动手展览是世界各地科学博物馆和儿童博物馆的主要内容，孩子们喜欢它们。展览邀请孩子们以有趣和有趣的方式探索科学概念。
但孩子们真的向他们学习吗?理想情况下，博物馆工作人员、父母或看护人随时可以帮助引导孩子们参观展览并促进学习，但这并不总是可行的。
卡内基梅隆大学人机交互研究所 (HCII) 的研究人员展示了一种更有效的方法来支持学习和提高参与度。他们使用人工智能创造了一种新型的交互式动手展览，其中包括一个智能的虚拟助手来与参观者互动。
当研究人员将他们的智能展览与传统展览进行比较时，他们发现智能展览增加了学习和展览时间。
“人工智能和计算机视觉将游戏变成了学习，”HCII 教员兼项目负责人 Nesra Yannier 说，他称结果为“有目的的游戏”。
地震台是受欢迎的展品。在一个典型的例子中，孩子们建造塔楼，然后看着它们在摇床上翻滚。展览周围的标志试图让孩子们在玩耍时思考科学，但目前尚不清楚这些标志的效果如何，甚至阅读频率如何。
Yannier 领导了一个研究小组，他们建造了一个 AI 增强型地震台，配备了摄像头、触摸屏、大显示屏和智能代理 NoRilla，它取代了标志。NoRilla - 一种虚拟大猩猩 - 与参与者互动，带领他们度过不同的挑战，并询问有关塔在途中倒塌或未倒塌的问题，并帮助他们做出科学发现。
团队——来自 CMU 的 Yannier、Ken Koedinger 和 Scott Hudson;匹兹堡大学的凯文克劳利;乔治亚理工学院的 Youngwook Do 和 Youngwook Do 在匹兹堡的卡内基科学中心测试了他们的智能地震展览。参加夏令营的小学适龄儿童与智能或传统展览互动，并完成了前后测试以及调查，以衡量他们学到了什么以及他们对实验的喜爱程度。研究人员还观察到参观者在正常时间与展览互动。
前后的测试和调查显示，与传统展览相比，孩子们从人工智能增强的智能科学展览中学到了更多的东西，同时也获得了同样多的乐趣。一个令人惊讶的结果是，即使孩子们在传统展览中进行了更多的拼搭，他们的拼搭技能并没有提高，因为他们主要从事随机调整而不是理解基本概念。人工智能增强的展览不仅帮助孩子们更好地理解[基础]科学概念，而且还转移到更好的建筑和工程技能上。
他们在科学中心的实验还表明，人们在智能展览中花费了大约 6 分钟，是传统展览平均 90 秒的四倍。
HCII 教授 Koedinger 说：“让我印象特别深刻的是该系统如何让孩子们参与真正的科学实验和思考，”孩子们不仅得到了它，而且他们比通常的展览更有趣，即使更多的思考是必须的。”
体验过该展览的孩子的家长表示，与其他展览相比，该展览更具互动性、指导性和指导性，并提供双向交流。他们还评论说：“它采用探究式学习，这是孩子们学习的核心，但也是一种游戏模式，所以它看起来不像是一种学习活动。”
“我们的展览自动化了指导和支持，使动手物理实验成为一种宝贵的学习体验，”Yannier 说。“在博物馆里，父母可能没有相关知识来帮助他们的孩子，而且工作人员可能并不总是有空。使用人工智能和计算机视觉，我们可以将这种体验提供给更多不同背景和更广泛的孩子。”
该团队的研究始于匹兹堡儿童博物馆，在那里他们测试了智能展览的设计，并根据与之互动的人们的反馈进行了改进。
“这项研究将对科学中心未来的展览体验产生持久的影响，”卡内基科学中心的小亨利·布尔 (Henry Buhl Jr.) 主任杰森·布朗 (Jason Brown) 说。“为科学、技术、工程或数学学习和发现创造动手有趣和鼓舞人心的展览体验，是我们成为该地区最独特的博物馆之一的原因。”
该团队最近在《学习科学杂志》上发表了其研究结果。智能科学展览作为长期展览保留在卡内基科学中心。它也在亚特兰大儿童博物馆，不久将在费城的请触摸博物馆和加利福尼亚的圣何塞儿童探索博物馆。
“亚特兰大儿童博物馆很高兴成为这项研究的一部分。正如我们观察到的 NoRilla 在行动中一样，我们看到儿童和成人在通过双手合力应对挑战时有很高的‘停留时间’ - 以计算机为基础的挑战活动，”亚特兰大博物馆展览和教育主任凯伦凯利说。“我们喜欢这种体验与我们通过游戏的力量激发每个孩子的想象力、发现和学习的使命相一致。”
CMU 团队已经开始使用计算机视觉和人工智能创建其他智能科学展览，以教授不同的科学主题。未来的项目包括一个带坡道的展览和一个带天平的展览。
Yannier 强调，这项技术不仅可以增强博物馆的课程，还可以帮助学生在课堂或在家中学习。