谈谈AI+教育:学习机硬件是核心入口 | 国君计算机李沐华团队

（以下内容从国泰君安《谈谈AI+教育:学习机硬件是核心入口 | 国君计算机李沐华团队》研报附件原文摘录）
　　1. 教育是AI核心应用场景之一 自开学季以来，AI+教育应用引起了巨大的热潮。从2023年9月份开学以来，各大AI应用的访问量呈直线上涨的趋势，其中尤其以教育类应用的增长最为显著。根据Alhackathon的数据统计，排名前20的AI应用中，有三个是与教育相关的应用。其中，Q-chat的访问量在9月份上涨了88%，ChegMate更是上涨了110%，在前一个月成绩如此优异的前提下，10月这三款教育应用访问量仍然保持增长态势，且增长幅度超过其他AI应用。值得注意的是，国内文心一言、讯飞星火和智谱清言，在9月份的访问量也环比上涨超过了50%。 近年来，各大互联网头部公司入局AI教育，催化行业快速演绎。根据IT橘子统计，近年来国内外AI教育融资金额稳定提升。在2020年，国内AI教育公司融资总额达308.92亿元，即便除去猿辅导当年的巨额融资，其余AI教育公司融资总额达85亿元，仍是10年来最高水平。多个互联网巨头均在AI教育行业注资并收获一批AI+教育独角兽企业，例如腾讯投资了猿辅导、VIPKID、火花思维、美术宝等公司，字节跳动战略控股/并购开言英语、极课大数据，百度孵化出独角兽企业“作业帮”。互联网企业的资金与技术双重支持，将推进AI教育行业的快速演进。 AI教育应用市场正迎来蓬勃发展时期，潜在空间巨大。随着技术人才与研发资金的大量涌入以及人工智能技术迅速迭代，AI+教育应用有望加速落地，市场规模正在大幅增长。根据Frost Sullivan数据，2018年我国AI+教育市场规模为1034亿元左右，预计到2023年，我国AI+教育市场规模将达到7000亿元以上，行业发展前景十分可观。 2. 教育与AI功能有着天然的适配性，AI推动教育普惠价值 教育领域给AI各项技术的综合应用提供了用武之地。AI教育的定义是借助智能感知、算法，以精准干预、规模化教学、个性化学习等为基本教学策略，培养学习者的智能素养。因为教育场景是极为复杂的，并不是简单的语言沟通或图像识别，而是从听、说、读、写四方面的综合应用，这恰好给了人工智能用武之地，因为基于人工智能的计算、感知、认知三方面的能力在AIGC的影响下有了明显提升，基于AI的教育应用将是AI技术的集大成者。 AI教育的应用面向全体学生、教师、家长群体，场景遍布教学、管理、学习、考试四个环节。对于教育者而言，AI提供了智能化的辅助工具和资源，如智能教学平台和教学助手，帮助他们更好地组织和管理教学过程，提供个性化的学习内容和教学方案。同时，AI的自动化评估与反馈功能可以减轻教师工作负担，通过快速、准确的评分和反馈，提供个性化的学习建议和改进方案。此外，AI的数据驱动决策能够通过数据分析和挖掘帮助教育者了解学生的学习情况和表现。对于学生而言，AI可以提供个性化学习体验和自适应学习支持，根据兴趣、能力和学习风格提供定制化的学习内容和路径。 AI对教育的贡献最主要的就在于个性化、定制化，即学习过程的针对性和趣味性。传统的教育模式往往以班级为单位进行授课和练习，难以满足学生的个体差异和学习需求。1984 年，著名教育学家Benjamin Bloom 在其教育实验中从定量角度证明，接受针对性的一对一辅导的教学组平均表现明显优于传统教学组。借助AI技术，针对性辅导不用再花费高成本，教育可以更好地适应每个学生的独特需求和能力水平。 AI教育应用可以通过分析学生的学习数据和行为模式，提供个性化的学习建议和教学内容。