近年來，各種先進技術不斷推動在線教育高速發展，成為在線教育企業競爭力“護城河”。技術專利不僅僅體現出了一家企業的技術創新水平，也對企業開拓市場、獲得用戶認可貢獻了巨大能量。截止到2021年4月，在線教育科技企業VIPKID共302件發明專利通過知識產權局初步審查，成為在線教育領域擁有發明專利數量最多的企業之一。
作為一家教育科技公司，VIPKID一直十分重視技術創新，相關發明專利全方位覆蓋了教學研究、教學設備課前課中課后的使用、平臺運營和AI技術應用等眾多環節；涵蓋語言理解、圖像識別、語音處理、音視頻傳輸、教學監控、自適應系統、知識圖譜和用戶畫像等24個技術領域；并被大范圍運用在VIPKID的教、學、練、評、測等多個環節。
此外，VIPKID還致力于將自身的教育資源投入公益教育，通過先進的專利技術推動教育資源平衡。其自研的星云EI平臺，深度集成了人工智能AI技術，構建了能真正幫到孩子學習的教育大數據，旨在通過技術賦能教育，為用戶提供更好的學習體驗。多年來，星云EI平臺的一系列經典實踐，為行業帶來了眾多生動的案例。
2018年9月中國高層發展論壇上，甘肅定西山區的男孩王前進出現在演講視頻中。12歲的王前進從沒走出過大山，其祖輩都在山區務農，然而他卻擁有一位身在美國的外教老師，每周帶他了解大山外的世界。持續三年的學習中，王前進有了夢想：要去看看山外的大海，要每周讀一本書，學好知識做一名護士。
王前進的故事發生在VIPKID搭建的“世界大課堂”中，在這里，超過5萬名的偏遠山區學齡兒童，出現在每周的跨國視頻直播課堂中，在外教老師的引導下，學語言看世界，并立志要用知識，走出和父母不一樣的人生軌跡。
這樣的故事每時每刻都在VIPKID的平臺上發生著，在過去的七年間，VIPKID搭建和打磨了“星云EI”平臺，借此把“世界大課堂”帶給全球數百萬孩子們，連接優質的教育資源，讓他們的未來因科技而更美好。而在這百萬孩子的群體中，5萬多的山區孩子更是因為“世界大課堂”的創想，面對未來擁有了更大的選擇性。
星云EI：基于教育大數據和人工智能的高品質音視頻直播平臺
據介紹，“星云”寓意讓全國每一個孩子都不因地域而落后，無論身處何方都能學習到如星云般璀璨的知識?！癊I”代表Education Intelligence，是VIPKID針對教育教育場景開發定制的AI技術。
星云EI的底層是低延遲高穩定的音視頻課堂直播技術。星云系統提供核心數據中心分布、保障骨干網絡能力，解決了在線課堂的全球網絡互通和優化；通過國內外供應商和節點網絡，增加國內邊緣節點與海外節點的覆蓋；借助“邊緣----中心”路由優化技術，優化回源網絡質量；SDN方案，全鏈路優化端到端的使用場景。
星云EI還利用自主知識產權的AI以及大數據技術，打通了在線教育大數據與學習效果體系之間的聯系。通過AI分析過往數年全部老師和學生的每一節課，自動提取最高效的在線教學動作，實現教學體系高效迭代，形成學生和老師共有的個性化學習圖譜。該平臺以每節課的學生和老師的視頻作為輸入，結合業界領先的圖像分析算法、音頻處理算法以及語義分析算法，通過實時監測在線教育全教學流程中包括課堂表現、課前課后學習行為、LP督學、各階段學習結果約100項指標。星云EI用分析了80萬+學生、8800萬節課，處理視頻總數1.76億條，時長超50億分鐘，總計超40億條指標數據，輸出AI指標52.8億個。AI計算由流式處理架構實現，整體處理時效性在T+1內完成。借助先進的AI技術挖掘學習現象背后的因果邏輯，讓教、學、練、測、評每一個環節的優化都有跡可循，也通過AI老師實現了真正的自適應學習。
在星云EI的音視頻直播技術保障下，在線一對一課堂實現了高清晰度的視頻交互通信，保證網絡順暢穩定與信息安全，在最高達3.5萬課程實時并發的環境下，網絡延時少于200ms，同時完課率提升到了99.5%，因網絡原因而產生的投訴則下降到不足1%，這意味著每年可以為中國孩子多提供超過91萬節的優質外教課程。
