Hệ thống mẫu giáo thông minh smartedu

Nội dung text: Hệ thống mẫu giáo thông minh smartedu

1. HỆ THỐNG MẪU GIÁO THÔNG MINH SMARTEDU Võ Phạm Thành Luân Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh, HUTECH TÓM TẮT Với con em trong lứa tuổi từ 1 đến 6 tuổi, phụ huynh vẫn cần thiết đưa các bé đi học mẫu giáo để các bé làm quen môi trường cộng đồng và bản thân phụ huynh có thể yên tâm làm việc. Tuy nhiên, thực trạng bạo hành trẻ em hiện nay vẫn còn là vấn đề rất nóng và đang được quan tâm do các bé hầu như chưa nhận thức được sâu sắc và chưa có khả năng tự vệ cao. Vì thế phụ huynh luôn có nhu cầu tìm môi trường tin cậy và có thể giám sát con khi đi làm ở bất kì thời điểm nào. Bên cạnh đó, giáo viên mầm non chăm sóc trẻ cũng thường xuyên bị áp lực từ phụ huynh hay dư luận xã hội về nghi vấn bạo hành trẻ trong quá trình trẻ đi học. Vì những lí do trên, chúng tôi phát triển hệ thống mẫu giáo thông minh SmartEdu nhằm hỗ trợ phụ huynh giám sát quá trình hoạt động của bé tại trường. Ngoài ra, SmartEdu còn hỗ trợ các chức năng camera quan sát giao thông xung quanh trường học, quản lý thông tin sức khỏe cơ bản (chiều cao, cân nặng) của bé, Chatbot để hỗ trợ việc giao tiếp giữa nhà trường và phụ huynh, trò chơi vẽ hình giúp bé phát triển trí tưởng tượng. Từ khóa: Camera thông minh, chatbot AI, quản lí sức khỏe bé ,vẽ tự động, xem tình hình giao thông. ABSTRACT For children from 1 to 6 years old, the parents still need to take their children to kindergarten to make children network with the community and the parents can be unworried while working. However, the current situation of child violence is still a very hot problem and is being paid attention. Because the children are almost unaware of their milieu of and not able to self-defend. Therefore, the parents always need to find a reliable environment where they can supervise their children at any time. In addition, the kindergarteners are often under pressure from parents or public opinion on problems of child violence during school hours. For the aboves reasons, we develop SmartEdu, a smart kindergarten system. It helps parents keep track of their child's activities at school. In addition, SmartEdu also supports camera features to monitor traffic states around the school, manage basic health information (height and weight) of children, Chatbot to support communication between schools and parents, drawing game to help children’s imagination grow up. Keywords: Smart camera, AI chatbot, health management, auto draw, traffic view. 1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SMARTEDU Khi khảo sát thực trạng ngày nay cho thấy rằng bạo hành trẻ em đang là vấn đề rất nóng và đáng được quan tâm nhất là đối với các bé ở lứa tuổi mần non, do các bé chưa có thể tự nhận thức được.Vì thế phụ huynh nào cũng muốn tìm cho con một môi trường học tập và phát triển tốt nhất, nhu cầu giám sát con khi đi làm ở bất kì thời điểm nào là cần thiết. Giáo viên chăm sóc trẻ cũng thường xuyên bị áp lực, họ cũng cần được bảo vệ, có chứng cứ khi bị nghi oan, từ đó yên tâm hơn trong việc chăm sóc các bé. Để giải quyết được những vấn đề trên chúng tôi nghiên cứu và phát triển hệ thống mẫu giáo thông minh SmartEdu. Mục tiêu là cung cấp một môi trường cho tất cả phụ huynh truy cập và theo dõi quản lí con em thông qua hệ thống camera ở trường, tích hợp hệ thống cảnh báo thông minh đảm bảo cho bé thoải sức vui chơi nhưng vẫn đảm bảo an toàn. 245
