中國工程院院士潘云鶴:人工智能2.0與教育的發(fā)展—高考人工智能


中國信息化將沿著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的階段前進,產(chǎn)業(yè)和應用已經(jīng)按此推進,科研、教育,以及教育的方法、體系、教材也必須及時展開。上個世紀70年代以來,人工智能(AI)的典型任務和應用包括機器定理證明、機器翻譯、專家系統(tǒng)、博弈、模式識別...
 中國工程院院士潘云鶴:人工智能2.0與教育的發(fā)展—高考人工智能

  中國信息化將沿著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的階段前進,產(chǎn)業(yè)和應用已經(jīng)按此推進,科研、教育,以及教育的方法、體系、教材也必須及時展開。

 中國工程院院士潘云鶴:人工智能2.0與教育的發(fā)展—高考人工智能

  上個世紀70年代以來,人工智能(AI)的典型任務和應用包括機器定理證明、機器翻譯、專家系統(tǒng)、博弈、模式識別、學習以及機器人和智能控制等七個方面取得了很大進展。

 中國工程院院士潘云鶴:人工智能2.0與教育的發(fā)展—高考人工智能

  從2015年起,AI走向2.0階段。隨著社會新需求的爆發(fā),信息環(huán)境以及AI基礎(chǔ)和目標的巨變,促使人工智能邁向新一代。2017年7月,中國發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,十九大報告中也提出:“推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合。”

  AI走向2.0的本質(zhì)原因

  首先,世界從原來的二次元空間進入新的三元空間。世界原來是二元空間,即人類社會空間(H)和物理空間(P)。近年來,隨著信息力量的迅速壯大,已經(jīng)成長為除P、H兩極之外的新一極--信息空間(C),從過去的PH變成了CPH。

  近50年來,信息空間成長壯大的歷程主要有以下幾個階段:第一個階段是信息來源于人類社會,如書籍、交流、媒體、計算機;第二個階段是信息開始互聯(lián),產(chǎn)生了互聯(lián)網(wǎng)、移動通訊和搜索;第三個階段是信息繞過人類,直接來自于物理世界,如傳感器和物聯(lián)網(wǎng);第四個階段是產(chǎn)生大數(shù)據(jù),信息快速膨脹;第五個階段是從大數(shù)據(jù)走向大知識,并推動人類認識與控制能力的變化。

  其次,空間變化形成信息流的新變化。過去只有P和H兩個空間,在這兩個空間之間,人類社會要了解物理空間的變化,包括它怎么改變,會變向何處,變化規(guī)律是什么,這些所有知識的總和叫做自然科學。然后,人類社會如何改造物理空間,改造后有哪些變化,產(chǎn)生哪些連貫性反應,這些知識叫做工程技術(shù)。同時,人類社會還會研究自己的經(jīng)濟行為、管理行為、政治行為、社會結(jié)構(gòu)等,這些叫做社會科學。因此,知識的總和是自然科學、工程技術(shù)和社會科學。信息空間出現(xiàn)后,信息流發(fā)生巨大變化,人類社會既可以通過過去的方法了解物理空間,也可以通過信息空間了解。

  再者,新的信息流會生成認知的新變化:一是新計算,AI2.0是建立在新老空間的互動CH、CP之上的AI;二是新通道,給科學、工程技術(shù)、社會研究提供了新途徑、新方法和新通道;三是新門類,出現(xiàn)認識復雜巨系統(tǒng),包括城市運行系統(tǒng)、環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)等。

  新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃,它的關(guān)鍵理論與技術(shù)包括五個方向:大數(shù)據(jù)智能、群體智能、跨媒體智能、人機混合增強智能以及自主智能系統(tǒng)。它的應用領(lǐng)域包括智能城市、智慧醫(yī)療、智能制造等。

  由上可知,AI走向2.0正是人類空間從PH到CPH演變的深化,它的前方有許多理論與實踐的挑戰(zhàn)。

  AI走向2.0的大量新特征

  AI走向2.0,目前已經(jīng)出現(xiàn)了各種端倪。

  端倪1:

  大數(shù)據(jù)上的深度學習+自我博弈進化技術(shù)。與傳統(tǒng)博弈人工知識不同,AlphaGo深度學習不僅能“直覺感知(下一步在哪)”“棋局推理(全局獲勝機率)”,而且將學習人類棋局和自我博弈積累棋局相結(jié)合,能夠“新穎落子(想人不敢想)”。

  端倪2:

  基于網(wǎng)絡的群體智能已經(jīng)萌芽?!禨cience》2016年1月1日發(fā)表《群智之力量》的論文認為,結(jié)合群體智慧與機器性能來解決快速增長難題。它將群智計算按照難易程度分為三種類型,實現(xiàn)任務分配的眾包模式、較復雜支持工作流模式的群智以及最復雜的協(xié)同求解問題的生態(tài)系統(tǒng)模式。大規(guī)模個體通過網(wǎng)絡構(gòu)架的參與,可以表現(xiàn)出超乎尋常的智慧能力,是解決開放復雜問題的新途徑。

