins learning. The device records learning progress and periodically sends it to the server. The input is the user's cognitive characteristics and progress, and the output is the learning content provided and a record of learning progress. This allows users to study with content that suits them.

ステップ5: Step 5:

リアルタイムサポート Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、サーバに送信する。サーバは質問を分析し、生成AIモデルを用いて最適な回答を生成する。サーバは回答を端末に送信し、端末はそれをユーザに表示する。入力はユーザの質問、出力は生成された回答である。これにより、ユーザの疑問が即時に解決される。 The server provides an interface that accepts user questions via the terminal. The user enters the question on the terminal and sends it to the server. The server analyzes the question and generates the optimal answer using a generative AI model. The server sends the answer to the terminal, which displays it to the user. The input is the user's question, and the output is the generated answer. This allows the user's question to be resolved instantly.

ステップ6: Step 6:

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受け、その回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存する。次に結果を基にフィードバックを生成し、端末に送信する。入力は理解度テストの回答、出力はテスト結果とフィードバックである。これにより、ユーザの理解度が評価され、次の学習内容が決定される。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device and sends their answers to the server. The server scores the answers and stores the results in a database. It then generates feedback based on the results and sends it to the device. The input is the comprehension test answers, and the output is the test results and feedback. This evaluates the user's level of understanding and determines the next learning content.

ステップ7: Step 7:

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、次の学習内容を決定する。サーバはフィードバックと新たな課題を端末に送信し、端末はこれをユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。入力はテスト結果と学習目標、出力はフィードバックと新たに提案された課題である。これにより、ユーザは継続的に適切な課題に取り組むことができる。 The server analyzes the test results and determines the next learning content. The server sends feedback and new assignments to the device, which displays them to the user. The user then works on the suggested assignments. The input is the test results and learning goals, and the output is feedback and new suggested assignments. This allows the user to continuously work on appropriate assignments.

ステップ8: Step 8:

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で意見を入力し、サーバに送信する。サーバは意見を収集し、他のユーザにも表示することで、意見交換が行われる。入力はユーザの意見、出力は共有された意見とディスカッション結果である。これにより、ユーザ間のコミュニケーションが促進され、深い理解が得られる。 The server periodically generates discussion topics and sends them to the device. Users input their opinions on their device and send them to the server. The server collects the opinions and displays them to other users, allowing for an exchange of opinions. The input is the user's opinion, and the output is the shared opinion and discussion results. This promotes communication between users and leads to deeper understanding.

(応用例1) (Application Example 1)

次に、応用例1について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、スマート眼鏡214を「端末」と称する。 Next, we will explain Application Example 1. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the smart glasses 214 will be referred to as the "terminal."

従来の教育システムでは、対象者の個々の認知特性を効率的に把握し、それに基づいた最適な学習方法を提案することが難しかった。また、産業現場において工業製品の操作方法や制御技術に関する教育支援が不足しており、技術者の技能向上のための手段として自動的かつ効果的な対策が求められていた。 With conventional educational systems, it was difficult to efficiently grasp the cognitive characteristics of individual students and propose optimal learning methods based on those characteristics. Furthermore, there was a lack of educational support for industrial product operation methods and control technologies in industrial settings, and automatic and effective measures were needed to improve engineers' skills.

応用例1におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Application Example 1 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックと次の課題を提案する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者間の意見交換を促進する手段と、工業製品の操作方法や制御技術の学習を支援する手段を含む。これにより、対象者個々の認知特性に最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を自動的かつ効果的に行うことが可能となる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for assessing the cognitive characteristics of the subject, means for proposing the optimal learning method based on the assessment results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback and proposing the next assignment to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for promoting the exchange of opinions between subjects, and means for supporting learning of industrial product operation methods and control technology. This makes it possible to propose the optimal learning method for each subject's cognitive characteristics and to automatically and effectively educate them on industrial product operation methods and control technology.

1. 「対象者の基本情報」とは、対象者の名前、年齢、経験年数、専門分野などの個人情報を指す。 1. "Basic information of the subject" refers to personal information such as the subject's name, age, years of experience, and area of expertise.

2. 「認知特性」とは、対象者が情報を受け取り、処理し、理解する際の個別の特性を指す。例えば、視覚優位、聴覚優位、言語優位などが含まれる。 2. "Cognitive characteristics" refers to the individual characteristics of how a subject receives, processes, and understands information. Examples include visual dominance, auditory dominance, and linguistic dominance.

3. 「最適な学習方法」とは、対象者の認知特性に基づいて、最も効果的に学習を進めるための方法を指す。 3. "Optimal learning method" refers to the most effective learning method based on the cognitive characteristics of the individual.

4. 「学習コンテンツ」とは、対象者が学習するために提供される教材や情報を指す。ビデオ、テキスト、音声教材などが含まれる。 4. "Learning Content" refers to the learning materials and information provided to the target audience for learning, including video, text, and audio materials.

5. 「学習進捗をトラッキング」とは、対象者の学習の進行状況をリアルタイムで記録し、管理することを指す。 5. "Tracking learning progress" refers to recording and managing a student's learning progress in real time.

6. 「理解度テスト」とは、対象者が学習内容をどの程度理解しているかを評価するためのテストを指す。 6. "Comprehension test" refers to a test used to assess the extent to which a subject has understood the learning content.

7. 「個別のフィードバック」とは、対象者の学習進捗や理解度に基づいて提供される具体的なアドバイスや次の課題を指す。 7. "Individualized feedback" refers to specific advice and next steps provided based on the learner's learning progress and level of understanding.

8. 「リアルタイムで学習中の疑問を解決」とは、対象者が学習中に疑問を感じた際に、即座にその疑問に対する解答を提供することを指す。 8. "Resolving questions during learning in real time" refers to providing immediate answers to questions that arise when a student is learning.

9. 「意見交換を促進」とは、対象者間での情報共有やディスカッションを活性化するために行われるサポートを指す。 9. "Promoting the exchange of opinions" refers to support provided to stimulate information sharing and discussion among participants.

10. 「工業製品の操作方法や制御技術の学習を支援」とは、産業で使用される工業製品や設備の正しい操作方法や制御技術の理解を促進するための教育支援を指す。 10. "Supporting learning about industrial product operation methods and control technologies" refers to educational support to promote understanding of the correct operation methods and control technologies of industrial products and equipment used in industry.

システムの全体構成 Overall system configuration

この発明は、サーバ、端末、及びユーザの三者間で構成される教育支援システムを実施するための具体的な形態を説明する。このシステムは、対象者の認知特性に基づき最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を支援する。 This invention describes a specific form for implementing an educational support system consisting of a server, a terminal, and a user. This system proposes optimal learning methods based on the cognitive characteristics of each individual, and supports education on industrial product operation methods and control technologies.

使用するハードウェアとソフトウェア Hardware and software used

この発明は、以下のハードウェア及びソフトウェアを使用する。 This invention uses the following hardware and software:

サーバ:高性能サーバ(例:AWS、Google Cloud) Server: High-performance server (e.g., AWS, Google Cloud)

端末:スマートフォン、工場ロボットのHMI(Human-Machine Interface)、PC Devices: Smartphones, factory robot HMIs (Human-Machine Interfaces), PCs

フロントエンド:Angular、HTML5、CSS3、JavaScript Front-end: Angular, HTML5, CSS3, JavaScript

バックエンド:Node.js、MySQL Backend: Node.js, MySQL

AIモデリング:Python、TensorFlow、Socket.IO AI modeling: Python, TensorFlow, Socket.IO

プログラムの処理 Program processing

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはフロントエンドのAngularでユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page using Angular on the front end.

ユーザは端末を使用し、名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報を入力する。 Users use the terminal to enter basic information such as their name, age, years of experience, and area of expertise.

サーバはNode.jsを介してこれらの情報を受信し、MySQLデータベースに保存する。 The server receives this information via Node.js and stores it in a MySQL database.

2. 認知特性の判定 2. Assessment of cognitive characteristics

サーバはフロントエンドのAngularを使用して認知特性を判定する質問やタスクのインターフェースを提供する。 The server uses an Angular front-end to provide an interface for questions and tasks that assess cognitive characteristics.

ユーザは端末でテストを開始し、質問に回答する。 The user starts the test on their device and answers the questions.

サーバは回答を受信し、PythonおよびTensorFlowを用いてそのデータを分析し、認知特性を判定する。 The server receives the responses and analyzes the data using Python and TensorFlow to determine cognitive characteristics.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは分析結果に基づいて、最適な学習方法を選定し、対応する教材を提案する。 Based on the analysis results, the server selects the optimal learning method and suggests corresponding learning materials.

端末はその提案と教材をユーザに表示する。 The device will display the suggestions and teaching materials to the user.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

サーバはユーザの認知特性に最適な学習コンテンツ(ビデオ、音声、テキスト)を提供する。 The server provides learning content (video, audio, text) that is best suited to the user's cognitive characteristics.

ユーザは端末でこれらのコンテンツを確認し、学習を進める。進捗はリアルタイムで記録される。 Users can view this content on their devices and progress as they study. Progress is recorded in real time.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

ユーザが学習中に疑問を感じた場合、スマートフォンやタブレットを使用して質問を入力する。 If users have any questions while studying, they can enter them using their smartphone or tablet.

サーバはSocket.IOを使用してリアルタイムで質問を受信し、Pythonで処理して即時に回答を提供する。 The server uses Socket.IO to receive questions in real time, processes them in Python, and provides instant answers.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、その結果を分析してデータベースに保存し、ユーザにフィードバックする。 The server periodically conducts comprehension tests, analyzes the results, stores them in a database, and provides feedback to the user.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果に基づき次の学習課題を提案し、関連する学習コンテンツを提供する。 The server suggests the next learning task based on the test results and provides related learning content.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進するインターフェースを提供する。 The server will regularly provide discussion topics and an interface to encourage the exchange of opinions between users.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとディスカッションを行う。 Users can enter their opinions on their devices and discuss with other users.

具体例とプロンプト文 Examples and prompts

具体例として、技術者Aさんが新しい産業用ロボットの操作方法を学ぶ場合を考える。 As a concrete example, consider the case where engineer A is learning how to operate a new industrial robot.

技術者Aさんが「経験年数: 5年、専門分野: 産業用ロボット制御」と入力し、視覚優位の認知特性を持つ場合、システムは「産業用ロボットの基本操作をビデオ教材で学びましょう」と提案する。Aさんはビデオ教材を見て学習を開始し、疑問があれば「このロボットのセンサーの働きについて詳しく教えてください。」と質問する。この質問に対して、サーバは即座に適切な回答を提供する。 If Engineer A enters "Years of experience: 5 years, Specialty: Industrial robot control" and has visually dominant cognitive characteristics, the system will suggest, "Let's learn the basic operation of industrial robots through video materials." Engineer A will begin learning by watching the video materials, and if he has any questions, he can ask, "Please tell me in detail about how the sensors on this robot work." The server will immediately provide an appropriate answer to this question.

プロンプト文の例として、 Examples of prompt statements include:

「ロボット操作経験5年の技術者向けに、視覚優位の認知特性を持つ人が学びやすい産業用ロボットの操作方法を提案してください。そして、それに関連するビデオ教材を提案してください。」 "For an engineer with five years of robot operation experience, please suggest a method of operating an industrial robot that is easy for someone with visually dominant cognitive characteristics to learn. Also, please suggest related video teaching materials."

といったものが考えられる。 Some examples include:

このようにして、対象者個々の認知特性に最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を自動的かつ効果的に行うことができる。 In this way, it is possible to propose learning methods that are optimal for each individual's cognitive characteristics, and to automatically and effectively educate them on how to operate industrial products and control technologies.

応用例1における特定処理の流れについて図12を用いて説明する。 The flow of the identification process in Application Example 1 will be explained using Figure 12.

ステップ1: Step 1:

ユーザ登録 User Registration

サーバはフロントエンドのAngularでユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page using Angular on the front end.

ユーザは端末を使用し、名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報を入力する。 Users use the terminal to enter basic information such as their name, age, years of experience, and area of expertise.

入力された基本情報は端末からサーバへ送信され、サーバはNode.jsを介してこの情報を受信し、MySQLデータベースに保存する。 The basic information entered is sent from the terminal to the server, which receives this information via Node.js and stores it in a MySQL database.

入力:名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報 Enter basic information such as name, age, years of experience, and area of expertise.

出力:データベースに保存されたユーザの基本情報 Output: Basic user information stored in the database

ステップ2: Step 2:

認知特性の判定 Assessing cognitive characteristics

サーバはフロントエンドのAngularを使用して認知特性を判定する質問やタスクのインターフェースを提供する。 The server uses an Angular front-end to provide an interface for questions and tasks that assess cognitive characteristics.

ユーザは端末でテストを開始し、質問に回答する。 The user starts the test on their device and answers the questions.

サーバは回答データを受信し、PythonおよびTensorFlowを用いてそのデータを分析し、ユーザの認知特性を判定する。視覚、聴覚、言語などの認知特性のカテゴリが判定される。 The server receives the response data and analyzes it using Python and TensorFlow to determine the user's cognitive characteristics. Categories of cognitive characteristics such as visual, auditory, and language are determined.

入力:ユーザの回答データ Input: User response data

出力:認知特性(視覚、聴覚、言語など) Output: Cognitive characteristics (visual, auditory, language, etc.)

ステップ3: Step 3:

学習方法の提案 Study method suggestions

サーバは認知特性の分析結果に基づいて、最適な学習方法を選定し、対応する教材を提案する。 Based on the results of the cognitive characteristic analysis, the server selects the optimal learning method and suggests corresponding learning materials.

端末はその提案と教材をユーザに表示する。 The device will display the suggestions and teaching materials to the user.

例えば、視覚優位のユーザにはビデオ教材が提案される。 For example, video learning materials are suggested to visually-oriented users.

入力:認知特性分析結果 Input: Cognitive trait analysis results

出力:提案された学習方法と教材 Output: Suggested learning methods and materials

ステップ4: Step 4:

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバはユーザの認知特性に最適な学習コンテンツ(ビデオ、音声、テキスト)を提供する。 The server provides learning content (video, audio, text) that is best suited to the user's cognitive characteristics.

ユーザは端末でこれらのコンテンツを確認し、学習を進める。進捗は端末からサーバへリアルタイムで記録される。 Users can view this content on their devices and progress through their studies. Progress is recorded in real time from the device to the server.

入力:提案された学習方法と教材 Input: Suggested learning methods and materials

出力:学習コンテンツの提供と進捗の記録 Output: Providing learning content and recording progress

ステップ5: Step 5:

リアルタイムサポート Real-time support

ユーザが学習中に疑問を感じた場合、スマートフォンやタブレットを使用して質問を入力する。 If users have any questions while studying, they can enter them using their smartphone or tablet.

サーバはSocket.IOを使用してリアルタイムで質問を受信し、Pythonで処理して即時に回答を提供する。 The server uses Socket.IO to receive questions in real time, processes them in Python, and provides instant answers.

入力:ユーザの質問 Input: User question

出力:リアルタイムで提供される回答 Output: Answers provided in real time

ステップ6: Step 6:

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、その結果を分析してデータベースに保存し、ユーザにフィードバックする。 The server periodically conducts comprehension tests, analyzes the results, stores them in a database, and provides feedback to the user.

端末はテスト結果をユーザに表示する。 The terminal displays the test results to the user.

入力:理解度テストの回答データ Input: Comprehension test response data

出力:テスト結果の分析とフィードバック Output: Analysis of test results and feedback

ステップ7: Step 7:

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバは理解度テストの結果に基づき、次の学習課題を提案し、関連する学習コンテンツを提供する。 Based on the results of the comprehension test, the server suggests the next learning task and provides related learning content.

端末はユーザに次の課題と関連するコンテンツを表示する。 The device will display the next task and related content to the user.

入力:理解度テストの結果 Input: Comprehension test results

出力:次の課題と関連学習コンテンツの提供 Output: Providing the next assignment and related learning content

ステップ8: Step 8:

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進するインターフェースを提供する。 The server will regularly provide discussion topics and an interface to encourage the exchange of opinions between users.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとディスカッションを行う。 Users can enter their opinions on their devices and discuss with other users.

入力:ディスカッションテーマおよびユーザの意見 Input: Discussion topic and user opinions

出力:意見交換の促進と共有された意見 Output: Facilitated exchange of ideas and shared opinions

このように、各ステップでサーバ、端末、ユーザの役割を明確にし、具体的な動作と入力・出力を整理することで、教育支援システムが効果的に機能するように設計されている。 In this way, by clarifying the roles of the server, terminal, and user at each step and organizing the specific operations and inputs/outputs, the educational support system is designed to function effectively.

なお、更に、ユーザの感情を推定する感情エンジンを組み合わせてもよい。すなわち、特定処理部290は、感情特定モデル59を用いてユーザの感情を推定し、ユーザの感情を用いた特定処理を行うようにしてもよい。 It is also possible to further combine an emotion engine that estimates the user's emotion. That is, the identification processing unit 290 may estimate the user's emotion using the emotion identification model 59 and perform identification processing using the user's emotion.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで、学習効果を最大化し、さらに感情エンジンを組み合わせることで、対象者の感情状態を考慮して最適な学習体験を提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education. It maximizes learning effectiveness by assessing the cognitive characteristics of each individual and proposing individually appropriate learning methods. Furthermore, by combining it with an emotion engine, it provides an optimal learning experience by taking into account the emotional state of the individual. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

システムの全体概要 Overview of the system

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to the target individual by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. 感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し、対応する。 8. Use an emotion engine to recognize and respond to the subject's emotional state.

9. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 9. Suggest discussion topics and encourage exchange of ideas.

プログラムの処理 Program processing

以下に、このシステムの各ステップにおけるプログラムの処理を自然言語で説明する。 Below is a natural language explanation of the program processing at each step of this system.

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page.

ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。 Users use the device to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest.

サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server stores the basic information entered in a database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal.

ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The user clicks the Start Test button to begin the test.

3. 認知特性の判定テスト実施 3. Conduct cognitive assessment tests

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。 The server sends a series of questions and tasks to the device in sequence.

端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。 The device displays questions and tasks to the user and accepts answers.

ユーザは端末で各質問に対して回答する。 Users answer each question on their device.

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。 The server receives responses from users and stores them in a database in real time.

サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

4. 学習方法の提案 4. Learning Method Suggestions

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。 Based on the results of the assessment, the server selects the optimal learning method for the user.

サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。 The server will present the selected learning method and related learning materials to the device.

端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 The device will display learning method suggestions and introductions to learning materials to the user.

5. 学習コンテンツの提供 5. Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。 The server provides learning content appropriate to the user (video, text, audio materials, etc.).

ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。 Users can check the learning content on their device and begin learning.

端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The device records the user's learning progress in real time.

6. リアルタイムサポート 6. Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。 The server provides an interface via the terminal that accepts questions the user may have while studying.

ユーザは端末で質問を入力し、送信する。 The user enters a question on the device and submits it.

サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。 The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer.

端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The device displays the response from the server to the user.

7. 進捗トラッキングと理解度テスト 7. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。 The server periodically displays an interface on the terminal that conducts comprehension tests.

ユーザは端末でテストを受ける。 Users take the test on their device.

端末はユーザの回答をサーバに送信する。 The device sends the user's response to the server.

サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

8. 個別フィードバックと次の課題の提案 8. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments.

端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。 The device will display feedback and new challenges to the user.

ユーザは提案された課題に取り組む。 Users will work on the proposed tasks.

9. 感情認識と応答 9. Emotion Recognition and Response

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の感情状態をリアルタイムでモニタリングする。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time through the device while they are learning.

ユーザの表情や声のトーンから感情を識別し、感情エンジンはデータベースに感情状態を保存する。 The emotion engine identifies emotions from the user's facial expressions and tone of voice, and stores the emotional state in a database.

サーバはユーザの感情状態に基づいて、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。 The server provides optimal feedback and adjusts learning content based on the user's emotional state.

10. ディスカッションとコミュニケーションの促進 10. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。 The server will provide regular discussion topics.

端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。 The device displays discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 Users can enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、D君が高校1年生で、数学の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. D is a first-year high school student who wants to study mathematics.

1. ユーザ登録 1. User Registration

D君は端末で「高校1年生、数学に興味あり」と入力する。 Mr. D types "First year high school student, interested in mathematics" into his device.

サーバはこの情報を保存する。 The server stores this information.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

D君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。 Mr. D clicks the start test button on his device.

サーバは判定テストを開始する。 The server will begin the validation test.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" will be displayed on the device.

D君は質問に回答する。 Mr. D answers the questions.

サーバはD君の回答を分析し、視覚優位と判定する。 The server analyzes Mr. D's answers and determines that he is visually dominant.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは「数学の概念をビデオで学びましょう」と提案する。 The server suggests, "Learn math concepts through videos."

端末にビデオ教材のリンクが表示される。 A link to the video material will appear on your device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

D君は端末でビデオを視聴し始める。 Mr. D starts watching the video on his device.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

D君は端末で「この公式の使い方がわからない」と質問を入力する。 Mr. D types a question into his terminal: "I don't know how to use this formula."

サーバは回答を提供し、端末で表示される。 The server provides the answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバはビデオ視聴後、理解度テストを実施する。 After watching the video, the server will conduct a comprehension test.

D君は端末でテストを受ける。 Mr. D takes the test on the terminal.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、「次は実際の問題を解いてみましょう」と提案する。 The server analyzes the test results and suggests, "Next, try solving some real problems."

端末でD君に次の学習内容が表示される。 The next learning content will be displayed to Mr. D on his device.

8. 感情認識と応答 8. Emotion Recognition and Response

サーバは感情エンジンを用いて、D君の学習中の表情や声のトーンを分析する。 The server uses an emotion engine to analyze Mr. D's facial expressions and tone of voice while he is studying.

D君が疲れを感じていると識別された場合、サーバは「少し休憩しましょう」と端末に表示する。 If it is determined that Mr. D is feeling tired, the server will display a message on his device saying, "Let's take a short break."

また、D君が喜びや適応状態にある場合は、「その調子です」とフィードバックし、さらに学習を継続するよう促す。 Also, if Mr. D is in a state of joy or adaptation, he will be given feedback such as "Good luck," encouraging him to continue learning.

9. ディスカッションとコミュニケーションの促進 9. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『関数の応用』」と提案し、ユーザ間で意見を交換できるプラットフォームを提供する。 The server suggests that next week's theme is 'Applications of Functions' and provides a platform where users can exchange opinions.

D君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 Mr. D can enter his opinions on the device and discuss them with his classmates.

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、D君が主体的に学ぶ環境を整えることができる。感情エンジンの組み合わせにより、ユーザの感情状態に応じた対応が可能となり、学習効果を一層向上させることができる。 In this way, the AI system can provide an optimal educational experience tailored to individual learning needs, creating an environment in which D can learn independently. By combining it with an emotion engine, it is possible to respond according to the user's emotional state, further improving learning effectiveness.

以下に、処理の流れについて説明する。 The processing flow is explained below.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server provides a user registration page. Users use their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. The server stores the entered basic information in a database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the Start Test button to begin the test.

ステップ3: Step 3:

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。ユーザは端末で各質問に対して回答する。 The server sequentially sends a series of questions or tasks to the terminal. The terminal displays the questions or tasks to the user and accepts answers. The user answers each question on the terminal.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。サーバは収集したデータを分析し、利用者の視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server receives the user's responses and stores them in a database in real time. The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

ステップ5: Step 5:

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 Based on the results of the assessment, the server selects the most suitable learning method for the user. The server then presents the selected learning method and related learning materials to the device. The device then displays learning method suggestions and learning material introductions to the user.

ステップ6: Step 6:

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The server provides learning content (video, text, audio materials, etc.) appropriate for the user. The user checks the learning content on their device and begins learning. The device records the user's learning progress in real time.

ステップ7: Step 7:

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The server provides an interface that accepts questions that users have while studying via their terminal. The user enters and submits a question on the terminal. The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer. The terminal displays the answer from the server to the user.

ステップ8: Step 8:

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受ける。端末はユーザの回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device. The device sends the user's answers to the server. The server grades the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

ステップ9: Step 9:

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments. The device displays feedback and new assignments to the user. The user then works on the suggested assignments.

ステップ10: Step 10:

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の感情状態をリアルタイムでモニタリングする。ユーザの表情や声のトーンから感情を識別し、感情エンジンはデータベースに感情状態を保存する。サーバはユーザの感情状態に基づいて、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time via the device while they are learning. The emotion engine identifies emotions from the user's facial expressions and tone of voice, and stores the emotional state in a database. The server then provides optimal feedback and adjusts the learning content based on the user's emotional state.

ステップ11: Step 11:

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 The server periodically provides discussion topics. The terminal displays the discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions. Users enter their opinions on the terminal and exchange opinions with other users.

(実施例2) (Example 2)

次に、実施例2について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、スマート眼鏡214を「端末」と称する。 Next, we will explain Example 2. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the smart glasses 214 will be referred to as the "terminal."

従来の教育システムでは、個々の対象者の認知特性や感情状態を十分に考慮した学習方法の提供が困難であった。また、学習中に生じる疑問のリアルタイムな解決や、対象者間の意見交換を容易に行うための機能が不足していた。そのため、対象者にとって最適な学習体験を提供することが難しく、学習効果が最大化されないという課題があった。 Traditional educational systems have struggled to provide learning methods that fully consider the cognitive characteristics and emotional state of each individual student. They also lacked functionality for resolving questions that arise during learning in real time and for facilitating the exchange of opinions between students. This has made it difficult to provide an optimal learning experience for each student, resulting in the issue of not maximizing learning effectiveness.

実施例2におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し対応する手段と、を含む。これにより、対象者の個別ニーズに応じた最適な学習体験の提供が可能となり、学習効果を最大化することができる。また、場合に応じて対象者間の意見交換を促進することで、学習の質の向上も期待できる。 The identification processing by the identification processing unit 290 of the data processing device 12 in Example 2 is realized by the following means. In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing an optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, and means for recognizing and responding to the subject's emotional state using an emotion engine. This makes it possible to provide an optimal learning experience tailored to the subject's individual needs, maximizing learning effectiveness. Furthermore, by encouraging the exchange of opinions between subjects as needed, improvement in the quality of learning can also be expected.

「対象者」とは、教育システムを利用する学習者を指す。 "Target audience" refers to learners who use the educational system.

「基本情報」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野などの基礎的なデータを指す。 "Basic information" refers to basic data such as the subject's name, age, grade, and areas of interest.

「認知特性」とは、対象者の視覚、言語、聴覚などの認知スタイルを指す。 "Cognitive characteristics" refers to the subject's cognitive style, such as visual, linguistic, and auditory.

「判定テスト」とは、対象者の認知特性を評価するための一連の質問やタスクを指す。 "Decision testing" refers to a series of questions or tasks designed to assess a subject's cognitive characteristics.

「フィードバック」とは、対象者の学習結果に基づいて提供される個別の評価やアドバイスを指す。 "Feedback" refers to individual evaluations and advice provided based on the subject's learning results.

「学習方法」とは、対象者の認知特性に基づいて提案される学習の進め方や手法を指す。 "Learning method" refers to the learning process and techniques proposed based on the cognitive characteristics of the target individual.

「学習コンテンツ」とは、学習に用いる教材や資料、例としてビデオ、テキスト、音声教材などを含む。 "Learning content" includes learning materials and resources, such as videos, texts, and audio materials.

「感情エンジン」とは、対象者の感情状態を認識し、そのデータを処理する機能を持つシステムを指す。 An "emotion engine" refers to a system that has the ability to recognize the emotional state of a subject and process that data.

「リアルタイムサポート」とは、対象者の学習中の疑問や質問に即時に応答する機能を指す。 "Real-time support" refers to the ability to instantly respond to questions or concerns that students may have while studying.

「ディスカッションテーマ」とは、対象者間で意見交換を行うために、サーバが定期的に提供する議題を指す。 "Discussion Topics" refer to topics that the server periodically provides for the exchange of opinions among participants.

「意見交換」とは、対象者間で自身の意見や考えを共有し合う活動を指す。 "Opinion exchange" refers to the activity of sharing opinions and thoughts among participants.

「サーバ」とは、システム全体を運営し、各機能を提供する中心的な計算機を指す。 "Server" refers to the central computer that runs the entire system and provides each function.

「端末」とは、対象者がシステムにアクセスするために使用するコンピュータやモバイルデバイスを指す。 "Terminal" refers to the computer or mobile device used by a Subject to access the System.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで学習効果を最大化する。さらに感情エンジンを組み合わせることで、対象者の感情状態を考慮して最適な学習体験を提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education, maximizing learning effectiveness by determining the cognitive characteristics of each individual and proposing individually appropriate learning methods. Furthermore, by combining it with an emotion engine, it provides an optimal learning experience by taking into account the emotional state of the individual. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下のステップを経ることで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to each individual through the following steps:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. 感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し、対応する。 8. Use an emotion engine to recognize and respond to the subject's emotional state.

9. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 9. Suggest discussion topics and encourage exchange of ideas.

プログラムの処理 Program processing

このシステムの処理は、サーバと端末の連携によって行われる。以下に詳述する。 Processing in this system is carried out through cooperation between the server and the terminal. Details are provided below.

ハードウェアおよびソフトウェアの使用 Hardware and Software Use

サーバはMySQLデータベースを使用してデータを保存管理する。 The server uses a MySQL database to store and manage data.

サーバはPythonを使用してデータ分析および判定アルゴリズムを実装する。 The server uses Python to implement data analysis and decision algorithms.

サーバはJavaScriptおよびHTMLで構成されたフロントエンドを提供する。 The server provides a front end consisting of JavaScript and HTML.

端末はGoogle Chromeなどのブラウザでサーバにアクセスする。 Devices access the server using a browser such as Google Chrome.

感情エンジンはユーザの表情と声のトーンを解析するためのカメラとマイクを使用する。 The emotion engine uses a camera and microphone to analyze the user's facial expressions and tone of voice.

具体例 Specific examples

例えば、D君が高校1年生で、数学の学習を希望する場合を以下のように考える。 For example, if Mr. D is a first-year high school student who wants to study mathematics, consider the following:

1. ユーザ登録 1. User Registration

D君は端末で「高校1年生、数学に興味あり」と入力する。端末に表示されたフォームには、名前、年齢、学年、興味分野を入力するフィールドがある。 D enters "First year high school student, interested in mathematics" into the terminal. The form displayed on the terminal has fields for entering name, age, grade, and areas of interest.