基于学生的学习进度和理解情况，AI可以推荐适合他们的练习题目和学习资源。这种个性化的练习和反馈能够帮助学生有针对性地提升学习能力和理解水平。其次，AI可以根据学生的兴趣和学习风格进行定制化的教学设计，通过分析学生的偏好和倾向，AI能够量身定制教学内容和学习路径，使学习过程更加吸引人和个性化。AI还能提供个性化的评估和反馈。传统的评估方式往往基于标准答案或统一的评分标准，无法全面考虑到学生的个体差异和学习进步。而AI可以根据学生的学习轨迹和表现，提供更准确和个性化的评估结果和反馈建议。这样，学生可以清楚了解自己的学习情况，知道自己的优势和改进方向，从而更有针对性地调整学习策略来提升学习效果。 AI+教育能够在一定程度上弥补教育资源的紧缺与分配不公问题。因为传统的教育资源有限，导致一些学生无法获得高质量的教育，尤其是那些生活在偏远地区或经济条件较为困难的学生。然而AI教育应用为解决这些问题提供了新的可能性。除了传统的在线学习平台和应用程序使得教育资源更普遍可及，在AI技术加持下，智能辅助教学工具可以自动评估学生学习状态，提供实时反馈和个性化建议，帮助学生自我纠正和提升学习效果。虚拟实验室和模拟软件还可以提供实践经验，减少实验设备和材料的需求。这些AI智能辅助教学工具不仅提供了更便捷的学习方式，还能够降低学习所需的经济成本。 3. K12市场是国内AI教育主战场 语言学习与自适应学习是我国AI+教育应用的主要业务方向，具体服务场景与我国教育情况相契合。根据亿欧智库的统计信息，世界AI+教育公司主要集中在中国和美国，且均以语言学习类和自适应学习类（即基于大数据、AI等手段，根据学生情况制定场景化个性化学习内容的应用）为主。然而，美国的语言类学习应用以口语测评和小语种学习为主，中国的语言类软件主要是英语学习应用。美国的自适应学习应用主要以智能在线教育、课程提供为主，而中国的自适应学习应用中不乏原有的拍照搜题应用，这类产品在美国受到的关注较低。早在2019年，搜题类应用在K12学段的覆盖率就已经达到较高水平，尤其在初中与高中阶段，拍照搜题类应用的覆盖率高达90%。后续在国家政策要求下，拍照搜题APP不再会直接给出答案，而是根据学生提交的答案进行批改讲解，实现自适应教育，从而更好地帮助学生理解知识。以上应用在不同国家间具体服务场景的差异与我国扎实的基础教育体系有着密不可分的关系。 K12市场是我国AI+教育应用的主要市场。K12市场是用户量最庞大的市场，根据教育部统计，2022年中国K12阶段人群包括在校生1.99亿人，教师1350.61万人，占据了全中国约14%的人口。K12也是学习需求最旺盛的市场，举个例子，K12中的学生群体每天课后都要完成大量的练习题来巩固知识，同样的，K12中的教师群体每天也需要花时间批改试卷与作业，这种情景就为AI智能搜题与AI智能阅卷等应用提供了极大的需求市场。正因这些原因，K12市场具有更强的变现能力，深受AI+教育企业投资者的追捧。根据艾瑞咨询统计，2013年-2019年，AI+教育领域总融资和达145亿元，其中K12领域融资规模独占78亿元，是整体融资额的53.5%，遥遥领先于其他领域。 从客户端角度看，AI教育应用的使用频率和技术成熟度成正相关。2022年，腾讯研究院针对16万名学生展开来AI教育应用使用调查，其中33%的学生使用过AI教育应用。在使用者中，有一半以上学生使用过AI翻译软件与AI答题软件。这两款软件在人工智能技术大面积普及之前便已有比较长远的发展历史，是学习生活中常见的辅助应用，拥有良好的客户基础，因此其AI渗透速度相较于其他应用模式较快。