O mundo enfrenta uma crise fundamental na aprendizagem. Hoje, 251 milhões de crianças em todo o mundo estão fora da escola e quase 70% das crianças de 10 anos em países de baixa e média renda não conseguem ler ou compreender textos básicos. Superar essa lacuna na aprendizagem fundamental é essencial para alcançar o Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 4 das Nações Unidas, que visa garantir uma educação inclusiva e equitativa e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.

Para enfrentar esse desafio, a Capgemini fez uma parceria com a UNESCO e com a AWS, em colaboração contínua, para desenvolver uma solução baseada em IA generativa capaz de analisar dados de avaliação de aprendizagem em larga escala. Esses dados fornecem informações valiosas, mas são frequentemente subutilizados, principalmente em países de baixa e média renda, devido às limitações de tempo, conhecimento especializado, recursos financeiros e infraestrutura. A colaboração entre a UNESCO e a Capgemini tem o potencial de permitir que os países interpretem a riqueza de dados de avaliação de aprendizagem, facilitando a tomada de decisões baseadas em evidências que aprimorem os resultados da aprendizagem, neste caso, as habilidades de leitura das crianças.

Impulsionando a inovação com competição

Este projeto se encaixou perfeitamente no Desafio Global de Ciência de Dados (GDSC) da Capgemini. Ao terceirizar o processo de desenvolvimento, os participantes trouxeram uma enorme variedade de experiências e conhecimentos, impulsionando a inovação com o poder da competição. Essa abordagem já havia comprovado seu valor com iniciativas bem-sucedidas de aplicação de IA na proteção da biodiversidade e no estudo de ambientes oceânicos.

“Todos os anos, ficamos entusiasmados em aplicar nossa experiência coletiva a um desafio essencial”, afirma Niraj Parihar, CEO de P&D da Capgemini. “Com foco na educação, percebemos o potencial da IA ​​generativa para processar dados e ajudar líderes do mundo todo a tomar decisões mais embasadas em políticas educacionais.”

Na sétima edição do Desafio Global de Ciência de Dados (GDSC), os participantes foram desafiados a criar um especialista em políticas educacionais com IA, capaz de analisar e fornecer insights a partir do conjunto de dados PIRLS 2021, um dos estudos mais abrangentes do mundo sobre alfabetização infantil. Quase 1.500 participantes se juntaram ao desafio e desenvolveram sistemas de IA capazes de responder de forma inteligente a perguntas complexas sobre tendências educacionais, desempenho dos alunos e práticas de ensino.

Ao utilizar modelos linguísticos avançados e sistemas de agentes, as equipes criaram soluções capazes de processar e interpretar dados de 400.000 estudantes em 57 países, tornando informações educacionais complexas acessíveis a formuladores de políticas, educadores e pesquisadores. As soluções vencedoras demonstraram a capacidade de fornecer respostas baseadas em dados sobre diversos assuntos, desde o impacto da COVID-19 nos hábitos de leitura até os hábitos e o desempenho de alunos do 4º ano, apoiando, em última análise, a missão da UNESCO de garantir uma educação inclusiva, equitativa e de qualidade para todos.

Na Capgemini, as equipes utilizaram a tecnologia da AWS, incluindo o Amazon Bedrock e o SageMaker, para explorar as possibilidades. Ao aprenderem a usar a tecnologia mais recente, as equipes colaboraram e competiram entre si para desenvolver, treinar e testar seus modelos.

“A UNESCO acredita que a IA, e em particular a IA generativa – se desenvolvida e implementada com uma base ética sólida e uma abordagem centrada no ser humano – pode ser uma ferramenta poderosa para apoiar formuladores de políticas, líderes escolares e educadores no fornecimento de assistência direcionada aos alunos”, afirma Borhene Chakroun, Diretor de Políticas e Sistemas de Aprendizagem ao Longo da Vida da UNESCO.

Avanços na IA para políticas e práticas educacionais

Ao final do GDSC, um painel composto por representantes da UNESCO, AWS e Capgemini selecionou uma equipe vencedora após uma comparação minuciosa de diversos modelos em relação aos objetivos estabelecidos. A solução de IA escolhida demonstra como consultar e compreender grandes conjuntos de dados, combinar essas informações com outras fontes de dados verificadas e explicar o resultado visualmente e por meio de texto.

número de estudantes que participaram do estudo

“A experiência de ensino e aprendizagem é absolutamente vital para o futuro do nosso planeta e para a paz global”, explica Mike Miller, Líder Sênior de Produto de IA Generativa da AWS. “Ao longo da competição, vimos como a IA generativa pode ajudar a tornar a educação mais eficaz em todo o mundo e permitir que nossa comunidade global se comprometa com um desenvolvimento mais sustentável.”

A equipe vencedora, insAIghtED, desenvolveu uma solução inovadora com o objetivo de aprimorar o conhecimento educacional utilizando agentes de IA avançados. Seu modelo aproveita o banco de dados PIRLS 2021, que fornece dados estruturados e baseados em amostras sobre as habilidades de leitura de alunos do 4º ano do ensino fundamental em todo o mundo.

No entanto, reconhecendo as limitações de depender exclusivamente desse conjunto de dados, a equipe expandiu seu modelo para incorporar fontes de dados adicionais, como PIB, expectativa de vida, estatísticas populacionais e até mesmo conteúdo do YouTube. Este sistema de IA multiagente foi projetado para fornecer insights detalhados para educadores e formuladores de políticas, oferecendo respostas curtas, visualizações de dados, explicações elaboradas e até mesmo uma seção divertida para engajar os usuários.

A arquitetura da solução envolve um analista de dados líder, um engenheiro de dados, um preparador de gráficos e um cientista de dados, cada um contribuindo para diferentes aspectos da funcionalidade do modelo. O sistema é capaz de consultar bancos de dados, agregar dados, realizar buscas na internet e preparar respostas elaboradas. Ao integrar diversas fontes de dados e empregar estruturas de IA de última geração, como Langchain e crewAI, o modelo insAIghtED oferece insights impactantes e práticos que vão além dos números, ajudando a abordar desafios e tendências complexas na área da educação.

“Estamos extremamente orgulhosos de fazer parte deste projeto. O GDSC é sempre uma oportunidade empolgante, e desta vez não foi diferente”, afirma Niraj Parihar. “A colaboração entre nós, a UNESCO e a AWS demonstrou o potencial positivo da IA ​​de última geração e representou um passo importante para o avanço de uma tomada de decisão mais baseada em dados na educação.”

Essa solução de IA generativa já torna os insights baseados em dados acessíveis a todos, oferecendo orientações antes disponíveis apenas para especialistas. Essa democratização dos dados e das informações que eles revelam tem o potencial de orientar ações em todo o mundo, uma vez que os formuladores de políticas podem acessar instantaneamente insights e evidências que os ajudam a tomar decisões informadas sobre educação.

Além disso, a UNESCO e a Capgemini estão comprometidas em melhorar os resultados de aprendizagem em todo o mundo, disponibilizando a solução sob uma licença de código aberto. Isso permitirá a adaptação e o uso globais, contribuindo para um bem público compartilhado.