2. Ngoài ra, SmartEdu còn hỗ trợ nhiều chức năng hữu ích như camera quan sát giao thông xung quanh trường học để phụ huynh có thể theo dõi tình trạng giao thông, thời tiết xung quanh trường để có thể chủ động đưa đón. Theo dõi sức khỏe của từng bé tự động nhập cân nặng, chiều cao của bé hàng tuần lên hệ thống để tính toán, phân tích đưa ra các phương pháp ăn uống, chăm sóc riêng cho từng bé. Với hệ thống vẽ tranh thông minh được tích hợp sẵn, bé dễ dàng vẽ phát triển ý tưởng tư duy của mình với những nét vẽ đầu tiên nhưng vẫn ra được những bức tranh đẹp để tạo sự hứng thú cho bé. Hệ thống lưu lại nét vẽ của bé hàng ngày để phụ huynh thấy được sự tiến bộ. Cùng với Chatbot để hỗ trợ việc giao tiếp giữa nhà trường và phụ huynh. Đối với giáo viên, hệ thống giúp lưu trữ lại quá trình dạy bé và chứng cứ quá trình giảng giạy trong trường hợp phụ huynh cần giúp giáo viên an tâm giảng dạy. Trên thực tế cũng đã có nhiều hệ thống tương tự SmartEdu như phần mềm Serene.Kid, LaChildren, Kidsoft [1], . Ưu điểm của những phần mềm này là hỗ trợ việc quản lý một cách dễ dàng, từ đó giúp tiết kiệm thời gian, chi phí trong việc đưa ra các chính sách quản lý phù hợp. Nhược điểm là được viết trên nền tảng cũ, thiếu tính đa dạng, chỉ hoạt động được trên máy tính, không thể tương tác hai chiều, các tính năng rời rạc không tập trung, chỉ tập trung giải quyết vấn đề quản lí. Nhận thấy những bất cập trên, SmartEdu đã xây dựng lên hệ thống đựa trên những công nghệ mới nhất, đa dạng nền tảng hoạt động, phục vụ nhiều đối tượng khác nhau. Với nhiều điểm khác ưu việt hơn so với các hệ thống hiện thời như là : camera thông minh, Chatbot AI, vẽ tự động, quản lí sức khỏe bé, xem tình hình giao thông. Chúng tôi xây dụng những chức năng trên nhằm đáp ứng nhu cầu quan sát trẻ của phụ huynh từ bất cứ đâu, đảm bảo an toàn cho trẻ khi ở trường, quản lí nâng cao sức khỏe, phát triển trí thông minh, và hỗ trợ tối ưu chức năng quản lí bằng nhiều công nghệ mới. 2. TRIỂN KHAI HỆ THỐNG Phần này trình bày chi tiết môi trường đề xuất, công cụ và phương pháp thực hiện phần nghiên cứu tích hợp Camera chống bạo hành, Chatbot AI, AI gợi ý vẽ tranh cho bé, hệ thống quản lí sức khỏe, kết hợp quản lí tính toán trên hệ thống SmartEdu. Hệ thống camera quan sát cảnh báo, nếu lọt ra vùng không được quản lí hệ thống tự động cảnh báo bằng âm thanh trên camera [5] và ghi nhận lại lên hệ thống. Để bảo mẫu có biện pháp xử lí kịp thời. Camera được đề xuất sử dụng là Camera xiaomi 360 1080p vì có giá thành rẻ, dễ lắp đặt, độ phân giải cao và có đèn hồng ngoại để tích hợp các chức năng thông minh, cảnh báo chuyển động. Công nghệ truyền hình ảnh qua ip có tốc độ truyền hình cao, kết hợp thuật toán phân luồng dữ liệu qua tài khoản để phụ huynh có thể xem với chất lượng tốt nhất, sử dụng truyền hình ảnh lên hệ thống giúp quan sát cảnh báo khi có bạo hành và lưu trữ dữ liệu khi cần thiết. Hệ thống Chatbot AI sự dụng bộ ngôn ngữ SimSimi [4] - là một trí tuệ nhân tạo, ứng dụng trò chuyện thông minh được được ISMaker tạo ra vào năm 2002. Chúng tôi tích hợp vào Chatbot của SmartEdu để phụ huynh có thể hỏi, trò chuyện Simsimi như một người hướng dẫn và nó sẽ thông qua cơ sở dữ liệu để đáp lại một cách ngẫu nhiên. Ngoài sử dụng bộ ngôn ngữ lớn từ SimSimi để trả lời những câu hỏi, Chatbot còn được kết hợp thêm Chatfuel mục đích xây dựng các cấu trúc tự động, được thiết lập sẵn để