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UEDU MIND — PALM

PALM
生理感知語言模型

Physiologically-Aware Language Models — 讓 AI 助教理解你的身心狀態。 當你開啟對話時,系統會根據你的睡眠、壓力、心率變異性等生理數據,自動調整 AI 的回應方式。

關懷嵌入對話本身,而非外部推播通知

從 e-Learning 到 PALM

教育科技的每一次演進,都在擴展 AI 對學習者的理解

1990s–2000s

e-Learning

內容數位化

AI 知道學生的回答:答對或答錯、花了多少時間。學習從教室延伸到螢幕前。

2000s–2010s

m-Learning

裝置與行動力

AI 增加了裝置感知:螢幕大小、網路環境、互動模式。學習不再被桌面電腦綁住。

2010s–2020s

u-Learning

環境脈絡感知

AI 知道環境:位置、時間、溫度、社會脈絡。學習情境開始被理解。

2020s+

PALM

具身脈絡感知

AI 終於感知到學習者的身體:自律神經狀態、睡眠品質、壓力軌跡。學習者本身被理解。

u-Learning 問的是「學生在哪裡?」  →  PALM 問的是「學生怎麼了?」

PALM 如何運作?

三個步驟,讓 AI 助教成為一位理解你的學習夥伴

1

收集

你的穿戴裝置(如 Garmin 手錶)在日常生活中自動記錄睡眠、心率變異性、壓力指數等生理數據,並透過 Webhook 同步到 Uedu 平台。

2

分析

系統以你過去 30 天的數據建立個人基線,透過 z-score 偏移偵測,判斷今天的身心狀態是否異於平常,例如「睡眠比平時短」或「壓力偏高」。

3

調適

當你向 AI 助教發問時,你的生理狀態會注入到 AI 的系統提示中。AI 會據此調整語氣、篇幅與策略 — 例如壓力高時放慢節奏,睡眠不足時精簡回答。

技術架構

從穿戴裝置原始數據到 AI 助教行為調適的三階段管線

Module 1

統一健康資料抽象層

不同穿戴裝置使用不同的資料格式與取樣頻率。抽象層將 Garmin、Apple HealthKit、Google Health Connect 的異質資料正規化為統一 schema。

支援 BBI(Beat-to-Beat Interval)原始數據
時域分析:SDNN、RMSSD、pNN50
頻域分析:LF、HF、LF/HF ratio
Module 2

個人基線計算

每個人的「正常」不同 — RMSSD 40ms 對 A 同學可能代表良好狀態,對 B 同學卻是壓力訊號。系統用你自己的歷史數據定義你的正常。

zi = (xtoday - μi,30) / σi,30
30 天滾動窗口建立個人基線
|z| > 1.5 視為顯著偏離
最少 7 天資料即可啟動
Module 3

生理→語言上下文建構器

PALM 最獨特的設計:用自然語言(而非數值規則)作為生理訊號與 AI 行為之間的橋樑。LLM 天生擅長理解語言指令。

Learner State:「學生呈現急性睡眠不足與交感神經優勢」
Adaptive Strategy:「縮短回答、放慢節奏、減少蘇格拉底提問」
永遠包含指令:「不要提及健康數據」

實際情境

晚上 11 點,你打開 Uedu 準備問課業問題

系統偵測到這是深夜時段,你今天的壓力指數高於平常。

PALM 自動感知你的狀態

昨晚只睡了 4.5 小時(比平常少 2 小時),HRV 偏低,Body Battery 剩餘 20%。這些資訊被注入 AI 的上下文中。

AI 助教自然地調整回應方式

回答更精簡、重點更明確,語氣更溫和。不會直接說「你該去睡覺了」,而是在對話中自然地關懷你的學習狀態。

同一個問題,四種不同回應

學生問:「可以幫我理解遞迴嗎?」— PALM 根據生理狀態調整教學策略

A

正常狀態

睡眠 7.2h (z=0.1)・RMSSD 正常 (z=-0.2)・LF/HF 平衡

蘇格拉底式提問:「當一個函式呼叫它自己的時候,會發生什麼事?」鼓勵自主探索與思考。

B

急性睡眠不足

睡眠 4.2h (z=-2.1)・RMSSD 低 (z=-2.3)・LF/HF 偏高(交感神經優勢)

直接說明:「遞迴就是一個函式呼叫自己來解決更小的子問題。」簡潔明瞭,並建議稍後再深入。

C

慢性壓力

睡眠 6.0h (z=-0.8)・RMSSD 持續下降 5+ 天・LF/HF 呈上升趨勢

微步驟引導:「我們一步一步來。」用具體範例拆解,搭配鼓勵語氣,降低認知壓力。

D

假陽性

睡眠 7.5h (z=0.3)・RMSSD 低 (z=-1.8)・LF/HF 偏高
但步數 12,000+ (z=+2.5)