D君が「登録」ボタンをクリックすると、サーバは入力データを受信し、MySQLデータベースに保存する。 When Mr. D clicks the "Register" button, the server receives the input data and saves it in the MySQL database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

D君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。サーバはHTMLとJavaScriptで構成された判定テストのUIを端末に送信し、一連の質問を送信する。 Mr. D clicks the start test button on his device. The server sends the assessment test UI, composed of HTML and JavaScript, to the device and asks a series of questions.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。D君は質問に回答し、回答はリアルタイムでデータベースに保存される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" are displayed on the device. Mr. D answers the questions, and the answers are saved in a database in real time.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバはD君の認知特性に基づいて「数学の概念をビデオで学びましょう」と提案する。端末にビデオ教材のリンクが表示される。 Based on Mr. D's cognitive characteristics, the server suggests, "Let's learn mathematical concepts through videos." A link to the video material is displayed on the device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

D君は端末でビデオを視聴し始める。サーバはビデオストリーミングサービスを通じてビデオ教材を提供する。 Mr. D begins watching the video on his device. The server provides the video material via a video streaming service.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

学習中、D君は端末で「この公式の使い方がわからない」と質問を入力する。サーバは質問を受け、自然言語処理(NLP)機能を用いて解析し、即時に適切な回答を生成し、端末に表示する。 While learning, Mr. D enters a question into his device, such as "I don't know how to use this formula." The server receives the question, analyzes it using natural language processing (NLP), and instantly generates an appropriate answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

ビデオ視聴後、サーバは定期的に理解度テストを実施する。D君は端末でテストを受け、回答はサーバに送信される。サーバは自動採点システムを使って回答を採点し、結果をデータベースに保存する。 After watching the video, the server periodically conducts comprehension tests. Mr. D takes the test on his device and his answers are sent to the server. The server uses an automatic scoring system to score the answers and stores the results in a database.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を基に、「次は実際の問題を解いてみましょう」と提案する。端末でD君に次の学習内容が表示される。 Based on the test results, the server suggests, "Next, try solving some real problems." The next learning content is displayed to Mr. D on his device.

8. 感情認識と応答 8. Emotion Recognition and Response

サーバは感情認識アルゴリズムを用いて、D君の学習中の表情や声のトーンをリアルタイムでモニタリングする。 The server uses an emotion recognition algorithm to monitor D's facial expressions and tone of voice in real time while he studies.

D君が疲れを感じていると識別された場合、サーバは「少し休憩しましょう」と端末に表示する。喜びや適応状態にある場合は「その調子です」とフィードバックし、学習を継続するよう促す。 If D is identified as feeling tired, the server will display a message on his device saying, "Take a short break." If he is in a state of joy or adaptation, the server will provide feedback saying, "Keep it up," encouraging him to continue learning.

9. ディスカッションとコミュニケーションの促進 9. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『関数の応用』」と提案し、ユーザ間で意見交換できるプラットフォームを提供する。D君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 The server suggests that next week's theme is 'Application of Functions' and provides a platform where users can exchange opinions. Mr. D can enter his opinion on his device and discuss it with his classmates.

プロンプト文の例 Example prompt

「ユーザの基本情報を入力して登録する方法を説明してください。」 "Please explain how to register by entering basic user information."

「認知特性の判定テストの際にどのような質問が表示されるか具体例を挙げて説明してください。」 "Please explain with specific examples what types of questions will be asked during the cognitive assessment test."

「ユーザが学習中に質問した場合のリアルタイムサポートの処理を説明してください。」 "Please explain how you handle real-time support when users have questions while learning."

「感情エンジンを用いたユーザの感情認識と応答の流れを説明してください。」 "Please explain the process of recognizing and responding to user emotions using the emotion engine."

これにより、AIシステムはユーザの個別学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、学習効果を向上させることができる。感情エンジンの組み合わせにより、ユーザの感情状態に応じた対応が可能となり、学習効果をさらに高めることができる。 This allows the AI system to provide an optimal educational experience tailored to the user's individual learning needs, improving learning outcomes. By combining it with an emotion engine, it becomes possible to respond according to the user's emotional state, further improving learning outcomes.

実施例2における特定処理の流れについて図13を用いて説明する。 The flow of the identification process in Example 2 will be explained using Figure 13.

ステップ1:ユーザ登録 Step 1: User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。ユーザが「登録」ボタンをクリックすると、端末はそのデータをサーバに送信する。サーバは入力された基本情報を受信し、データベースに保存する。ここでの入力はユーザの基本情報であり、出力はデータベースに保存されたデータである。 The server provides a user registration page. The user uses their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. When the user clicks the "Register" button, the terminal sends the data to the server. The server receives the entered basic information and stores it in a database. The input here is the user's basic information, and the output is the data stored in the database.

ステップ2:認知特性の判定テスト Step 2: Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックして、端末に表示される質問やタスクに順次回答する。サーバは各回答を受信し、データベースに逐次保存する。収集された回答データを基に、サーバはPythonを用いてデータ分析を行い、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。入力はユーザのテスト回答であり、出力は判定された認知特性である。 The server displays the cognitive ability assessment test interface on the terminal. The user clicks the test start button and answers the questions and tasks displayed on the terminal in sequence. The server receives each answer and stores them sequentially in a database. Based on the collected answer data, the server performs data analysis using Python to determine the user's visual, linguistic, and auditory cognitive abilities. The input is the user's test answers, and the output is the assessed cognitive abilities.

ステップ3:学習方法の提案 Step 3: Suggest a learning method

サーバは判定結果に基づき、最適な学習方法と関連する教材を選定する。選定された情報を端末に送信し、学習方法と教材のリンクをユーザに表示する。入力は判定された認知特性であり、出力は提案された学習方法と教材のリンクである。 Based on the assessment results, the server selects the optimal learning method and related learning materials. It sends the selected information to the terminal and displays links to the learning method and learning materials to the user. The input is the assessed cognitive characteristics, and the output is the suggested learning method and links to the learning materials.

ステップ4:学習コンテンツの提供 Step 4: Provide learning content

サーバは学習用のビデオ、テキスト、音声教材などのコンテンツをストリーミングサービスを通じて提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗(例:ビデオの視聴時間やテキストの読了状況)をリアルタイムで記録し、サーバに送信する。入力は学習コンテンツであり、出力は学習進捗データである。 The server provides learning content such as videos, texts, and audio materials via a streaming service. Users check the learning content on their device and begin studying. The device records the user's learning progress (e.g., video viewing time and text completion status) in real time and sends it to the server. The input is the learning content, and the output is learning progress data.

ステップ5:リアルタイムサポート Step 5: Real-time support

サーバは端末を通じて、ユーザの学習中の疑問を入力するインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバはNLP(自然言語処理)機能を用いて質問を解析し、適切な回答を生成して端末に送信する。端末は回答をユーザに表示する。入力はユーザの質問であり、出力は生成された回答である。 The server provides an interface through the terminal for users to input questions they have while studying. The user enters the question on the terminal and sends it. The server uses NLP (natural language processing) functions to analyze the question, generates an appropriate answer, and sends it to the terminal. The terminal displays the answer to the user. The input is the user's question, and the output is the generated answer.

ステップ6:進捗トラッキングと理解度テスト Step 6: Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受け、回答を送信する。サーバは自動採点システムを使って回答を採点し、結果をデータベースに保存する。さらに、サーバは結果をユーザにフィードバックする。入力はテストの回答であり、出力は採点結果とフィードバックである。 The server displays an interface on the terminal that periodically conducts comprehension tests. The user takes the test on the terminal and submits their answers. The server scores the answers using an automatic scoring system and stores the results in a database. The server then provides feedback on the results to the user. The input is the test answers, and the output is the scoring results and feedback.

ステップ7:個別フィードバックと次の課題の提案 Step 7: Individual feedback and suggestions for next steps

サーバは理解度テストの結果を基に、次の学習内容や課題を選定する。選定された情報を端末に送信し、ユーザにフィードバックと新たな課題を表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。入力はテスト結果であり、出力はフィードバックと課題の提案である。 The server selects the next learning content and assignments based on the results of the comprehension test. The selected information is sent to the device, and feedback and new assignments are displayed to the user. The user then works on the suggested assignments. The input is the test results, and the output is feedback and suggested assignments.

ステップ8:感情認識と応答 Step 8: Emotion Recognition and Responding

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の表情や声のトーンをリアルタイムでモニタリングする。ユーザの感情状態を識別し、データベースに保存する。サーバはユーザの感情状態に基づき、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。例えば、ユーザが疲れていると識別された場合は休憩を提案し、適応状態にある場合は励ましのメッセージを表示する。入力はユーザの表情と声のトーンデータであり、出力は感情分析結果とそれに基づくフィードバックである。 The server uses an emotion engine to monitor the user's facial expressions and tone of voice in real time via the device while they are studying. It identifies the user's emotional state and stores it in a database. The server then provides optimal feedback and adjusts the learning content based on the user's emotional state. For example, if the user is identified as tired, it will suggest a break, and if they are in an adaptive state, it will display an encouraging message. The input is the user's facial expression and tone of voice data, and the output is the emotion analysis results and feedback based on them.

ステップ9:ディスカッションとコミュニケーションの促進 Step 9: Facilitate discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、端末に表示する。ユーザはテーマに関する意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。サーバは投稿された意見をデータベースに保存し、リアルタイムで他の参加者に表示する。入力はディスカッションテーマとユーザの意見であり、出力は意見交換のログである。 The server periodically provides discussion topics and displays them on the terminal. Users enter their opinions on the topics and exchange them with other users. The server stores the posted opinions in a database and displays them to other participants in real time. The input is the discussion topic and user opinions, and the output is a log of the exchange of opinions.

(応用例2) (Application Example 2)

次に、応用例2について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、スマート眼鏡214を「端末」と称する。 Next, we will explain Application Example 2. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the smart glasses 214 will be referred to as the "terminal."

従来の教育支援システムでは、対象者の認知特性に基づいた個別の学習方法を提供することが難しく、特に感情状態を考慮した学習体験が提供されないため、学習効果が十分に得られない問題があった。また、学習中のリアルタイムでの疑問解決や、他の対象者との意見交換を効果的に行うことができないため、学習の進捗管理やフィードバック提供が不足していた。このような課題を解決し、対象者にとって最適な学習環境を提供することが必要である。 Conventional educational support systems have difficulty providing individual learning methods based on the cognitive characteristics of each student, and in particular, do not provide a learning experience that takes into account their emotional state, resulting in insufficient learning outcomes. Furthermore, they are unable to effectively resolve questions in real time during learning or exchange opinions with other students, resulting in a lack of progress management and feedback provision. It is necessary to solve these issues and provide the optimal learning environment for each student.

応用例2におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Application Example 2 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者の感情状態を認識し、それに応じてフィードバックを提供する手段と、ヘッドマウントディスプレイを通じて教育コンテンツを配信する手段と、を含む。これにより、対象者の認知特性および感情状態を考慮した最適な学習体験を提供することが可能となる。さらに、リアルタイムでの疑問解決や意見交換の促進により、学習の効率を向上させることができる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing an optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and administering comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for recognizing the subject's emotional state and providing feedback accordingly, and means for delivering educational content via a head-mounted display. This makes it possible to provide an optimal learning experience that takes into account the subject's cognitive characteristics and emotional state. Furthermore, by encouraging real-time question resolution and opinion exchange, learning efficiency can be improved.

「対象者の基本情報を入力する手段」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野など、学習に関連する基本的な情報をユーザインターフェイスを通じて入力し、データベースに保存するための機能である。 "Means for entering basic information about the subject" refers to a function that allows basic learning-related information, such as the subject's name, age, grade, and areas of interest, to be entered through a user interface and saved in a database.

「対象者の認知特性を判定する手段」とは、対象者の認知的な特徴や特性を評価するための質問やタスクを提供し、その回答を収集・分析する機能である。 "Means for assessing the subject's cognitive characteristics" refers to a function that provides questions and tasks to assess the subject's cognitive features and characteristics, and collects and analyzes the responses.

「判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段」とは、認知特性の判定結果をもとに、対象者に最も適した学習スタイルや教材を推奨する機能である。 "Means for proposing optimal learning methods based on assessment results" refers to a function that recommends the most suitable learning style and learning materials for each individual based on the assessment results of their cognitive characteristics.

「学習コンテンツを提供する手段」とは、ビデオ、テキスト、音声教材など、対象者に対して提供される学習素材を選択し、配信する機能である。 "Means for providing learning content" refers to the function of selecting and delivering learning materials to be provided to the target audience, such as videos, texts, and audio materials.

「学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段」とは、対象者の学習進行状況を監視し、定期的に理解度を評価するテストを実施する機能である。 "Means for tracking learning progress and conducting comprehension tests" refers to a function that monitors the learning progress of participants and periodically conducts tests to assess their comprehension.

「対象者に個別のフィードバックを提供する手段」とは、対象者の学習成果や進捗に基づいて、個別に適切なアドバイスや指導を行うための機能である。 "Means for providing individual feedback to the subject" refers to a function for providing appropriate advice and guidance to the subject individually based on their learning outcomes and progress.

「リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段」とは、対象者が学習中に出くわす疑問や質問に対して、即時に回答を提供する機能である。 "Means to resolve questions during learning in real time" refers to a function that provides immediate answers to questions or queries that students encounter while learning.

「対象者の感情状態を認識し、それに応じてフィードバックを提供する手段」とは、対象者の表情や声のトーンなどをリアルタイムでモニタリングし、その感情状態を分析し、適切なフィードバックを行う機能である。 "Means for recognizing the subject's emotional state and providing feedback accordingly" refers to a function that monitors the subject's facial expressions, tone of voice, etc. in real time, analyzes their emotional state, and provides appropriate feedback.

「ヘッドマウントディスプレイを通じて教育コンテンツを配信する手段」とは、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)を利用して、対象者に対して視覚的・聴覚的な教育コンテンツを効果的に配信するための機能である。 "Means for delivering educational content through a head-mounted display" refers to a function that uses a head-mounted display (HMD) to effectively deliver visual and auditory educational content to the target audience.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性と感情状態を判定し、それに基づいて最適な学習方法とコンテンツを提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education, determining the cognitive characteristics and emotional state of the subject and providing optimal learning methods and content based on that. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

まず、ユーザが基本情報を入力する。これは、サーバが提供するユーザインターフェイスを通じて行われ、名前、年齢、学年、興味分野などの情報が入力される。入力された情報はSQLiteなどのデータベース管理システムを用いて保存される。この情報は、後続の認知特性判定や学習内容のカスタマイズに役立てられる。 First, the user enters basic information. This is done through a user interface provided by the server, and includes information such as name, age, grade, and areas of interest. The entered information is saved using a database management system such as SQLite. This information is used for subsequent cognitive characteristic assessment and learning content customization.

次に、対象者の認知特性を判定するための認知特性判定テストが行われる。CognitiveTestモジュールが使用され、一連の質問やタスクがユーザインターフェイスに表示される。ユーザはこれに回答し、その回答はサーバによって収集され分析される。これにより、視覚的、言語的、および聴覚的な認知特性が特定される。 Next, a cognitive trait assessment test is conducted to determine the subject's cognitive traits. The CognitiveTest module is used, and a series of questions and tasks are displayed in the user interface. The user answers these questions, and the responses are collected and analyzed by the server. This identifies visual, linguistic, and auditory cognitive traits.

判定結果に基づき、サーバは最適な学習方法を提案する。例えば、視覚優位な対象者にはビデオ教材が、言語優位な対象者にはテキスト教材が提案される。これらの学習方法とコンテンツは、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)などを介して提供される。HMDを用いることで、学習体験を視覚的かつインタラクティブにすることが可能である。 Based on the assessment results, the server suggests the most appropriate learning method. For example, video materials may be suggested for visually dominant students, and text materials for verbally dominant students. These learning methods and content are provided via devices such as head-mounted displays (HMDs). Using an HMD makes it possible to make the learning experience visual and interactive.

学習が進むと、サーバは学習進捗をトラッキングし、定期的に理解度テストを実施する。UserTrackingモジュールが対象者の学習進度を監視し、そのデータを元に理解度テストが実施される。テスト結果はデータベースに保存され、後続の学習計画の調整に役立てられる。 As learning progresses, the server tracks learning progress and periodically administers comprehension tests. The UserTracking module monitors the student's learning progress, and comprehension tests are administered based on that data. Test results are stored in a database and used to adjust subsequent learning plans.

さらに、感情エンジンを用いてユーザの感情状態をリアルタイムでモニタリングする。HMDに搭載されたカメラとマイクを使って、表情や声のトーンを分析し、ユーザの感情状態を認識する。例えば、対象者が疲れを感じていると判定された場合、サーバは「少し休憩しましょう」とフィードバックを提供する。 Furthermore, an emotion engine is used to monitor the user's emotional state in real time. The camera and microphone installed in the HMD are used to analyze facial expressions and tone of voice to recognize the user's emotional state. For example, if the server determines that the subject is feeling tired, it will provide feedback such as "Take a short break."

リアルタイムでの疑問解決も重要な機能である。サーバは端末を通じて疑問を受け付け、AIが生成する即時回答を提供する。これは、ユーザが学習中に感じる困難を即時に解消し、学習の連続性を保つために有効である。 Real-time question resolution is also an important feature. The server accepts questions via the device and provides instant answers generated by AI. This is effective in immediately resolving any difficulties users may have while studying and maintaining continuity in their learning.

最後に、サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進する。この機能は、DiscussionModuleを通じて実現され、ユーザが学習した内容を他のユーザと意見交換することで、理解を深めることができる。 Finally, the server periodically provides discussion topics to encourage the exchange of ideas between users. This functionality is realized through the DiscussionModule, allowing users to deepen their understanding by exchanging ideas with other users about what they have learned.

以下に、プロンプト文の例を示す: Below is an example of a prompt:

「D君は高校1年生で数学に興味があります。D君の認知特性と感情状態に基づいた最適な学習方法を提案してください。D君が学習中に興味を示さない場合、どのような対応をすれば良いでしょうか?」 "D is a first-year high school student who is interested in math. Please suggest the best study method for D based on his cognitive characteristics and emotional state. What should we do if D shows no interest while studying?"

応用例2における特定処理の流れについて図14を用いて説明する。 The flow of the specific processing in Application Example 2 will be explained using Figure 14.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザの基本情報を入力するためのユーザインターフェイスを端末に提供する。ユーザは名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。この入力されたデータはサーバに送信され、データベースに保存される。ここでの入力はユーザの基本情報であり、出力はデータベースに保存されたユーザ情報である。 The server provides a user interface to the terminal for entering basic user information. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest. This entered data is sent to the server and stored in a database. The input here is the user's basic information, and the output is the user information stored in the database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェイスを端末に表示する。ユーザは端末でテスト開始ボタンをクリックし、認知特性判定テストを開始する。端末はサーバから受信した質問内容をユーザに表示し、ユーザの回答を受け付ける。ユーザの入力は回答データであり、サーバはこれをリアルタイムで収集・分析する。出力はユーザの認知特性判定結果である。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the test start button on the terminal to begin the cognitive characteristics assessment test. The terminal displays the questions received from the server to the user and accepts the user's answers. The user inputs answer data, which the server collects and analyzes in real time. The output is the user's cognitive characteristics assessment results.

ステップ3: Step 3:

サーバは認知特性の判定結果に基づき、最適な学習方法を提案する。判定結果をもとに、サーバは各種学習方法(ビデオ、テキスト、音声教材など)から最適なものを選定する。この選定された学習方法がサーバからユーザの端末に表示される。入力は認知特性の判定結果であり、出力は最適な学習方法の提案である。 The server suggests the optimal learning method based on the cognitive characteristic assessment results. Based on the assessment results, the server selects the most appropriate learning method from various options (video, text, audio materials, etc.). This selected learning method is displayed from the server on the user's device. The input is the cognitive characteristic assessment results, and the output is a suggestion of the optimal learning method.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザに最適な学習コンテンツを提供する。ユーザは端末を通じて、サーバが提供するビデオ教材やテキスト教材を受け取る。ここでの入力は最適な学習方法の情報であり、出力は学習コンテンツそのものである。学習コンテンツはヘッドマウントディスプレイ(HMD)を通じて配信され、ユーザはこれを用いて学習を進める。 The server provides the user with the most suitable learning content. The user receives the video and text materials provided by the server via their terminal. The input here is information on the most suitable learning method, and the output is the learning content itself. The learning content is delivered via a head-mounted display (HMD), which the user uses to progress through their studies.

ステップ5: Step 5:

サーバは学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。ユーザが学習コンテンツを利用する度に、サーバはその進行状況をリアルタイムで監視する。また、定期的に理解度を評価するテストを提示し、ユーザがこれに回答する。回答データをもとにサーバは理解度を評価し、これをデータベースに保存する。入力は学習進捗データとテストの回答であり、出力は理解度評価結果である。 The server tracks learning progress and conducts comprehension tests. Each time a user uses learning content, the server monitors their progress in real time. It also periodically presents tests to assess comprehension, which the user answers. Based on the response data, the server evaluates the level of comprehension and stores this in a database. The input is learning progress data and test answers, and the output is the comprehension assessment results.

ステップ6: Step 6:

サーバはリアルタイムで学習中の疑問を解決する機能を提供する。ユーザが端末に質問を入力すると、その質問はサーバに送信される。サーバは質問を分析し、即時に回答を生成して端末に送信する。入力はユーザの質問データであり、出力はその質問に対する回答である。 The server provides the ability to resolve questions during learning in real time. When a user enters a question into their device, the question is sent to the server. The server analyzes the question and instantly generates an answer, which is sent to the device. The input is the user's question data, and the output is the answer to that question.

ステップ7: Step 7:

サーバは感情エンジンを用いて、ユーザの感情状態をリアルタイムでモニタリングする。HMDに搭載されたカメラやマイクを通じて、ユーザの表情や声のトーンを収集し、感情エンジンがそれを分析する。これに基づき、ユーザが疲れていると判断された場合、サーバは「少し休憩を取りましょう」といったフィードバックを提供する。入力はユーザの表情や音声データであり、出力は感情状態分析結果およびフィードバックである。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time. The HMD's built-in camera and microphone collect the user's facial expressions and tone of voice, which are then analyzed by the emotion engine. If the server determines that the user is tired based on this, it provides feedback such as "Take a short break." The input is the user's facial expressions and voice data, and the output is the emotional state analysis results and feedback.

ステップ8: Step 8:

サーバはユーザに対してディスカッションテーマを定期的に提供し、ユーザ間の意見交換を促進する。サーバはテーマを選定し、それをユーザの端末に表示する。ユーザは端末を使って他のユーザとの意見交換を行い、その内容はサーバに送信される。入力はディスカッションテーマおよびユーザの意見データであり、出力は意見交換の結果である。 The server periodically provides users with discussion topics and encourages exchange of opinions between users. The server selects the topics and displays them on the user's device. Users use their device to exchange opinions with other users, and the content is sent to the server. The input is the discussion topic and user opinion data, and the output is the result of the exchange of opinions.

特定処理部290は、特定処理の結果をスマート眼鏡214に送信する。スマート眼鏡214では、制御部46Aが、スピーカ240に対して特定処理の結果を出力させる。マイクロフォン238は、特定処理の結果に対するユーザ入力を示す音声を取得する。制御部46Aは、マイクロフォン238によって取得されたユーザ入力を示す音声データをデータ処理装置12に送信する。データ処理装置12では、特定処理部290が音声データを取得する。 The specific processing unit 290 transmits the results of the specific processing to the smart glasses 214. In the smart glasses 214, the control unit 46A causes the speaker 240 to output the results of the specific processing. The microphone 238 acquires audio indicating the user input regarding the results of the specific processing. The control unit 46A transmits audio data indicating the user input acquired by the microphone 238 to the data processing device 12. In the data processing device 12, the specific processing unit 290 acquires the audio data.

データ生成モデル58は、いわゆる生成系AI(Artificial Intelligence)である。データ生成モデル58の一例としては、ChatGPT(インターネット検索<URL: https://openai.com/blog/chatgpt>)、Gemini(インターネット検索<URL: https://gemini.google.com/?hl=ja>)等の生成AIが挙げられる。データ生成モデル58は、ニューラルネットワークに対して深層学習を行わせることによって得られる。データ生成モデル58には、指示を含むプロンプトが入力され、かつ、音声を示す音声データ、テキストを示すテキストデータ、及び画像を示す画像データ等の推論用データが入力される。データ生成モデル58は、入力された推論用データをプロンプトにより示される指示に従って推論し、推論結果を音声データ及びテキストデータ等のデータ形式で出力する。ここで、推論とは、例えば、分析、分類、予測、及び/又は要約等を指す。 Data generation model 58 is what is known as generative AI (artificial intelligence). Examples of data generation model 58 include generative AI such as ChatGPT (Internet search <URL: https://openai.com/blog/chatgpt>) and Gemini (Internet search <URL: https://gemini.google.com/?hl=ja>). Data generation model 58 is obtained by performing deep learning on a neural network. A prompt containing an instruction is input to data generation model 58, and inference data such as voice data indicating speech, text data indicating text, and image data indicating an image is also input. Data generation model 58 performs inference on the input inference data in accordance with the instructions indicated by the prompt, and outputs the inference results in the form of data such as voice data and text data. Here, inference refers to, for example, analysis, classification, prediction, and/or summarization.

上記実施形態では、データ処理装置12によって特定処理が行われる形態例を挙げたが、本開示の技術はこれに限定されず、スマート眼鏡214によって特定処理が行われるようにしてもよい。 In the above embodiment, an example was given in which the specific processing was performed by the data processing device 12, but the technology disclosed herein is not limited to this, and the specific processing may also be performed by the smart glasses 214.

[第3実施形態] [Third embodiment]

図5には、第3実施形態に係るデータ処理システム310の構成の一例が示されている。 Figure 5 shows an example of the configuration of a data processing system 310 according to the third embodiment.

図5に示すように、データ処理システム310は、データ処理装置12及びヘッドセット型端末314を備えている。データ処理装置12の一例としては、サーバが挙げられる。 As shown in FIG. 5, the data processing system 310 includes a data processing device 12 and a headset terminal 314. An example of the data processing device 12 is a server.

データ処理装置12は、コンピュータ22、データベース24、及び通信I/F26を備えている。コンピュータ22は、本開示の技術に係る「コンピュータ」の一例である。コンピュータ22は、プロセッサ28、RAM30、及びストレージ32を備えている。プロセッサ28、RAM30、及びストレージ32は、バス34に接続されている。また、データベース24及び通信I/F26も、バス34に接続されている。通信I/F26は、ネットワーク54に接続されている。ネットワーク54の一例としては、WAN(Wide Area Network)及び/又はLAN(Local Area Network)等が挙げられる。 The data processing device 12 includes a computer 22, a database 24, and a communication I/F 26. The computer 22 is an example of a "computer" according to the technology of the present disclosure. The computer 22 includes a processor 28, RAM 30, and storage 32. The processor 28, RAM 30, and storage 32 are connected to a bus 34. The database 24 and communication I/F 26 are also connected to the bus 34. The communication I/F 26 is connected to a network 54. Examples of the network 54 include a WAN (Wide Area Network) and/or a LAN (Local Area Network).

ヘッドセット型端末314は、コンピュータ36、マイクロフォン238、スピーカ240、カメラ42、通信I/F44、及びディスプレイ343を備えている。コンピュータ36は、プロセッサ46、RAM48、及びストレージ50を備えている。プロセッサ46、RAM48、及びストレージ50は、バス52に接続されている。また、マイクロフォン238、スピーカ240、カメラ42、及びディスプレイ343も、バス52に接続されている。 The headset terminal 314 includes a computer 36, a microphone 238, a speaker 240, a camera 42, a communication I/F 44, and a display 343. The computer 36 includes a processor 46, RAM 48, and storage 50. The processor 46, RAM 48, and storage 50 are connected to a bus 52. The microphone 238, the speaker 240, the camera 42, and the display 343 are also connected to the bus 52.

マイクロフォン238は、ユーザ20が発する音声を受け付けることで、ユーザ20から指示等を受け付ける。マイクロフォン238は、ユーザ20が発する音声を捕捉し、捕捉した音声を音声データに変換してプロセッサ46に出力する。スピーカ240は、プロセッサ46からの指示に従って音声を出力する。 The microphone 238 receives instructions and the like from the user 20 by receiving voice uttered by the user 20. The microphone 238 captures the voice uttered by the user 20, converts the captured voice into audio data, and outputs it to the processor 46. The speaker 240 outputs audio in accordance with instructions from the processor 46.

カメラ42は、レンズ、絞り、及びシャッタ等の光学系と、CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)イメージセンサ又はCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の撮像素子とが搭載された小型デジタルカメラであり、ユーザ20の周囲(例えば、一般的な健常者の視界の広さに相当する画角で規定された撮像範囲)を撮像する。 Camera 42 is a small digital camera equipped with an optical system including a lens, aperture, and shutter, and an imaging element such as a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) image sensor or a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, and captures images of the user 20's surroundings (e.g., an imaging range defined by an angle of view equivalent to the field of vision of a typical healthy person).

通信I/F44は、ネットワーク54に接続されている。通信I/F44及び26は、ネットワーク54を介してプロセッサ46とプロセッサ28との間の各種情報の授受を司る。通信I/F44及び26を用いたプロセッサ46とプロセッサ28との間の各種情報の授受はセキュアな状態で行われる。 The communication I/F 44 is connected to the network 54. The communication I/Fs 44 and 26 are responsible for the exchange of various information between the processor 46 and the processor 28 via the network 54. The exchange of various information between the processor 46 and the processor 28 using the communication I/Fs 44 and 26 is carried out in a secure manner.

図6には、データ処理装置12及びヘッドセット型端末314の要部機能の一例が示されている。図6に示すように、データ処理装置12では、プロセッサ28によって特定処理が行われる。ストレージ32には、特定処理プログラム56が格納されている。 Figure 6 shows an example of the main functions of the data processing device 12 and headset terminal 314. As shown in Figure 6, in the data processing device 12, specific processing is performed by the processor 28. A specific processing program 56 is stored in the storage 32.

特定処理プログラム56は、本開示の技術に係る「プログラム」の一例である。プロセッサ28は、ストレージ32から特定処理プログラム56を読み出し、読み出した特定処理プログラム56をRAM30上で実行する。特定処理は、プロセッサ28がRAM30上で実行する特定処理プログラム56に従って、特定処理部290として動作することによって実現される。 The specific processing program 56 is an example of a "program" according to the technology of the present disclosure. The processor 28 reads the specific processing program 56 from the storage 32 and executes the read specific processing program 56 on the RAM 30. The specific processing is realized by the processor 28 operating as the specific processing unit 290 in accordance with the specific processing program 56 executed on the RAM 30.

ストレージ32には、データ生成モデル58及び感情特定モデル59が格納されている。データ生成モデル58及び感情特定モデル59は、特定処理部290によって用いられる。 Storage 32 stores a data generation model 58 and an emotion identification model 59. The data generation model 58 and the emotion identification model 59 are used by the identification processing unit 290.

