談人工智能專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)

　　2021年10月27日，以“AI賦能、教育先行;創(chuàng)新引領(lǐng)、產(chǎn)學(xué)協(xié)同”為主題的首屆“全國高校人工智能人才與科技莫干山論壇”在浙江德清舉辦。本次論壇由教育部人工智能科技創(chuàng)新專家組、信息技術(shù)新工科產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟聯(lián)合教育部高等學(xué)校計算機類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會、自動化類專業(yè)指導(dǎo)委員會、軟件工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會、大學(xué)計算機課程教學(xué)指導(dǎo)委員會主辦。中國工程院原常務(wù)副院長、國家新一代人工智能戰(zhàn)略咨詢委員會組長、教育部人工智能科技創(chuàng)新專家組咨詢組組長潘云鶴院士擔(dān)任論壇主席。鄭南寧院士、吳朝暉院士、高文院士、李波教授、黃河燕教授、張俊教授在本次論壇上發(fā)表了主旨報告。論壇同時組織了“AI人才培養(yǎng)之思”“AI教學(xué)賦能之路”“AI產(chǎn)學(xué)協(xié)同之道”三個專題論壇。

　　《中國大學(xué)教學(xué)》于2021年2月組織編發(fā)了這次論壇的專欄，包括鄭南寧院士的《面對人工智能挑戰(zhàn) 人才培養(yǎng)的下一步該如何走》，浙江大學(xué)校長吳朝暉院士的《交叉會聚推動人工智能人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新》，浙江大學(xué)吳飛教授、楊洋副教授和何欽銘教授的《人工智能本科專業(yè)課程設(shè)置思考：厘清內(nèi)涵、促進(jìn)交叉、賦能應(yīng)用》，北京理工大學(xué)黃河燕教授的《新工科背景下人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)的認(rèn)識與思考》。

　　據(jù)悉，信息技術(shù)新工科產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟人工智能人才培訓(xùn)基地即將落地德清，繼續(xù)辦好“全國高校人工智能人才與科技莫干山論壇”，為人工智能人才培養(yǎng)作出貢獻(xiàn)。

　　面對人工智能挑戰(zhàn) 人才培養(yǎng)的下一步該如何走

　　鄭南寧，西安交通大學(xué)原校長，中國工程院院士

　　人工智能作為一門學(xué)科獨立存在，到今天已經(jīng)歷經(jīng)60余年了。我們從學(xué)術(shù)發(fā)展基本規(guī)律來看，已經(jīng)經(jīng)歷了三個階段，我們現(xiàn)在正在走向第四個階段。從這四個階段來看，最開始是20 世紀(jì)60 年代到80 年代，人工智能的一些主要研究是如何構(gòu)建面向應(yīng)用領(lǐng)域的專家系統(tǒng)，讓機器掌握人類的一些知識、規(guī)則，在一定程度上替代人類思維或者完成任務(wù)。20世紀(jì)80年代到2000年左右，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)以及計算能力的提升，我們開始想到讓機器幫助我們提取特征，或者說我們將特征、答案交給機器，讓機器學(xué)習(xí)。進(jìn)入2000 年以后，由于互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)與普及，大數(shù)據(jù)的獲取變得很容易，我們將原始數(shù)據(jù)和答案交給機器進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，在語音、圖像等分類任務(wù)方面，機器的能力已經(jīng)超過了人類。那么人工智能發(fā)展的下一個階段是什么?我想應(yīng)該是人類將目標(biāo)交給機器，讓機器去完成。也就是說它不是簡單的一種感知或數(shù)據(jù)的計算，我們給它一個模型，它只是按照模型做;而是我們把任務(wù)的目標(biāo)交給機器，機器去完成，并讓機器具有“學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)”能力，像人一樣去思考和學(xué)習(xí)。這是我們?nèi)斯ぶ悄苎芯款I(lǐng)域追求的一個理想目標(biāo)。從2016 年開始，中國工程院對新一代人工智能做了非常深入的戰(zhàn)略研究和討論，明確了人機混合智能是人工智能未來的發(fā)展方向。我們按照這樣一個思路，在AI 2.0 中把人機協(xié)同混合增強智能作為AI 2.0 中非常重要的方向，而且它的重要性不僅僅是概念上的，它能夠?qū)⒍鄠€學(xué)科交叉匯聚在一起，形成中國對人工智能未來發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)的一個方向。

