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一起教育科技基于英特尔 技术优化 AI 口语测评平台 赋能英语教学

来源::网络整理 | 作者:管理员 | 本文已影响

人工智能 (AI) 技术的广泛应用深度改变了教育的形态,催生了蓬勃发展的智慧教育。得益于数据的不断积累、算力的不断突破、以及算法的持续创新,基于AI的计算机视觉、语音交互、自然语言理解等应用在教育行业得到了快速发展,能够通过深入挖掘端到端的海量教育数据价值,为教学工作提供出色支持,从而显著降低教师的教学负担,提升教学的精准性、有效性、针对性。

一起教育科技近年来持续强化“AI+教育”的融合,并在旗下的免费学习工具“一起作业”中推出了应用 AI 技术、可以对学生英语口语水平进行准确测评的一起作业 AI 口语测评平台,致力于为老师们提供更加精准的分数评判体系,为学生们提供更加有效的学情反馈。为提升基础设施平台对于海量业务的支撑能力,为师生提供更高效的智能口语测评服务,一起教育科技使用第二代英特尔 至强 可扩展处理器搭建了 AI 服务器,显著提升了性能表现,不仅能够支撑亿级日均调用量的需求,而且在总体拥有成本 (TCO) 方面具备出色优势。

背景:AI 技术助力降低口语学习门槛,提升学习效果

在英语学习过程中,口语是非常重要的一部分,为提升英语口语水平,全国诸多地区在中考英语中增加口语测试,各个学校作为英语教学的主体,广泛强化了英语口语学习,并通过口语教学、口语测评、口语纠正等方式来提升学生的口语能力。在传统口语学习场景中,要评判口语水平,往往需要师生以“一对一”的方式来进行,教师有限的时间和精力与学生大量的口语评判需求之间形成了尖锐的矛盾,学校需要能够智能、准确地测评学生口语的平台,以满足口语学习的旺盛需求。

在此背景下,利用 AI 技术的口语测评平台应运而生。此类平台能够利用计算机辅助语言学习(Computer Assisted Language Learning)等技术,将用户口语发音所形成的音频数据进行特征提取,并输入到声学模型。随后,平台会将声学模型与语言模型进行融合计算,最终对于用户的发音进行评分。其评测维度包括发音准确度、流畅度、自然度、完整度等,能够帮助学生智能检测口语学习成果。

一起教育科技AI Lab负责人饶丰指出:“AI 口语测评平台的重要意义不仅在于其能够提供一套高效、智能化、随取随用的口语评测能力,显著降低学校与老师的教学负担,还有利于弥补区域之间的教育质量鸿沟,推动教育公平。由于经济发达区域与落后区域在口语教学资源方面存在巨大差异,导致大量三四线城市以及乡村的中小学生难以获得高质量的口语教育,口语评测的质量难以保证,而 AI 口语测评与在线教育的结合,能够通过标准化、普适化的服务,让偏远地区的学生也能够享受到优秀的教育资源。”

基于在 AI 等技术方面的长期积累与创新,一起教育科技推出了搭载智能引擎的一起作业 AI 口语测评平台,该平台在评测准确性、评测效率等方面都实现了突破,能够真实地反映出学生当前口语的真实水平,并给出纠错建议。目前,一起作业AI 口语测评平台已经累计了千万级用户,日均服务调用量达到亿级。

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图1. 一起作业 AI 口语测评平台

如此巨大的服务规模给后端基础设施带来了沉重的压力。由于中小学口语教育的特殊性,每天的 19:00-21:00 是学生在线进行口语学习与测评的高峰期,服务瞬时并发量极高,一旦后端的 AI 基础设施平台无法承载如此巨大的服务并发量,可能导致服务速度变慢。此外,用户对于 AI 口语测评的性能正在提出越来越高的要求,高实时性与低延迟正在成为用户体验的重要组成部分,一起教育科技希望能够降低口语测评系统的实时率(RTF, Real Time Factor)1,以提升用户体验和服务吞吐率。

除了性能之外,总体拥有成本(TCO)也是重要的考量因素。虽然基于 GPU 的 AI 服务器能够在性能上满足声学训练与推理的需求,但是采购、部署与运维成本较高,而且其较为复杂的采购流程意味着较高的时间成本,难以实现快速的敏捷扩展。相较之下,基于 CPU 的 AI 服务器能够高效利用已有硬件的基础设施,在大量应用场景下有着更高的 TCO 优势。

解决方案:一起教育科技基于英特尔架构优化 AI 处理能力

为了向师生提供更卓越的口语教育服务,一起教育科技从应用与基础设施两个方面进行了针对性的设计与优化。从应用层面来看,为了给各地的教师和学生提供一套符合课标、以及地方考试统一要求的评分标准,满足日常练习、课后作业、形成性和过程性评价、以及考试评测等各个场景下的英语口语活动需求,一起教育科技认真研究分析了全国近三十个省市的英语口语考试评测标准和《中学英语课程标准》,制订了一套具有普适性的通用评分标准。

一起作业 AI 口语测评平台能够严格按照这一通用打分标准对学生的作答进行评判,其使用了全国各地的题型对此套标准进行了检验,并运用技术手段和大批量数据统计的方式进行复核,证明其在对各式题型、各地区评分要求的适应,以及运用分数手段明确显示学生口语水准方面都有着良好的效果。

在基础设施层面,一起教育科技采用了搭载英特尔 至强 金牌 6230 处理器的 AI 服务器来承载智能口语测评服务。英特尔 至强 金牌 6230 处理器属于第二代英特尔 至强 可扩展处理器家族,为计算密集型工作负载提供了高性能和可扩展性。该处理器集成了英特尔 超级通道互联(英特尔 UPI)、英特尔 Infrastructure Management 技术(英特尔 IMT)和英特尔 高级矢量扩展指令集512(英特尔 AVX-512)等领先功能,可满足严苛的 I/O 密集型工作负载的需求。

尤为重要的是,第二代英特尔 至强 可扩展处理器还内置人工智能加速功能,并已针对工作负载进行优化,能够为各种高性能计算工作负载、AI应用以及高密度基础设施带来一流的性能和内存带宽。同时,采用矢量神经网络指令(VNNI)的英特尔 深度学习加速(英特尔 DL Boost)显著提高了人工智能推理的表现,这使其成为一起教育科技在云平台上拓展 AI 应用的卓越基础设施。

为了验证基于英特尔 至强 金牌 6230 处理器的 AI 服务器带来的性能提升,一起教育科技搭建了测试环境,测试配置如表 1 所示:

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