ヘッドセット型端末314では、プロセッサ46によって受付出力処理が行われる。ストレージ50には、受付出力プログラム60が格納されている。プロセッサ46は、ストレージ50から受付出力プログラム60を読み出し、読み出した受付出力プログラム60をRAM48上で実行する。受付出力処理は、プロセッサ46がRAM48上で実行する受付出力プログラム60に従って、制御部46Aとして動作することによって実現される。 In the headset terminal 314, the reception output process is performed by the processor 46. A reception output program 60 is stored in the storage 50. The processor 46 reads the reception output program 60 from the storage 50 and executes the read reception output program 60 on the RAM 48. The reception output process is realized by the processor 46 operating as the control unit 46A in accordance with the reception output program 60 executed on the RAM 48.

次に、データ処理装置12の特定処理部290による特定処理について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、ヘッドセット型端末314を「端末」と称する。 Next, we will explain the identification process performed by the identification processing unit 290 of the data processing device 12. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the headset-type terminal 314 will be referred to as the "terminal."

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで、学習効果を最大化し、教育格差や不登校、障害者支援に対応するものである。このシステムは、サーバ、端末、およびユーザの三者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education. It assesses the cognitive characteristics of each individual and proposes individually appropriate learning methods to maximize learning effectiveness and address educational disparities, school absenteeism, and support for people with disabilities. This system functions between a server, a terminal, and a user.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to each individual by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 8. Suggest discussion topics and encourage exchange of opinions.

プログラムの処理 Program processing

以下に、このシステムの各ステップにおけるプログラムの処理を自然言語で説明する。 Below is a natural language explanation of the program processing at each step of this system.

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page.

ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。 Users use the device to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest.

サーバはユーザの基本情報をデータベースに保存する。 The server stores the user's basic information in a database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal.

ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The user clicks the Start Test button to begin the test.

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。 The server sends a series of questions and tasks to the device in sequence.

端末は各質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。 The device displays each question or task to the user and accepts their response.

ユーザは端末で各質問に回答する。 Users answer each question on their device.

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。 The server receives responses from users and stores them in a database in real time.

サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは判定結果に基づいて、ユーザに最適な学習方法を選定する。 Based on the results of the assessment, the server selects the optimal learning method for the user.

サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。 The server will present the selected learning method and related learning materials to the device.

端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 The device will display learning method suggestions and introductions to learning materials to the user.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。 The server provides learning content appropriate to the user (video, text, audio materials, etc.).

ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。 Users can check the learning content on their device and begin learning.

端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The device records the user's learning progress in real time.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。 The server provides an interface via the terminal that accepts questions the user may have while studying.

ユーザは端末で質問を入力し、送信する。 The user enters a question on the device and submits it.

サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を提供する。 The server analyzes the question and provides an appropriate answer instantly.

端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The device displays the response from the server to the user.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。 The server periodically displays an interface on the terminal that conducts comprehension tests.

ユーザは端末でテストを受ける。 Users take the test on their device.

端末はユーザの回答をサーバに送信する。 The device sends the user's response to the server.

サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments.

端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。 The device will display feedback and new challenges to the user.

ユーザは提案された課題を端末で取り組む。 Users will work on the proposed tasks on their devices.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。 The server will provide regular discussion topics.

端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。 The device displays discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 Users can enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、C君が中学2年生で、歴史の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. C is a second-year junior high school student who wants to study history.

1. ユーザ登録 1. User Registration

C君は端末で「中学2年生、歴史に興味あり」と入力する。 Mr. C types "Second year junior high school student, interested in history" into his device.

サーバはこの情報を保存する。 The server stores this information.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

C君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。 Mr. C clicks the start test button on his device.

サーバは判定テストを開始する。 The server will begin the validation test.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" will be displayed on the device.

C君は質問に回答する。 Mr. C answers the questions.

サーバはC君の回答を分析し、視覚優位と判定する。 The server analyzes Mr. C's answers and determines that he is visually dominant.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは「歴史の出来事をビデオで学びましょう」と提案する。 The server suggests, "Learn about historical events through videos."

端末にビデオ教材のリンクが表示される。 A link to the video material will appear on your device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

C君は端末でビデオを視聴し始める。 Mr. C starts watching the video on his device.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

C君は端末で「この戦争の背景がわからない」と質問を入力する。 Mr. C types the question into his terminal: "I don't understand the background of this war."

サーバは回答を提供し、端末で表示される。 The server provides the answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバはビデオ視聴後、理解度テストを実施する。 After watching the video, the server will conduct a comprehension test.

C君は端末でテストを受ける。 Mr. C takes the test on a terminal.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、「次はこの戦争の原因をもう少し詳しく学びましょう」と提案する。 The server analyzes the test results and suggests, "Next, let's learn more about the causes of this war."

端末でC君に次の学習内容が表示される。 The next learning content will be displayed to Mr. C on his device.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『近代史の重要人物』」と提案し、ユーザ間で意見を交換できるプラットフォームを提供する。 The server suggests that next week's theme is 'Important Figures in Modern History' and provides a platform for users to exchange opinions.

C君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 Mr. C can enter his opinions on the device and discuss them with his classmates.

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、C君が主体的に学ぶ環境を整えることができる。 In this way, the AI system can provide an optimal educational experience tailored to individual learning needs, creating an environment in which Mr. C can learn independently.

以下に、処理の流れについて説明する。 The processing flow is explained below.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server provides a user registration page. Users use their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. The server stores the entered basic information in a database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the Start Test button to begin the test.

ステップ3: Step 3:

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。ユーザは端末で各質問に対して回答する。 The server sequentially sends a series of questions and tasks to the terminal. The terminal displays the questions and tasks to the user and accepts answers. The user answers each question on the terminal.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server receives the user's responses and stores them in a database in real time. The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

ステップ5: Step 5:

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 Based on the results of the assessment, the server selects the most suitable learning method for the user. The server then presents the selected learning method and related learning materials to the device. The device then displays learning method suggestions and learning material introductions to the user.

ステップ6: Step 6:

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The server provides learning content (video, text, audio materials, etc.) appropriate for the user. The user checks the learning content on their device and begins learning. The device records the user's learning progress in real time.

ステップ7: Step 7:

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The server provides an interface that accepts questions that users have while studying via their terminal. The user enters and submits a question on the terminal. The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer. The terminal displays the answer from the server to the user.

ステップ8: Step 8:

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受ける。端末はユーザの回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device. The device sends the user's answers to the server. The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

ステップ9: Step 9:

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments. The device displays feedback and new assignments to the user. The user then works on the suggested assignments.

ステップ10: Step 10:

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 The server periodically provides discussion topics. The terminal displays the discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions. Users enter their opinions on the terminal and exchange opinions with other users.

(実施例1) (Example 1)

次に、実施例1について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、ヘッドセット型端末314を「端末」と称する。 Next, Example 1 will be described. In the following description, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the headset-type terminal 314 will be referred to as the "terminal."

現代の教育において、個別の認知特性に基づく最適な学習方法を提供することが求められている。しかし、現行の多くの教育システムは一律の学習方法を提供するだけであり、個別の認知特性に対応することが難しい。また、学習進捗のトラッキングや理解度テスト、リアルタイムでの疑問解消などの機能が不足しており、個別の学習ニーズに適切に対応できていない。さらに、自動的に学習コンテンツの提案やフィードバックを提供するシステムが少ないため、教育効果を最大化できていない。 Modern education requires providing optimal learning methods based on individual cognitive characteristics. However, many current educational systems only offer uniform learning methods, making it difficult to address individual cognitive characteristics. Furthermore, they lack features such as learning progress tracking, comprehension tests, and real-time question resolution, making it impossible to adequately address individual learning needs. Furthermore, there are few systems that automatically suggest learning content or provide feedback, preventing the effectiveness of education from being maximized.

実施例1におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Example 1 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者の入力や学習進捗をデータベースに保存する手段と、対象者の質問を収集し、生成AIモデルを用いて回答を生成する手段と、対象者の回答を評価し、次の学習コンテンツを動的に提案する手段と、を含む。これにより、個別の認知特性に応じた最適な学習方法を提供し、学習進捗のトラッキング、リアルタイムの疑問解消、そして動的な学習コンテンツの提案が可能となる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing the optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for saving the subject's input and learning progress in a database, means for collecting the subject's questions and generating answers using a generative AI model, and means for evaluating the subject's answers and dynamically suggesting the next learning content. This makes it possible to provide the optimal learning method according to individual cognitive characteristics, track learning progress, resolve questions in real time, and dynamically suggest learning content.

「対象者」とは、教育支援AIシステムを利用して学習を進める個人である。 "Target" refers to individuals who use educational support AI systems to advance their studies.

「基本情報」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野などの教育に必要な基本的な情報である。 "Basic information" refers to basic information necessary for education, such as the subject's name, age, grade, and areas of interest.

「認知特性」とは、対象者が持つ視覚、言語、聴覚などの情報処理特性であり、学習における個別の特徴を示すものである。 "Cognitive characteristics" refer to the information processing characteristics of a subject, such as vision, language, and hearing, and indicate individual characteristics in learning.

「学習方法」とは、認知特性に基づいて提案される最適な学習手段やアプローチであり、教材や学習形式を含むものである。 "Learning methods" are the optimal learning tools and approaches suggested based on cognitive characteristics, including teaching materials and learning formats.

「学習コンテンツ」とは、対象者に提供される学習用のビデオ、テキスト、音声教材などであり、学習を支援するための情報資源である。 "Learning content" refers to learning videos, texts, audio materials, etc. provided to the target audience, and is an information resource to support learning.

「学習進捗」とは、対象者が学習を進める過程での進行状況を示すものである。 "Learning progress" refers to the progress a subject makes as they progress through their studies.

「理解度テスト」とは、対象者の学習内容の理解度を測るためのテストである。 A "comprehension test" is a test used to measure the subject's level of understanding of the learning content.

「個別のフィードバック」とは、理解度テストの結果や学習進捗に基づいて、対象者に対して提供される具体的な評価や指導内容である。 "Individualized feedback" refers to specific assessments and guidance provided to students based on their comprehension test results and learning progress.

「リアルタイムでの疑問解決」とは、対象者が学習中に抱いた疑問に対して、即時に適切な回答を提供することである。 "Real-time question resolution" means providing immediate and appropriate answers to questions that students have while studying.

「データベース」とは、対象者の基本情報や学習進捗、回答内容などのデータを保存、管理するシステムである。 A "database" is a system that stores and manages data such as basic information about the subject, their learning progress, and their responses.

「生成AIモデル」とは、ユーザの質問に対して適切な回答を生成するために使用される人工知能モデルである。 A "generative AI model" is an artificial intelligence model used to generate appropriate answers to user questions.

「動的な提案」とは、対象者の学習進捗や理解度に基づいて、次に学ぶべきコンテンツや課題をその都度生成して提案することである。 "Dynamic suggestions" means generating and suggesting the next content or assignment to be learned on an ongoing basis based on the student's learning progress and level of understanding.

この発明は、教育支援AIシステムに関するものであり、個別の認知特性に基づく最適な学習方法を提供することで、学習効果を最大化し、教育格差や不登校、障害者支援に対応するものである。システムはサーバ、端末、およびユーザの三者間で機能するものである。 This invention relates to an educational support AI system that maximizes learning effectiveness by providing optimal learning methods based on individual cognitive characteristics, and addresses educational disparities, school absenteeism, and support for people with disabilities. The system functions between a server, a terminal, and a user.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する: This system provides tailored educational support by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 8. Suggest discussion topics and encourage exchange of opinions.

使用するハードウェアとソフトウェア Hardware and software used

使用するハードウェアとしては、サーバおよびユーザの端末が含まれる。サーバは、ユーザの情報を管理・分析するためのデータベース(例:MySQL、PostgreSQL)、機械学習モデルの実行環境(例:Python、Scikit-learn)、リアルタイムチャットシステム(例:Node.js)、および生成AIモデル(例:OpenAI GPT-3)を利用する。 The hardware used includes a server and user devices. The server uses a database (e.g., MySQL, PostgreSQL) to manage and analyze user information, an execution environment for machine learning models (e.g., Python, Scikit-learn), a real-time chat system (e.g., Node.js), and a generative AI model (e.g., OpenAI GPT-3).

ユーザ端末は、Webブラウザ上で動作するインターフェースを提供し、HTML、CSS、JavaScript、Reactなどを使用してユーザの操作や学習進捗を処理する。 The user device provides an interface that runs on a web browser and handles user operations and learning progress using HTML, CSS, JavaScript, React, etc.

プログラムの処理概要 Program processing overview

ユーザ登録 User Registration

サーバはHTMLとCSSを用いてユーザ登録ページを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力し、送信する。サーバは受信した情報をJSON形式で受け取り、データベースに保存する。 The server generates a user registration page using HTML and CSS and sends it to the device. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest on the device and submits it. The server receives the information in JSON format and stores it in a database.

認知特性の判定テスト Cognitive trait assessment test

サーバはJavaScriptやReactを用いて認知特性判定テストのインターフェースを生成し、端末に表示する。ユーザはテストを開始し、一連の質問に回答する。サーバは回答を受信してデータベースに保存し、Pythonの機械学習モデルを使ってデータを分析し、認知特性を判定する。 The server uses JavaScript and React to generate the cognitive trait assessment test interface and display it on the device. The user starts the test and answers a series of questions. The server receives the answers, stores them in a database, and uses a Python machine learning model to analyze the data and determine cognitive traits.

学習方法の提案 Study method suggestions

サーバは認知特性に基づいて最適な学習方法を判定し、関連する教材を選定する。これを端末に送信し、端末はユーザに提示する。 The server determines the optimal learning method based on cognitive characteristics and selects relevant learning materials. This is then sent to the device, which then presents it to the user.

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバは選定した学習コンテンツを提供し、ユーザは端末でそれを利用して学習を進める。端末は学習進捗をリアルタイムで記録し、サーバに送信する。 The server provides selected learning content, which users use on their devices to progress through their studies. The devices record learning progress in real time and send it to the server.

リアルタイムサポート Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの疑問を受け付け、生成AIモデルを用いて適切な回答を生成する。これを端末に送信して表示する。 The server accepts the user's question through the device and generates an appropriate answer using a generative AI model. This is then sent to the device and displayed.

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、結果をデータベースに保存する。ユーザにフィードバックを提供し、次の学習内容を提案する。 The server periodically conducts comprehension tests and stores the results in a database. It provides feedback to the user and suggests what to study next.

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果に基づいて次の学習内容を分析し、フィードバックと新たな課題をユーザに提供する。これにより、個々のユーザに対して最適な学習パスを提示する。 The server analyzes the next learning content based on the test results and provides feedback and new challenges to the user, thereby presenting the optimal learning path for each individual user.

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的に新しいディスカッションテーマを生成し、ユーザに提示する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとも意見交換ができる。 The server periodically generates new discussion topics and presents them to users. Users can then enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、C君が中学2年生で歴史の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. C is a second-year junior high school student who wants to study history.

1. C君は端末で「中学2年生、歴史に興味あり」と入力し、情報を送信する。サーバはこの情報を保存する。 1. Mr. C types "Second year junior high school student, interested in history" into his device and submits the information. The server stores this information.

2. C君は端末で認知特性判定テストを開始する。サーバは質問を表示し、C君は回答を入力する。サーバは回答を分析し、視覚優位と判定する。 2. Mr. C starts the cognitive characteristics assessment test on his device. The server displays the questions, and Mr. C enters the answers. The server analyzes the answers and determines that he is visually dominant.

3. サーバは「歴史の出来事をビデオで学びましょう」と提案し、端末にビデオ教材のリンクを表示する。 3. The server suggests, "Let's learn about historical events through videos," and displays a link to the video material on the device.

4. C君は端末でビデオを視聴し始める。端末は学習進捗を記録し、サーバに送信する。 4. Mr. C begins watching the video on his device. The device records his learning progress and sends it to the server.

5. C君が「この戦争の背景がわからない」と質問を入力すると、サーバは生成AIモデルを用いて回答を生成し、表示する。 5. When Mr. C enters a question such as "I don't understand the background of this war," the server uses a generative AI model to generate and display an answer.

6. サーバはビデオ視聴後に理解度テストを実施し、C君はテストを受ける。結果がサーバに送信され、サーバは次の学習内容を提案する。 6. After watching the video, the server conducts a comprehension test, and Mr. C takes the test. The results are sent to the server, which then suggests the next learning content.

7. サーバは「次はこの戦争の原因をもう少し詳しく学びましょう」と新しい課題を提案し、端末に表示する。 7. The server will suggest a new task, saying, "Next, let's learn more about the causes of this war," and display this on the terminal.

8. サーバは「次週のテーマは『近代史の重要人物』」と提案し、ディスカッションプラットフォームを提供する。C君は意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 8. The server suggests that next week's topic is "Important Figures in Modern History" and provides a discussion platform. C can enter his opinions and discuss them with his classmates.

プロンプト文の例 Example prompt

「中学2年生で、歴史の学習を希望する学生がいる場合、どのようにAIを使って最適な学習方法を提案しますか?具体的なプロセスを説明してください。」 "If you have a second-year junior high school student who wants to study history, how would you use AI to suggest the best learning method? Please explain the specific process."

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、対象者が主体的に学ぶ環境を整えることができる。 In this way, AI systems can provide optimal educational experiences tailored to individual learning needs and create an environment in which students can learn independently.

実施例1における特定処理の流れについて図11を用いて説明する。 The flow of the identification process in Example 1 will be explained using Figure 11.

ステップ1: Step 1:

ユーザ登録 User Registration

サーバはHTMLとCSSを用いてユーザ登録ページを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力し、送信する。サーバは受信した情報をJSON形式で受け取り、データベースに保存する。これにより、ユーザの基本情報がデータベースに登録される。入力はユーザの基本情報、出力はデータベースに保存されたユーザの基本情報である。 The server generates a user registration page using HTML and CSS and sends it to the device. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest on the device and submits it. The server receives the received information in JSON format and stores it in a database. This registers the user's basic information in the database. The input is the user's basic information, and the output is the user's basic information stored in the database.

ステップ2: Step 2:

認知特性の判定テスト Cognitive trait assessment test

サーバはJavaScriptやReactを用いて認知特性判定テストのインターフェースを生成し、端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックし、一連の質問に回答する。端末は各質問を表示し、ユーザの回答を受け付ける。サーバは受信した回答をデータベースに保存し、Pythonの機械学習モデルを使ってデータを分析し、ユーザの認知特性を判定する。入力はユーザの回答、出力は判定された認知特性である。これにより、ユーザの認知特性が明らかになる。 The server uses JavaScript and React to generate an interface for the cognitive trait assessment test and displays it on the device. The user clicks a button to start the test and answers a series of questions. The device displays each question and accepts the user's answers. The server stores the received answers in a database and analyzes the data using a Python machine learning model to determine the user's cognitive traits. The input is the user's answers, and the output is the determined cognitive traits. This reveals the user's cognitive traits.

ステップ3: Step 3:

学習方法の提案 Study method suggestions

サーバは認知特性に基づいて最適な学習方法を選定し、関連する教材を選ぶ。サーバは選定した学習方法と教材をREST APIを通じて端末に送信する。端末はこれをユーザに表示する。入力は認知特性と教材データベース、出力はユーザに提示された学習方法と教材のリンクである。これにより、ユーザに最適な学習方法が提示される。 The server selects the optimal learning method based on cognitive characteristics and selects related learning materials. The server sends the selected learning method and learning materials to the terminal via a REST API. The terminal displays this to the user. The input is cognitive characteristics and a learning materials database, and the output is a link to the learning method and learning materials presented to the user. This allows the user to be presented with the optimal learning method.

ステップ4: Step 4:

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツを動的に生成し、端末に送信する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末は学習進捗を記録し、定期的にサーバに送信する。入力はユーザの認知特性と進捗状況、出力は提供される学習コンテンツと学習進捗の記録である。これにより、ユーザは自分に合ったコンテンツで学習を進めることができる。 The server dynamically generates learning content appropriate for the user and sends it to the device. The user checks the learning content on the device and begins learning. The device records learning progress and periodically sends it to the server. The input is the user's cognitive characteristics and progress, and the output is the learning content provided and a record of learning progress. This allows users to study with content that suits them.

ステップ5: Step 5:

リアルタイムサポート Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、サーバに送信する。サーバは質問を分析し、生成AIモデルを用いて最適な回答を生成する。サーバは回答を端末に送信し、端末はそれをユーザに表示する。入力はユーザの質問、出力は生成された回答である。これにより、ユーザの疑問が即時に解決される。 The server provides an interface that accepts user questions via the terminal. The user enters the question on the terminal and sends it to the server. The server analyzes the question and generates the optimal answer using a generative AI model. The server sends the answer to the terminal, which displays it to the user. The input is the user's question, and the output is the generated answer. This allows the user's question to be resolved instantly.

ステップ6: Step 6:

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受け、その回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存する。次に結果を基にフィードバックを生成し、端末に送信する。入力は理解度テストの回答、出力はテスト結果とフィードバックである。これにより、ユーザの理解度が評価され、次の学習内容が決定される。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device and sends their answers to the server. The server scores the answers and stores the results in a database. It then generates feedback based on the results and sends it to the device. The input is the comprehension test answers, and the output is the test results and feedback. This evaluates the user's level of understanding and determines the next learning content.

ステップ7: Step 7:

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、次の学習内容を決定する。サーバはフィードバックと新たな課題を端末に送信し、端末はこれをユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。入力はテスト結果と学習目標、出力はフィードバックと新たに提案された課題である。これにより、ユーザは継続的に適切な課題に取り組むことができる。 The server analyzes the test results and determines the next learning content. The server sends feedback and new assignments to the device, which displays them to the user. The user then works on the suggested assignments. The input is the test results and learning goals, and the output is feedback and new suggested assignments. This allows the user to continuously work on appropriate assignments.

ステップ8: Step 8:

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で意見を入力し、サーバに送信する。サーバは意見を収集し、他のユーザにも表示することで、意見交換が行われる。入力はユーザの意見、出力は共有された意見とディスカッション結果である。これにより、ユーザ間のコミュニケーションが促進され、深い理解が得られる。 The server periodically generates discussion topics and sends them to the device. Users input their opinions on their device and send them to the server. The server collects the opinions and displays them to other users, allowing for an exchange of opinions. The input is the user's opinion, and the output is the shared opinion and discussion results. This promotes communication between users and leads to deeper understanding.

(応用例1) (Application Example 1)

次に、応用例1について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、ヘッドセット型端末314を「端末」と称する。 Next, we will explain Application Example 1. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the headset-type terminal 314 will be referred to as the "terminal."

従来の教育システムでは、対象者の個々の認知特性を効率的に把握し、それに基づいた最適な学習方法を提案することが難しかった。また、産業現場において工業製品の操作方法や制御技術に関する教育支援が不足しており、技術者の技能向上のための手段として自動的かつ効果的な対策が求められていた。 With conventional educational systems, it was difficult to efficiently grasp the cognitive characteristics of individual students and propose optimal learning methods based on those characteristics. Furthermore, there was a lack of educational support for industrial product operation methods and control technologies in industrial settings, and automatic and effective measures were needed to improve engineers' skills.

応用例1におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Application Example 1 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックと次の課題を提案する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者間の意見交換を促進する手段と、工業製品の操作方法や制御技術の学習を支援する手段を含む。これにより、対象者個々の認知特性に最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を自動的かつ効果的に行うことが可能となる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for assessing the cognitive characteristics of the subject, means for proposing the optimal learning method based on the assessment results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback and proposing the next assignment to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for promoting the exchange of opinions between subjects, and means for supporting learning of industrial product operation methods and control technology. This makes it possible to propose the optimal learning method for each subject's cognitive characteristics and to automatically and effectively educate them on industrial product operation methods and control technology.

1. 「対象者の基本情報」とは、対象者の名前、年齢、経験年数、専門分野などの個人情報を指す。 1. "Basic information of the subject" refers to personal information such as the subject's name, age, years of experience, and area of expertise.

2. 「認知特性」とは、対象者が情報を受け取り、処理し、理解する際の個別の特性を指す。例えば、視覚優位、聴覚優位、言語優位などが含まれる。 2. "Cognitive characteristics" refers to the individual characteristics of how a subject receives, processes, and understands information. Examples include visual dominance, auditory dominance, and linguistic dominance.

3. 「最適な学習方法」とは、対象者の認知特性に基づいて、最も効果的に学習を進めるための方法を指す。 3. "Optimal learning method" refers to the most effective learning method based on the cognitive characteristics of the individual.

4. 「学習コンテンツ」とは、対象者が学習するために提供される教材や情報を指す。ビデオ、テキスト、音声教材などが含まれる。 4. "Learning Content" refers to the learning materials and information provided to the target audience for learning, including video, text, and audio materials.

5. 「学習進捗をトラッキング」とは、対象者の学習の進行状況をリアルタイムで記録し、管理することを指す。 5. "Tracking learning progress" refers to recording and managing a student's learning progress in real time.

6. 「理解度テスト」とは、対象者が学習内容をどの程度理解しているかを評価するためのテストを指す。 6. "Comprehension test" refers to a test used to assess the extent to which a subject has understood the learning content.

7. 「個別のフィードバック」とは、対象者の学習進捗や理解度に基づいて提供される具体的なアドバイスや次の課題を指す。 7. "Individualized feedback" refers to specific advice and next steps provided based on the learner's learning progress and level of understanding.

8. 「リアルタイムで学習中の疑問を解決」とは、対象者が学習中に疑問を感じた際に、即座にその疑問に対する解答を提供することを指す。 8. "Resolving questions during learning in real time" refers to providing immediate answers to questions that arise when a student is learning.

9. 「意見交換を促進」とは、対象者間での情報共有やディスカッションを活性化するために行われるサポートを指す。 9. "Promoting the exchange of opinions" refers to support provided to stimulate information sharing and discussion among participants.

10. 「工業製品の操作方法や制御技術の学習を支援」とは、産業で使用される工業製品や設備の正しい操作方法や制御技術の理解を促進するための教育支援を指す。 10. "Supporting learning about industrial product operation methods and control technologies" refers to educational support to promote understanding of the correct operation methods and control technologies of industrial products and equipment used in industry.

システムの全体構成 Overall system configuration

この発明は、サーバ、端末、及びユーザの三者間で構成される教育支援システムを実施するための具体的な形態を説明する。このシステムは、対象者の認知特性に基づき最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を支援する。 This invention describes a specific form for implementing an educational support system consisting of a server, a terminal, and a user. This system proposes optimal learning methods based on the cognitive characteristics of each individual, and supports education on industrial product operation methods and control technologies.

使用するハードウェアとソフトウェア Hardware and software used

この発明は、以下のハードウェア及びソフトウェアを使用する。 This invention uses the following hardware and software:

サーバ:高性能サーバ(例:AWS、Google Cloud) Server: High-performance server (e.g., AWS, Google Cloud)

端末:スマートフォン、工場ロボットのHMI(Human-Machine Interface)、PC Devices: Smartphones, factory robot HMIs (Human-Machine Interfaces), PCs

フロントエンド:Angular、HTML5、CSS3、JavaScript Front-end: Angular, HTML5, CSS3, JavaScript

バックエンド:Node.js、MySQL Backend: Node.js, MySQL

AIモデリング:Python、TensorFlow、Socket.IO AI modeling: Python, TensorFlow, Socket.IO

プログラムの処理 Program processing

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはフロントエンドのAngularでユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page using Angular on the front end.

ユーザは端末を使用し、名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報を入力する。 Users use the terminal to enter basic information such as their name, age, years of experience, and area of expertise.

サーバはNode.jsを介してこれらの情報を受信し、MySQLデータベースに保存する。 The server receives this information via Node.js and stores it in a MySQL database.

2. 認知特性の判定 2. Assessment of cognitive characteristics

サーバはフロントエンドのAngularを使用して認知特性を判定する質問やタスクのインターフェースを提供する。 The server uses an Angular front-end to provide an interface for questions and tasks that assess cognitive characteristics.

ユーザは端末でテストを開始し、質問に回答する。 The user starts the test on their device and answers the questions.

サーバは回答を受信し、PythonおよびTensorFlowを用いてそのデータを分析し、認知特性を判定する。 The server receives the responses and analyzes the data using Python and TensorFlow to determine cognitive characteristics.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは分析結果に基づいて、最適な学習方法を選定し、対応する教材を提案する。 Based on the analysis results, the server selects the optimal learning method and suggests corresponding learning materials.

端末はその提案と教材をユーザに表示する。 The device will display the suggestions and teaching materials to the user.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

サーバはユーザの認知特性に最適な学習コンテンツ(ビデオ、音声、テキスト)を提供する。 The server provides learning content (video, audio, text) that is best suited to the user's cognitive characteristics.

ユーザは端末でこれらのコンテンツを確認し、学習を進める。進捗はリアルタイムで記録される。 Users can view this content on their devices and progress as they study. Progress is recorded in real time.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

ユーザが学習中に疑問を感じた場合、スマートフォンやタブレットを使用して質問を入力する。 If users have any questions while studying, they can enter them using their smartphone or tablet.

サーバはSocket.IOを使用してリアルタイムで質問を受信し、Pythonで処理して即時に回答を提供する。 The server uses Socket.IO to receive questions in real time, processes them in Python, and provides instant answers.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、その結果を分析してデータベースに保存し、ユーザにフィードバックする。 The server periodically conducts comprehension tests, analyzes the results, stores them in a database, and provides feedback to the user.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果に基づき次の学習課題を提案し、関連する学習コンテンツを提供する。 The server suggests the next learning task based on the test results and provides related learning content.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進するインターフェースを提供する。 The server will regularly provide discussion topics and an interface to encourage the exchange of opinions between users.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとディスカッションを行う。 Users can enter their opinions on their devices and discuss with other users.

具体例とプロンプト文 Examples and prompts

具体例として、技術者Aさんが新しい産業用ロボットの操作方法を学ぶ場合を考える。 As a concrete example, consider the case where engineer A is learning how to operate a new industrial robot.

技術者Aさんが「経験年数: 5年、専門分野: 産業用ロボット制御」と入力し、視覚優位の認知特性を持つ場合、システムは「産業用ロボットの基本操作をビデオ教材で学びましょう」と提案する。Aさんはビデオ教材を見て学習を開始し、疑問があれば「このロボットのセンサーの働きについて詳しく教えてください。」と質問する。この質問に対して、サーバは即座に適切な回答を提供する。 If Engineer A enters "Years of experience: 5 years, Specialty: Industrial robot control" and has visually dominant cognitive characteristics, the system will suggest, "Let's learn the basic operation of industrial robots through video materials." Engineer A will begin learning by watching the video materials, and if he has any questions, he can ask, "Please tell me in detail about how the sensors on this robot work." The server will immediately provide an appropriate answer to this question.

プロンプト文の例として、 Examples of prompt statements include:

「ロボット操作経験5年の技術者向けに、視覚優位の認知特性を持つ人が学びやすい産業用ロボットの操作方法を提案してください。そして、それに関連するビデオ教材を提案してください。」 "For an engineer with five years of robot operation experience, please suggest a method of operating an industrial robot that is easy for someone with visually dominant cognitive characteristics to learn. Also, please suggest related video teaching materials."

