Development and evaluation of AI-powered educational assistant

Παπάζογλου, Αλέξανδρος

Δημιουργία και αξιολόγηση ενός εκπαιδευτικού βοηθού τεχνητής νοημοσύνης

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Παπάζογλου, Αλέξανδρος

Date

2024-10-09

Advisor

Leligou, Helen C. (Nelly)

Thesis of Alexandros Papazoglou (1.852Mb)

Keywords

LLM ; Large language models ; Educational AI ; Chatbot ; Transformers ; NLP ; Livechat-AI ; Τεχνητή νοημοσύνη ; Επεξεργασία φυσικής γλώσσας

Abstract

In order to improve student learning in college courses, this thesis investigates the creation and application of J.A.R.V.I.S. (Just An Resourceful Virtual Instructor and Study-aid), an AIpowered instructional assistant. Through the use of sophisticated Natural Language Processing (NLP) methods, such as refining models like as LLaMA-3 and incorporating pre-made solutions like Livechat AI, J.A.R.V.I.S. offers accurate, context-sensitive support in response to student enquiries. The research is organised around two main strategies: the first is optimising the LLaMA-3 model using Alpaca and Unsloth to produce a highly specialised teaching assistant that can produce responses that are rich in context and information. The second method uses Livechat AI to incorporate the J.A.R.V.I.S. chatbot into a specially designed website, with scalability, userfriendliness, and real-time communication as top priorities.The system's performance was assessed using two main criteria: its feasibility in real-world deployment and its capacity to manage intricate educational issues. The expected result is a notable enhancement in the understanding and involvement of students, since J.A.R.V.I.S. effectively provides precise and pertinent answers customised to meet individual learning requirements. By showcasing the use of cutting-edge natural language processing techniques to improve learning outcomes and providing insights into the advantages and practical difficulties of implementing artificial intelligence in educational settings, this study advances the area of educational technology.

Abstract

Για να βελτιωθεί η μαθησιακή διαδικασία των φοιτητών σε πανεπιστημιακά μαθήματα, αυτή η διατριβή εξετάζει τη δημιουργία και εφαρμογή του J.A.R.V.I.S. (Just An Resourceful Virtual Instructor and Study-aid), ενός εκπαιδευτικού βοηθού ενισχυμένου με τεχνητή νοημοσύνη. Μέσω της χρήσης εξελιγμένων μεθόδων Επεξεργασίας Φυσικής Γλώσσας (NLP), όπως η βελτίωση μοντέλων όπως το LLaMA-3 και η ενσωμάτωση έτοιμων λύσεων όπως το Livechat AI, το J.A.R.V.I.S. προσφέρει ακριβή, ευαίσθητη στο πλαίσιο υποστήριξη σε απαντήσεις σε ερωτήσεις των φοιτητών. Η έρευνα οργανώνεται γύρω από δύο βασικές στρατηγικές: η πρώτη είναι η βελτιστοποίηση του μοντέλου LLaMA-3 με τη χρήση των Alpaca και Unsloth για την παραγωγή ενός εξειδικευμένου δασκάλου που μπορεί να παραγάγει απαντήσεις πλούσιες σε πλαίσιο και πληροφορίες. Η δεύτερη μέθοδος χρησιμοποιεί το Livechat AI για να ενσωματώσει το chatbot J.A.R.V.I.S. σε έναν ειδικά σχεδιασμένο ιστότοπο, με την κλιμάκωση, τη φιλικότητα προς τον χρήστη και την επικοινωνία σε πραγματικό χρόνο ως βασικές προτεραιότητες. Η απόδοση του συστήματος αξιολογήθηκε με βάση δύο κύρια κριτήρια: την πρακτικότητα της εφαρμογής του στον πραγματικό κόσμο και την ικανότητά του να διαχειρίζεται περίπλοκα εκπαιδευτικά ζητήματα. Το αναμενόμενο αποτέλεσμα είναι μια σημαντική βελτίωση στην κατανόηση και τη συμμετοχή των φοιτητών, καθώς το J.A.R.V.I.S. παρέχει αποτελεσματικά ακριβείς και σχετικές απαντήσεις, προσαρμοσμένες για να καλύψουν τις ατομικές μαθησιακές ανάγκες. Παρουσιάζοντας τη χρήση προηγμένων τεχνικών επεξεργασίας φυσικής γλώσσας για τη βελτίωση των μαθησιακών αποτελεσμάτων και παρέχοντας πληροφορίες για τα πλεονεκτήματα και τις πρακτικές δυσκολίες της εφαρμογής της τεχνητής νοημοσύνης σε εκπαιδευτικά περιβάλλοντα, αυτή η μελέτη προάγει τον τομέα της εκπαιδευτικής τεχνολογίας.