維持預設模式:交感神經活化可能來自運動後的生理反應。交叉比對活動數據後,系統選擇不介入。

Invisible Care:在四種情境中,AI 都不會提及睡眠、壓力或健康數據。學生只是感受到 AI 更貼近自己的需要。

感知的生理維度

PALM 整合多項生理指標,建立全面的身心狀態圖像

睡眠

時長、深淺層、REM、品質分數

HRV

心率變異性,反映自律神經狀態

壓力

全天壓力指數平均值

Body Battery

身體能量儲備指數

活動量

步數與每日活動

靜息心率

基礎心跳速率

設計理念

PALM 的每個設計決策,都以學習者的福祉為優先考量

對話即關懷

PALM 不會發送通知告訴你「你該休息了」。關懷是透過 AI 助教的對話語氣、回答長度、策略調整來自然傳達的 — 你可能不會察覺,但你會感受到對話更貼近你的需要。

隱私優先

生理數據僅用於即時調整 AI 回應策略,不會被儲存在對話紀錄中。AI 不會主動向你提及具體數據,除非你主動詢問。數據處理遵循研究倫理規範。

個人化基線

每個人的「正常」不同。PALM 用你過去 30 天的數據建立個人基線,用統計偏移(z-score)判斷今天的狀態,而非使用一刀切的絕對閾值。

優雅降級

如果暫時沒有生理數據(例如忘記戴手錶),AI 助教仍會正常運作。PALM 是一層額外的感知能力,不是對話的前提條件。

倫理反思

PALM 的設計必須在技術可行性與倫理責任之間取得平衡

同理 vs. 監控

Invisible Care 是 PALM 最大的優勢,也是最大的倫理挑戰。系統「知道」學生的健康狀態,卻不讓學生察覺。因此,透明的知情同意至關重要 — 學生必須明確知道生理數據可能影響 AI 的回應方式。

不透明權(Right to Opacity)

學習者應有權決定生理數據是否影響 AI 行為 — 即使已同意資料收集。例如,學生可以同意提供數據供研究使用,但選擇讓 AI 助教不受其影響。PALM 的模組化架構支援這種彈性。

避免病理化

每個人的生理節律不同。每晚睡 6 小時的學生可能表現完全正常,但系統若依群體標準判斷,可能錯誤地標記為「慢性睡眠不足」。個人基線方法正是為了避免這種以群體定義個人的問題。

數位公平

如果只有戴智慧手錶的學生才能獲得更好的 AI 支持,就會形成兩級制教育。PALM 的應對策略:手機 PPG 估算 HRV、行為訊號(打字節奏、回應延遲)作為替代輸入,確保所有學生都能受益。

支援的資料來源

統一健康摘要層,讓不同裝置的使用者都能受益

Garmin Connect

已支援

透過 Garmin Health API Webhook 自動同步,支援 Forerunner、Venu、Fenix 等系列

Apple HealthKit

已支援

透過 Uedu App 讀取 iPhone / Apple Watch 健康數據

Health Connect

已支援

透過 Uedu App 讀取 Android 裝置的統一健康資料

研究展望

PALM 開啟的研究議程,從實證驗證到教育系統的根本轉型

實證驗證

透過 within-subjects crossover 設計,同一群學生交替體驗 PALM 和標準 AI 助教,量測感知同理心、互動品質、認知投入與學習成效。關鍵問題:學生是否察覺到適性化?生理監測本身是否改變行為?

集體生理感知

當一堂課中多數學生同時出現交感神經活化升高與 HRV 下降 — 代表集體認知超載 — 系統可以提示教師:「教室壓力指標偏高,建議暫停或切換教學策略。」PALM 從個人助教擴展為課堂層級的教學感測器。

跨文化研究

在東亞教育場域中,生理監測可能被視為學校的關懷;在北歐脈絡中,同樣的系統可能被感受為監控。需要跨越至少三個文化脈絡(東亞、歐洲、美洲)的多站點研究,才能確保 PALM 的設計原則具備跨文化有效性。

未來硬體演進

5 年內:消費級 EEG 耳機與附帶眼動追蹤的智慧眼鏡,將增加認知負荷與注意力指標。10 年內:感測可能嵌入家具、衣物,學習者無需穿戴任何裝置。PALM 的架構設計為可擴展,隨感測技術進步而增長。

Educational Omics 研究計畫

PALM 是 Uedu Mind 子系統的核心技術,屬於 Educational Omics 架構中 PhysioNeuromics(生理神經組學)維度的應用。 我們探索生理數據如何讓 AI 助教更好地理解學習者的狀態,從而提供更具同理心的教學支持。