といったものが考えられる。 Some examples include:

このようにして、対象者個々の認知特性に最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を自動的かつ効果的に行うことができる。 In this way, it is possible to propose learning methods that are optimal for each individual's cognitive characteristics, and to automatically and effectively educate them on how to operate industrial products and control technologies.

応用例1における特定処理の流れについて図12を用いて説明する。 The flow of the specific processing in Application Example 1 will be explained using Figure 12.

ステップ1: Step 1:

ユーザ登録 User Registration

サーバはフロントエンドのAngularでユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page using Angular on the front end.

ユーザは端末を使用し、名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報を入力する。 Users use the terminal to enter basic information such as their name, age, years of experience, and area of expertise.

入力された基本情報は端末からサーバへ送信され、サーバはNode.jsを介してこの情報を受信し、MySQLデータベースに保存する。 The basic information entered is sent from the terminal to the server, which receives this information via Node.js and stores it in a MySQL database.

入力:名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報 Enter basic information such as name, age, years of experience, and area of expertise.

出力:データベースに保存されたユーザの基本情報 Output: Basic user information stored in the database

ステップ2: Step 2:

認知特性の判定 Assessing cognitive characteristics

サーバはフロントエンドのAngularを使用して認知特性を判定する質問やタスクのインターフェースを提供する。 The server uses an Angular front-end to provide an interface for questions and tasks that assess cognitive characteristics.

ユーザは端末でテストを開始し、質問に回答する。 The user starts the test on their device and answers the questions.

サーバは回答データを受信し、PythonおよびTensorFlowを用いてそのデータを分析し、ユーザの認知特性を判定する。視覚、聴覚、言語などの認知特性のカテゴリが判定される。 The server receives the response data and analyzes it using Python and TensorFlow to determine the user's cognitive characteristics. Categories of cognitive characteristics such as visual, auditory, and language are determined.

入力:ユーザの回答データ Input: User response data

出力:認知特性(視覚、聴覚、言語など) Output: Cognitive characteristics (visual, auditory, language, etc.)

ステップ3: Step 3:

学習方法の提案 Study method suggestions

サーバは認知特性の分析結果に基づいて、最適な学習方法を選定し、対応する教材を提案する。 Based on the results of the cognitive characteristic analysis, the server selects the optimal learning method and suggests corresponding learning materials.

端末はその提案と教材をユーザに表示する。 The device will display the suggestions and teaching materials to the user.

例えば、視覚優位のユーザにはビデオ教材が提案される。 For example, video learning materials will be suggested to visually-oriented users.

入力:認知特性分析結果 Input: Cognitive trait analysis results

出力:提案された学習方法と教材 Output: Suggested learning methods and materials

ステップ4: Step 4:

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバはユーザの認知特性に最適な学習コンテンツ(ビデオ、音声、テキスト)を提供する。 The server provides learning content (video, audio, text) that is best suited to the user's cognitive characteristics.

ユーザは端末でこれらのコンテンツを確認し、学習を進める。進捗は端末からサーバへリアルタイムで記録される。 Users can view this content on their devices and progress through their studies. Progress is recorded in real time from the device to the server.

入力:提案された学習方法と教材 Input: Suggested learning methods and materials

出力:学習コンテンツの提供と進捗の記録 Output: Providing learning content and recording progress

ステップ5: Step 5:

リアルタイムサポート Real-time support

ユーザが学習中に疑問を感じた場合、スマートフォンやタブレットを使用して質問を入力する。 If users have any questions while studying, they can enter them using their smartphone or tablet.

サーバはSocket.IOを使用してリアルタイムで質問を受信し、Pythonで処理して即時に回答を提供する。 The server receives questions in real time using Socket.IO, processes them in Python, and provides instant answers.

入力:ユーザの質問 Input: User question

出力:リアルタイムで提供される回答 Output: Answers provided in real time

ステップ6: Step 6:

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、その結果を分析してデータベースに保存し、ユーザにフィードバックする。 The server periodically conducts comprehension tests, analyzes the results, stores them in a database, and provides feedback to the user.

端末はテスト結果をユーザに表示する。 The terminal displays the test results to the user.

入力:理解度テストの回答データ Input: Comprehension test response data

出力:テスト結果の分析とフィードバック Output: Analysis of test results and feedback

ステップ7: Step 7:

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバは理解度テストの結果に基づき、次の学習課題を提案し、関連する学習コンテンツを提供する。 Based on the results of the comprehension test, the server suggests the next learning task and provides related learning content.

端末はユーザに次の課題と関連するコンテンツを表示する。 The device will display the next task and related content to the user.

入力:理解度テストの結果 Input: Comprehension test results

出力:次の課題と関連学習コンテンツの提供 Output: Providing the next assignment and related learning content

ステップ8: Step 8:

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進するインターフェースを提供する。 The server will regularly provide discussion topics and an interface to encourage the exchange of opinions between users.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとディスカッションを行う。 Users can enter their opinions on their devices and discuss with other users.

入力:ディスカッションテーマおよびユーザの意見 Input: Discussion topic and user opinions

出力:意見交換の促進と共有された意見 Output: Facilitated exchange of ideas and shared opinions

このように、各ステップでサーバ、端末、ユーザの役割を明確にし、具体的な動作と入力・出力を整理することで、教育支援システムが効果的に機能するように設計されている。 In this way, by clarifying the roles of the server, terminal, and user at each step and organizing the specific operations and inputs/outputs, the educational support system is designed to function effectively.

なお、更に、ユーザの感情を推定する感情エンジンを組み合わせてもよい。すなわち、特定処理部290は、感情特定モデル59を用いてユーザの感情を推定し、ユーザの感情を用いた特定処理を行うようにしてもよい。 It is also possible to further combine an emotion engine that estimates the user's emotion. That is, the identification processing unit 290 may estimate the user's emotion using the emotion identification model 59 and perform identification processing using the user's emotion.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで、学習効果を最大化し、さらに感情エンジンを組み合わせることで、対象者の感情状態を考慮して最適な学習体験を提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education. It maximizes learning effectiveness by assessing the cognitive characteristics of each individual and proposing individually appropriate learning methods. Furthermore, by combining it with an emotion engine, it provides an optimal learning experience by taking into account the emotional state of the individual. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to the target individual by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. 感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し、対応する。 8. Use an emotion engine to recognize and respond to the subject's emotional state.

9. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 9. Suggest discussion topics and encourage exchange of ideas.

プログラムの処理 Program processing

以下に、このシステムの各ステップにおけるプログラムの処理を自然言語で説明する。 Below is a natural language explanation of the program processing at each step of this system.

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page.

ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。 Users use the device to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest.

サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server stores the basic information entered in a database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal.

ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The user clicks the Start Test button to begin the test.

3. 認知特性の判定テスト実施 3. Conduct cognitive assessment tests

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。 The server sends a series of questions and tasks to the device in sequence.

端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。 The device displays questions and tasks to the user and accepts answers.

ユーザは端末で各質問に対して回答する。 Users answer each question on their device.

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。 The server receives responses from users and stores them in a database in real time.

サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

4. 学習方法の提案 4. Learning Method Suggestions

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。 Based on the results of the assessment, the server selects the optimal learning method for the user.

サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。 The server will present the selected learning method and related learning materials to the device.

端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 The device will display learning method suggestions and introductions to learning materials to the user.

5. 学習コンテンツの提供 5. Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。 The server provides learning content appropriate to the user (video, text, audio materials, etc.).

ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。 Users can check the learning content on their device and begin learning.

端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The device records the user's learning progress in real time.

6. リアルタイムサポート 6. Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。 The server provides an interface via the terminal that accepts questions the user may have while studying.

ユーザは端末で質問を入力し、送信する。 The user enters a question on the device and submits it.

サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。 The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer.

端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The device displays the response from the server to the user.

7. 進捗トラッキングと理解度テスト 7. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。 The server periodically displays an interface on the terminal that conducts comprehension tests.

ユーザは端末でテストを受ける。 Users take the test on their device.

端末はユーザの回答をサーバに送信する。 The device sends the user's response to the server.

サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

8. 個別フィードバックと次の課題の提案 8. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments.

端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。 The device will display feedback and new challenges to the user.

ユーザは提案された課題に取り組む。 Users will work on the proposed tasks.

9. 感情認識と応答 9. Emotion Recognition and Response

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の感情状態をリアルタイムでモニタリングする。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time through the device while they are learning.

ユーザの表情や声のトーンから感情を識別し、感情エンジンはデータベースに感情状態を保存する。 The emotion engine identifies emotions from the user's facial expressions and tone of voice, and stores the emotional state in a database.

サーバはユーザの感情状態に基づいて、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。 The server provides optimal feedback and adjusts learning content based on the user's emotional state.

10. ディスカッションとコミュニケーションの促進 10. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。 The server will provide regular discussion topics.

端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。 The device displays discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 Users can enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、D君が高校1年生で、数学の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. D is a first-year high school student who wants to study mathematics.

1. ユーザ登録 1. User Registration

D君は端末で「高校1年生、数学に興味あり」と入力する。 Mr. D types "First year high school student, interested in mathematics" into his device.

サーバはこの情報を保存する。 The server stores this information.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

D君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。 Mr. D clicks the start test button on his device.

サーバは判定テストを開始する。 The server will begin the validation test.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" will be displayed on the device.

D君は質問に回答する。 Mr. D answers the questions.

サーバはD君の回答を分析し、視覚優位と判定する。 The server analyzes Mr. D's answers and determines that he is visually dominant.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは「数学の概念をビデオで学びましょう」と提案する。 The server suggests, "Learn math concepts through videos."

端末にビデオ教材のリンクが表示される。 A link to the video material will appear on your device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

D君は端末でビデオを視聴し始める。 Mr. D starts watching the video on his device.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

D君は端末で「この公式の使い方がわからない」と質問を入力する。 Mr. D types a question into his terminal: "I don't know how to use this formula."

サーバは回答を提供し、端末で表示される。 The server provides the answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバはビデオ視聴後、理解度テストを実施する。 After watching the video, the server will conduct a comprehension test.

D君は端末でテストを受ける。 Mr. D takes the test on the terminal.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、「次は実際の問題を解いてみましょう」と提案する。 The server analyzes the test results and suggests, "Next, try solving some real problems."

端末でD君に次の学習内容が表示される。 The next learning content will be displayed to Mr. D on his device.

8. 感情認識と応答 8. Emotion Recognition and Response

サーバは感情エンジンを用いて、D君の学習中の表情や声のトーンを分析する。 The server uses an emotion engine to analyze Mr. D's facial expressions and tone of voice while he is studying.

D君が疲れを感じていると識別された場合、サーバは「少し休憩しましょう」と端末に表示する。 If it is determined that Mr. D is feeling tired, the server will display a message on his device saying, "Let's take a short break."

また、D君が喜びや適応状態にある場合は、「その調子です」とフィードバックし、さらに学習を継続するよう促す。 Also, if Mr. D is in a state of joy or adaptation, he will be given feedback such as "Good luck," encouraging him to continue learning.

9. ディスカッションとコミュニケーションの促進 9. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『関数の応用』」と提案し、ユーザ間で意見を交換できるプラットフォームを提供する。 The server suggests that next week's theme is 'Applications of Functions' and provides a platform where users can exchange opinions.

D君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 Mr. D can enter his opinions on the device and discuss them with his classmates.

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、D君が主体的に学ぶ環境を整えることができる。感情エンジンの組み合わせにより、ユーザの感情状態に応じた対応が可能となり、学習効果を一層向上させることができる。 In this way, the AI system can provide an optimal educational experience tailored to individual learning needs, creating an environment in which D can learn independently. By combining it with an emotion engine, it is possible to respond according to the user's emotional state, further improving learning effectiveness.

以下に、処理の流れについて説明する。 The processing flow is explained below.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server provides a user registration page. Users use their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. The server stores the entered basic information in a database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the Start Test button to begin the test.

ステップ3: Step 3:

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。ユーザは端末で各質問に対して回答する。 The server sequentially sends a series of questions and tasks to the terminal. The terminal displays the questions and tasks to the user and accepts answers. The user answers each question on the terminal.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。サーバは収集したデータを分析し、利用者の視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server receives the user's responses and stores them in a database in real time. The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

ステップ5: Step 5:

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 Based on the results of the assessment, the server selects the most suitable learning method for the user. The server then presents the selected learning method and related learning materials to the device. The device then displays learning method suggestions and learning material introductions to the user.

ステップ6: Step 6:

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The server provides learning content (video, text, audio materials, etc.) appropriate for the user. The user checks the learning content on their device and begins learning. The device records the user's learning progress in real time.

ステップ7: Step 7:

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The server provides an interface that accepts questions that users have while studying via their terminal. The user enters and submits a question on the terminal. The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer. The terminal displays the answer from the server to the user.

ステップ8: Step 8:

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受ける。端末はユーザの回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device. The device sends the user's answers to the server. The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

ステップ9: Step 9:

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments. The device displays feedback and new assignments to the user. The user then works on the suggested assignments.

ステップ10: Step 10:

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の感情状態をリアルタイムでモニタリングする。ユーザの表情や声のトーンから感情を識別し、感情エンジンはデータベースに感情状態を保存する。サーバはユーザの感情状態に基づいて、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time via the device while they are learning. The emotion engine identifies emotions from the user's facial expressions and tone of voice, and stores the emotional state in a database. The server then provides optimal feedback and adjusts the learning content based on the user's emotional state.

ステップ11: Step 11:

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 The server periodically provides discussion topics. The terminal displays the discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions. Users enter their opinions on the terminal and exchange opinions with other users.

(実施例2) (Example 2)

次に、実施例2について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、ヘッドセット型端末314を「端末」と称する。 Next, Example 2 will be described. In the following description, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the headset-type terminal 314 will be referred to as the "terminal."

従来の教育システムでは、個々の対象者の認知特性や感情状態を十分に考慮した学習方法の提供が困難であった。また、学習中に生じる疑問のリアルタイムな解決や、対象者間の意見交換を容易に行うための機能が不足していた。そのため、対象者にとって最適な学習体験を提供することが難しく、学習効果が最大化されないという課題があった。 Traditional educational systems have struggled to provide learning methods that fully consider the cognitive characteristics and emotional state of each individual student. They also lacked functionality for resolving questions that arise during learning in real time and for facilitating the exchange of opinions between students. This has made it difficult to provide an optimal learning experience for each student, resulting in the issue of not maximizing learning effectiveness.

実施例2におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し対応する手段と、を含む。これにより、対象者の個別ニーズに応じた最適な学習体験の提供が可能となり、学習効果を最大化することができる。また、場合に応じて対象者間の意見交換を促進することで、学習の質の向上も期待できる。 The identification processing by the identification processing unit 290 of the data processing device 12 in Example 2 is realized by the following means. In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing an optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, and means for recognizing and responding to the subject's emotional state using an emotion engine. This makes it possible to provide an optimal learning experience tailored to the subject's individual needs, maximizing learning effectiveness. Furthermore, by encouraging the exchange of opinions between subjects as needed, improvement in the quality of learning can also be expected.

「対象者」とは、教育システムを利用する学習者を指す。 "Target audience" refers to learners who use the educational system.

「基本情報」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野などの基礎的なデータを指す。 "Basic information" refers to basic data such as the subject's name, age, grade, and areas of interest.

「認知特性」とは、対象者の視覚、言語、聴覚などの認知スタイルを指す。 "Cognitive characteristics" refers to the subject's cognitive style, such as visual, linguistic, and auditory.

「判定テスト」とは、対象者の認知特性を評価するための一連の質問やタスクを指す。 "Decision testing" refers to a series of questions or tasks designed to assess a subject's cognitive characteristics.

「フィードバック」とは、対象者の学習結果に基づいて提供される個別の評価やアドバイスを指す。 "Feedback" refers to individual evaluations and advice provided based on the subject's learning results.

「学習方法」とは、対象者の認知特性に基づいて提案される学習の進め方や手法を指す。 "Learning method" refers to the learning process and techniques proposed based on the cognitive characteristics of the target individual.

「学習コンテンツ」とは、学習に用いる教材や資料、例としてビデオ、テキスト、音声教材などを含む。 "Learning content" includes learning materials and resources, such as videos, texts, and audio materials.

「感情エンジン」とは、対象者の感情状態を認識し、そのデータを処理する機能を持つシステムを指す。 An "emotion engine" refers to a system that has the ability to recognize a subject's emotional state and process that data.

「リアルタイムサポート」とは、対象者の学習中の疑問や質問に即時に応答する機能を指す。 "Real-time support" refers to the ability to instantly respond to questions or concerns that students may have while studying.

「ディスカッションテーマ」とは、対象者間で意見交換を行うために、サーバが定期的に提供する議題を指す。 "Discussion Topics" refer to topics that the server periodically provides for the exchange of opinions among participants.

「意見交換」とは、対象者間で自身の意見や考えを共有し合う活動を指す。 "Opinion exchange" refers to the activity of sharing opinions and thoughts among participants.

「サーバ」とは、システム全体を運営し、各機能を提供する中心的な計算機を指す。 "Server" refers to the central computer that runs the entire system and provides each function.

「端末」とは、対象者がシステムにアクセスするために使用するコンピュータやモバイルデバイスを指す。 "Terminal" refers to the computer or mobile device used by a Subject to access the System.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで学習効果を最大化する。さらに感情エンジンを組み合わせることで、対象者の感情状態を考慮して最適な学習体験を提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education, maximizing learning effectiveness by determining the cognitive characteristics of each individual and proposing individually appropriate learning methods. Furthermore, by combining it with an emotion engine, it provides an optimal learning experience by taking into account the emotional state of the individual. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下のステップを経ることで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to each individual through the following steps:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. 感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し、対応する。 8. Use an emotion engine to recognize and respond to the subject's emotional state.

9. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 9. Suggest discussion topics and encourage exchange of ideas.

プログラムの処理 Program processing

このシステムの処理は、サーバと端末の連携によって行われる。以下に詳述する。 Processing in this system is carried out through cooperation between the server and the terminal. Details are provided below.

ハードウェアおよびソフトウェアの使用 Hardware and Software Use

サーバはMySQLデータベースを使用してデータを保存管理する。 The server uses a MySQL database to store and manage data.

サーバはPythonを使用してデータ分析および判定アルゴリズムを実装する。 The server uses Python to implement data analysis and decision algorithms.

サーバはJavaScriptおよびHTMLで構成されたフロントエンドを提供する。 The server provides a front end consisting of JavaScript and HTML.

端末はGoogle Chromeなどのブラウザでサーバにアクセスする。 Devices access the server using a browser such as Google Chrome.

感情エンジンはユーザの表情と声のトーンを解析するためのカメラとマイクを使用する。 The emotion engine uses a camera and microphone to analyze the user's facial expressions and tone of voice.

具体例 Specific examples

例えば、D君が高校1年生で、数学の学習を希望する場合を以下のように考える。 For example, if Mr. D is a first-year high school student who wants to study mathematics, consider the following:

1. ユーザ登録 1. User Registration

D君は端末で「高校1年生、数学に興味あり」と入力する。端末に表示されたフォームには、名前、年齢、学年、興味分野を入力するフィールドがある。 D enters "First year high school student, interested in mathematics" into the terminal. The form displayed on the terminal has fields for entering name, age, grade, and areas of interest.

D君が「登録」ボタンをクリックすると、サーバは入力データを受信し、MySQLデータベースに保存する。 When Mr. D clicks the "Register" button, the server receives the input data and saves it in the MySQL database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

D君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。サーバはHTMLとJavaScriptで構成された判定テストのUIを端末に送信し、一連の質問を送信する。 Mr. D clicks the start test button on his device. The server sends the assessment test UI, composed of HTML and JavaScript, to the device and asks a series of questions.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。D君は質問に回答し、回答はリアルタイムでデータベースに保存される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" are displayed on the device. Mr. D answers the questions, and the answers are saved in a database in real time.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバはD君の認知特性に基づいて「数学の概念をビデオで学びましょう」と提案する。端末にビデオ教材のリンクが表示される。 Based on Mr. D's cognitive characteristics, the server suggests, "Let's learn mathematical concepts through videos." A link to the video material is displayed on the device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

D君は端末でビデオを視聴し始める。サーバはビデオストリーミングサービスを通じてビデオ教材を提供する。 Mr. D begins watching the video on his device. The server provides the video material via a video streaming service.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

学習中、D君は端末で「この公式の使い方がわからない」と質問を入力する。サーバは質問を受け、自然言語処理(NLP)機能を用いて解析し、即時に適切な回答を生成し、端末に表示する。 While learning, Mr. D enters a question into his device, such as "I don't know how to use this formula." The server receives the question, analyzes it using natural language processing (NLP), and instantly generates an appropriate answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

ビデオ視聴後、サーバは定期的に理解度テストを実施する。D君は端末でテストを受け、回答はサーバに送信される。サーバは自動採点システムを使って回答を採点し、結果をデータベースに保存する。 After watching the video, the server periodically conducts comprehension tests. Mr. D takes the test on his device and his answers are sent to the server. The server uses an automatic scoring system to score the answers and stores the results in a database.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を基に、「次は実際の問題を解いてみましょう」と提案する。端末でD君に次の学習内容が表示される。 Based on the test results, the server suggests, "Next, try solving some real problems." The next learning content is displayed to Mr. D on his device.

8. 感情認識と応答 8. Emotion Recognition and Response

サーバは感情認識アルゴリズムを用いて、D君の学習中の表情や声のトーンをリアルタイムでモニタリングする。 The server uses an emotion recognition algorithm to monitor D's facial expressions and tone of voice in real time while he studies.

D君が疲れを感じていると識別された場合、サーバは「少し休憩しましょう」と端末に表示する。喜びや適応状態にある場合は「その調子です」とフィードバックし、学習を継続するよう促す。 If D is identified as feeling tired, the server will display a message on his device saying, "Take a short break." If he is in a state of joy or adaptation, the server will provide feedback saying, "Keep it up," encouraging him to continue learning.

9. ディスカッションとコミュニケーションの促進 9. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『関数の応用』」と提案し、ユーザ間で意見交換できるプラットフォームを提供する。D君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 The server suggests that next week's theme is 'Application of Functions' and provides a platform where users can exchange opinions. Mr. D can enter his opinion on his device and discuss it with his classmates.

プロンプト文の例 Example prompt

「ユーザの基本情報を入力して登録する方法を説明してください。」 "Please explain how to register by entering basic user information."

「認知特性の判定テストの際にどのような質問が表示されるか具体例を挙げて説明してください。」 "Please explain with specific examples what types of questions will be asked during the cognitive assessment test."

「ユーザが学習中に質問した場合のリアルタイムサポートの処理を説明してください。」 "Please explain how you handle real-time support when users have questions while learning."

「感情エンジンを用いたユーザの感情認識と応答の流れを説明してください。」 "Please explain the process of recognizing and responding to user emotions using the emotion engine."

これにより、AIシステムはユーザの個別学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、学習効果を向上させることができる。感情エンジンの組み合わせにより、ユーザの感情状態に応じた対応が可能となり、学習効果をさらに高めることができる。 This allows the AI system to provide an optimal educational experience tailored to the user's individual learning needs, improving learning outcomes. By combining it with an emotion engine, it is possible to respond according to the user's emotional state, further improving learning outcomes.

実施例2における特定処理の流れについて図13を用いて説明する。 The flow of the identification process in Example 2 will be explained using Figure 13.

ステップ1:ユーザ登録 Step 1: User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。ユーザが「登録」ボタンをクリックすると、端末はそのデータをサーバに送信する。サーバは入力された基本情報を受信し、データベースに保存する。ここでの入力はユーザの基本情報であり、出力はデータベースに保存されたデータである。 The server provides a user registration page. The user uses their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. When the user clicks the "Register" button, the terminal sends the data to the server. The server receives the entered basic information and stores it in a database. The input here is the user's basic information, and the output is the data stored in the database.

ステップ2:認知特性の判定テスト Step 2: Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックして、端末に表示される質問やタスクに順次回答する。サーバは各回答を受信し、データベースに逐次保存する。収集された回答データを基に、サーバはPythonを用いてデータ分析を行い、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。入力はユーザのテスト回答であり、出力は判定された認知特性である。 The server displays the cognitive ability assessment test interface on the terminal. The user clicks the test start button and answers the questions and tasks displayed on the terminal in sequence. The server receives each answer and stores them sequentially in a database. Based on the collected answer data, the server performs data analysis using Python to determine the user's visual, linguistic, and auditory cognitive abilities. The input is the user's test answers, and the output is the assessed cognitive abilities.

ステップ3:学習方法の提案 Step 3: Suggest a learning method

サーバは判定結果に基づき、最適な学習方法と関連する教材を選定する。選定された情報を端末に送信し、学習方法と教材のリンクをユーザに表示する。入力は判定された認知特性であり、出力は提案された学習方法と教材のリンクである。 Based on the assessment results, the server selects the optimal learning method and related learning materials. It sends the selected information to the terminal and displays links to the learning method and learning materials to the user. The input is the assessed cognitive characteristics, and the output is the suggested learning method and links to the learning materials.

ステップ4:学習コンテンツの提供 Step 4: Provide learning content

サーバは学習用のビデオ、テキスト、音声教材などのコンテンツをストリーミングサービスを通じて提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗(例:ビデオの視聴時間やテキストの読了状況)をリアルタイムで記録し、サーバに送信する。入力は学習コンテンツであり、出力は学習進捗データである。 The server provides learning content such as videos, texts, and audio materials via a streaming service. Users check the learning content on their device and begin studying. The device records the user's learning progress (e.g., video viewing time and text completion status) in real time and sends it to the server. The input is the learning content, and the output is learning progress data.

ステップ5:リアルタイムサポート Step 5: Real-time support

サーバは端末を通じて、ユーザの学習中の疑問を入力するインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバはNLP(自然言語処理)機能を用いて質問を解析し、適切な回答を生成して端末に送信する。端末は回答をユーザに表示する。入力はユーザの質問であり、出力は生成された回答である。 The server provides an interface through the terminal for users to input questions they have while studying. The user enters the question on the terminal and sends it. The server uses NLP (natural language processing) functions to analyze the question, generates an appropriate answer, and sends it to the terminal. The terminal displays the answer to the user. The input is the user's question, and the output is the generated answer.

ステップ6:進捗トラッキングと理解度テスト Step 6: Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受け、回答を送信する。サーバは自動採点システムを使って回答を採点し、結果をデータベースに保存する。さらに、サーバは結果をユーザにフィードバックする。入力はテストの回答であり、出力は採点結果とフィードバックである。 The server displays an interface on the terminal that periodically conducts comprehension tests. The user takes the test on the terminal and submits their answers. The server scores the answers using an automatic scoring system and stores the results in a database. The server then provides feedback on the results to the user. The input is the test answers, and the output is the scoring results and feedback.

ステップ7:個別フィードバックと次の課題の提案 Step 7: Individual feedback and suggestions for next steps

サーバは理解度テストの結果を基に、次の学習内容や課題を選定する。選定された情報を端末に送信し、ユーザにフィードバックと新たな課題を表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。入力はテスト結果であり、出力はフィードバックと課題の提案である。 The server selects the next learning content and assignments based on the results of the comprehension test. The selected information is sent to the device, and feedback and new assignments are displayed to the user. The user then works on the suggested assignments. The input is the test results, and the output is feedback and suggested assignments.

ステップ8:感情認識と応答 Step 8: Emotion Recognition and Responding

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の表情や声のトーンをリアルタイムでモニタリングする。ユーザの感情状態を識別し、データベースに保存する。サーバはユーザの感情状態に基づき、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。例えば、ユーザが疲れていると識別された場合は休憩を提案し、適応状態にある場合は励ましのメッセージを表示する。入力はユーザの表情と声のトーンデータであり、出力は感情分析結果とそれに基づくフィードバックである。 The server uses an emotion engine to monitor the user's facial expressions and tone of voice in real time via the device while they are studying. It identifies the user's emotional state and stores it in a database. The server then provides optimal feedback and adjusts the learning content based on the user's emotional state. For example, if the user is identified as tired, it will suggest a break, and if they are in an adaptive state, it will display an encouraging message. The input is the user's facial expression and tone of voice data, and the output is the emotion analysis results and feedback based on them.

ステップ9:ディスカッションとコミュニケーションの促進 Step 9: Facilitate discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、端末に表示する。ユーザはテーマに関する意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。サーバは投稿された意見をデータベースに保存し、リアルタイムで他の参加者に表示する。入力はディスカッションテーマとユーザの意見であり、出力は意見交換のログである。 The server periodically provides discussion topics and displays them on the terminal. Users enter their opinions on the topics and exchange them with other users. The server stores the posted opinions in a database and displays them to other participants in real time. The input is the discussion topic and user opinions, and the output is a log of the exchange of opinions.

(応用例2) (Application Example 2)

次に、応用例2について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、ヘッドセット型端末314を「端末」と称する。 Next, we will explain Application Example 2. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the headset-type terminal 314 will be referred to as the "terminal."

従来の教育支援システムでは、対象者の認知特性に基づいた個別の学習方法を提供することが難しく、特に感情状態を考慮した学習体験が提供されないため、学習効果が十分に得られない問題があった。また、学習中のリアルタイムでの疑問解決や、他の対象者との意見交換を効果的に行うことができないため、学習の進捗管理やフィードバック提供が不足していた。このような課題を解決し、対象者にとって最適な学習環境を提供することが必要である。 Conventional educational support systems have difficulty providing individual learning methods based on the cognitive characteristics of each student, and in particular, do not provide a learning experience that takes into account their emotional state, resulting in insufficient learning outcomes. Furthermore, they are unable to effectively resolve questions in real time during learning or exchange opinions with other students, resulting in a lack of progress management and feedback provision. It is necessary to solve these issues and provide the optimal learning environment for each student.

応用例2におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Application Example 2 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者の感情状態を認識し、それに応じてフィードバックを提供する手段と、ヘッドマウントディスプレイを通じて教育コンテンツを配信する手段と、を含む。これにより、対象者の認知特性および感情状態を考慮した最適な学習体験を提供することが可能となる。さらに、リアルタイムでの疑問解決や意見交換の促進により、学習の効率を向上させることができる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing an optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and administering comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for recognizing the subject's emotional state and providing feedback accordingly, and means for delivering educational content via a head-mounted display. This makes it possible to provide an optimal learning experience that takes into account the subject's cognitive characteristics and emotional state. Furthermore, by encouraging real-time question resolution and opinion exchange, learning efficiency can be improved.

「対象者の基本情報を入力する手段」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野など、学習に関連する基本的な情報をユーザインターフェイスを通じて入力し、データベースに保存するための機能である。 "Means for entering basic information about the subject" refers to a function that allows basic learning-related information, such as the subject's name, age, grade, and areas of interest, to be entered through a user interface and stored in a database.