而AI虚拟助手、监测工具等应用则极少有学生使用，当然这也并不意味着未来无法进一步普及，我们认为，人们对于新鲜事物的接受往往需要一定时间，尽管目前AI教育应用普及率不高，但大模型的催化下，产品渗透有着明显加速的趋势。 4. 大模型推动教育应用能力升级，AI应用加速渗透 AI大模型技术升级有助于推动定制化和个性化AI教育应用快速普及。以GPT-4为代表的通用大模型接踵而至，相比之前拥有更高的语言理解能力、分析能力与逻辑能力，能够根据用户的输入给予更具针对性的反馈。如今AI大模型被普遍地接入主观题智能批改、高难度题目讲解、语言学习等多个教育应用场景中，理解能力的提升自然带来了服务能力的提升。 AI+语言学习：更生动与真实的口语交互，更具针对性的错误解析。语言学习场景是最受AI大模型影响而得到显著能力提升的应用领域。在搭载AI大模型后，语言学习应用将获得多模态的输入输出处理能力，能够与用户进行语音交互，分析并解答用户答案的错误原因，并通过内部的分析和纠正进行打磨后再释放给学生，在实现流畅自然对话的同时提供更具针对性的辅导。 AI+数学学习：更强大的手写公式识别与解题能力。在过去，拍照搜题应用只能够识别纸质打印的题目，并搜寻由人工上传数据建立起的题库再给出结果。倘若题库中从未有人上传过对应题目的解答，则拍照搜题应用就会无能为力，只能将题目对外发布等待其他好心人来解答。如今，在OpenAI推出的新模型GPT-Vision能力测试中，发现大模型已可以准确地识别人类手写的数学公式，并根据模型自己学习积累过的数学知识，准确地解答数学题目——即便这道题并未出现在它的训练数据中。这使得数学、物理等理工科自学的难度大大降低，用户无需等待其他人上传答案，大模型就能告诉学生想知道的一切。 AI+智能批改：不再局限于客观题批改，强大的语言理解力让主观题批改成为可能。先前，试卷选择题部分的批改就普遍被机器代替。随着手写识别能力的提升，机器也可以实现客观填空题的阅卷，但以写作为代表的主观题必须由老师亲自完成，费时费力。伴随着AI能力的提升，AI不仅能识别所有的手写输入，还能够完成错别字纠正、病句识别，实现篇章结构解析、语言表述手法评阅等高难度任务，并根据人工给出的评分规则给出作文打分、总体评语反馈、范文推荐等。在重大型考试中，机器或许还无法代替人工完成全部主观题评判，但在日常的学习过程中，机器评卷已能极大程度地减轻教师的负担。 5.学习机符合国内生态打法，大模型衍生教育产品落地节奏快 在疫情与“双减“政策的双重驱动下，线上教育的重要性不断提高，学习机的教育市场已然成熟。能够提供大量在线学习资源的学习机的使用率与覆盖率在近几年中快速提高，学习机在提供多种学习类APP的同时，还额外搭载了应用下载限制、防沉迷、护眼等学习管控功能，为学生家长减轻了看管孩子的负担。正因如此，学习机同时获得了老师、学生、家长们的青睐。考虑到学习机成为AI+教育应用的最佳硬件载体，通过软件付费实现盈利的商业模式也得到了厂商实践验证，同时过去传统学习机厂商对用户的市场教育已较为成熟，所以新兴AI大模型技术的进一步渗透也将把学习机当做重要载体，在大模型与学习机的结合上国内已有雏形。 AI能力升级赋能智能学习机，极大推动销量。在拥有AI加持之前，学习机市场规模有限，且只能提供基础的学习资源。但伴随着AI+教育软件应用的能力升级，相关厂家尝试将自己独有的AI教育资源与学习机相整合配套出售，以提供更全面的智能教育服务。购买了这类学习机的用户不仅能享受其中搭载的独家学习资源，还能在内置AI的帮助下通过图片、音频、视频等多模态的方式更具针对性地展开练习。智能学习机中配备的应用限制下载、护眼模式等功能也为家长减轻了一些管理负担。