　　無論機器的智能發(fā)展到什么程度，它總是需要人類來使用。人是智能機器的服務(wù)對象和最終“價值判斷”的仲裁者，因此，人類對機器的干預(yù)是貫穿始終的。所以人機協(xié)同的這樣一種混合智能必然會出現(xiàn)，它是人工智能或機器智能今后發(fā)展一種可行的、重要的成長模式。當(dāng)前我們正在研究怎樣把視覺深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和語義學(xué)的吸引子網(wǎng)絡(luò)模型相結(jié)合，使得網(wǎng)絡(luò)能夠同時實現(xiàn)物理外觀的識別和物體屬性的語義理解。這個研究方向很有意義，包括自然語言理解，可以使視覺屬性與更抽象的語義信息相互作用。前面已談到，我們構(gòu)造模型既要有生物的保真性，同時也要有認(rèn)知的保真性。歐洲的藍(lán)腦計劃在生物保真性方面做得很好，但是缺乏在認(rèn)知層面上的可解釋性。我們需要把對認(rèn)知計算的研究以及以數(shù)據(jù)驅(qū)動的生物計算模型結(jié)合起來，這是人工智能未來的新方法。

　　人工智能可以使教育成為一個可追溯、可視化和可計算的過程，這是混合智能的一個重要應(yīng)用。教育要追求個性化，這是大勢所趨。人工智能技術(shù)會滲透到高等教育的各個層面，根據(jù)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、智力、知識掌握程度，對學(xué)生進(jìn)行個性化的教學(xué)和輔導(dǎo)，這不是學(xué)生也不是教育工作者可以阻擋的一個趨勢。學(xué)生與在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的交互，是一個動態(tài)的建構(gòu)過程，可以根據(jù)不同學(xué)習(xí)者的能力和反應(yīng)給出不同的學(xué)習(xí)規(guī)劃，也可以給出學(xué)習(xí)空間。學(xué)生是個性化、群體性、社會性和交互性的集合，這四個特性構(gòu)成了教育情境的基本要素。人工智能能夠?qū)⑵渥兂梢粋€可回溯的多層次行為建模，給出個人成長、知識掌握、教育資源優(yōu)化配置的一些因果關(guān)聯(lián)。人工智能不僅僅實現(xiàn)個性化教育，實際上對我們提高高等教育質(zhì)量以及迎接新的社會變革到來，發(fā)揮著不可替代的作用。所以人工智能賦能教育不是簡單地把學(xué)生數(shù)據(jù)收集起來，而是要改變當(dāng)前的傳統(tǒng)教育模式與人才培養(yǎng)體系，但現(xiàn)在大學(xué)里，一些教師上課依然是20 多年前的模式，顯然是和我們當(dāng)前的追求目標(biāo)不一致的。

　　人工智能是一種“贏者通吃”的技術(shù)，這意味著獲得優(yōu)勢的國家將會長期享有優(yōu)勢。目前我國在人工智能領(lǐng)域與國際最先進(jìn)水平仍有相當(dāng)大的差距，主要集中在芯片、工具和平臺等方面。芯片、工具和平臺的背后，需要新的模型、新的算法作為支撐，這顯然對人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)。中國是人口大國，人工智能為我們帶來了豐富的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)只要用好就會形成我們的優(yōu)勢。2017 年7 月，我國發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，因此我們要在國家重大發(fā)展規(guī)劃的引導(dǎo)下，根據(jù)本校的優(yōu)勢和特點建立人才培養(yǎng)的體系，并通過國內(nèi)人工智能領(lǐng)域?qū)W者的通力合作，形成更大的共同研究和人才培養(yǎng)的平臺。