「対象者の認知特性を判定する手段」とは、対象者の認知的な特徴や特性を評価するための質問やタスクを提供し、その回答を収集・分析する機能である。 "Means for assessing the subject's cognitive characteristics" refers to a function that provides questions and tasks to assess the subject's cognitive features and characteristics, and collects and analyzes the responses.

「判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段」とは、認知特性の判定結果をもとに、対象者に最も適した学習スタイルや教材を推奨する機能である。 "Means for suggesting optimal learning methods based on assessment results" is a function that recommends the most suitable learning style and learning materials for each individual based on the assessment results of their cognitive characteristics.

「学習コンテンツを提供する手段」とは、ビデオ、テキスト、音声教材など、対象者に対して提供される学習素材を選択し、配信する機能である。 "Means for providing learning content" refers to the function of selecting and delivering learning materials to be provided to the target audience, such as videos, texts, and audio materials.

「学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段」とは、対象者の学習進行状況を監視し、定期的に理解度を評価するテストを実施する機能である。 "Means for tracking learning progress and conducting comprehension tests" refers to a function that monitors the learning progress of participants and periodically conducts tests to assess their comprehension.

「対象者に個別のフィードバックを提供する手段」とは、対象者の学習成果や進捗に基づいて、個別に適切なアドバイスや指導を行うための機能である。 "Means for providing individual feedback to the subject" refers to a function for providing appropriate advice and guidance to the subject individually based on their learning outcomes and progress.

「リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段」とは、対象者が学習中に出くわす疑問や質問に対して、即時に回答を提供する機能である。 "Means to resolve questions during learning in real time" refers to a function that provides immediate answers to questions or queries that students encounter while learning.

「対象者の感情状態を認識し、それに応じてフィードバックを提供する手段」とは、対象者の表情や声のトーンなどをリアルタイムでモニタリングし、その感情状態を分析し、適切なフィードバックを行う機能である。 "Means for recognizing the subject's emotional state and providing feedback accordingly" refers to a function that monitors the subject's facial expressions, tone of voice, etc. in real time, analyzes their emotional state, and provides appropriate feedback.

「ヘッドマウントディスプレイを通じて教育コンテンツを配信する手段」とは、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)を利用して、対象者に対して視覚的・聴覚的な教育コンテンツを効果的に配信するための機能である。 "Means for delivering educational content through a head-mounted display" refers to a function that uses a head-mounted display (HMD) to effectively deliver visual and auditory educational content to the target audience.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性と感情状態を判定し、それに基づいて最適な学習方法とコンテンツを提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education, determining the cognitive characteristics and emotional state of the subject and providing optimal learning methods and content based on that. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

まず、ユーザが基本情報を入力する。これは、サーバが提供するユーザインターフェイスを通じて行われ、名前、年齢、学年、興味分野などの情報が入力される。入力された情報はSQLiteなどのデータベース管理システムを用いて保存される。この情報は、後続の認知特性判定や学習内容のカスタマイズに役立てられる。 First, the user enters basic information. This is done through a user interface provided by the server, and includes information such as name, age, grade, and areas of interest. The entered information is saved using a database management system such as SQLite. This information is used for subsequent cognitive characteristic assessment and learning content customization.

次に、対象者の認知特性を判定するための認知特性判定テストが行われる。CognitiveTestモジュールが使用され、一連の質問やタスクがユーザインターフェイスに表示される。ユーザはこれに回答し、その回答はサーバによって収集され分析される。これにより、視覚的、言語的、および聴覚的な認知特性が特定される。 Next, a cognitive trait assessment test is conducted to determine the subject's cognitive traits. The CognitiveTest module is used, and a series of questions and tasks are displayed in the user interface. The user answers these questions, and the responses are collected and analyzed by the server. This identifies visual, linguistic, and auditory cognitive traits.

判定結果に基づき、サーバは最適な学習方法を提案する。例えば、視覚優位な対象者にはビデオ教材が、言語優位な対象者にはテキスト教材が提案される。これらの学習方法とコンテンツは、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)などを介して提供される。HMDを用いることで、学習体験を視覚的かつインタラクティブにすることが可能である。 Based on the assessment results, the server suggests the most appropriate learning method. For example, video materials may be suggested for visually dominant students, and text materials for verbally dominant students. These learning methods and content are provided via devices such as head-mounted displays (HMDs). Using an HMD makes it possible to make the learning experience visual and interactive.

学習が進むと、サーバは学習進捗をトラッキングし、定期的に理解度テストを実施する。UserTrackingモジュールが対象者の学習進度を監視し、そのデータを元に理解度テストが実施される。テスト結果はデータベースに保存され、後続の学習計画の調整に役立てられる。 As learning progresses, the server tracks learning progress and periodically administers comprehension tests. The UserTracking module monitors the student's learning progress, and comprehension tests are administered based on that data. Test results are stored in a database and used to adjust subsequent learning plans.

さらに、感情エンジンを用いてユーザの感情状態をリアルタイムでモニタリングする。HMDに搭載されたカメラとマイクを使って、表情や声のトーンを分析し、ユーザの感情状態を認識する。例えば、対象者が疲れを感じていると判定された場合、サーバは「少し休憩しましょう」とフィードバックを提供する。 Furthermore, an emotion engine is used to monitor the user's emotional state in real time. The camera and microphone installed in the HMD are used to analyze facial expressions and tone of voice to recognize the user's emotional state. For example, if the server determines that the subject is feeling tired, it will provide feedback such as "Take a short break."

リアルタイムでの疑問解決も重要な機能である。サーバは端末を通じて疑問を受け付け、AIが生成する即時回答を提供する。これは、ユーザが学習中に感じる困難を即時に解消し、学習の連続性を保つために有効である。 Real-time question resolution is also an important feature. The server accepts questions via the device and provides instant answers generated by AI. This is effective in immediately resolving any difficulties users may have while studying and maintaining continuity in their learning.

最後に、サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進する。この機能は、DiscussionModuleを通じて実現され、ユーザが学習した内容を他のユーザと意見交換することで、理解を深めることができる。 Finally, the server periodically provides discussion topics to encourage the exchange of ideas between users. This functionality is realized through the DiscussionModule, allowing users to deepen their understanding by exchanging ideas with other users about what they have learned.

以下に、プロンプト文の例を示す: Below is an example of a prompt:

「D君は高校1年生で数学に興味があります。D君の認知特性と感情状態に基づいた最適な学習方法を提案してください。D君が学習中に興味を示さない場合、どのような対応をすれば良いでしょうか?」 "D is a first-year high school student who is interested in math. Please suggest the best study method for D based on his cognitive characteristics and emotional state. What should we do if D shows no interest while studying?"

応用例2における特定処理の流れについて図14を用いて説明する。 The flow of the specific processing in Application Example 2 will be explained using Figure 14.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザの基本情報を入力するためのユーザインターフェイスを端末に提供する。ユーザは名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。この入力されたデータはサーバに送信され、データベースに保存される。ここでの入力はユーザの基本情報であり、出力はデータベースに保存されたユーザ情報である。 The server provides a user interface to the terminal for entering basic user information. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest. This entered data is sent to the server and stored in a database. The input here is the user's basic information, and the output is the user information stored in the database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェイスを端末に表示する。ユーザは端末でテスト開始ボタンをクリックし、認知特性判定テストを開始する。端末はサーバから受信した質問内容をユーザに表示し、ユーザの回答を受け付ける。ユーザの入力は回答データであり、サーバはこれをリアルタイムで収集・分析する。出力はユーザの認知特性判定結果である。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the test start button on the terminal to begin the cognitive characteristics assessment test. The terminal displays the questions received from the server to the user and accepts the user's answers. The user inputs answer data, which the server collects and analyzes in real time. The output is the user's cognitive characteristics assessment results.

ステップ3: Step 3:

サーバは認知特性の判定結果に基づき、最適な学習方法を提案する。判定結果をもとに、サーバは各種学習方法(ビデオ、テキスト、音声教材など)から最適なものを選定する。この選定された学習方法がサーバからユーザの端末に表示される。入力は認知特性の判定結果であり、出力は最適な学習方法の提案である。 The server suggests the optimal learning method based on the cognitive characteristic assessment results. Based on the assessment results, the server selects the most appropriate learning method from various options (video, text, audio materials, etc.). This selected learning method is displayed from the server on the user's device. The input is the cognitive characteristic assessment results, and the output is a suggestion of the optimal learning method.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザに最適な学習コンテンツを提供する。ユーザは端末を通じて、サーバが提供するビデオ教材やテキスト教材を受け取る。ここでの入力は最適な学習方法の情報であり、出力は学習コンテンツそのものである。学習コンテンツはヘッドマウントディスプレイ(HMD)を通じて配信され、ユーザはこれを用いて学習を進める。 The server provides the user with the most suitable learning content. The user receives the video and text materials provided by the server via their terminal. The input here is information on the most suitable learning method, and the output is the learning content itself. The learning content is delivered via a head-mounted display (HMD), which the user uses to progress through their studies.

ステップ5: Step 5:

サーバは学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。ユーザが学習コンテンツを利用する度に、サーバはその進行状況をリアルタイムで監視する。また、定期的に理解度を評価するテストを提示し、ユーザがこれに回答する。回答データをもとにサーバは理解度を評価し、これをデータベースに保存する。入力は学習進捗データとテストの回答であり、出力は理解度評価結果である。 The server tracks learning progress and conducts comprehension tests. Each time a user uses learning content, the server monitors their progress in real time. It also periodically presents tests to assess comprehension, which the user answers. Based on the response data, the server evaluates the level of comprehension and stores this in a database. The input is learning progress data and test answers, and the output is the comprehension assessment results.

ステップ6: Step 6:

サーバはリアルタイムで学習中の疑問を解決する機能を提供する。ユーザが端末に質問を入力すると、その質問はサーバに送信される。サーバは質問を分析し、即時に回答を生成して端末に送信する。入力はユーザの質問データであり、出力はその質問に対する回答である。 The server provides the ability to resolve questions during learning in real time. When a user enters a question into their device, the question is sent to the server. The server analyzes the question and instantly generates an answer, which is sent to the device. The input is the user's question data, and the output is the answer to that question.

ステップ7: Step 7:

サーバは感情エンジンを用いて、ユーザの感情状態をリアルタイムでモニタリングする。HMDに搭載されたカメラやマイクを通じて、ユーザの表情や声のトーンを収集し、感情エンジンがそれを分析する。これに基づき、ユーザが疲れていると判断された場合、サーバは「少し休憩を取りましょう」といったフィードバックを提供する。入力はユーザの表情や音声データであり、出力は感情状態分析結果およびフィードバックである。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time. The HMD's built-in camera and microphone collect the user's facial expressions and tone of voice, which are then analyzed by the emotion engine. If the server determines that the user is tired based on this, it provides feedback such as "Take a short break." The input is the user's facial expressions and voice data, and the output is the emotional state analysis results and feedback.

ステップ8: Step 8:

サーバはユーザに対してディスカッションテーマを定期的に提供し、ユーザ間の意見交換を促進する。サーバはテーマを選定し、それをユーザの端末に表示する。ユーザは端末を使って他のユーザとの意見交換を行い、その内容はサーバに送信される。入力はディスカッションテーマおよびユーザの意見データであり、出力は意見交換の結果である。 The server periodically provides users with discussion topics and encourages exchange of opinions between users. The server selects the topics and displays them on the user's device. Users use their device to exchange opinions with other users, and the content is sent to the server. The input is the discussion topic and user opinion data, and the output is the result of the exchange of opinions.

特定処理部290は、特定処理の結果をヘッドセット型端末314に送信する。ヘッドセット型端末314では、制御部46Aが、スピーカ240及びディスプレイ343に対して特定処理の結果を出力させる。マイクロフォン238は、特定処理の結果に対するユーザ入力を示す音声を取得する。制御部46Aは、マイクロフォン238によって取得されたユーザ入力を示す音声データをデータ処理装置12に送信する。データ処理装置12では、特定処理部290が音声データを取得する。 The specific processing unit 290 transmits the results of the specific processing to the headset terminal 314. In the headset terminal 314, the control unit 46A causes the speaker 240 and display 343 to output the results of the specific processing. The microphone 238 acquires audio indicating the user input regarding the results of the specific processing. The control unit 46A transmits audio data indicating the user input acquired by the microphone 238 to the data processing device 12. In the data processing device 12, the specific processing unit 290 acquires the audio data.

データ生成モデル58は、いわゆる生成系AI(Artificial Intelligence)である。データ生成モデル58の一例としては、ChatGPT(インターネット検索<URL: https://openai.com/blog/chatgpt>)、Gemini(インターネット検索<URL: https://gemini.google.com/?hl=ja>)等の生成AIが挙げられる。データ生成モデル58は、ニューラルネットワークに対して深層学習を行わせることによって得られる。データ生成モデル58には、指示を含むプロンプトが入力され、かつ、音声を示す音声データ、テキストを示すテキストデータ、及び画像を示す画像データ等の推論用データが入力される。データ生成モデル58は、入力された推論用データをプロンプトにより示される指示に従って推論し、推論結果を音声データ及びテキストデータ等のデータ形式で出力する。ここで、推論とは、例えば、分析、分類、予測、及び/又は要約等を指す。 Data generation model 58 is what is known as generative AI (artificial intelligence). Examples of data generation model 58 include generative AI such as ChatGPT (Internet search <URL: https://openai.com/blog/chatgpt>) and Gemini (Internet search <URL: https://gemini.google.com/?hl=ja>). Data generation model 58 is obtained by performing deep learning on a neural network. A prompt containing an instruction is input to data generation model 58, and inference data such as voice data indicating speech, text data indicating text, and image data indicating an image is also input. Data generation model 58 performs inference on the input inference data in accordance with the instructions indicated by the prompt, and outputs the inference results in the form of data such as voice data and text data. Here, inference refers to, for example, analysis, classification, prediction, and/or summarization.

上記実施形態では、データ処理装置12によって特定処理が行われる形態例を挙げたが、本開示の技術はこれに限定されず、ヘッドセット型端末314によって特定処理が行われるようにしてもよい。 In the above embodiment, an example was given in which the specific processing was performed by the data processing device 12, but the technology disclosed herein is not limited to this, and the specific processing may also be performed by the headset-type terminal 314.

[第4実施形態] [Fourth embodiment]

図7には、第4実施形態に係るデータ処理システム410の構成の一例が示されている。 Figure 7 shows an example of the configuration of a data processing system 410 according to the fourth embodiment.

図7に示すように、データ処理システム410は、データ処理装置12及びロボット414を備えている。データ処理装置12の一例としては、サーバが挙げられる。 As shown in FIG. 7, the data processing system 410 includes a data processing device 12 and a robot 414. An example of the data processing device 12 is a server.

データ処理装置12は、コンピュータ22、データベース24、及び通信I/F26を備えている。コンピュータ22は、本開示の技術に係る「コンピュータ」の一例である。コンピュータ22は、プロセッサ28、RAM30、及びストレージ32を備えている。プロセッサ28、RAM30、及びストレージ32は、バス34に接続されている。また、データベース24及び通信I/F26も、バス34に接続されている。通信I/F26は、ネットワーク54に接続されている。ネットワーク54の一例としては、WAN(Wide Area Network)及び/又はLAN(Local Area Network)等が挙げられる。 The data processing device 12 includes a computer 22, a database 24, and a communication I/F 26. The computer 22 is an example of a "computer" according to the technology of the present disclosure. The computer 22 includes a processor 28, RAM 30, and storage 32. The processor 28, RAM 30, and storage 32 are connected to a bus 34. The database 24 and communication I/F 26 are also connected to the bus 34. The communication I/F 26 is connected to a network 54. Examples of the network 54 include a WAN (Wide Area Network) and/or a LAN (Local Area Network).

ロボット414は、コンピュータ36、マイクロフォン238、スピーカ240、カメラ42、通信I/F44、及び制御対象443を備えている。コンピュータ36は、プロセッサ46、RAM48、及びストレージ50を備えている。プロセッサ46、RAM48、及びストレージ50は、バス52に接続されている。また、マイクロフォン238、スピーカ240、カメラ42、及び制御対象443も、バス52に接続されている。 The robot 414 includes a computer 36, a microphone 238, a speaker 240, a camera 42, a communication I/F 44, and a control target 443. The computer 36 includes a processor 46, RAM 48, and storage 50. The processor 46, RAM 48, and storage 50 are connected to a bus 52. The microphone 238, speaker 240, camera 42, and control target 443 are also connected to the bus 52.

マイクロフォン238は、ユーザ20が発する音声を受け付けることで、ユーザ20から指示等を受け付ける。マイクロフォン238は、ユーザ20が発する音声を捕捉し、捕捉した音声を音声データに変換してプロセッサ46に出力する。スピーカ240は、プロセッサ46からの指示に従って音声を出力する。 The microphone 238 receives instructions and the like from the user 20 by receiving voice uttered by the user 20. The microphone 238 captures the voice uttered by the user 20, converts the captured voice into audio data, and outputs it to the processor 46. The speaker 240 outputs audio in accordance with instructions from the processor 46.

カメラ42は、レンズ、絞り、及びシャッタ等の光学系と、CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)イメージセンサ又はCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の撮像素子とが搭載された小型デジタルカメラであり、ユーザ20の周囲(例えば、一般的な健常者の視界の広さに相当する画角で規定された撮像範囲)を撮像する。 Camera 42 is a small digital camera equipped with an optical system including a lens, aperture, and shutter, and an imaging element such as a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) image sensor or a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, and captures images of the user 20's surroundings (e.g., an imaging range defined by an angle of view equivalent to the field of vision of a typical healthy person).

通信I/F44は、ネットワーク54に接続されている。通信I/F44及び26は、ネットワーク54を介してプロセッサ46とプロセッサ28との間の各種情報の授受を司る。通信I/F44及び26を用いたプロセッサ46とプロセッサ28との間の各種情報の授受はセキュアな状態で行われる。 The communication I/F 44 is connected to the network 54. The communication I/Fs 44 and 26 are responsible for the exchange of various information between the processor 46 and the processor 28 via the network 54. The exchange of various information between the processor 46 and the processor 28 using the communication I/Fs 44 and 26 is carried out in a secure manner.

制御対象443は、表示装置、目部のLED、並びに、腕、手及び足等を駆動するモータ等を含む。ロボット414の姿勢や仕草は、腕、手及び足等のモータを制御することにより制御される。ロボット414の感情の一部は、これらのモータを制御することにより表現できる。また、ロボット414の目部のLEDの発光状態を制御することによっても、ロボット414の表情を表現できる。 The control object 443 includes a display device, LEDs in the eyes, and motors that drive the arms, hands, and feet. The posture and gestures of the robot 414 are controlled by controlling the motors of the arms, hands, and feet. Some of the emotions of the robot 414 can be expressed by controlling these motors. In addition, the facial expressions of the robot 414 can also be expressed by controlling the light emission state of the LEDs in the eyes of the robot 414.

図8には、データ処理装置12及びロボット414の要部機能の一例が示されている。図8に示すように、データ処理装置12では、プロセッサ28によって特定処理が行われる。ストレージ32には、特定処理プログラム56が格納されている。 Figure 8 shows an example of the main functions of the data processing device 12 and the robot 414. As shown in Figure 8, in the data processing device 12, specific processing is performed by the processor 28. A specific processing program 56 is stored in the storage 32.

特定処理プログラム56は、本開示の技術に係る「プログラム」の一例である。プロセッサ28は、ストレージ32から特定処理プログラム56を読み出し、読み出した特定処理プログラム56をRAM30上で実行する。特定処理は、プロセッサ28がRAM30上で実行する特定処理プログラム56に従って、特定処理部290として動作することによって実現される。 The specific processing program 56 is an example of a "program" according to the technology of the present disclosure. The processor 28 reads the specific processing program 56 from the storage 32 and executes the read specific processing program 56 on the RAM 30. The specific processing is realized by the processor 28 operating as the specific processing unit 290 in accordance with the specific processing program 56 executed on the RAM 30.

ストレージ32には、データ生成モデル58及び感情特定モデル59が格納されている。データ生成モデル58及び感情特定モデル59は、特定処理部290によって用いられる。 Storage 32 stores a data generation model 58 and an emotion identification model 59. The data generation model 58 and the emotion identification model 59 are used by the identification processing unit 290.

ロボット414では、プロセッサ46によって受付出力処理が行われる。ストレージ50には、受付出力プログラム60が格納されている。プロセッサ46は、ストレージ50から受付出力プログラム60を読み出し、読み出した受付出力プログラム60をRAM48上で実行する。受付出力処理は、プロセッサ46がRAM48上で実行する受付出力プログラム60に従って、制御部46Aとして動作することによって実現される。 In the robot 414, the reception output process is performed by the processor 46. A reception output program 60 is stored in the storage 50. The processor 46 reads the reception output program 60 from the storage 50 and executes the read reception output program 60 on the RAM 48. The reception output process is realized by the processor 46 operating as the control unit 46A in accordance with the reception output program 60 executed on the RAM 48.

次に、データ処理装置12の特定処理部290による特定処理について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、ロボット414を「端末」と称する。 Next, we will explain the specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the robot 414 will be referred to as the "terminal."

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで、学習効果を最大化し、教育格差や不登校、障害者支援に対応するものである。このシステムは、サーバ、端末、およびユーザの三者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education. It assesses the cognitive characteristics of each individual and proposes individually appropriate learning methods to maximize learning effectiveness and address educational disparities, school absenteeism, and support for people with disabilities. This system functions between a server, a terminal, and a user.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to each individual by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 8. Suggest discussion topics and encourage exchange of opinions.

プログラムの処理 Program processing

以下に、このシステムの各ステップにおけるプログラムの処理を自然言語で説明する。 Below is a natural language explanation of the program processing at each step of this system.

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page.

ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。 Users use the device to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest.

サーバはユーザの基本情報をデータベースに保存する。 The server stores the user's basic information in a database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal.

ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The user clicks the Start Test button to begin the test.

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。 The server sends a series of questions and tasks to the device in sequence.

端末は各質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。 The device displays each question or task to the user and accepts their response.

ユーザは端末で各質問に回答する。 Users answer each question on their device.

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。 The server receives responses from users and stores them in a database in real time.

サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは判定結果に基づいて、ユーザに最適な学習方法を選定する。 Based on the results of the assessment, the server selects the optimal learning method for the user.

サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。 The server will present the selected learning method and related learning materials to the device.

端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 The device will display learning method suggestions and introductions to learning materials to the user.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。 The server provides learning content appropriate to the user (video, text, audio materials, etc.).

ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。 Users can check the learning content on their device and begin learning.

端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The device records the user's learning progress in real time.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。 The server provides an interface through the terminal that accepts questions the user may have while studying.

ユーザは端末で質問を入力し、送信する。 The user enters a question on the device and submits it.

サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を提供する。 The server analyzes the question and provides an appropriate answer instantly.

端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The device displays the response from the server to the user.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。 The server periodically displays an interface on the terminal that conducts comprehension tests.

ユーザは端末でテストを受ける。 Users take the test on their device.

端末はユーザの回答をサーバに送信する。 The device sends the user's response to the server.

サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments.

端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。 The device will display feedback and new challenges to the user.

ユーザは提案された課題を端末で取り組む。 Users will work on the proposed tasks on their devices.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。 The server will provide regular discussion topics.

端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。 The device displays discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 Users can enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、C君が中学2年生で、歴史の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. C is a second-year junior high school student who wants to study history.

1. ユーザ登録 1. User Registration

C君は端末で「中学2年生、歴史に興味あり」と入力する。 Mr. C types "Second year junior high school student, interested in history" into his device.

サーバはこの情報を保存する。 The server stores this information.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

C君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。 Mr. C clicks the start test button on his device.

サーバは判定テストを開始する。 The server will begin the validation test.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" will be displayed on the device.

C君は質問に回答する。 Mr. C answers the questions.

サーバはC君の回答を分析し、視覚優位と判定する。 The server analyzes Mr. C's answers and determines that he is visually dominant.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは「歴史の出来事をビデオで学びましょう」と提案する。 The server suggests, "Learn about historical events through videos."

端末にビデオ教材のリンクが表示される。 A link to the video material will appear on your device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

C君は端末でビデオを視聴し始める。 Mr. C starts watching the video on his device.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

C君は端末で「この戦争の背景がわからない」と質問を入力する。 Mr. C types the question into his terminal: "I don't understand the background of this war."

サーバは回答を提供し、端末で表示される。 The server provides the answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバはビデオ視聴後、理解度テストを実施する。 After watching the video, the server will conduct a comprehension test.

C君は端末でテストを受ける。 Mr. C takes the test on a terminal.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、「次はこの戦争の原因をもう少し詳しく学びましょう」と提案する。 The server analyzes the test results and suggests, "Next, let's learn more about the causes of this war."

端末でC君に次の学習内容が表示される。 The next learning content will be displayed to Mr. C on his device.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『近代史の重要人物』」と提案し、ユーザ間で意見を交換できるプラットフォームを提供する。 The server suggests that next week's theme is 'Important Figures in Modern History' and provides a platform for users to exchange opinions.

C君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 Mr. C can enter his opinions on the device and discuss them with his classmates.

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、C君が主体的に学ぶ環境を整えることができる。 In this way, the AI system can provide an optimal educational experience tailored to individual learning needs, creating an environment in which Mr. C can learn independently.

以下に、処理の流れについて説明する。 The processing flow is explained below.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server provides a user registration page. Users use their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. The server stores the entered basic information in a database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the Start Test button to begin the test.

ステップ3: Step 3:

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。ユーザは端末で各質問に対して回答する。 The server sequentially sends a series of questions and tasks to the terminal. The terminal displays the questions and tasks to the user and accepts answers. The user answers each question on the terminal.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server receives the user's responses and stores them in a database in real time. The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

ステップ5: Step 5:

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 Based on the results of the assessment, the server selects the most suitable learning method for the user. The server then presents the selected learning method and related learning materials to the device. The device then displays learning method suggestions and learning material introductions to the user.

ステップ6: Step 6:

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The server provides learning content (video, text, audio materials, etc.) appropriate for the user. The user checks the learning content on their device and begins learning. The device records the user's learning progress in real time.

ステップ7: Step 7:

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The server provides an interface that accepts questions that users have while studying via their terminal. The user enters and submits a question on the terminal. The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer. The terminal displays the answer from the server to the user.

ステップ8: Step 8:

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受ける。端末はユーザの回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device. The device sends the user's answers to the server. The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

ステップ9: Step 9:

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments. The device displays feedback and new assignments to the user. The user then works on the suggested assignments.

ステップ10: Step 10:

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 The server periodically provides discussion topics. The terminal displays the discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions. Users enter their opinions on the terminal and exchange opinions with other users.

(実施例1) (Example 1)

次に、実施例1について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、ロボット414を「端末」と称する。 Next, Example 1 will be described. In the following description, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the robot 414 will be referred to as the "terminal."

現代の教育において、個別の認知特性に基づく最適な学習方法を提供することが求められている。しかし、現行の多くの教育システムは一律の学習方法を提供するだけであり、個別の認知特性に対応することが難しい。また、学習進捗のトラッキングや理解度テスト、リアルタイムでの疑問解消などの機能が不足しており、個別の学習ニーズに適切に対応できていない。さらに、自動的に学習コンテンツの提案やフィードバックを提供するシステムが少ないため、教育効果を最大化できていない。 Modern education requires providing optimal learning methods based on individual cognitive characteristics. However, many current educational systems only offer uniform learning methods, making it difficult to address individual cognitive characteristics. Furthermore, they lack features such as learning progress tracking, comprehension tests, and real-time question resolution, making it impossible to adequately address individual learning needs. Furthermore, there are few systems that automatically suggest learning content or provide feedback, preventing the effectiveness of education from being maximized.

実施例1におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Example 1 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者の入力や学習進捗をデータベースに保存する手段と、対象者の質問を収集し、生成AIモデルを用いて回答を生成する手段と、対象者の回答を評価し、次の学習コンテンツを動的に提案する手段と、を含む。これにより、個別の認知特性に応じた最適な学習方法を提供し、学習進捗のトラッキング、リアルタイムの疑問解消、そして動的な学習コンテンツの提案が可能となる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing the optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for saving the subject's input and learning progress in a database, means for collecting the subject's questions and generating answers using a generative AI model, and means for evaluating the subject's answers and dynamically suggesting the next learning content. This makes it possible to provide the optimal learning method according to individual cognitive characteristics, track learning progress, resolve questions in real time, and dynamically suggest learning content.

「対象者」とは、教育支援AIシステムを利用して学習を進める個人である。 "Target" refers to individuals who use educational support AI systems to advance their studies.

「基本情報」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野などの教育に必要な基本的な情報である。 "Basic information" refers to basic information necessary for education, such as the subject's name, age, grade, and areas of interest.

「認知特性」とは、対象者が持つ視覚、言語、聴覚などの情報処理特性であり、学習における個別の特徴を示すものである。 "Cognitive characteristics" refer to the information processing characteristics of a subject, such as vision, language, and hearing, and indicate individual characteristics in learning.

「学習方法」とは、認知特性に基づいて提案される最適な学習手段やアプローチであり、教材や学習形式を含むものである。 "Learning methods" are the optimal learning tools and approaches suggested based on cognitive characteristics, including teaching materials and learning formats.

「学習コンテンツ」とは、対象者に提供される学習用のビデオ、テキスト、音声教材などであり、学習を支援するための情報資源である。 "Learning content" refers to learning videos, texts, audio materials, etc. provided to the target audience, and is an information resource to support learning.

「学習進捗」とは、対象者が学習を進める過程での進行状況を示すものである。 "Learning progress" refers to the progress a subject makes as they progress through their studies.

「理解度テスト」とは、対象者の学習内容の理解度を測るためのテストである。 A "comprehension test" is a test used to measure the subject's level of understanding of the learning content.

「個別のフィードバック」とは、理解度テストの結果や学習進捗に基づいて、対象者に対して提供される具体的な評価や指導内容である。 "Individualized feedback" refers to specific assessments and guidance provided to students based on the results of comprehension tests and their learning progress.

「リアルタイムでの疑問解決」とは、対象者が学習中に抱いた疑問に対して、即時に適切な回答を提供することである。 "Real-time question resolution" means providing immediate and appropriate answers to questions that students have while studying.

「データベース」とは、対象者の基本情報や学習進捗、回答内容などのデータを保存、管理するシステムである。 A "database" is a system that stores and manages data such as basic information about the subject, their learning progress, and their responses.

「生成AIモデル」とは、ユーザの質問に対して適切な回答を生成するために使用される人工知能モデルである。 A "generative AI model" is an artificial intelligence model used to generate appropriate answers to user questions.

「動的な提案」とは、対象者の学習進捗や理解度に基づいて、次に学ぶべきコンテンツや課題をその都度生成して提案することである。 "Dynamic suggestions" means generating and suggesting the next content or assignment to be learned on an ongoing basis based on the student's learning progress and level of understanding.

