NSF助成 約108万ドル：機織り機で「機械学習の数学」を体感する学部AI教育（UCアーバイン）

本助成は「AIで学ぶ」と「AIを学ぶ」を一つにした学部教育のデザイン研究だ。しかも、その舞台がコンピュータでなく機織り機だという点が独創的である。

1AIリテラシーの国家的な必要性

背景にあるのは、AIリテラシーの国家的な必要性だ。プロジェクトが目指すのは、すべての学部生が——専攻を問わず——AIを理解し、批判し、思慮深く関わる力を身につけること。AI対応技術を使いこなし、公共の議論に参加し、情報に基づいて判断するのに必要な概念的基礎を、幅広い学習者に届けることを国家的重要性として位置づける。

2行列分解を織りで体感する

中核のアイデアが際立っている。機械学習の数学的な基盤である行列分解(matrix factorization)を、シャフト機織り機(shaft loom)という具体物を「境界オブジェクト」として体感させる。織り機は、縦糸をどう組み合わせるかという物理的な制約の中でパターンを生む装置だ。

その制約を足場(scaffold)にして、抽象化・パターン分解・圧縮・汎化・過学習(overfitting)といった機械学習の中核概念を、手を動かしながら探究する。抽象的なAIの考えを「触れる」形にする、という発想である。

3研究としての問い

研究としての問いも具体的だ。織りの物理的制約は機械学習の表現の理解にどう足場を与えるか。どのカリキュラム設計が分解・抽象の習得を可能にするか。カリキュラム開発者と教員の協調設計が、どう分野への適応を支えるか。そして、会話型AIエージェントが、数学・プログラミング・アート・デザインという異なる背景を持つ学生に合わせて、足場かけをどう調整できるか。

これらを学習分析・成績評価・学生インタラクションの質的分析という混合研究法で、複数の教育文脈にわたり比較評価する。