　　早在1986 年西安交通大學(xué)就設(shè)立了人工智能與機器人研究所，研究所是“視覺信息處理與應(yīng)用國家工程實驗室”的支撐單位，擁有“模式識別與智能系統(tǒng)”國家重點學(xué)科，每年在讀碩士、博士研究生約170 人，是西安交通大學(xué)培養(yǎng)高層次人才的重要基地，經(jīng)過33 年的發(fā)展，可以說西交大的人工智能研究和高端人才培養(yǎng)走在了全國前列。2017 年開始，西交大制訂了人工智能拔尖學(xué)生培養(yǎng)計劃。在這個人才培養(yǎng)方案中我特別加了一句——培養(yǎng)一流的工程師，因為人工智能本身是一種技術(shù)和工程，當(dāng)然我們的工程師不是作坊里的，我們要培養(yǎng)具有科學(xué)家素養(yǎng)的一流工程師。我們培養(yǎng)的宗旨就是為學(xué)生今后成為人工智能領(lǐng)域的一流工程師、科學(xué)家和企業(yè)家奠定知識和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。2021 年秋季，我校的人工智能試驗班開始正式招生。其中高考招生選拔20人，校內(nèi)新生選拔25人，少年班選拔10人，共計招生55人。實驗班采用動態(tài)進(jìn)出的管理機制，保證人才培養(yǎng)質(zhì)量。

　　在課程設(shè)置方面，我們經(jīng)過一年的充分和深入研討，設(shè)計了人工智能人才培養(yǎng)課程體系，涵蓋八大課程群，分別是：人工智能核心課程群、計算機科學(xué)核心課程群、數(shù)學(xué)與統(tǒng)計課程群、認(rèn)知與神經(jīng)科學(xué)課程群、人工智能平臺與工具課程群、人工智能倫理課程群、先進(jìn)機器人學(xué)課程群、科學(xué)和工程課程群。每個課程群由一名教授擔(dān)任群長，由群長組織課程群的任課教師研討教學(xué)。我們把過去行之有效的教學(xué)組、教研室的作用充分發(fā)揮出來，邀請校內(nèi)外相關(guān)學(xué)科優(yōu)秀教師參與人工智能人才培養(yǎng)工作。在人工智能核心課程群中，設(shè)置有“人工智能的現(xiàn)代方法I”和“人工智能的現(xiàn)代方法II”兩門大課，“人工智能的現(xiàn)代方法I”課程包括問題表達(dá)與求解，“人工智能的現(xiàn)代方法II”課程包括機器學(xué)習(xí)、自然語言處理、計算機視覺等。認(rèn)知與神經(jīng)科學(xué)課程群，包括“認(rèn)知心理學(xué)”和“神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)”，“人類的記憶與學(xué)習(xí)”“語言與思維”以及“計算神經(jīng)工程”等課程。先進(jìn)機器人學(xué)課程群，包括“先進(jìn)機器人控制”“認(rèn)知機器人”“機器人規(guī)劃與學(xué)習(xí)”“仿生機器人”等課程。人工智能倫理課程群，包括“人工智能、社會與人文”和“人工智能哲學(xué)基礎(chǔ)與倫理”等課程。在這些課程中，結(jié)合我校的特點，特別是人工智能與機器人研究所30 多年來在這方面的研究，開設(shè)了人工智能平臺與工具課程群，包括“群體智能與自主系統(tǒng)”“無人駕駛技術(shù)與系統(tǒng)實現(xiàn)”“游戲設(shè)計與開發(fā)”“計算機圖形學(xué)”“虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實”等一批特色課程，部分課程還邀請企業(yè)參與設(shè)計與教學(xué)。因為人工智能很多新的算法需要在交互游戲中得到驗證，人工智能很多方法也可以運用于游戲之中，所以我們在人工智能平臺與工具課程群里設(shè)置了“游戲設(shè)計與開***程，是2學(xué)分選修課。

　　新一代人工智能的發(fā)展需要腦科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)、信息科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的實驗科學(xué)家和理論科學(xué)家的共同努力，尋找人工智能的突破點，同時必須要以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度進(jìn)行科學(xué)研究，讓人工智能學(xué)科走在正確、健康的發(fā)展道路上。作為教育工作者，我體會到教育是一種緩慢而優(yōu)雅的過程。我們需要定下心，穩(wěn)住神，堅持立德樹人，才能提高教育的質(zhì)量，走出一條各個高校都具有自己特色的人才培養(yǎng)之路。我們不能搞成千校一面，即便我前面講到我們設(shè)置的這些課程，對其他高校而言或許是不合適的，因為每一所學(xué)校的學(xué)科發(fā)展都有自己的歷史底蘊和教師專長，所以需要把歷史底蘊、教師專長和科研特點整合起來，我們就能設(shè)置出非常好的適合因材施教的課程體系。另外，支持“好奇心驅(qū)動的研究”，支持“相信且追尋自身直覺的科學(xué)家”，是一個成功的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的必備要素，也是回答“錢學(xué)森之問”的關(guān)鍵條件。我們有責(zé)任為社會作出我們自己的貢獻(xiàn)!