この発明は、教育支援AIシステムに関するものであり、個別の認知特性に基づく最適な学習方法を提供することで、学習効果を最大化し、教育格差や不登校、障害者支援に対応するものである。システムはサーバ、端末、およびユーザの三者間で機能するものである。 This invention relates to an educational support AI system that maximizes learning effectiveness by providing optimal learning methods based on individual cognitive characteristics, and addresses educational disparities, school absenteeism, and support for people with disabilities. The system functions between a server, a terminal, and a user.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する: This system provides tailored educational support by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 8. Suggest discussion topics and encourage exchange of opinions.

使用するハードウェアとソフトウェア Hardware and software used

使用するハードウェアとしては、サーバおよびユーザの端末が含まれる。サーバは、ユーザの情報を管理・分析するためのデータベース(例:MySQL、PostgreSQL)、機械学習モデルの実行環境(例:Python、Scikit-learn)、リアルタイムチャットシステム(例:Node.js)、および生成AIモデル(例:OpenAI GPT-3)を利用する。 The hardware used includes a server and user devices. The server uses a database (e.g., MySQL, PostgreSQL) to manage and analyze user information, an execution environment for machine learning models (e.g., Python, Scikit-learn), a real-time chat system (e.g., Node.js), and a generative AI model (e.g., OpenAI GPT-3).

ユーザ端末は、Webブラウザ上で動作するインターフェースを提供し、HTML、CSS、JavaScript、Reactなどを使用してユーザの操作や学習進捗を処理する。 The user device provides an interface that runs on a web browser and handles user operations and learning progress using HTML, CSS, JavaScript, React, etc.

プログラムの処理概要 Program processing overview

ユーザ登録 User Registration

サーバはHTMLとCSSを用いてユーザ登録ページを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力し、送信する。サーバは受信した情報をJSON形式で受け取り、データベースに保存する。 The server generates a user registration page using HTML and CSS and sends it to the device. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest on the device and submits it. The server receives the information in JSON format and stores it in a database.

認知特性の判定テスト Cognitive trait assessment test

サーバはJavaScriptやReactを用いて認知特性判定テストのインターフェースを生成し、端末に表示する。ユーザはテストを開始し、一連の質問に回答する。サーバは回答を受信してデータベースに保存し、Pythonの機械学習モデルを使ってデータを分析し、認知特性を判定する。 The server uses JavaScript and React to generate the cognitive trait assessment test interface and display it on the device. The user starts the test and answers a series of questions. The server receives the answers, stores them in a database, and uses a Python machine learning model to analyze the data and determine cognitive traits.

学習方法の提案 Suggested learning methods

サーバは認知特性に基づいて最適な学習方法を判定し、関連する教材を選定する。これを端末に送信し、端末はユーザに提示する。 The server determines the optimal learning method based on cognitive characteristics and selects relevant learning materials. This is then sent to the device, which then presents it to the user.

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバは選定した学習コンテンツを提供し、ユーザは端末でそれを利用して学習を進める。端末は学習進捗をリアルタイムで記録し、サーバに送信する。 The server provides selected learning content, which users use on their devices to progress through their studies. The devices record learning progress in real time and send it to the server.

リアルタイムサポート Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの疑問を受け付け、生成AIモデルを用いて適切な回答を生成する。これを端末に送信して表示する。 The server accepts the user's question through the device and generates an appropriate answer using a generative AI model. This is then sent to the device and displayed.

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、結果をデータベースに保存する。ユーザにフィードバックを提供し、次の学習内容を提案する。 The server periodically conducts comprehension tests and stores the results in a database. It provides feedback to the user and suggests what to study next.

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果に基づいて次の学習内容を分析し、フィードバックと新たな課題をユーザに提供する。これにより、個々のユーザに対して最適な学習パスを提示する。 The server analyzes the next learning content based on the test results and provides feedback and new challenges to the user, thereby presenting the optimal learning path for each individual user.

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的に新しいディスカッションテーマを生成し、ユーザに提示する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとも意見交換ができる。 The server periodically generates new discussion topics and presents them to users. Users can then enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、C君が中学2年生で歴史の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. C is a second-year junior high school student who wants to study history.

1. C君は端末で「中学2年生、歴史に興味あり」と入力し、情報を送信する。サーバはこの情報を保存する。 1. Mr. C types "Second year junior high school student, interested in history" into his device and submits the information. The server stores this information.

2. C君は端末で認知特性判定テストを開始する。サーバは質問を表示し、C君は回答を入力する。サーバは回答を分析し、視覚優位と判定する。 2. Mr. C starts the cognitive characteristics assessment test on his device. The server displays the questions, and Mr. C enters the answers. The server analyzes the answers and determines that he is visually dominant.

3. サーバは「歴史の出来事をビデオで学びましょう」と提案し、端末にビデオ教材のリンクを表示する。 3. The server suggests, "Let's learn about historical events through videos," and displays a link to the video material on the device.

4. C君は端末でビデオを視聴し始める。端末は学習進捗を記録し、サーバに送信する。 4. Mr. C begins watching the video on his device. The device records his learning progress and sends it to the server.

5. C君が「この戦争の背景がわからない」と質問を入力すると、サーバは生成AIモデルを用いて回答を生成し、表示する。 5. When Mr. C enters a question such as "I don't understand the background of this war," the server uses a generative AI model to generate and display an answer.

6. サーバはビデオ視聴後に理解度テストを実施し、C君はテストを受ける。結果がサーバに送信され、サーバは次の学習内容を提案する。 6. After watching the video, the server conducts a comprehension test, and Mr. C takes the test. The results are sent to the server, which then suggests the next learning content.

7. サーバは「次はこの戦争の原因をもう少し詳しく学びましょう」と新しい課題を提案し、端末に表示する。 7. The server will suggest a new task, saying, "Next, let's learn more about the causes of this war," and display this on the terminal.

8. サーバは「次週のテーマは『近代史の重要人物』」と提案し、ディスカッションプラットフォームを提供する。C君は意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 8. The server suggests that next week's topic is "Important Figures in Modern History" and provides a discussion platform. C can enter his opinions and discuss them with his classmates.

プロンプト文の例 Example prompt

「中学2年生で、歴史の学習を希望する学生がいる場合、どのようにAIを使って最適な学習方法を提案しますか?具体的なプロセスを説明してください。」 "If you have a second-year junior high school student who wants to study history, how would you use AI to suggest the best learning method? Please explain the specific process."

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、対象者が主体的に学ぶ環境を整えることができる。 In this way, AI systems can provide optimal educational experiences tailored to individual learning needs and create an environment in which students can learn independently.

実施例1における特定処理の流れについて図11を用いて説明する。 The flow of the identification process in Example 1 will be explained using Figure 11.

ステップ1: Step 1:

ユーザ登録 User Registration

サーバはHTMLとCSSを用いてユーザ登録ページを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力し、送信する。サーバは受信した情報をJSON形式で受け取り、データベースに保存する。これにより、ユーザの基本情報がデータベースに登録される。入力はユーザの基本情報、出力はデータベースに保存されたユーザの基本情報である。 The server generates a user registration page using HTML and CSS and sends it to the device. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest on the device and submits it. The server receives the received information in JSON format and stores it in a database. This registers the user's basic information in the database. The input is the user's basic information, and the output is the user's basic information stored in the database.

ステップ2: Step 2:

認知特性の判定テスト Cognitive trait assessment test

サーバはJavaScriptやReactを用いて認知特性判定テストのインターフェースを生成し、端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックし、一連の質問に回答する。端末は各質問を表示し、ユーザの回答を受け付ける。サーバは受信した回答をデータベースに保存し、Pythonの機械学習モデルを使ってデータを分析し、ユーザの認知特性を判定する。入力はユーザの回答、出力は判定された認知特性である。これにより、ユーザの認知特性が明らかになる。 The server uses JavaScript and React to generate an interface for the cognitive trait assessment test and displays it on the device. The user clicks a button to start the test and answers a series of questions. The device displays each question and accepts the user's answers. The server stores the received answers in a database and analyzes the data using a Python machine learning model to determine the user's cognitive traits. The input is the user's answers, and the output is the determined cognitive traits. This reveals the user's cognitive traits.

ステップ3: Step 3:

学習方法の提案 Study method suggestions

サーバは認知特性に基づいて最適な学習方法を選定し、関連する教材を選ぶ。サーバは選定した学習方法と教材をREST APIを通じて端末に送信する。端末はこれをユーザに表示する。入力は認知特性と教材データベース、出力はユーザに提示された学習方法と教材のリンクである。これにより、ユーザに最適な学習方法が提示される。 The server selects the optimal learning method based on cognitive characteristics and selects related learning materials. The server sends the selected learning method and learning materials to the terminal via a REST API. The terminal displays this to the user. The input is cognitive characteristics and a learning materials database, and the output is a link to the learning method and learning materials presented to the user. This allows the user to be presented with the optimal learning method.

ステップ4: Step 4:

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツを動的に生成し、端末に送信する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末は学習進捗を記録し、定期的にサーバに送信する。入力はユーザの認知特性と進捗状況、出力は提供される学習コンテンツと学習進捗の記録である。これにより、ユーザは自分に合ったコンテンツで学習を進めることができる。 The server dynamically generates learning content appropriate for the user and sends it to the device. The user checks the learning content on the device and begins learning. The device records learning progress and periodically sends it to the server. The input is the user's cognitive characteristics and progress, and the output is the learning content provided and a record of learning progress. This allows users to study with content that suits them.

ステップ5: Step 5:

リアルタイムサポート Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、サーバに送信する。サーバは質問を分析し、生成AIモデルを用いて最適な回答を生成する。サーバは回答を端末に送信し、端末はそれをユーザに表示する。入力はユーザの質問、出力は生成された回答である。これにより、ユーザの疑問が即時に解決される。 The server provides an interface that accepts user questions via the terminal. The user enters the question on the terminal and sends it to the server. The server analyzes the question and generates the optimal answer using a generative AI model. The server sends the answer to the terminal, which displays it to the user. The input is the user's question, and the output is the generated answer. This allows the user's question to be resolved instantly.

ステップ6: Step 6:

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受け、その回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存する。次に結果を基にフィードバックを生成し、端末に送信する。入力は理解度テストの回答、出力はテスト結果とフィードバックである。これにより、ユーザの理解度が評価され、次の学習内容が決定される。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device and sends their answers to the server. The server scores the answers and stores the results in a database. It then generates feedback based on the results and sends it to the device. The input is the comprehension test answers, and the output is the test results and feedback. This evaluates the user's level of understanding and determines the next learning content.

ステップ7: Step 7:

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、次の学習内容を決定する。サーバはフィードバックと新たな課題を端末に送信し、端末はこれをユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。入力はテスト結果と学習目標、出力はフィードバックと新たに提案された課題である。これにより、ユーザは継続的に適切な課題に取り組むことができる。 The server analyzes the test results and determines the next learning content. The server sends feedback and new assignments to the device, which displays them to the user. The user then works on the suggested assignments. The input is the test results and learning goals, and the output is feedback and new suggested assignments. This allows the user to continuously work on appropriate assignments.

ステップ8: Step 8:

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを生成し、端末に送信する。ユーザは端末で意見を入力し、サーバに送信する。サーバは意見を収集し、他のユーザにも表示することで、意見交換が行われる。入力はユーザの意見、出力は共有された意見とディスカッション結果である。これにより、ユーザ間のコミュニケーションが促進され、深い理解が得られる。 The server periodically generates discussion topics and sends them to the device. Users input their opinions on their device and send them to the server. The server collects the opinions and displays them to other users, allowing for an exchange of opinions. The input is the user's opinion, and the output is the shared opinion and discussion results. This promotes communication between users and leads to deeper understanding.

(応用例1) (Application Example 1)

次に、応用例1について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、ロボット414を「端末」と称する。 Next, we will explain Application Example 1. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the robot 414 will be referred to as the "terminal."

従来の教育システムでは、対象者の個々の認知特性を効率的に把握し、それに基づいた最適な学習方法を提案することが難しかった。また、産業現場において工業製品の操作方法や制御技術に関する教育支援が不足しており、技術者の技能向上のための手段として自動的かつ効果的な対策が求められていた。 With conventional educational systems, it was difficult to efficiently grasp the cognitive characteristics of individual students and propose optimal learning methods based on those characteristics. Furthermore, there was a lack of educational support for industrial product operation methods and control technologies in industrial settings, and automatic and effective measures were needed to improve engineers' skills.

応用例1におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Application Example 1 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックと次の課題を提案する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者間の意見交換を促進する手段と、工業製品の操作方法や制御技術の学習を支援する手段を含む。これにより、対象者個々の認知特性に最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を自動的かつ効果的に行うことが可能となる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for assessing the cognitive characteristics of the subject, means for proposing the optimal learning method based on the assessment results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback and proposing the next assignment to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for promoting the exchange of opinions between subjects, and means for supporting learning of industrial product operation methods and control technology. This makes it possible to propose the optimal learning method for each subject's cognitive characteristics and to automatically and effectively educate them on industrial product operation methods and control technology.

1. 「対象者の基本情報」とは、対象者の名前、年齢、経験年数、専門分野などの個人情報を指す。 1. "Basic information of the subject" refers to personal information such as the subject's name, age, years of experience, and area of expertise.

2. 「認知特性」とは、対象者が情報を受け取り、処理し、理解する際の個別の特性を指す。例えば、視覚優位、聴覚優位、言語優位などが含まれる。 2. "Cognitive characteristics" refers to the individual characteristics of how a subject receives, processes, and understands information. Examples include visual dominance, auditory dominance, and linguistic dominance.

3. 「最適な学習方法」とは、対象者の認知特性に基づいて、最も効果的に学習を進めるための方法を指す。 3. "Optimal learning method" refers to the most effective learning method based on the cognitive characteristics of the individual.

4. 「学習コンテンツ」とは、対象者が学習するために提供される教材や情報を指す。ビデオ、テキスト、音声教材などが含まれる。 4. "Learning Content" refers to the learning materials and information provided to the target audience for learning, including video, text, and audio materials.

5. 「学習進捗をトラッキング」とは、対象者の学習の進行状況をリアルタイムで記録し、管理することを指す。 5. "Tracking learning progress" refers to recording and managing a student's learning progress in real time.

6. 「理解度テスト」とは、対象者が学習内容をどの程度理解しているかを評価するためのテストを指す。 6. "Comprehension test" refers to a test used to assess the extent to which a subject has understood the learning content.

7. 「個別のフィードバック」とは、対象者の学習進捗や理解度に基づいて提供される具体的なアドバイスや次の課題を指す。 7. "Individualized feedback" refers to specific advice and next steps provided based on the learner's learning progress and level of understanding.

8. 「リアルタイムで学習中の疑問を解決」とは、対象者が学習中に疑問を感じた際に、即座にその疑問に対する解答を提供することを指す。 8. "Resolving questions during learning in real time" refers to providing immediate answers to questions that arise when a student is learning.

9. 「意見交換を促進」とは、対象者間での情報共有やディスカッションを活性化するために行われるサポートを指す。 9. "Promoting the exchange of opinions" refers to support provided to stimulate information sharing and discussion among participants.

10. 「工業製品の操作方法や制御技術の学習を支援」とは、産業で使用される工業製品や設備の正しい操作方法や制御技術の理解を促進するための教育支援を指す。 10. "Supporting learning about industrial product operation methods and control technologies" refers to educational support to promote understanding of the correct operation methods and control technologies of industrial products and equipment used in industry.

システムの全体構成 Overall system configuration

この発明は、サーバ、端末、及びユーザの三者間で構成される教育支援システムを実施するための具体的な形態を説明する。このシステムは、対象者の認知特性に基づき最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を支援する。 This invention describes a specific form for implementing an educational support system consisting of a server, a terminal, and a user. This system proposes optimal learning methods based on the cognitive characteristics of each individual, and supports education on industrial product operation methods and control technologies.

使用するハードウェアとソフトウェア Hardware and software used

この発明は、以下のハードウェア及びソフトウェアを使用する。 This invention uses the following hardware and software:

サーバ:高性能サーバ(例:AWS、Google Cloud) Server: High-performance server (e.g., AWS, Google Cloud)

端末:スマートフォン、工場ロボットのHMI(Human-Machine Interface)、PC Devices: Smartphones, factory robot HMIs (Human-Machine Interfaces), PCs

フロントエンド:Angular、HTML5、CSS3、JavaScript Front-end: Angular, HTML5, CSS3, JavaScript

バックエンド:Node.js、MySQL Backend: Node.js, MySQL

AIモデリング:Python、TensorFlow、Socket.IO AI modeling: Python, TensorFlow, Socket.IO

プログラムの処理 Program processing

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはフロントエンドのAngularでユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page using Angular on the front end.

ユーザは端末を使用し、名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報を入力する。 Users use the terminal to enter basic information such as their name, age, years of experience, and area of expertise.

サーバはNode.jsを介してこれらの情報を受信し、MySQLデータベースに保存する。 The server receives this information via Node.js and stores it in a MySQL database.

2. 認知特性の判定 2. Assessment of cognitive characteristics

サーバはフロントエンドのAngularを使用して認知特性を判定する質問やタスクのインターフェースを提供する。 The server uses an Angular front-end to provide an interface for questions and tasks that assess cognitive characteristics.

ユーザは端末でテストを開始し、質問に回答する。 The user starts the test on their device and answers the questions.

サーバは回答を受信し、PythonおよびTensorFlowを用いてそのデータを分析し、認知特性を判定する。 The server receives the responses and analyzes the data using Python and TensorFlow to determine cognitive characteristics.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは分析結果に基づいて、最適な学習方法を選定し、対応する教材を提案する。 Based on the analysis results, the server selects the optimal learning method and suggests corresponding learning materials.

端末はその提案と教材をユーザに表示する。 The device will display the suggestions and teaching materials to the user.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

サーバはユーザの認知特性に最適な学習コンテンツ(ビデオ、音声、テキスト)を提供する。 The server provides learning content (video, audio, text) that is best suited to the user's cognitive characteristics.

ユーザは端末でこれらのコンテンツを確認し、学習を進める。進捗はリアルタイムで記録される。 Users can view this content on their devices and progress through their studies, with their progress recorded in real time.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

ユーザが学習中に疑問を感じた場合、スマートフォンやタブレットを使用して質問を入力する。 If users have any questions while studying, they can enter them using their smartphone or tablet.

サーバはSocket.IOを使用してリアルタイムで質問を受信し、Pythonで処理して即時に回答を提供する。 The server uses Socket.IO to receive questions in real time, processes them in Python, and provides instant answers.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、その結果を分析してデータベースに保存し、ユーザにフィードバックする。 The server periodically conducts comprehension tests, analyzes the results, stores them in a database, and provides feedback to the user.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果に基づき次の学習課題を提案し、関連する学習コンテンツを提供する。 The server suggests the next learning task based on the test results and provides related learning content.

8. ディスカッションとコミュニケーションの促進 8. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進するインターフェースを提供する。 The server will regularly provide discussion topics and an interface to encourage the exchange of opinions between users.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとディスカッションを行う。 Users can enter their opinions on their devices and discuss with other users.

具体例とプロンプト文 Examples and prompts

具体例として、技術者Aさんが新しい産業用ロボットの操作方法を学ぶ場合を考える。 As a concrete example, consider the case where engineer A is learning how to operate a new industrial robot.

技術者Aさんが「経験年数: 5年、専門分野: 産業用ロボット制御」と入力し、視覚優位の認知特性を持つ場合、システムは「産業用ロボットの基本操作をビデオ教材で学びましょう」と提案する。Aさんはビデオ教材を見て学習を開始し、疑問があれば「このロボットのセンサーの働きについて詳しく教えてください。」と質問する。この質問に対して、サーバは即座に適切な回答を提供する。 If Engineer A enters "Years of experience: 5 years, Specialty: Industrial robot control" and has visually dominant cognitive characteristics, the system will suggest, "Let's learn the basic operation of industrial robots through video materials." Engineer A will begin learning by watching the video materials, and if he has any questions, he can ask, "Please tell me in detail about how the sensors on this robot work." The server will immediately provide an appropriate answer to this question.

プロンプト文の例として、 Examples of prompt statements include:

「ロボット操作経験5年の技術者向けに、視覚優位の認知特性を持つ人が学びやすい産業用ロボットの操作方法を提案してください。そして、それに関連するビデオ教材を提案してください。」 "For an engineer with five years of robot operation experience, please suggest a method of operating an industrial robot that is easy for someone with visually dominant cognitive characteristics to learn. Also, please suggest related video teaching materials."

といったものが考えられる。 Some examples include:

このようにして、対象者個々の認知特性に最適な学習方法を提案し、工業製品の操作方法や制御技術に関する教育を自動的かつ効果的に行うことができる。 In this way, it is possible to propose learning methods that are optimal for each individual's cognitive characteristics, and to automatically and effectively educate them on how to operate industrial products and control technologies.

応用例1における特定処理の流れについて図12を用いて説明する。 The flow of the specific processing in Application Example 1 will be explained using Figure 12.

ステップ1: Step 1:

ユーザ登録 User Registration

サーバはフロントエンドのAngularでユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page using Angular on the front end.

ユーザは端末を使用し、名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報を入力する。 Users use the terminal to enter basic information such as their name, age, years of experience, and area of expertise.

入力された基本情報は端末からサーバへ送信され、サーバはNode.jsを介してこの情報を受信し、MySQLデータベースに保存する。 The basic information entered is sent from the terminal to the server, which receives this information via Node.js and stores it in a MySQL database.

入力:名前、年齢、経験年数、専門分野などの基本情報 Enter basic information such as name, age, years of experience, and area of expertise.

出力:データベースに保存されたユーザの基本情報 Output: Basic user information stored in the database

ステップ2: Step 2:

認知特性の判定 Assessing cognitive characteristics

サーバはフロントエンドのAngularを使用して認知特性を判定する質問やタスクのインターフェースを提供する。 The server uses an Angular front-end to provide an interface for questions and tasks that assess cognitive characteristics.

ユーザは端末でテストを開始し、質問に回答する。 The user starts the test on their device and answers the questions.

サーバは回答データを受信し、PythonおよびTensorFlowを用いてそのデータを分析し、ユーザの認知特性を判定する。視覚、聴覚、言語などの認知特性のカテゴリが判定される。 The server receives the response data and analyzes it using Python and TensorFlow to determine the user's cognitive characteristics. Categories of cognitive characteristics such as visual, auditory, and language are determined.

入力:ユーザの回答データ Input: User response data

出力:認知特性(視覚、聴覚、言語など) Output: Cognitive characteristics (visual, auditory, language, etc.)

ステップ3: Step 3:

学習方法の提案 Study method suggestions

サーバは認知特性の分析結果に基づいて、最適な学習方法を選定し、対応する教材を提案する。 Based on the results of the cognitive characteristic analysis, the server selects the optimal learning method and suggests corresponding learning materials.

端末はその提案と教材をユーザに表示する。 The device will display the suggestions and teaching materials to the user.

例えば、視覚優位のユーザにはビデオ教材が提案される。 For example, video learning materials are suggested to visually-oriented users.

入力:認知特性分析結果 Input: Cognitive trait analysis results

出力:提案された学習方法と教材 Output: Suggested learning methods and materials

ステップ4: Step 4:

学習コンテンツの提供 Providing learning content

サーバはユーザの認知特性に最適な学習コンテンツ(ビデオ、音声、テキスト)を提供する。 The server provides learning content (video, audio, text) that is best suited to the user's cognitive characteristics.

ユーザは端末でこれらのコンテンツを確認し、学習を進める。進捗は端末からサーバへリアルタイムで記録される。 Users can view this content on their devices and progress through their studies. Progress is recorded in real time from the device to the server.

入力:提案された学習方法と教材 Input: Suggested learning methods and materials

出力:学習コンテンツの提供と進捗の記録 Output: Providing learning content and recording progress

ステップ5: Step 5:

リアルタイムサポート Real-time support

ユーザが学習中に疑問を感じた場合、スマートフォンやタブレットを使用して質問を入力する。 If users have any questions while studying, they can enter them using their smartphone or tablet.

サーバはSocket.IOを使用してリアルタイムで質問を受信し、Pythonで処理して即時に回答を提供する。 The server uses Socket.IO to receive questions in real time, processes them in Python, and provides instant answers.

入力:ユーザの質問 Input: User question

出力:リアルタイムで提供される回答 Output: Answers provided in real time

ステップ6: Step 6:

進捗トラッキングと理解度テスト Progress tracking and comprehension testing

サーバは定期的に理解度テストを実施し、その結果を分析してデータベースに保存し、ユーザにフィードバックする。 The server periodically conducts comprehension tests, analyzes the results, stores them in a database, and provides feedback to the user.

端末はテスト結果をユーザに表示する。 The terminal displays the test results to the user.

入力:理解度テストの回答データ Input: Comprehension test response data

出力:テスト結果の分析とフィードバック Output: Analysis of test results and feedback

ステップ7: Step 7:

個別フィードバックと次の課題の提案 Individual feedback and suggestions for next steps

サーバは理解度テストの結果に基づき、次の学習課題を提案し、関連する学習コンテンツを提供する。 Based on the results of the comprehension test, the server suggests the next learning task and provides related learning content.

端末はユーザに次の課題と関連するコンテンツを表示する。 The device will display the next task and related content to the user.

入力:理解度テストの結果 Input: Comprehension test results

出力:次の課題と関連学習コンテンツの提供 Output: Providing the next assignment and related learning content

ステップ8: Step 8:

ディスカッションとコミュニケーションの促進 Fostering discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進するインターフェースを提供する。 The server will regularly provide discussion topics and an interface to encourage the exchange of opinions between users.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザとディスカッションを行う。 Users can enter their opinions on their devices and discuss with other users.

入力:ディスカッションテーマおよびユーザの意見 Input: Discussion topic and user opinions

出力:意見交換の促進と共有された意見 Output: Facilitated exchange of ideas and shared opinions

このように、各ステップでサーバ、端末、ユーザの役割を明確にし、具体的な動作と入力・出力を整理することで、教育支援システムが効果的に機能するように設計されている。 In this way, by clarifying the roles of the server, terminal, and user at each step and organizing the specific operations and inputs/outputs, the educational support system is designed to function effectively.

なお、更に、ユーザの感情を推定する感情エンジンを組み合わせてもよい。すなわち、特定処理部290は、感情特定モデル59を用いてユーザの感情を推定し、ユーザの感情を用いた特定処理を行うようにしてもよい。 It is also possible to further combine an emotion engine that estimates the user's emotion. That is, the identification processing unit 290 may estimate the user's emotion using the emotion identification model 59 and perform identification processing using the user's emotion.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで、学習効果を最大化し、さらに感情エンジンを組み合わせることで、対象者の感情状態を考慮して最適な学習体験を提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education. It maximizes learning effectiveness by assessing the cognitive characteristics of each individual and proposing individually appropriate learning methods. Furthermore, by combining it with an emotion engine, it provides an optimal learning experience by taking into account the emotional state of the individual. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下の処理を行うことで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to the target individual by performing the following processes:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. 感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し、対応する。 8. Use an emotion engine to recognize and respond to the subject's emotional state.

9. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 9. Suggest discussion topics and encourage exchange of ideas.

プログラムの処理 Program processing

以下に、このシステムの各ステップにおけるプログラムの処理を自然言語で説明する。 Below is a natural language explanation of the program processing at each step of this system.

1. ユーザ登録 1. User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。 The server provides a user registration page.

ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。 Users use the device to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest.

サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server stores the basic information entered in a database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal.

ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The user clicks the Start Test button to begin the test.

3. 認知特性の判定テスト実施 3. Conduct cognitive assessment tests

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。 The server sends a series of questions and tasks to the device in sequence.

端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。 The device displays questions and tasks to the user and accepts answers.

ユーザは端末で各質問に対して回答する。 Users answer each question on their device.

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。 The server receives responses from users and stores them in a database in real time.

サーバは収集したデータを分析し、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

4. 学習方法の提案 4. Learning Method Suggestions

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。 Based on the results of the assessment, the server selects the optimal learning method for the user.

サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。 The server will present the selected learning method and related learning materials to the device.

端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 The device will display learning method suggestions and introductions to learning materials to the user.

5. 学習コンテンツの提供 5. Providing learning content

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。 The server provides learning content appropriate to the user (video, text, audio materials, etc.).

ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。 Users can check the learning content on their device and begin learning.

端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The device records the user's learning progress in real time.

6. リアルタイムサポート 6. Real-time support

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。 The server provides an interface via the terminal that accepts questions the user may have while studying.

ユーザは端末で質問を入力し、送信する。 The user enters a question on the device and submits it.

サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。 The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer.

端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The device displays the response from the server to the user.

7. 進捗トラッキングと理解度テスト 7. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。 The server periodically displays an interface on the terminal that conducts comprehension tests.

ユーザは端末でテストを受ける。 Users take the test on their device.

端末はユーザの回答をサーバに送信する。 The device sends the user's response to the server.

サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

8. 個別フィードバックと次の課題の提案 8. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments.

端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。 The device will display feedback and new challenges to the user.

ユーザは提案された課題に取り組む。 Users will work on the proposed tasks.

9. 感情認識と応答 9. Emotion Recognition and Response

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の感情状態をリアルタイムでモニタリングする。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time through the device while they are learning.

ユーザの表情や声のトーンから感情を識別し、感情エンジンはデータベースに感情状態を保存する。 The emotion engine identifies emotions from the user's facial expressions and tone of voice, and stores the emotional state in a database.

サーバはユーザの感情状態に基づいて、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。 The server provides optimal feedback and adjusts learning content based on the user's emotional state.

10. ディスカッションとコミュニケーションの促進 10. Promoting discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。 The server will provide regular discussion topics.

端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。 The device displays discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions.

ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 Users can enter their opinions on their devices and exchange them with other users.

具体例 Specific examples

例えば、D君が高校1年生で、数学の学習を希望する場合を考える。 For example, let's say Mr. D is a first-year high school student who wants to study mathematics.

1. ユーザ登録 1. User Registration

D君は端末で「高校1年生、数学に興味あり」と入力する。 Mr. D types "First year high school student, interested in mathematics" into his device.

サーバはこの情報を保存する。 The server stores this information.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

D君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。 Mr. D clicks the start test button on his device.

サーバは判定テストを開始する。 The server will begin the validation test.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" will be displayed on the device.

D君は質問に回答する。 Mr. D answers the questions.

サーバはD君の回答を分析し、視覚優位と判定する。 The server analyzes Mr. D's answers and determines that he is visually dominant.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバは「数学の概念をビデオで学びましょう」と提案する。 The server suggests, "Learn math concepts through videos."

端末にビデオ教材のリンクが表示される。 A link to the video material will appear on your device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

D君は端末でビデオを視聴し始める。 Mr. D starts watching the video on his device.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

D君は端末で「この公式の使い方がわからない」と質問を入力する。 Mr. D types a question into his terminal: "I don't know how to use this formula."

