专利技术助推公益教育VIPKID星云EI平台让山里瓦看世界

近年来，各种先进技术不断推动在线教育的快速发展，成为在线教育企业竞争力的“护城河”。技术专利不仅反映了一个企业的技术创新水平，而且为企业的市场发展和用户认可贡献了大量的精力。截至2021年4月，在线教育技术企业VIPKID已通过知识产权局初审，成为在线教育领域发明专利数量最多的企业之一。

作为一家教育科技公司，VIPKID一直非常重视技术创新，相关发明专利涵盖教学研究、课前课后教学设备使用、平台运营、AI技术应用等各个方面；涵盖语言理解、图像识别、语音处理、音视频传输、教学监控、自适应系统、知识图谱、用户画像等24个技术领域；它已被广泛应用于VIPKID的教学、学习、培训、评估和测试。

此外，VIPKID致力于将自身的教育资源投入到公益教育中，通过先进的专利技术促进教育资源的平衡。其自主开发的星云EI平台，深入整合人工智能AI技术，构建真正能帮助孩子学习的教育大数据，旨在通过技术赋能教育为用户提供更好的学习体验。多年来，星云EI平台的一系列经典实践，给行业带来了很多生动的案例。

在2018年9月的中国高层发展论坛上，来自甘肃定西山区的男孩王千出现在他演讲的视频中。12岁的王千金从未出过山，他的祖先在山里工作。但是，他在美国有一个外教，每周带他去认识山外的世界。经过三年的学习，王千金有一个梦想：看到山外的大海，每周读一本书，学好知识，成为一名护士。

王千金的故事发生在维普基德建造的“世界级”酒店。在这里，5万多名偏远山区的学龄儿童出现在每周一次的国际现场视频课堂上。在外教的指导下，他们学习语言，看世界，决心用自己的知识走出与父母不同的人生轨迹。

这样的故事在VIPKID的平台上无时无刻不在发生。七年来，VIPKID搭建并打磨了“星云EI”平台，从而将“世界课堂”带给全球数百万儿童，连接优质教育资源，让他们的未来因科技而更美好。在这数百万儿童群体中，有5万多名山区儿童因为“世界一流”的理念，未来有了更多的选择。

星云EI：基于教育大数据和人工智能的高品质音视频直播平台

据报道，“星云”是指国内每个孩子都不会因为地域而落后，无论在哪里都能学到像星云一样明亮的知识。“EI”代表教育智能，是VIPKID为教育场景开发定制的AI技术。

星云EI底层是低延时高稳定的音视频教室直播技术。星云系统提供核心数据中心分布，保障骨干网络能力，解决全球网络互联互通和在线教室优化；通过国内外供应商和节点网络，增加国内边缘节点和海外节点的覆盖范围；借助“边缘-中心”路由优化技术优化回源网络的质量；SDN方案优化了整个链路的端到端使用场景。

星云EI还利用具有自主知识产权的AI和大数据技术，将在线教育大数据与学习效果系统连接起来。通过对近几年全体师生每节课的AI分析，自动提取最高效的在线教学动作，高效迭代教学系统，形成师生共享的个性化学习地图。该平台以每节课的学生和教师的视频为输入，结合业界领先的图像分析算法、音频处理算法和语义分析算法，实时监控在线教育整个教学过程中的约100项指标，包括课堂表现、课前课后学习行为、LP检查员以及各个阶段的学习结果。星云EI分析了80万名学生和8800万个班级，共处理了1.76亿个时长超过50亿分钟的视频，总计超过40亿个索引数据，输出52.8亿个AI索引。AI计算采用流处理架构实现，整体处理时效在T 1内完成。借助先进的AI技术，挖掘学习现象背后的因果逻辑，从而可以追溯教学、学习、训练、测试、评价各个环节的优化，通过AI教师实现真正的适应性学习。

在线一对一教室在星云EI音视频直播技术的保障下，实现了高清视频互动交流，保证了网络和信息安全的顺畅稳定。在实时并发课程多达3.5万门的环境下，网络延时不到200ms，课程完成率提高到99.5%，网络原因导致的投诉下降到1%以下，意味着每年可以为中国孩子提供91万门以上的优质外教课程。

星云EI实现了真实教师AI的头像，并根据定制的文本内容，使用GAN可视化生成算法结合语音技术生成自然表情和肢体语言的教师图像。生成的视频主观评分大于75%，用于衡量声画同步程度的人脸关键点L2距离仅为0.6。真正的教师AI头像内置的TTS技术可以在中文和英文之间自由转换。通过添加引导注意等技巧，优化序列对齐信息，同时完成汉语和英语的韵律预测，实现类似于人发音的韵律特征。目前真正的教师AI头像已经应用了近20年

