AI的空间智能：评估GPT-4对PSVT:R和增强现实中空间变换的理解

空间智能在建筑、建设、科学、技术、工程、数学（STEM）和医学领域非常重要。理解三维（3D）空间旋转可以涉及语言描述和视觉或交互示例，说明物体在3D空间中如何改变方向。最近的研究表明，具备语言和视觉能力的人工智能（AI）在空间推理方面仍面临局限性。在本文中，我们研究了生成式AI利用其图像和语言处理能力理解物体旋转的空间能力。我们研究了GPT-4视觉模型在基于修订版普渡空间可视化测试：旋转可视化（Revised PSVT:R）的图表中理解空间旋转过程的空间智能。接下来，我们在修订版PSVT:R上增加了一层坐标系轴，以研究GPT-4性能的差异。我们还研究了GPT-4在增强现实（AR）场景中对3D旋转的理解，这些场景可视化物体在3D空间中的空间旋转，并观察到通过添加描述旋转过程或旋转的数学表示（如矩阵）的补充文本信息，GPT-4对旋转的理解准确性有所提高。结果表明，虽然GPT-4作为一个主要的当前生成式AI模型缺乏对空间旋转过程的理解，但它具有通过AR等方法提供的额外信息来理解旋转过程的潜力。通过结合AI在空间智能方面的潜力与AR的交互式可视化能力，我们期望为学生的空间学习活动提供增强指导。这种空间指导可以有益于理解空间变换，并额外支持诸如装配、制造和加工等过程。