金泽工业大学数理工教育研究中心开发了一款利用生成式人工智能的数学、物理学习辅助聊天机器人，并已在该校的学习教材“KIT STEM导航”上发布。负责数学的“马斯科”和负责物理的“坎塔”将以对话形式回答问题，协助用户进行自主学习。
“KIT STEM导航”是一套以高中及大学一、二年级数学、物理课程内容为核心的学习教材。“数学导航”系统整理了基础数学公式，不仅可作为数学词典使用，还收录了解题技巧。“物理导航”则作为物理在线学习教材被广泛应用。这两款教材不仅服务于在校生，还被准学生、高中生、在职人士以及其他大学的学生广泛使用。
此次开发的AI聊天机器人共有两种：解答数学问题的“Mathko”和解答物理问题的“Quanta”。该机器人支持智能手机使用，通过对话形式回答学习者遇到的疑问和问题，旨在促进对学习内容的理解。
负责数学的“Mathko”可解答以大学一年级教育为主的数学领域问题，涵盖微积分、线性代数、微分方程、数列与级数等内容。例如，针对复合函数的微分法、换元积分的思路、矩阵运算、泰勒展开式、向量分析等内容，它会根据用户的理解水平进行讲解。据悉，该系统还能提供包含具体示例和计算过程的详细解说。
负责物理的“坎塔”可解答力学、电磁学、波动、热力学等物理领域的疑问。针对牛顿运动定律、自由落体运动、力的合成与分解、电磁学基础概念、比奥-萨瓦尔定律等内容，它能从概念解释到运用数学公式进行详细讲解。
该聊天机器人的最大特点在于它与金泽工业大学运营的学习支持系统“KIT STEM导航”实现了联动。当用户输入问题时，聊天机器人会检索“KIT STEM导航”中积累的学习内容及相关页面，并参考这些信息生成回答。回答中会显示参考编号，用户可直接查阅作为回答依据的页面。由此，既提高了回答的可靠性，确保了与学习内容的整合性，又实现了对相关教材的顺畅引导。
该系统的开发背景源于近年来生成式AI技术的发展。尽管AI在教育领域的应用前景日益广阔，但一般的生成式AI有时会生成错误信息，因此在教育现场的应用中，需要建立专门领域的知识库并提高回答的可靠性。该研究旨在利用生成式AI技术、大规模语言模型（LLM）以及检索增强生成（RAG）等技术，构建能够让学习者高效获取所需知识的学习支持环境。
该聊天机器人还实现了针对学习用途设计的特殊功能。其具备可根据提问内容切换回答方式的“思考模式”，开启该模式时可应对复杂问题或详细说明，关闭时则提供简洁快速的回答。
今后，计划进一步强化与“KIT STEM导航”的联动功能，旨在根据学习记录和学习状况实现个性化的优化学习支持。此外，在提升回答准确性、新增学习支持功能以及验证教育效果的同时，计划继续推进利用生成式AI构建新一代学习支持环境的工作。
该AI聊天机器人是作为科学研究费补助金（基础研究（C）“利用生成式AI开发数理教育支持聊天机器人并将其引入在线学习系统”）项目的一部分，由金泽工业大学基础教育部数理数据科学AI教育课程教授、该科研费项目首席研究员西冈圭太开发。