%的非1对1教学任务当中，可以实时与孩子产生交互，根据孩子的回答内容给出不一样的反馈，提升互动性。AI老师的出现打破了山区教育“师资成本过高”和“供给稀缺”的瓶颈，可极大地节约运营、助教、销售等金钱成本，以及培训老师所需的时间成本。

星云EI还提供了智能口语测评能力，满足山区孩子学习效果外化的迫切寻求。语言学习过程中，山区的孩子们缺少说练的场景。VIPKID研发的AI口语评测和AI智慧教育，让边远贫困孩子上课之后，仍然可以持续说英语听英语。

VIPKID利用积累了7年的英语外教的语音数据，通过半监督机器学习、DNN GoP的口语评测技术，融合BLSTM、TDNNF、CTC、Attention、GBDT等多种网络结构与算法机制，提取包括GoP在内的超过100维的高维口语语音特征，针对性的构建了充分适合中国青少儿学习英语时的口语练习评测模型和系统。其AI英语口语评测技术能够具有卓越的适合中国青少儿的英语口语水平准确度和区分度。星云EI口语评测的Pearson相关系数比国内平均水平提升了11.6%。系统针对实际学习场景，通过语音活动检测、语音信号前端处理、ASR、声纹与说话人分离等多种语音技术的优化，可靠保障了课堂教学以及各个口语练习场景的评测质量和用户交互体验，达成率超过98.3%。目前，VIPKID的AI口语评测系统，已成为近百万青少儿的最佳“AI陪练老师”，日均调用量已达近千万次。

为提升老师人效，星云EI集成了自动作业批改平台。自动作业批改基于光符识别技术(OCR)和自然语言技术(NLP)实现，自上线来日均批改作业10W+，日均节省每个教辅老师人力2小时。家长或老师只需拍照作业上传检查，平台将在1秒内给出批改结果，对有错误的题目进行高亮标注，并推荐出正确的答案。自动作业帮助山区老师人效提升达到30%以上，将更多的精力给与到与孩子互动的环节，同时孩子们也享受到更快更准确的作业批改质量。

星云EI还实现教育界首个“AI看课”系统，“AI看课”能够利用音视频分析技术，自动总结上课信息，快速了解师生上课背景，以此作为师生互动情况的重要参考。该系统集成了课件大纲，可以帮助教辅老师快速、全面了解本节课外教授课知识点。该系统还自动给UA测评、外教发音、学生发音、精彩视频等信息打点，帮助教辅老师快速掌握整节课师生核心指标是否正常。使用“AI看课”系统，家长还可以随时查看学习情况。部分在外务工的山区孩子家长，更是可以借助此系统了解孩子学习进展，增进亲子联系。目前AI看课系统已经达到了日均20多万节课的调用量，让孩子的每一节课都成为收获满满的精彩回忆。

经验迁移，助推教育精准扶贫

“扶贫必扶智，治贫先重教”，为贫困山区儿童提供良好教育，是社会阻断贫困代际传递的有效途径。在为东部发达城市学生提供一对一教育服务四年后，VIPKID沉淀在线教学能力，迁移服务经验，推出“乡村公益英语课堂”项目，实现北美外教与贫困山区儿童直接在线，有力的推动了教育扶贫的实施。

众多“王前进们”的故事正在VIPKID平台上发生，还有更多“埋下一颗种子 长出一棵大树”的美好故事即将发生。借助科技的力量，让世界更美好，这是全人类的梦想，究根到底，“科技向善”是全世界共同的愿景。VIPKID在“科技向善”的愿景指导下，面对“教育扶贫”这一课题，“软”“硬”并施，借助互联网技术打破城乡教学之间的壁垒。这一创新，将为“教育扶贫”这一国家战略开创新模式。

在推动教育精准扶贫的背后，VIPKID在技术上的投入与研发同样收获了众多来自外界的肯定。凭借302件技术发明专利领跑行业的同时，VIPKID还在美国、欧洲、日本、韩国、台湾等多个国家/地区进行了专利的海外布局，并在2020年斩获了“北京市海淀区高价值专利培育大赛”大奖。星云EI平台作为VIPKID的重要技术研发成果，承载了VIPKID强大的技术实力，同时也体现出了VIPKID在技术上的高投入以及领先性。未来，凭借星云EI平台，VIPKID将帮助更多的孩子们连接优质教育资源，插上梦想的翅膀。