dạy cho Chatbot giúp nó ngày càng hoàn thiện. Với chức năng vẽ tự động, chúng tôi tích hợp công cụ sử dụng AI của Google và Công nghệ Machine Learning (máy học) được sử dụng trong AutoDraw giúp SmartEdu "đoán" được ý các bé vẽ và trích xuất từ thư viện sẵn có ra một hình ảnh tương ứng. Giúp các bé thỏa sức sáng tạo phát huy trí tuệ, trí tưởng tượng không gò bó các bé phù hợp với sự phát triển nền giáo dục hiện nay. Hệ thống quan sát tình hình giao thông xung quanh trường sử dụng các api camera được public từ sở giao thông vận tải TP.Hồ Chí Minh với dạng hình ảnh tự động sử dụng JavaScript [2] cập nhật lại sau 5 giây để tránh quá tải. Mục đích để giúp phụ huynh quanh sát tình hình giao thông xung quanh nhà trường để có kế hoạch đưa đón bé phù hợp nhất. 246
3. Hệ thống chăm sóc sức khỏe cho các bé, giúp phụ huynh theo dõi tình trạng sức khỏe, cân nặng, chiều cao một cách tự động, dùng công nghệ Native Mobile[3] để có thể đồng bộ trên nhiều thiết bị iOS và Android. Sử dụng bằng cân điện tử có kết nối bằng bluetooth giúp việc truyền dữ liệu lên server đồng bộ một cách nhanh chóng nhất đến các thiết bị hiện có. 3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 3.1 Hệ thống Camera quan sát Tích hợp thành công hệ thống quản lí Camera để quan sát các bé từ cổng trường cho đến lớp học. cảnh báo thông minh để quản lí các bé. Xu hướng trong tương lai tích hợp AI giám sát để phát hiện tình huống bạo hành trẻ nhỏ trong nhà trường giúp phụ huynh yên tâm hơn khi gửi bé. Hình 1. Camera tích hợp lên hệ thống. 247
4. 3.2 Hệ thống Chatbot AI Phát triển được Chatbot AI lên trang web chính SmartEdu đưa lên trang chủ nhằm giải quyết những yêu cầu của phụ huynh một cách tự động. Tích hợp thêm nhiều tiện ích thông minh như dạy nấu ăn, hay tìm các bài hát bé ưu thích một cách nhanh chóng trên Chatbot. Hình 2. Dùng Chatbot AI để xin phép cho bé nghỉ 3.3 Hệ thống SmartEdu Health Hệ thống giúp quản lí riêng từng bé, giúp phụ huynh theo dõi tình trạng sức khỏe, cân nặng, chiều cao một cách tự động, tính toán chỉ số sức khỏe BMI, đưa ra các cảnh báo để thay đổi chế độ dinh dưỡng phù hợp cho từng bé. Hình 3. Hệ thống sức khỏe cho bé. 248
5. 3.4 Vẽ Autodraw Hệ thống vẽ tự động giúp bé thỏa sức sáng tạo phát huy trí tuệ, trí tưởng tượng không gò bó các bé phù hợp với sự phát triển. (a) (b) Hình 5. Bức tranh bé vẽ trước (a) vào sau (b) khi AI chỉnh sửa 4. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Hệ thống mẫu giáo Smartedu là một hệ thống có thể mang lại tiềm năm lợi ích rất lớn cho thực tế. Trong bài viết này chúng tôi đã giải quyết được bài toán tích hợp quan sát cảnh báo hạn chế bạo hành trẻ em, giảm áp lực cho bảo mẫu, vấn đề về quản lí, nâng cao sức khỏe cho bé, cũng như phát triển trí thông minh của bé. Tuy dữ liệu thực nghiệm không nhiều, còn một số chưa thể triển khai thích nghiệm do kinh phí, thời gian, nhưng kết quả có tính khả thi cao, chúng tôi tin rằng, hệ thống SmartEdu khi được đưa ra thực tế sử dụng sẽ thúc đẩy nền giáo dục mầm non nước nhà. Trong nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi sẽ tiến hành ứng dụng các quan sát nâng cao, phát hiện hành vi bạo hành, tích hợp nhận dạng nâng cao như nhận dạng tròng mắt gương mặt với khả năng chính xác cao. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] Jon Duckkett JavaScript & c. [3] Bonnie Eisenman Learning React Native: Building Native Mobile Apps with JavaScript [4] [5] 249