　　交叉會聚推動人工智能人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新

　　吳朝暉，浙江大學(xué)校長，中國科學(xué)院院士

　　人工智能作為深刻改變社會生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系的顛覆性技術(shù)，正引領(lǐng)著新一輪科技**和產(chǎn)業(yè)**向縱深推進(jìn)，重構(gòu)著人類的生產(chǎn)形式、生活方式和思維模式，催生著新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)，在解決不平衡不充分發(fā)展、滿足人類對美好生活的向往中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。歷經(jīng)六十多年的發(fā)展，人工智能越發(fā)具有應(yīng)用滲透性和溢出帶動性，多學(xué)科的交叉會聚越來越成為其創(chuàng)新發(fā)展的源頭活水，正推動學(xué)科、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)交叉，重塑科學(xué)范式、人才培養(yǎng)與社會發(fā)展形態(tài)。除了計算機科學(xué)領(lǐng)域之外，腦科學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、社會科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的研究力量紛紛加入，形成了更加廣泛的學(xué)術(shù)共同體，在更大的學(xué)科視野上開展人工智能的復(fù)合型人才培養(yǎng)和創(chuàng)新性科學(xué)研究。

　　人工智能的突飛猛進(jìn)迅速改變著高等教育的格局、人才需求的結(jié)構(gòu)和未來學(xué)習(xí)的模式，如社會更加渴望“培養(yǎng)系統(tǒng)掌握智能方法和智能信息處理技術(shù)，能夠?qū)嵤┬畔@取、傳輸、處理、優(yōu)化、控制工程，具備在相應(yīng)領(lǐng)域從事智能技術(shù)與工程的科研、開發(fā)、管理工作的能力，具有寬口徑知識和較強適應(yīng)能力及現(xiàn)代科學(xué)創(chuàng)新意識的高級技術(shù)人才”。從人才類型看，人工智能人才至少包括核心專業(yè)人才、行業(yè)交叉人才、政府管理人才等;從知識背景看，人工智能人才至少需要掌握數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)、法學(xué)等學(xué)科的專業(yè)知識與技能;從培養(yǎng)模式看，人工智能人才應(yīng)突破傳統(tǒng)的單一學(xué)科培養(yǎng)方式，在與相關(guān)學(xué)科的交叉融合中形成“人工智能+X”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式?？梢姡瑢W(xué)科的交叉會聚將進(jìn)一步提升人工智能復(fù)合型人才的培養(yǎng)內(nèi)涵和質(zhì)量。

　　面對人工智能復(fù)合型人才的培養(yǎng)需求和學(xué)科交叉會聚的發(fā)展趨勢，我國從規(guī)劃層面對人工智能人才培養(yǎng)進(jìn)行了頂層設(shè)計?！缎乱淮斯ぶ悄馨l(fā)展規(guī)劃》在戰(zhàn)略態(tài)勢、重點任務(wù)、保障措施等方面作出了戰(zhàn)略部署，深刻指出“應(yīng)逐步開展全民智能教育項目，構(gòu)建包括智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系，推動人工智能在教學(xué)、管理、資源建設(shè)等全流程應(yīng)用”。教育部《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》明確將人才培養(yǎng)作為人工智能創(chuàng)新的基礎(chǔ)，多措并舉完善人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系。

　　在具體的辦學(xué)實踐中，我國已形成了兩類人工智能人才培養(yǎng)形式：一類是設(shè)立人工智能相關(guān)專業(yè)方向，如浙江大學(xué)已于2021年7月開設(shè)了人工智能本科專業(yè)，并且正在推進(jìn)設(shè)置人工智能新型交叉學(xué)科學(xué)位授權(quán)點;另一類是成立專門的