サーバは回答を提供し、端末で表示される。 The server provides the answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバはビデオ視聴後、理解度テストを実施する。 After watching the video, the server will conduct a comprehension test.

D君は端末でテストを受ける。 Mr. D takes the test on the terminal.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を分析し、「次は実際の問題を解いてみましょう」と提案する。 The server analyzes the test results and suggests, "Next, try solving some real problems."

端末でD君に次の学習内容が表示される。 The next learning content will be displayed to Mr. D on his device.

8. 感情認識と応答 8. Emotion Recognition and Response

サーバは感情エンジンを用いて、D君の学習中の表情や声のトーンを分析する。 The server uses an emotion engine to analyze Mr. D's facial expressions and tone of voice while he is studying.

D君が疲れを感じていると識別された場合、サーバは「少し休憩しましょう」と端末に表示する。 If it is determined that Mr. D is feeling tired, the server will display a message on his device saying, "Let's take a short break."

また、D君が喜びや適応状態にある場合は、「その調子です」とフィードバックし、さらに学習を継続するよう促す。 Also, if Mr. D is in a state of joy or adaptation, he will be given feedback such as "Good luck," encouraging him to continue learning.

9. ディスカッションとコミュニケーションの促進 9. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『関数の応用』」と提案し、ユーザ間で意見を交換できるプラットフォームを提供する。 The server suggests that next week's theme is 'Applications of Functions' and provides a platform where users can exchange opinions.

D君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 Mr. D can enter his opinions on the device and discuss them with his classmates.

このようにして、AIシステムは個別の学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、D君が主体的に学ぶ環境を整えることができる。感情エンジンの組み合わせにより、ユーザの感情状態に応じた対応が可能となり、学習効果を一層向上させることができる。 In this way, the AI system can provide an optimal educational experience tailored to individual learning needs, creating an environment in which D can learn independently. By combining it with an emotion engine, it is possible to respond according to the user's emotional state, further improving learning effectiveness.

以下に、処理の流れについて説明する。 The processing flow is explained below.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。サーバは入力された基本情報をデータベースに保存する。 The server provides a user registration page. Users use their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. The server stores the entered basic information in a database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックしてテストを開始する。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the Start Test button to begin the test.

ステップ3: Step 3:

サーバは一連の質問やタスクを順次端末に送信する。端末は質問やタスクをユーザに表示し、回答を受け付ける。ユーザは端末で各質問に対して回答する。 The server sequentially sends a series of questions and tasks to the terminal. The terminal displays the questions and tasks to the user and accepts answers. The user answers each question on the terminal.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザからの回答を受信し、リアルタイムでデータベースに保存する。サーバは収集したデータを分析し、利用者の視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。 The server receives the user's responses and stores them in a database in real time. The server analyzes the collected data and determines the user's visual, language, and auditory cognitive characteristics.

ステップ5: Step 5:

サーバは判定結果に基づき、ユーザに最適な学習方法を選定する。サーバは選定した学習方法と関連する教材を端末に提示する。端末は学習方法の提案と教材の紹介をユーザに表示する。 Based on the results of the assessment, the server selects the most suitable learning method for the user. The server then presents the selected learning method and related learning materials to the device. The device then displays learning method suggestions and learning material introductions to the user.

ステップ6: Step 6:

サーバはユーザに適した学習コンテンツ(ビデオ、テキスト、音声教材など)を提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗をリアルタイムで記録する。 The server provides learning content (video, text, audio materials, etc.) appropriate for the user. The user checks the learning content on their device and begins learning. The device records the user's learning progress in real time.

ステップ7: Step 7:

サーバは端末を通じてユーザの学習中の疑問を受け付けるインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバは質問を分析し、即時に適切な回答を生成し提供する。端末はサーバからの回答をユーザに表示する。 The server provides an interface that accepts questions that users have while studying via their terminal. The user enters and submits a question on the terminal. The server analyzes the question and instantly generates and provides an appropriate answer. The terminal displays the answer from the server to the user.

ステップ8: Step 8:

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受ける。端末はユーザの回答をサーバに送信する。サーバは回答を採点し、結果をデータベースに保存するとともに、結果をユーザにフィードバックする。 The server periodically displays an interface on the device that conducts comprehension tests. The user takes the test on the device. The device sends the user's answers to the server. The server scores the answers, stores the results in a database, and provides feedback to the user.

ステップ9: Step 9:

サーバはユーザの理解度テストの結果を分析し、次の学習内容や課題を提案する。端末はフィードバックと新たな課題をユーザに表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。 The server analyzes the results of the user's comprehension test and suggests the next learning content and assignments. The device displays feedback and new assignments to the user. The user then works on the suggested assignments.

ステップ10: Step 10:

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の感情状態をリアルタイムでモニタリングする。ユーザの表情や声のトーンから感情を識別し、感情エンジンはデータベースに感情状態を保存する。サーバはユーザの感情状態に基づいて、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time via the device while they are learning. The emotion engine identifies emotions from the user's facial expressions and tone of voice, and stores the emotional state in a database. The server then provides optimal feedback and adjusts the learning content based on the user's emotional state.

ステップ11: Step 11:

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供する。端末はディスカッショントピックをユーザに表示し、回答や意見を入力できるフォームを提供する。ユーザは端末で意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。 The server periodically provides discussion topics. The terminal displays the discussion topics to the user and provides a form where they can enter their responses and opinions. Users enter their opinions on the terminal and exchange opinions with other users.

(実施例2) (Example 2)

次に、実施例2について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、ロボット414を「端末」と称する。 Next, Example 2 will be described. In the following description, the data processing device 12 will be referred to as a "server" and the robot 414 will be referred to as a "terminal."

従来の教育システムでは、個々の対象者の認知特性や感情状態を十分に考慮した学習方法の提供が困難であった。また、学習中に生じる疑問のリアルタイムな解決や、対象者間の意見交換を容易に行うための機能が不足していた。そのため、対象者にとって最適な学習体験を提供することが難しく、学習効果が最大化されないという課題があった。 Traditional educational systems have struggled to provide learning methods that fully consider the cognitive characteristics and emotional state of each individual student. They also lacked functionality for resolving questions that arise during learning in real time and for facilitating the exchange of opinions between students. This has made it difficult to provide an optimal learning experience for each student, resulting in the issue of not maximizing learning effectiveness.

実施例2におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し対応する手段と、を含む。これにより、対象者の個別ニーズに応じた最適な学習体験の提供が可能となり、学習効果を最大化することができる。また、場合に応じて対象者間の意見交換を促進することで、学習の質の向上も期待できる。 The identification processing by the identification processing unit 290 of the data processing device 12 in Example 2 is realized by the following means. In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing an optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and conducting comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, and means for recognizing and responding to the subject's emotional state using an emotion engine. This makes it possible to provide an optimal learning experience tailored to the subject's individual needs, maximizing learning effectiveness. Furthermore, by encouraging the exchange of opinions between subjects as needed, improvement in the quality of learning can also be expected.

「対象者」とは、教育システムを利用する学習者を指す。 "Target audience" refers to learners who use the educational system.

「基本情報」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野などの基礎的なデータを指す。 "Basic information" refers to basic data such as the subject's name, age, grade, and areas of interest.

「認知特性」とは、対象者の視覚、言語、聴覚などの認知スタイルを指す。 "Cognitive characteristics" refers to the subject's cognitive style, such as visual, linguistic, and auditory.

「判定テスト」とは、対象者の認知特性を評価するための一連の質問やタスクを指す。 "Decision testing" refers to a series of questions or tasks designed to assess a subject's cognitive characteristics.

「フィードバック」とは、対象者の学習結果に基づいて提供される個別の評価やアドバイスを指す。 "Feedback" refers to individual evaluations and advice provided based on the subject's learning results.

「学習方法」とは、対象者の認知特性に基づいて提案される学習の進め方や手法を指す。 "Learning method" refers to the learning process and techniques proposed based on the cognitive characteristics of the target individual.

「学習コンテンツ」とは、学習に用いる教材や資料、例としてビデオ、テキスト、音声教材などを含む。 "Learning content" includes learning materials and resources, such as videos, texts, and audio materials.

「感情エンジン」とは、対象者の感情状態を認識し、そのデータを処理する機能を持つシステムを指す。 An "emotion engine" refers to a system that has the ability to recognize the emotional state of a subject and process that data.

「リアルタイムサポート」とは、対象者の学習中の疑問や質問に即時に応答する機能を指す。 "Real-time support" refers to the ability to instantly respond to questions or concerns that students may have while studying.

「ディスカッションテーマ」とは、対象者間で意見交換を行うために、サーバが定期的に提供する議題を指す。 "Discussion Topics" refer to topics that the server periodically provides for the exchange of opinions among participants.

「意見交換」とは、対象者間で自身の意見や考えを共有し合う活動を指す。 "Opinion exchange" refers to the activity of sharing opinions and thoughts among participants.

「サーバ」とは、システム全体を運営し、各機能を提供する中心的な計算機を指す。 "Server" refers to the central computer that runs the entire system and provides each function.

「端末」とは、対象者がシステムにアクセスするために使用するコンピュータやモバイルデバイスを指す。 "Terminal" refers to the computer or mobile device used by a Subject to access the System.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性を判定し、個別に適した学習方法を提案することで学習効果を最大化する。さらに感情エンジンを組み合わせることで、対象者の感情状態を考慮して最適な学習体験を提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education, maximizing learning effectiveness by determining the cognitive characteristics of each individual and proposing individually appropriate learning methods. Furthermore, by combining it with an emotion engine, it provides an optimal learning experience by taking into account the emotional state of the individual. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

システムの全体概要 Overall system overview

このシステムは、以下のステップを経ることで、対象者に合わせた教育支援を提供する。 This system provides educational support tailored to each individual through the following steps:

1. 対象者の基本情報を取得する。 1. Obtain basic information about the subject.

2. 対象者の認知特性を判定する。 2. Determine the subject's cognitive characteristics.

3. 判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する。 3. Suggest the optimal learning method based on the assessment results.

4. 学習コンテンツを提供する。 4. Provide learning content.

5. 学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。 5. Track learning progress and administer comprehension tests.

6. 個別のフィードバックを提供する。 6. Provide personalized feedback.

7. リアルタイムで学習中の疑問を解決する。 7. Resolve questions while studying in real time.

8. 感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し、対応する。 8. Use an emotion engine to recognize and respond to the subject's emotional state.

9. ディスカッションテーマを提案し、意見交換を促進する。 9. Suggest discussion topics and encourage exchange of ideas.

プログラムの処理 Program processing

このシステムの処理は、サーバと端末の連携によって行われる。以下に詳述する。 Processing in this system is carried out through cooperation between the server and the terminal. Details are provided below.

ハードウェアおよびソフトウェアの使用 Hardware and Software Use

サーバはMySQLデータベースを使用してデータを保存管理する。 The server uses a MySQL database to store and manage data.

サーバはPythonを使用してデータ分析および判定アルゴリズムを実装する。 The server uses Python to implement data analysis and decision algorithms.

サーバはJavaScriptおよびHTMLで構成されたフロントエンドを提供する。 The server provides a front end consisting of JavaScript and HTML.

端末はGoogle Chromeなどのブラウザでサーバにアクセスする。 Devices access the server using a browser such as Google Chrome.

感情エンジンはユーザの表情と声のトーンを解析するためのカメラとマイクを使用する。 The emotion engine uses a camera and microphone to analyze the user's facial expressions and tone of voice.

具体例 Specific examples

例えば、D君が高校1年生で、数学の学習を希望する場合を以下のように考える。 For example, if Mr. D is a first-year high school student who wants to study mathematics, consider the following:

1. ユーザ登録 1. User Registration

D君は端末で「高校1年生、数学に興味あり」と入力する。端末に表示されたフォームには、名前、年齢、学年、興味分野を入力するフィールドがある。 D enters "First year high school student, interested in mathematics" into the terminal. The form displayed on the terminal has fields for entering name, age, grade, and areas of interest.

D君が「登録」ボタンをクリックすると、サーバは入力データを受信し、MySQLデータベースに保存する。 When Mr. D clicks the "Register" button, the server receives the input data and saves it in the MySQL database.

2. 認知特性の判定テスト 2. Cognitive trait assessment test

D君は端末でテスト開始ボタンをクリックする。サーバはHTMLとJavaScriptで構成された判定テストのUIを端末に送信し、一連の質問を送信する。 Mr. D clicks the start test button on his device. The server sends the assessment test UI, composed of HTML and JavaScript, to the device and asks a series of questions.

端末に「イメージで記憶しやすいですか?」などの質問が表示される。D君は質問に回答し、回答はリアルタイムでデータベースに保存される。 Questions such as "Is it easy to remember with an image?" are displayed on the device. Mr. D answers the questions, and the answers are saved in a database in real time.

3. 学習方法の提案 3. Learning Method Suggestions

サーバはD君の認知特性に基づいて「数学の概念をビデオで学びましょう」と提案する。端末にビデオ教材のリンクが表示される。 Based on Mr. D's cognitive characteristics, the server suggests, "Let's learn mathematical concepts through videos." A link to the video material is displayed on the device.

4. 学習コンテンツの提供 4. Providing learning content

D君は端末でビデオを視聴し始める。サーバはビデオストリーミングサービスを通じてビデオ教材を提供する。 Mr. D begins watching the video on his device. The server provides the video material via a video streaming service.

5. リアルタイムサポート 5. Real-time support

学習中、D君は端末で「この公式の使い方がわからない」と質問を入力する。サーバは質問を受け、自然言語処理(NLP)機能を用いて解析し、即時に適切な回答を生成し、端末に表示する。 While learning, Mr. D enters a question into his device, such as "I don't know how to use this formula." The server receives the question, analyzes it using natural language processing (NLP), and instantly generates an appropriate answer, which is displayed on the device.

6. 進捗トラッキングと理解度テスト 6. Progress Tracking and Comprehension Testing

ビデオ視聴後、サーバは定期的に理解度テストを実施する。D君は端末でテストを受け、回答はサーバに送信される。サーバは自動採点システムを使って回答を採点し、結果をデータベースに保存する。 After watching the video, the server periodically conducts comprehension tests. Mr. D takes the test on his device and his answers are sent to the server. The server uses an automatic scoring system to score the answers and stores the results in a database.

7. 個別フィードバックと次の課題の提案 7. Individual feedback and suggestions for next steps

サーバはテスト結果を基に、「次は実際の問題を解いてみましょう」と提案する。端末でD君に次の学習内容が表示される。 Based on the test results, the server suggests, "Next, try solving some real problems." The next learning content is displayed to Mr. D on his device.

8. 感情認識と応答 8. Emotion Recognition and Response

サーバは感情認識アルゴリズムを用いて、D君の学習中の表情や声のトーンをリアルタイムでモニタリングする。 The server uses an emotion recognition algorithm to monitor D's facial expressions and tone of voice in real time while he studies.

D君が疲れを感じていると識別された場合、サーバは「少し休憩しましょう」と端末に表示する。喜びや適応状態にある場合は「その調子です」とフィードバックし、学習を継続するよう促す。 If D is identified as feeling tired, the server will display a message on his device saying, "Take a short break." If he is in a state of joy or adaptation, the server will provide feedback saying, "Keep it up," encouraging him to continue learning.

9. ディスカッションとコミュニケーションの促進 9. Promoting discussion and communication

サーバは「次週のテーマは『関数の応用』」と提案し、ユーザ間で意見交換できるプラットフォームを提供する。D君は端末で意見を入力し、クラスメートと議論することができる。 The server suggests that next week's theme is 'Application of Functions' and provides a platform where users can exchange opinions. Mr. D can enter his opinion on his device and discuss it with his classmates.

プロンプト文の例 Example prompt

「ユーザの基本情報を入力して登録する方法を説明してください。」 "Please explain how to register by entering basic user information."

「認知特性の判定テストの際にどのような質問が表示されるか具体例を挙げて説明してください。」 "Please explain with specific examples what types of questions will be asked during the cognitive assessment test."

「ユーザが学習中に質問した場合のリアルタイムサポートの処理を説明してください。」 "Please explain how you handle real-time support when users have questions while learning."

「感情エンジンを用いたユーザの感情認識と応答の流れを説明してください。」 "Please explain the process of recognizing and responding to user emotions using the emotion engine."

これにより、AIシステムはユーザの個別学習ニーズに応じた最適な教育体験を提供し、学習効果を向上させることができる。感情エンジンの組み合わせにより、ユーザの感情状態に応じた対応が可能となり、学習効果をさらに高めることができる。 This allows the AI system to provide an optimal educational experience tailored to the user's individual learning needs, improving learning outcomes. By combining it with an emotion engine, it is possible to respond according to the user's emotional state, further improving learning outcomes.

実施例2における特定処理の流れについて図13を用いて説明する。 The flow of the identification process in Example 2 will be explained using Figure 13.

ステップ1:ユーザ登録 Step 1: User Registration

サーバはユーザ登録ページを提供する。ユーザは端末を使用して名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。ユーザが「登録」ボタンをクリックすると、端末はそのデータをサーバに送信する。サーバは入力された基本情報を受信し、データベースに保存する。ここでの入力はユーザの基本情報であり、出力はデータベースに保存されたデータである。 The server provides a user registration page. The user uses their terminal to enter basic information such as name, age, grade, and areas of interest. When the user clicks the "Register" button, the terminal sends the data to the server. The server receives the entered basic information and stores it in a database. The input here is the user's basic information, and the output is the data stored in the database.

ステップ2:認知特性の判定テスト Step 2: Cognitive trait assessment test

サーバは認知特性判定テストのインターフェースを端末に表示する。ユーザはテスト開始ボタンをクリックして、端末に表示される質問やタスクに順次回答する。サーバは各回答を受信し、データベースに逐次保存する。収集された回答データを基に、サーバはPythonを用いてデータ分析を行い、ユーザの視覚、言語、聴覚の認知特性を判定する。入力はユーザのテスト回答であり、出力は判定された認知特性である。 The server displays the cognitive ability assessment test interface on the terminal. The user clicks the test start button and answers the questions and tasks displayed on the terminal in sequence. The server receives each answer and stores them sequentially in a database. Based on the collected answer data, the server performs data analysis using Python to determine the user's visual, linguistic, and auditory cognitive abilities. The input is the user's test answers, and the output is the assessed cognitive abilities.

ステップ3:学習方法の提案 Step 3: Suggest a learning method

サーバは判定結果に基づき、最適な学習方法と関連する教材を選定する。選定された情報を端末に送信し、学習方法と教材のリンクをユーザに表示する。入力は判定された認知特性であり、出力は提案された学習方法と教材のリンクである。 Based on the assessment results, the server selects the optimal learning method and related learning materials. It sends the selected information to the terminal and displays links to the learning method and learning materials to the user. The input is the assessed cognitive characteristics, and the output is the suggested learning method and links to the learning materials.

ステップ4:学習コンテンツの提供 Step 4: Provide learning content

サーバは学習用のビデオ、テキスト、音声教材などのコンテンツをストリーミングサービスを通じて提供する。ユーザは端末で学習コンテンツを確認し、学習を開始する。端末はユーザの学習進捗(例:ビデオの視聴時間やテキストの読了状況)をリアルタイムで記録し、サーバに送信する。入力は学習コンテンツであり、出力は学習進捗データである。 The server provides learning content such as videos, texts, and audio materials via a streaming service. Users check the learning content on their device and begin studying. The device records the user's learning progress (e.g., video viewing time and text completion status) in real time and sends it to the server. The input is the learning content, and the output is learning progress data.

ステップ5:リアルタイムサポート Step 5: Real-time support

サーバは端末を通じて、ユーザの学習中の疑問を入力するインターフェースを提供する。ユーザは端末で質問を入力し、送信する。サーバはNLP(自然言語処理)機能を用いて質問を解析し、適切な回答を生成して端末に送信する。端末は回答をユーザに表示する。入力はユーザの質問であり、出力は生成された回答である。 The server provides an interface through the terminal for users to input questions they have while studying. The user enters the question on the terminal and sends it. The server uses NLP (natural language processing) functions to analyze the question, generates an appropriate answer, and sends it to the terminal. The terminal displays the answer to the user. The input is the user's question, and the output is the generated answer.

ステップ6:進捗トラッキングと理解度テスト Step 6: Progress Tracking and Comprehension Testing

サーバは定期的に理解度テストを実施するインターフェースを端末に表示する。ユーザは端末でテストを受け、回答を送信する。サーバは自動採点システムを使って回答を採点し、結果をデータベースに保存する。さらに、サーバは結果をユーザにフィードバックする。入力はテストの回答であり、出力は採点結果とフィードバックである。 The server displays an interface on the terminal that periodically conducts comprehension tests. The user takes the test on the terminal and submits their answers. The server scores the answers using an automatic scoring system and stores the results in a database. The server then provides feedback on the results to the user. The input is the test answers, and the output is the scoring results and feedback.

ステップ7:個別フィードバックと次の課題の提案 Step 7: Individual feedback and suggestions for next steps

サーバは理解度テストの結果を基に、次の学習内容や課題を選定する。選定された情報を端末に送信し、ユーザにフィードバックと新たな課題を表示する。ユーザは提案された課題に取り組む。入力はテスト結果であり、出力はフィードバックと課題の提案である。 The server selects the next learning content and assignments based on the results of the comprehension test. The selected information is sent to the device, and feedback and new assignments are displayed to the user. The user then works on the suggested assignments. The input is the test results, and the output is feedback and suggested assignments.

ステップ8:感情認識と応答 Step 8: Emotion Recognition and Responding

サーバは感情エンジンを用いて、端末を通じてユーザの学習中の表情や声のトーンをリアルタイムでモニタリングする。ユーザの感情状態を識別し、データベースに保存する。サーバはユーザの感情状態に基づき、最適なフィードバックや学習コンテンツの調整を行う。例えば、ユーザが疲れていると識別された場合は休憩を提案し、適応状態にある場合は励ましのメッセージを表示する。入力はユーザの表情と声のトーンデータであり、出力は感情分析結果とそれに基づくフィードバックである。 The server uses an emotion engine to monitor the user's facial expressions and tone of voice in real time via the device while they are studying. It identifies the user's emotional state and stores it in a database. The server then provides optimal feedback and adjusts the learning content based on the user's emotional state. For example, if the user is identified as tired, it will suggest a break, and if they are in an adaptive state, it will display an encouraging message. The input is the user's facial expression and tone of voice data, and the output is the emotion analysis results and feedback based on them.

ステップ9:ディスカッションとコミュニケーションの促進 Step 9: Facilitate discussion and communication

サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、端末に表示する。ユーザはテーマに関する意見を入力し、他のユーザと意見交換を行う。サーバは投稿された意見をデータベースに保存し、リアルタイムで他の参加者に表示する。入力はディスカッションテーマとユーザの意見であり、出力は意見交換のログである。 The server periodically provides discussion topics and displays them on the terminal. Users enter their opinions on the topics and exchange them with other users. The server stores the posted opinions in a database and displays them to other participants in real time. The input is the discussion topic and user opinions, and the output is a log of the exchange of opinions.

(応用例2) (Application Example 2)

次に、応用例2について説明する。以下の説明では、データ処理装置12を「サーバ」と称し、ロボット414を「端末」と称する。 Next, we will explain Application Example 2. In the following explanation, the data processing device 12 will be referred to as the "server" and the robot 414 will be referred to as the "terminal."

従来の教育支援システムでは、対象者の認知特性に基づいた個別の学習方法を提供することが難しく、特に感情状態を考慮した学習体験が提供されないため、学習効果が十分に得られない問題があった。また、学習中のリアルタイムでの疑問解決や、他の対象者との意見交換を効果的に行うことができないため、学習の進捗管理やフィードバック提供が不足していた。このような課題を解決し、対象者にとって最適な学習環境を提供することが必要である。 Conventional educational support systems have difficulty providing individual learning methods based on the cognitive characteristics of each student, and in particular, do not provide a learning experience that takes into account their emotional state, resulting in insufficient learning outcomes. Furthermore, they are unable to effectively resolve questions in real time during learning or exchange opinions with other students, resulting in a lack of progress management and feedback provision. It is necessary to solve these issues and provide the optimal learning environment for each student.

応用例2におけるデータ処理装置12の特定処理部290による特定処理を、以下の各手段により実現する。 The specific processing performed by the specific processing unit 290 of the data processing device 12 in Application Example 2 is realized by the following means.

この発明では、サーバは、対象者の基本情報を入力する手段と、対象者の認知特性を判定する手段と、判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、学習コンテンツを提供する手段と、学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、対象者の感情状態を認識し、それに応じてフィードバックを提供する手段と、ヘッドマウントディスプレイを通じて教育コンテンツを配信する手段と、を含む。これにより、対象者の認知特性および感情状態を考慮した最適な学習体験を提供することが可能となる。さらに、リアルタイムでの疑問解決や意見交換の促進により、学習の効率を向上させることができる。 In this invention, the server includes means for inputting basic information about the subject, means for determining the cognitive characteristics of the subject, means for proposing an optimal learning method based on the determination results, means for providing learning content, means for tracking learning progress and administering comprehension tests, means for providing individual feedback to the subject, means for resolving questions during learning in real time, means for recognizing the subject's emotional state and providing feedback accordingly, and means for delivering educational content via a head-mounted display. This makes it possible to provide an optimal learning experience that takes into account the subject's cognitive characteristics and emotional state. Furthermore, by encouraging real-time question resolution and opinion exchange, learning efficiency can be improved.

「対象者の基本情報を入力する手段」とは、対象者の名前、年齢、学年、興味分野など、学習に関連する基本的な情報をユーザインターフェイスを通じて入力し、データベースに保存するための機能である。 "Means for entering basic information about the subject" refers to a function that allows basic learning-related information, such as the subject's name, age, grade, and areas of interest, to be entered through a user interface and stored in a database.

「対象者の認知特性を判定する手段」とは、対象者の認知的な特徴や特性を評価するための質問やタスクを提供し、その回答を収集・分析する機能である。 "Means for assessing the subject's cognitive characteristics" refers to a function that provides questions and tasks to assess the subject's cognitive features and characteristics, and collects and analyzes the responses.

「判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段」とは、認知特性の判定結果をもとに、対象者に最も適した学習スタイルや教材を推奨する機能である。 "Means for suggesting optimal learning methods based on assessment results" is a function that recommends the most suitable learning style and learning materials for each individual based on the assessment results of their cognitive characteristics.

「学習コンテンツを提供する手段」とは、ビデオ、テキスト、音声教材など、対象者に対して提供される学習素材を選択し、配信する機能である。 "Means for providing learning content" refers to the function of selecting and delivering learning materials to be provided to the target audience, such as videos, texts, and audio materials.

「学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段」とは、対象者の学習進行状況を監視し、定期的に理解度を評価するテストを実施する機能である。 "Means for tracking learning progress and conducting comprehension tests" refers to a function that monitors the learning progress of participants and periodically conducts tests to assess their comprehension.

「対象者に個別のフィードバックを提供する手段」とは、対象者の学習成果や進捗に基づいて、個別に適切なアドバイスや指導を行うための機能である。 "Means for providing individual feedback to the subject" refers to a function for providing appropriate advice and guidance to the subject individually based on their learning outcomes and progress.

「リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段」とは、対象者が学習中に出くわす疑問や質問に対して、即時に回答を提供する機能である。 "Means to resolve questions during learning in real time" refers to a function that provides immediate answers to questions or queries that students encounter while learning.

「対象者の感情状態を認識し、それに応じてフィードバックを提供する手段」とは、対象者の表情や声のトーンなどをリアルタイムでモニタリングし、その感情状態を分析し、適切なフィードバックを行う機能である。 "Means for recognizing the subject's emotional state and providing feedback accordingly" refers to a function that monitors the subject's facial expressions, tone of voice, etc. in real time, analyzes their emotional state, and provides appropriate feedback.

「ヘッドマウントディスプレイを通じて教育コンテンツを配信する手段」とは、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)を利用して、対象者に対して視覚的・聴覚的な教育コンテンツを効果的に配信するための機能である。 "Means for delivering educational content through a head-mounted display" refers to a function that uses a head-mounted display (HMD) to effectively deliver visual and auditory educational content to the target audience.

本発明は、教育支援を目的とするAIシステムであり、対象者の認知特性と感情状態を判定し、それに基づいて最適な学習方法とコンテンツを提供するものである。このシステムは、サーバ、端末、ユーザおよび感情エンジンの四者間で機能する。 This invention is an AI system designed to support education, determining the cognitive characteristics and emotional state of the subject and providing optimal learning methods and content based on that. This system functions among four parties: a server, a terminal, a user, and an emotion engine.

まず、ユーザが基本情報を入力する。これは、サーバが提供するユーザインターフェイスを通じて行われ、名前、年齢、学年、興味分野などの情報が入力される。入力された情報はSQLiteなどのデータベース管理システムを用いて保存される。この情報は、後続の認知特性判定や学習内容のカスタマイズに役立てられる。 First, the user enters basic information. This is done through a user interface provided by the server, and includes information such as name, age, grade, and areas of interest. The entered information is saved using a database management system such as SQLite. This information is used for subsequent cognitive characteristic assessment and learning content customization.

次に、対象者の認知特性を判定するための認知特性判定テストが行われる。CognitiveTestモジュールが使用され、一連の質問やタスクがユーザインターフェイスに表示される。ユーザはこれに回答し、その回答はサーバによって収集され分析される。これにより、視覚的、言語的、および聴覚的な認知特性が特定される。 Next, a cognitive trait assessment test is conducted to determine the subject's cognitive traits. The CognitiveTest module is used, and a series of questions and tasks are displayed in the user interface. The user answers these questions, and the responses are collected and analyzed by the server. This identifies visual, linguistic, and auditory cognitive traits.

判定結果に基づき、サーバは最適な学習方法を提案する。例えば、視覚優位な対象者にはビデオ教材が、言語優位な対象者にはテキスト教材が提案される。これらの学習方法とコンテンツは、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)などを介して提供される。HMDを用いることで、学習体験を視覚的かつインタラクティブにすることが可能である。 Based on the assessment results, the server suggests the most appropriate learning method. For example, video materials may be suggested for visually dominant students, and text materials for verbally dominant students. These learning methods and content are provided via devices such as head-mounted displays (HMDs). Using an HMD makes it possible to make the learning experience visual and interactive.

学習が進むと、サーバは学習進捗をトラッキングし、定期的に理解度テストを実施する。UserTrackingモジュールが対象者の学習進度を監視し、そのデータを元に理解度テストが実施される。テスト結果はデータベースに保存され、後続の学習計画の調整に役立てられる。 As learning progresses, the server tracks learning progress and periodically administers comprehension tests. The UserTracking module monitors the student's learning progress, and comprehension tests are administered based on that data. Test results are stored in a database and used to adjust subsequent learning plans.