星云EI實現了真人老師AI分身 ，利用GAN視覺生成算法并結合語音技術，根據自定義的文本內容生成含有自然表情和肢體語言的老師形象。所生成視頻逼真程度主觀打分超過75%，用于衡量音畫同步水平的人臉關鍵點L2距離僅0.6。真人老師AI分身內置的TTS技術可以在中英雙語言自由轉換，通過加入guided attention等技巧優化序列對齊信息，同時完成了中英文四級韻律預測，實現了近似人類發音的韻律特征。目前真人老師AI分身已應用在近20%的非1對1教學任務當中，可以實時與孩子產生交互，根據孩子的回答內容給出不一樣的反饋，提升互動性。AI老師的出現打破了山區教育“師資成本過高”和“供給稀缺”的瓶頸，可極大地節約運營、助教、銷售等金錢成本，以及培訓老師所需的時間成本。
星云EI還提供了智能口語測評能力，滿足山區孩子學習效果外化的迫切尋求。語言學習過程中，山區的孩子們缺少說練的場景。VIPKID研發的AI口語評測和AI智慧教育，讓邊遠貧困孩子上課之后，仍然可以持續說英語聽英語。
VIPKID利用積累了7年的英語外教的語音數據，通過半監督機器學習、DNN GoP的口語評測技術，融合BLSTM、TDNNF、CTC、Attention、GBDT等多種網絡結構與算法機制，提取包括GoP在內的超過100維的高維口語語音特征，針對性的構建了充分適合中國青少兒學習英語時的口語練習評測模型和系統。其AI英語口語評測技術能夠具有卓越的適合中國青少兒的英語口語水平準確度和區分度。星云EI口語評測的Pearson相關系數比國內平均水平提升了11.6%。系統針對實際學習場景，通過語音活動檢測、語音信號前端處理、ASR、聲紋與說話人分離等多種語音技術的優化，可靠保障了課堂教學以及各個口語練習場景的評測質量和用戶交互體驗，達成率超過98.3%。目前，VIPKID的AI口語評測系統，已成為近百萬青少兒的最佳“AI陪練老師”，日均調用量已達近千萬次。
為提升老師人效，星云EI集成了自動作業批改平臺。自動作業批改基于光符識別技術(OCR)和自然語言技術(NLP)實現，自上線來日均批改作業10W+，日均節省每個教輔老師人力2小時。家長或老師只需拍照作業上傳檢查，平臺將在1秒內給出批改結果，對有錯誤的題目進行高亮標注，并推薦出正確的答案。自動作業幫助山區老師人效提升達到30%以上，將更多的精力給與到與孩子互動的環節，同時孩子們也享受到更快更準確的作業批改質量。
星云EI還實現教育界首個“AI看課”系統，“AI看課”能夠利用音視頻分析技術，自動總結上課信息，快速了解師生上課背景，以此作為師生互動情況的重要參考。該系統集成了課件大綱，可以幫助教輔老師快速、全面了解本節課外教授課知識點。該系統還自動給UA測評、外教發音、學生發音、精彩視頻等信息打點，幫助教輔老師快速掌握整節課師生核心指標是否正常。使用“AI看課”系統，家長還可以隨時查看學習情況。部分在外務工的山區孩子家長，更是可以借助此系統了解孩子學習進展，增進親子聯系。目前AI看課系統已經達到了日均20多萬節課的調用量，讓孩子的每一節課都成為收獲滿滿的精彩回憶。
經驗遷移，助推教育精準扶貧
“扶貧必扶智，治貧先重教”，為貧困山區兒童提供良好教育，是社會阻斷貧困代際傳遞的有效途徑。在為東部發達城市學生提供一對一教育服務四年后，VIPKID沉淀在線教學能力，遷移服務經驗，推出“鄉村公益英語課堂”項目，實現北美外教與貧困山區兒童直接在線，有力的推動了教育扶貧的實施。
眾多“王前進們”的故事正在VIPKID平臺上發生，還有更多“埋下一顆種子 長出一棵大樹”的美好故事即將發生。借助科技的力量，讓世界更美好，這是全人類的夢想，究根到底，“科技向善”是全世界共同的愿景。VIPKID在“科技向善”的愿景指導下，面對“教育扶貧”這一課題，“軟”“硬”并施，借助互聯網技術打破城鄉教學之間的壁壘。這一創新，將為“教育扶貧”這一國家戰略開創新模式。
在推動教育精準扶貧的背后，VIPKID在技術上的投入與研發同樣收獲了眾多來自外界的肯定。憑借302件技術發明專利領跑行業的同時，VIPKID還在美國、歐洲、日本、韓國、臺灣等多個國家/地區進行了專利的海外布局，并在2020年斬獲了“北京市海淀區高價值專利培育大賽”大獎。星云EI平臺作為VIPKID的重要技術研發成果，承載了VIPKID強大的技術實力，同時也體現出了VIPKID在技術上的高投入以及領先性。未來，憑借星云EI平臺，VIPKID將幫助更多的孩子們連接優質教育資源，插上夢想的翅膀。