根据久谦中泰数据统计，2022年三大电商平台平台天猫、京东、抖音学习机线上销量约293万台，2023年1-5月销量约126万台，同比增长约83.6%。学习机的销量飞升，为AI教育厂家带来了新营收途径，极大促进了AI应用的商业落地。 国内学习机布局路线一：功能全面化，实现集所有AI加持的教育应用于一体。以科大讯飞的T20 Pro学习机为例，其搭载了利用大模型优化的4项功能：AI同步精准学、中文作文批改、英文作文批改与口语对话Talk Talk，这覆盖了我们在前一章提到的因AI大模型提升效果最明显的几款教育应用。此外，科大讯飞还做到了教学内容全年级、全理科科目覆盖。这样的功能与资源集成，突破了传统学习机只能实现点读类、入门基础知识教学的瓶颈，也免去了学生与家长搜集各类APP、平台以及学习资料的麻烦，实现一站式教育服务。 国内学习机布局路线二：内容深度化，独家打造学习资料铸造教育资源壁垒。在双减政策后，校外学科类培训资源大幅减少，学生与家长无法对校内知识点展开进一步的巩固与拔高。以学而思XPad为例的学习机很好的满足了学生与家长的这一需求。该学习机上搭载有学而思潜心20年研发的校内同步学课程，用于基础知识的巩固。学而思在双减前自研打造的培优与竞赛课程资源先也在学习机内上线，可由学生根据自身情况选择参与。XPad上的全部学习资源都是由学而思独家打造的高质量资源，未来还将上线自研数学模型MathGPT，这些都是其余任何学习机上没有的资料。凭借着资源优势，学而思逐步在自己的学习机上铸造出教育资源壁垒，使其能在在一众竞争者中脱颖而出，销量火爆。 国内学习机布局路线三：受众广泛化，教学延伸至学前素质教育，不再局限于K12。近年来，我国政府与个人家庭在幼儿教育上的开销逐年增长。据教育部统计，2023年全国学前教育经费总投入达4099亿元，比上年增长11.63%，增速超过义务教育与高中阶段教育。据共研产业咨询统计，2022年我国幼儿教育市场规模达5434亿元，其中幼儿培训及服务业务占据总市场规模的66.2%。在这样的市场需求背景下，推出专注于学前教育的学习机是大势所趋。希沃学习机即主打低学龄儿童素养培育与学习启发，其教研团队依据教育部颁发的《3-6岁儿童学习与发展指南》、加德纳多元智能教育理论，为3-8岁儿童独家打造成长体系。学习机内置丰富的可互动绘本资源，且屏幕拥有优秀的视力保护能力，极大帮助学龄前儿童展开趣味素质拓展学习。 国内通用大模型陆续接入AI教育应用，教育领域垂类大模型逐步上线。在目前已落地的通用大模型中，由百度推出的文心一言及科大讯飞推出的星火大模型已明确接入其推出的学习机产品，为AI+教育应用赋能。除此之外，许多专用于教育领域的AI模型也在陆续上线。例如，由网易有道研发的子曰大模型于2023年7月正式发布，该模型拥有虚拟人口语教练Hi Echo、LLM翻译、AI作文指导、语法精讲、AIBox、文档问答六大应用成果。学而思研制的MathGPT数学大模型也于2023年8月正式上线并开启公测，主攻数学领域的解题和题目讲解算法。随着AI技术的迭代与教育需求的增长，大模型与教育的结合在未来将会变的更加频繁、更为深入。 合规声明：本文节选自已经入库的正式研究报告，如需PDF原文请后台留言。 - end - 欢迎加入产业交流群！ 欢迎所有对计算机产业研究和投资感兴趣的盆友（包括云计算、网络安全、医疗IT、金融科技、人工智能、自动驾驶等）后台留言加入我们的产业交流群。我们的目标是建立系统的计算机产业研究框架，提高整个A股的IT行业研究水平，减少韭菜数量，普度众生。 人工智能相关报告 1. 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