さらに、感情エンジンを用いてユーザの感情状態をリアルタイムでモニタリングする。HMDに搭載されたカメラとマイクを使って、表情や声のトーンを分析し、ユーザの感情状態を認識する。例えば、対象者が疲れを感じていると判定された場合、サーバは「少し休憩しましょう」とフィードバックを提供する。 Furthermore, an emotion engine is used to monitor the user's emotional state in real time. The camera and microphone installed in the HMD are used to analyze facial expressions and tone of voice to recognize the user's emotional state. For example, if the server determines that the subject is feeling tired, it will provide feedback such as "Take a short break."

リアルタイムでの疑問解決も重要な機能である。サーバは端末を通じて疑問を受け付け、AIが生成する即時回答を提供する。これは、ユーザが学習中に感じる困難を即時に解消し、学習の連続性を保つために有効である。 Real-time question resolution is also an important feature. The server accepts questions via the device and provides instant answers generated by AI. This is effective in immediately resolving any difficulties users may have while studying and maintaining continuity in their learning.

最後に、サーバは定期的にディスカッションテーマを提供し、ユーザ間の意見交換を促進する。この機能は、DiscussionModuleを通じて実現され、ユーザが学習した内容を他のユーザと意見交換することで、理解を深めることができる。 Finally, the server periodically provides discussion topics to encourage the exchange of ideas between users. This functionality is realized through the DiscussionModule, allowing users to deepen their understanding by exchanging ideas with other users about what they have learned.

以下に、プロンプト文の例を示す: Below is an example of a prompt:

「D君は高校1年生で数学に興味があります。D君の認知特性と感情状態に基づいた最適な学習方法を提案してください。D君が学習中に興味を示さない場合、どのような対応をすれば良いでしょうか?」 "D is a first-year high school student who is interested in math. Please suggest the best study method for D based on his cognitive characteristics and emotional state. What should we do if D shows no interest while studying?"

応用例2における特定処理の流れについて図14を用いて説明する。 The flow of the specific processing in Application Example 2 will be explained using Figure 14.

ステップ1: Step 1:

サーバはユーザの基本情報を入力するためのユーザインターフェイスを端末に提供する。ユーザは名前、年齢、学年、興味分野などの基本情報を入力する。この入力されたデータはサーバに送信され、データベースに保存される。ここでの入力はユーザの基本情報であり、出力はデータベースに保存されたユーザ情報である。 The server provides a user interface to the terminal for entering basic user information. The user enters basic information such as name, age, grade, and areas of interest. This entered data is sent to the server and stored in a database. The input here is the user's basic information, and the output is the user information stored in the database.

ステップ2: Step 2:

サーバは認知特性判定テストのインターフェイスを端末に表示する。ユーザは端末でテスト開始ボタンをクリックし、認知特性判定テストを開始する。端末はサーバから受信した質問内容をユーザに表示し、ユーザの回答を受け付ける。ユーザの入力は回答データであり、サーバはこれをリアルタイムで収集・分析する。出力はユーザの認知特性判定結果である。 The server displays the cognitive characteristics assessment test interface on the terminal. The user clicks the test start button on the terminal to begin the cognitive characteristics assessment test. The terminal displays the questions received from the server to the user and accepts the user's answers. The user inputs answer data, which the server collects and analyzes in real time. The output is the user's cognitive characteristics assessment results.

ステップ3: Step 3:

サーバは認知特性の判定結果に基づき、最適な学習方法を提案する。判定結果をもとに、サーバは各種学習方法(ビデオ、テキスト、音声教材など)から最適なものを選定する。この選定された学習方法がサーバからユーザの端末に表示される。入力は認知特性の判定結果であり、出力は最適な学習方法の提案である。 The server suggests the optimal learning method based on the cognitive characteristic assessment results. Based on the assessment results, the server selects the most appropriate learning method from various options (video, text, audio materials, etc.). This selected learning method is displayed from the server on the user's device. The input is the cognitive characteristic assessment results, and the output is a suggestion of the optimal learning method.

ステップ4: Step 4:

サーバはユーザに最適な学習コンテンツを提供する。ユーザは端末を通じて、サーバが提供するビデオ教材やテキスト教材を受け取る。ここでの入力は最適な学習方法の情報であり、出力は学習コンテンツそのものである。学習コンテンツはヘッドマウントディスプレイ(HMD)を通じて配信され、ユーザはこれを用いて学習を進める。 The server provides the user with the most suitable learning content. The user receives the video and text materials provided by the server via their terminal. The input here is information on the most suitable learning method, and the output is the learning content itself. The learning content is delivered via a head-mounted display (HMD), which the user uses to progress through their studies.

ステップ5: Step 5:

サーバは学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する。ユーザが学習コンテンツを利用する度に、サーバはその進行状況をリアルタイムで監視する。また、定期的に理解度を評価するテストを提示し、ユーザがこれに回答する。回答データをもとにサーバは理解度を評価し、これをデータベースに保存する。入力は学習進捗データとテストの回答であり、出力は理解度評価結果である。 The server tracks learning progress and conducts comprehension tests. Each time a user uses learning content, the server monitors their progress in real time. It also periodically presents tests to assess comprehension, which the user answers. Based on the response data, the server evaluates the level of comprehension and stores this in a database. The input is learning progress data and test answers, and the output is the comprehension assessment results.

ステップ6: Step 6:

サーバはリアルタイムで学習中の疑問を解決する機能を提供する。ユーザが端末に質問を入力すると、その質問はサーバに送信される。サーバは質問を分析し、即時に回答を生成して端末に送信する。入力はユーザの質問データであり、出力はその質問に対する回答である。 The server provides the ability to resolve questions during learning in real time. When a user enters a question into their device, the question is sent to the server. The server analyzes the question and instantly generates an answer, which is sent to the device. The input is the user's question data, and the output is the answer to that question.

ステップ7: Step 7:

サーバは感情エンジンを用いて、ユーザの感情状態をリアルタイムでモニタリングする。HMDに搭載されたカメラやマイクを通じて、ユーザの表情や声のトーンを収集し、感情エンジンがそれを分析する。これに基づき、ユーザが疲れていると判断された場合、サーバは「少し休憩を取りましょう」といったフィードバックを提供する。入力はユーザの表情や音声データであり、出力は感情状態分析結果およびフィードバックである。 The server uses an emotion engine to monitor the user's emotional state in real time. The HMD's built-in camera and microphone collect the user's facial expressions and tone of voice, which are then analyzed by the emotion engine. If the server determines that the user is tired based on this, it provides feedback such as "Take a short break." The input is the user's facial expressions and voice data, and the output is the emotional state analysis results and feedback.

ステップ8: Step 8:

サーバはユーザに対してディスカッションテーマを定期的に提供し、ユーザ間の意見交換を促進する。サーバはテーマを選定し、それをユーザの端末に表示する。ユーザは端末を使って他のユーザとの意見交換を行い、その内容はサーバに送信される。入力はディスカッションテーマおよびユーザの意見データであり、出力は意見交換の結果である。 The server periodically provides users with discussion topics and encourages exchange of opinions between users. The server selects the topics and displays them on the user's device. Users use their device to exchange opinions with other users, and the content is sent to the server. The input is the discussion topic and user opinion data, and the output is the result of the exchange of opinions.

特定処理部290は、特定処理の結果をロボット414に送信する。ロボット414では、制御部46Aが、スピーカ240及び制御対象443に対して特定処理の結果を出力させる。マイクロフォン238は、特定処理の結果に対するユーザ入力を示す音声を取得する。制御部46Aは、マイクロフォン238によって取得されたユーザ入力を示す音声データをデータ処理装置12に送信する。データ処理装置12では、特定処理部290が音声データを取得する。 The specific processing unit 290 transmits the results of the specific processing to the robot 414. In the robot 414, the control unit 46A causes the speaker 240 and the control target 443 to output the results of the specific processing. The microphone 238 acquires audio indicating the user input regarding the results of the specific processing. The control unit 46A transmits audio data indicating the user input acquired by the microphone 238 to the data processing device 12. In the data processing device 12, the specific processing unit 290 acquires the audio data.

データ生成モデル58は、いわゆる生成系AI(Artificial Intelligence)である。データ生成モデル58の一例としては、ChatGPT(インターネット検索<URL: https://openai.com/blog/chatgpt>)、Gemini(インターネット検索<URL: https://gemini.google.com/?hl=ja>)等の生成AIが挙げられる。データ生成モデル58は、ニューラルネットワークに対して深層学習を行わせることによって得られる。データ生成モデル58には、指示を含むプロンプトが入力され、かつ、音声を示す音声データ、テキストを示すテキストデータ、及び画像を示す画像データ等の推論用データが入力される。データ生成モデル58は、入力された推論用データをプロンプトにより示される指示に従って推論し、推論結果を音声データ及びテキストデータ等のデータ形式で出力する。ここで、推論とは、例えば、分析、分類、予測、及び/又は要約等を指す。 Data generation model 58 is what is known as generative AI (artificial intelligence). Examples of data generation model 58 include generative AI such as ChatGPT (Internet search <URL: https://openai.com/blog/chatgpt>) and Gemini (Internet search <URL: https://gemini.google.com/?hl=ja>). Data generation model 58 is obtained by performing deep learning on a neural network. A prompt containing an instruction is input to data generation model 58, and inference data such as voice data indicating speech, text data indicating text, and image data indicating an image is also input. Data generation model 58 performs inference on the input inference data in accordance with the instructions indicated by the prompt, and outputs the inference results in the form of data such as voice data and text data. Here, inference refers to, for example, analysis, classification, prediction, and/or summarization.

上記実施形態では、データ処理装置12によって特定処理が行われる形態例を挙げたが、本開示の技術はこれに限定されず、ロボット414によって特定処理が行われるようにしてもよい。 In the above embodiment, an example was given in which the specific processing was performed by the data processing device 12, but the technology disclosed herein is not limited to this, and the specific processing may also be performed by the robot 414.

なお、感情エンジンとしての感情特定モデル59は、特定のマッピングに従い、ユーザの感情を決定してよい。具体的には、感情特定モデル59は、特定のマッピングである感情マップ(図9参照)に従い、ユーザの感情を決定してよい。また、感情特定モデル59は、同様に、ロボットの感情を決定し、特定処理部290は、ロボットの感情を用いた特定処理を行うようにしてもよい。 The emotion identification model 59, which serves as an emotion engine, may determine the user's emotion according to a specific mapping. Specifically, the emotion identification model 59 may determine the user's emotion according to an emotion map (see Figure 9), which is a specific mapping. Similarly, the emotion identification model 59 may determine the robot's emotion, and the identification processing unit 290 may perform identification processing using the robot's emotion.

図9は、複数の感情がマッピングされる感情マップ400を示す図である。感情マップ400において、感情は、中心から放射状に同心円に配置されている。同心円の中心に近いほど、原始的状態の感情が配置されている。同心円のより外側には、心境から生まれる状態や行動を表す感情が配置されている。感情とは、情動や心的状態も含む概念である。同心円の左側には、概して脳内で起きる反応から生成される感情が配置されている。同心円の右側には概して、状況判断で誘導される感情が配置されている。同心円の上方向及び下方向には、概して脳内で起きる反応から生成され、かつ、状況判断で誘導される感情が配置されている。また、同心円の上側には、「快」の感情が配置され、下側には、「不快」の感情が配置されている。このように、感情マップ400では、感情が生まれる構造に基づいて複数の感情がマッピングされており、同時に生じやすい感情が、近くにマッピングされている。 Figure 9 shows an emotion map 400 on which multiple emotions are mapped. In emotion map 400, emotions are arranged in concentric circles radiating from the center. Emotions closer to the center of the concentric circles are more primitive. Emotions representing states and actions arising from a state of mind are arranged on the outer edges of the concentric circles. The concept of emotion includes both emotions and mental states. Emotions that are generally generated from reactions that occur in the brain are arranged on the left side of the concentric circles. Emotions that are generally induced by situational judgment are arranged on the right side of the concentric circles. Emotions that are generally generated from reactions that occur in the brain and are induced by situational judgment are arranged above and below the concentric circles. Furthermore, the emotion of "pleasure" is arranged on the top side of the concentric circles, and the emotion of "discomfort" is arranged on the bottom side. In this way, emotion map 400 maps multiple emotions based on the structure by which emotions are generated, with emotions that tend to occur simultaneously being mapped close together.

これらの感情は、感情マップ400の3時の方向に分布しており、普段は安心と不安のあたりを行き来する。感情マップ400の右半分では、内部的な感覚よりも状況認識の方が優位に立つため、落ち着いた印象になる。 These emotions are distributed in the 3 o'clock direction on emotion map 400, and usually fluctuate between relief and anxiety. In the right half of emotion map 400, situational awareness takes precedence over internal sensations, resulting in a sense of calm.

感情マップ400の内側は心の中、感情マップ400の外側は行動を表すため、感情マップ400の外側に行くほど、感情が目に見える(行動に表れる)ようになる。 The inside of emotion map 400 represents what is going on in the mind, and the outside of emotion map 400 represents behavior, so the further out you go on emotion map 400, the more visible (expressed in behavior) the emotion becomes.

ここで、人の感情は、姿勢や血糖値のような様々なバランスを基礎としており、それらのバランスが理想から遠ざかると不快、理想に近づくと快という状態を示す。ロボットや自動車やバイク等においても、姿勢やバッテリー残量のような様々なバランスを基礎として、それらのバランスが理想から遠ざかると不快、理想に近づくと快という状態を示すように感情を作ることができる。感情マップは、例えば、光吉博士の感情地図(音声感情認識及び情動の脳生理信号分析システムに関する研究、徳島大学、博士論文:https://ci.nii.ac.jp/naid/500000375379)に基づいて生成されてよい。感情地図の左半分には、感覚が優位にたつ「反応」と呼ばれる領域に属する感情が並ぶ。また、感情地図の右半分には、状況認識が優位にたつ「状況」と呼ばれる領域に属する感情が並ぶ。 Here, human emotions are based on various balances such as posture and blood sugar levels, and when these balances deviate from the ideal, it indicates discomfort, and when they approach the ideal, it indicates pleasure. Emotions can also be created for robots, cars, motorcycles, etc., based on various balances such as posture and remaining battery life, so that when these balances deviate from the ideal, it indicates discomfort, and when they approach the ideal, it indicates pleasure. Emotion maps may be generated, for example, based on Dr. Mitsuyoshi's emotion map (Research on speech emotion recognition and emotional brain physiological signal analysis systems, Tokushima University, doctoral dissertation: https://ci.nii.ac.jp/naid/500000375379). The left half of the emotion map is lined with emotions belonging to an area called "reaction," where sensation is dominant. The right half of the emotion map is lined with emotions belonging to an area called "situation," where situational awareness is dominant.

感情マップでは学習を促す感情が2つ定義される。1つは、状況側にあるネガティブな「懺悔」や「反省」の真ん中周辺の感情である。つまり、「もう2度とこんな想いはしたくない」「もう叱られたくない」というネガティブな感情がロボットに生じたときである。もう1つは、反応側にあるポジティブな「欲」のあたりの感情である。つまり、「もっと欲しい」「もっと知りたい」というポジティブな気持ちのときである。 The emotion map defines two emotions that encourage learning. One is the negative emotion around the middle of "repentance" or "reflection" on the situation side. In other words, this is when the robot experiences negative emotions such as "I never want to feel this way again" or "I don't want to be scolded again." The other is the positive emotion around "desire" on the response side. In other words, this is when the robot experiences positive feelings such as "I want more" or "I want to know more."

感情特定モデル59は、ユーザ入力を、予め学習されたニューラルネットワークに入力し、感情マップ400に示す各感情を示す感情値を取得し、ユーザの感情を決定する。このニューラルネットワークは、ユーザ入力と、感情マップ400に示す各感情を示す感情値との組み合わせである複数の学習データに基づいて予め学習されたものである。また、このニューラルネットワークは、図10に示す感情マップ900のように、近くに配置されている感情同士は、近い値を持つように学習される。図10では、「安心」、「安穏」、「心強い」という複数の感情が、近い感情値となる例を示している。 The emotion identification model 59 inputs user input into a pre-trained neural network, obtains emotion values indicating each emotion shown in the emotion map 400, and determines the user's emotion. This neural network is pre-trained based on multiple pieces of training data that are combinations of user input and emotion values indicating each emotion shown in the emotion map 400. Furthermore, this neural network is trained so that emotions that are close to each other have similar values, as in the emotion map 900 shown in Figure 10. Figure 10 shows an example in which multiple emotions, such as "relieved," "calm," and "reassuring," have similar emotion values.

以上、本開示に係るシステムをデータ処理装置12の機能を主として説明したが、本開示に係るシステムはサーバに実装されているとは限らない。本開示に係るシステムは、一般的な情報処理システムとして実装されていてもよい。本開示は、例えば、パーソナルコンピュータで動作するソフトウェアプログラム、スマートフォン等で動作するアプリケーションとして実装されてもよい。本開示に係る方法はSaaS(Software as a Service)形式でユーザに対して提供されてもよい。 The system according to the present disclosure has been described above primarily in terms of the functions of the data processing device 12, but the system according to the present disclosure is not necessarily implemented on a server. The system according to the present disclosure may also be implemented as a general information processing system. The present disclosure may also be implemented, for example, as a software program that runs on a personal computer or an application that runs on a smartphone, etc. The method according to the present disclosure may also be provided to users in the form of SaaS (Software as a Service).

上記実施形態では、1台のコンピュータ22によって特定処理が行われる形態例を挙げたが、本開示の技術はこれに限定されず、コンピュータ22を含めた複数のコンピュータによる特定処理に対する分散処理が行われるようにしてもよい。例えば、データ生成モデル58が、データ処理装置12の外部装置に設けられ、当該外部装置において、入力データに応じたデータの生成を行うようにしてもよい。 In the above embodiment, an example was given in which a specific process was performed by a single computer 22, but the technology of the present disclosure is not limited to this, and distributed processing of the specific process may be performed by multiple computers, including the computer 22. For example, the data generation model 58 may be provided in a device external to the data processing device 12, and data may be generated in that external device in response to input data.

上記実施形態では、ストレージ32に特定処理プログラム56が格納されている形態例を挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、特定処理プログラム56がUSB(Universal Serial Bus)メモリなどの可搬型のコンピュータ読み取り可能な非一時的格納媒体に格納されていてもよい。非一時的格納媒体に格納されている特定処理プログラム56は、データ処理装置12のコンピュータ22にインストールされる。プロセッサ28は、特定処理プログラム56に従って特定処理を実行する。 In the above embodiment, an example was described in which the specific processing program 56 is stored in the storage 32, but the technology of the present disclosure is not limited to this. For example, the specific processing program 56 may be stored in a portable, computer-readable, non-transitory storage medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory. The specific processing program 56 stored in the non-transitory storage medium is installed in the computer 22 of the data processing device 12. The processor 28 executes the specific processing in accordance with the specific processing program 56.

また、ネットワーク54を介してデータ処理装置12に接続されるサーバ等の格納装置に特定処理プログラム56を格納させておき、データ処理装置12の要求に応じて特定処理プログラム56がダウンロードされ、コンピュータ22にインストールされるようにしてもよい。 Alternatively, the specific processing program 56 may be stored in a storage device such as a server connected to the data processing device 12 via the network 54, and the specific processing program 56 may be downloaded and installed on the computer 22 in response to a request from the data processing device 12.

なお、ネットワーク54を介してデータ処理装置12に接続されるサーバ等の格納装置に特定処理プログラム56の全てを格納させておいたり、ストレージ32に特定処理プログラム56の全てを記憶させたりしておく必要はなく、特定処理プログラム56の一部を格納させておいてもよい。 It is not necessary to store the entire specific processing program 56 in a storage device such as a server connected to the data processing device 12 via the network 54, or to store the entire specific processing program 56 in the storage 32; only a portion of the specific processing program 56 may be stored.

特定処理を実行するハードウェア資源としては、次に示す各種のプロセッサを用いることができる。プロセッサとしては、例えば、ソフトウェア、すなわち、プログラムを実行することで、特定処理を実行するハードウェア資源として機能する汎用的なプロセッサであるCPUが挙げられる。また、プロセッサとしては、例えば、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、PLD(Programmable Logic Device)、又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路が挙げられる。何れのプロセッサにもメモリが内蔵又は接続されており、何れのプロセッサもメモリを使用することで特定処理を実行する。 The following types of processors can be used as hardware resources for executing specific processes. Examples of processors include a CPU, a general-purpose processor that functions as a hardware resource for executing specific processes by executing software, i.e., a program. Other examples of processors include dedicated electrical circuits, such as FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), PLDs (Programmable Logic Devices), or ASICs (Application Specific Integrated Circuits), which are processors with a circuit configuration designed specifically for executing specific processes. All processors have built-in or connected memory, and all use the memory to execute specific processes.

特定処理を実行するハードウェア資源は、これらの各種のプロセッサのうちの1つで構成されてもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGAの組み合わせ、又はCPUとFPGAとの組み合わせ)で構成されてもよい。また、特定処理を実行するハードウェア資源は1つのプロセッサであってもよい。 The hardware resource that executes the specific processing may be composed of one of these various processors, or may be composed of a combination of two or more processors of the same or different types (for example, a combination of multiple FPGAs, or a combination of a CPU and an FPGA). The hardware resource that executes the specific processing may also be a single processor.

1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、1つ以上のCPUとソフトウェアの組み合わせで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが、特定処理を実行するハードウェア資源として機能する形態がある。第2に、SoC(System-on-a-chip)などに代表されるように、特定処理を実行する複数のハードウェア資源を含むシステム全体の機能を1つのICチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、特定処理は、ハードウェア資源として、上記各種のプロセッサの1つ以上を用いて実現される。 As an example of a configuration using a single processor, first, there is a configuration in which one processor is configured using a combination of one or more CPUs and software, and this processor functions as a hardware resource that executes specific processing. Second, there is a configuration in which a processor is used to realize the functions of an entire system, including multiple hardware resources that execute specific processing, on a single IC chip, as typified by SoC (System-on-a-chip). In this way, specific processing is realized using one or more of the various processors listed above as hardware resources.

更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路を用いることができる。また、上記の特定処理はあくまでも一例である。従って、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。 More specifically, the hardware structure of these various processors can be an electrical circuit that combines circuit elements such as semiconductor devices. Furthermore, the specific processing described above is merely an example. Therefore, it goes without saying that unnecessary steps can be deleted, new steps can be added, or the processing order can be rearranged, all within the scope of the spirit of the invention.

以上に示した記載内容及び図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、及び効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、及び効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容及び図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことは言うまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容及び図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。 The above-described written content and illustrations are a detailed explanation of the parts related to the technology of the present disclosure and are merely an example of the technology of the present disclosure. For example, the above explanation of the configuration, functions, actions, and effects is an explanation of an example of the configuration, functions, actions, and effects of the parts related to the technology of the present disclosure. Therefore, it goes without saying that unnecessary parts may be deleted, new elements may be added, or substitutions may be made to the above-described written content and illustrations, as long as they do not deviate from the spirit of the technology of the present disclosure. Furthermore, to avoid confusion and facilitate understanding of the parts related to the technology of the present disclosure, the above-described written content and illustrations omit explanations of common technical knowledge that do not require particular explanation to enable the implementation of the technology of the present disclosure.

本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。 All publications, patent applications, and technical standards mentioned in this specification are incorporated by reference herein to the same extent as if each individual publication, patent application, and technical standard was specifically and individually indicated to be incorporated by reference.

以上の実施形態に関し、更に以下を開示する。 The following is further disclosed regarding the above embodiments.

(請求項1) (Claim 1)

対象者の基本情報を入力する手段と、 A means of entering basic information about the target person,

対象者の認知特性を判定する手段と、 Means for assessing the subject's cognitive characteristics;

判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、 A means of proposing the optimal learning method based on the assessment results,

学習コンテンツを提供する手段と、 Means for providing learning content,

学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、 Methods for tracking learning progress and conducting comprehension tests,

対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、 A means of providing individual feedback to the subject,

リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、 A way to resolve questions you have while studying in real time,

を含むシステム。 A system including

(請求項2) (Claim 2)

対象者に対してディスカッションテーマを提案し、対象者間の意見交換を促進する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for suggesting discussion topics to subjects and promoting the exchange of opinions among subjects.

(請求項3) (Claim 3)

対象者の認知特性を判定するための質問やタスクを提供し、対象者の回答を収集、分析する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for providing questions or tasks to assess the subject's cognitive characteristics and collecting and analyzing the subject's responses.

「実施例1」 "Example 1"

(請求項1) (Claim 1)

対象者の基本情報を入力する手段と、 A means of entering basic information about the target person,

対象者の認知特性を判定する手段と、 Means for assessing the subject's cognitive characteristics;

判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、 A means of proposing the optimal learning method based on the assessment results,

学習コンテンツを提供する手段と、 Means for providing learning content,

学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、 Methods for tracking learning progress and conducting comprehension tests,

対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、 A means of providing individual feedback to the subject,

リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、 A way to resolve questions you have while studying in real time,

対象者の入力や学習進捗をデータベースに保存する手段と、 A means of storing the subject's input and learning progress in a database,

対象者の質問を収集し、生成AIモデルを用いて回答を生成する手段と、 A means of collecting questions from subjects and generating answers using a generative AI model;

対象者の回答を評価し、次の学習コンテンツを動的に提案する手段と、 A means to evaluate the subject's answers and dynamically suggest the next learning content,

を含むシステム。 A system including

(請求項2) (Claim 2)

対象者に対してディスカッションテーマを提案し、対象者間の意見交換を促進する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for suggesting discussion topics to subjects and promoting the exchange of opinions among subjects.

(請求項3) (Claim 3)

対象者の認知特性を判定するための質問やタスクを提供し、対象者の回答を収集、分析する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for providing questions or tasks to assess the subject's cognitive characteristics and collecting and analyzing the subject's responses.

「応用例1」 "Application Example 1"

(請求項1) (Claim 1)

対象者の基本情報を入力する手段と、 A means of entering basic information about the target person,

対象者の認知特性を判定する手段と、 Means for assessing the subject's cognitive characteristics;

判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、 A means of proposing the optimal learning method based on the assessment results,

学習コンテンツを提供する手段と、 Means for providing learning content,

学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、 Methods for tracking learning progress and conducting comprehension tests,

対象者に個別のフィードバックと次の課題を提案する手段と、 A means of providing individual feedback and suggesting next steps to participants,

リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、 A way to resolve questions you have while studying in real time,

対象者間の意見交換を促進する手段と、 Means to promote exchange of opinions among participants,

工業製品の操作方法や制御技術の学習を支援する手段を含むシステム。 A system that includes means to assist in learning how to operate industrial products and control techniques.

(請求項2) (Claim 2)

対象者に対してディスカッションテーマを提案し、対象者間の意見交換を促進する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for suggesting discussion topics to subjects and promoting the exchange of opinions among subjects.

(請求項3) (Claim 3)

対象者の認知特性を判定するための質問やタスクを提供し、対象者の回答を収集、分析する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for providing questions or tasks to assess the subject's cognitive characteristics and collecting and analyzing the subject's responses.

「感情エンジンを組み合わせた場合の実施例2」 "Example 2: Combining Emotion Engines"

(請求項1) (Claim 1)

対象者の基本情報を入力する手段と、 A means of entering basic information about the target person,

対象者の認知特性を判定する手段と、 Means for assessing the subject's cognitive characteristics;

判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、 A means of proposing the optimal learning method based on the assessment results,

学習コンテンツを提供する手段と、 Means for providing learning content,

学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、 Methods for tracking learning progress and conducting comprehension tests,

対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、 A means of providing individual feedback to the subject,

リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、 A way to resolve questions you have while studying in real time,

感情エンジンを用いて対象者の感情状態を認識し対応する手段と、 A means of recognizing and responding to the subject's emotional state using an emotion engine;

を含むシステム。 A system including

(請求項2) (Claim 2)

対象者に対してディスカッションテーマを提案し、対象者間の意見交換を促進する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for suggesting discussion topics to subjects and promoting the exchange of opinions among subjects.

(請求項3) (Claim 3)

対象者の認知特性を判定するための質問やタスクを提供し、対象者の回答を収集、分析する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for providing questions or tasks to assess the subject's cognitive characteristics and collecting and analyzing the subject's responses.

「感情エンジンを組み合わせた場合の応用例2」 "Application Example 2: Combining Emotion Engines"

(請求項1) (Claim 1)

対象者の基本情報を入力する手段と、 A means of entering basic information about the target person,

対象者の認知特性を判定する手段と、 Means for assessing the subject's cognitive characteristics;

判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、 A means of proposing the optimal learning method based on the assessment results,

学習コンテンツを提供する手段と、 Means for providing learning content,

学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、 Methods for tracking learning progress and conducting comprehension tests,

対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、 A means of providing individual feedback to the subject,

リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、 A way to resolve questions you have while studying in real time,

対象者の感情状態を認識し、それに応じてフィードバックを提供する手段と、 Means of recognizing the subject's emotional state and providing feedback accordingly;

ヘッドマウントディスプレイを通じて教育コンテンツを配信する手段と、 A means of delivering educational content through head-mounted displays,

を含むシステム。 A system including

(請求項2) (Claim 2)

対象者に対してディスカッションテーマを提案し、対象者間の意見交換を促進する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for suggesting discussion topics to subjects and promoting the exchange of opinions among subjects.

(請求項3) (Claim 3)

対象者の認知特性を判定するための質問やタスクを提供し、対象者の回答を収集、分析する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for providing questions or tasks to assess the subject's cognitive characteristics and collecting and analyzing the subject's responses.

10、210、310、410 データ処理システム
12 データ処理装置
14 スマートデバイス
214 スマート眼鏡
314 ヘッドセット型端末
414 ロボット

10, 210, 310, 410 Data processing system 12 Data processing device 14 Smart device 214 Smart glasses 314 Headset type terminal 414 Robot

Claims (3)

対象者の基本情報を入力する手段と、
対象者の認知特性を判定する手段と、
判定結果に基づいて最適な学習方法を提案する手段と、
学習コンテンツを提供する手段と、
学習進捗をトラッキングし、理解度テストを実施する手段と、
対象者に個別のフィードバックを提供する手段と、
リアルタイムで学習中の疑問を解決する手段と、
を含むシステム。
A means for inputting basic information of the subject;
a means for determining cognitive characteristics of a subject;
A means for proposing an optimal learning method based on the judgment results;
a means of delivering learning content;
A means to track learning progress and administer comprehension tests;
a means of providing individualized feedback to subjects;
A way to resolve questions during learning in real time,
A system including:
対象者に対してディスカッションテーマを提案し、対象者間の意見交換を促進する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for suggesting discussion topics to subjects and promoting the exchange of opinions among subjects. 対象者の認知特性を判定するための質問やタスクを提供し、対象者の回答を収集、分析する手段をさらに含む請求項1記載のシステム。 The system of claim 1 further includes means for providing questions or tasks to assess the subject's cognitive characteristics and collecting and analyzing the subject's responses.
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