  如普林斯頓大學Conncetome項目開發(fā)了EyeWire游戲,玩家對顯微圖像中單個細胞及神經(jīng)元連接按功能進行涂色,第一次提供了哺乳動物視網(wǎng)膜的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和組織產(chǎn)生檢測運動的功能,來自145個國家的165000多名科學家(玩家)參與其中。

  端倪3:

  人機一體化技術(shù)導向混合智能。各種穿戴設備、人-車共駕、腦控或肌控外骨骼機器人、人機協(xié)同手術(shù)等實現(xiàn)生物智能系統(tǒng)與機器智能系統(tǒng)的緊密耦合,在外科和腦手術(shù)中已經(jīng)開始實用。

  端倪4:

  跨媒體推理已經(jīng)興起。在語言、視覺、圖形和聽覺之間語義貫通,是實現(xiàn)聯(lián)想、推理、概括等智能的重要關(guān)鍵。

  端倪5:

  無人系統(tǒng)發(fā)展迅速。當前,在工業(yè)裝配線上機械手發(fā)展很快。但在靈活運動領(lǐng)域中,無人系統(tǒng)迅猛發(fā)展的速度遠快于機器人。因為類人或者類動物的機器人,往往不如對機械進行智能化和自主化升級來得高效。

  AI2.0促進教育

  AI2.0對教育的影響主要是5個方面。

  第一,發(fā)展大數(shù)據(jù)智能的學習分析技術(shù)。收集學生學習大數(shù)據(jù)(做練習題、考試、歷年學習成績、聽課表情、平時興趣、周圍環(huán)境),來分析學生學習的薄弱環(huán)節(jié),從而制定學習的改善方案。也可以用它來給學生畫像,不斷根據(jù)新的數(shù)據(jù)進行修改,并形成新的教育方案。

  第二,發(fā)展跨媒體學習。人類形成基本概念和判斷依賴多種媒體信息綜合,如文字、視覺、圖表、聲音、觸覺、味覺等。因此,教材除文字外,還要配以插圖、講解、參觀、實驗等,其目的是形成跨媒體的知識(概念、判斷、思維)??缑襟w教學將是提高教學效率的有效武器,對幼兒教育尤為如此。新技術(shù)新教材將十分重要,如超文本課本、AR產(chǎn)品等。

  第三,發(fā)展終身學習的個性化智能支持。未來,終身學習將越來越重要。終身學習不同于學校的系統(tǒng)式學習,是帶著問題學習,其問題包括工作、形勢變化、理財、愛好等。因此,學校一般性教材并不適用,需要個性化教材。終身學習還是“自主駕駛式”學習,根據(jù)自己的知識基礎(chǔ)、問題、目標,形成一條適合自己的學習途徑。人工智能可以在數(shù)據(jù)庫和知識庫的基礎(chǔ)上,為其提供規(guī)劃,提供相應的教學內(nèi)容。

  第四,我國應建設智能圖書館。圖書館的每一本書都包含幾十乃至幾百個知識點,作者僅用某一種鏈接來講述它。這些知識點可以更靈活地加以不同鏈接,以滿足終身學習和交叉性學習的個性化教材需要。

  教育部已建成300萬冊學術(shù)數(shù)字圖書館,應及時在此基礎(chǔ)上建設智能圖書館。智能圖書館向讀者出借的不只是一本書,而是根據(jù)讀者要解決的問題提供的知識點的鏈接系列,這個系列是實時按需編排給讀者的。所以,人工智能可以在此基礎(chǔ)上,幫助每個人制定學習計劃,提供相應學習內(nèi)容。

  第五,新一代人工智能戰(zhàn)略實施中,隊伍的組織和人才的培育是兩個關(guān)鍵因素。一是加大人工智能人才培育和學科建設的支持力度;二是建議有關(guān)省市創(chuàng)建一批政、產(chǎn)、學合作的,科學、工程和教育相結(jié)合的新一代人工智能研究中心,試用靈活體制,實現(xiàn)快速發(fā)展;三是人工智能走向2.0,是人類實現(xiàn)新進步的一件大事,我國可主動推動國際合作,建設合作平臺,與全球愿意攜手的科技人員一起,共同應對各種挑戰(zhàn),推動人類走向美好明天。

  總之,中國信息化將沿著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的階段前進,產(chǎn)業(yè)和應用已經(jīng)按此推進,科研、教育,以及教育的方法、體系、教材也必須及時展開。

 ?。ū疚母鶕?jù)中國工程院院士潘云鶴在“人工智能與未來教育”科技前沿與戰(zhàn)略圓桌會議上的部分報告內(nèi)容整理,未經(jīng)本人確認。整理:楊潔)

本文刊載于《中國教育網(wǎng)絡》雜志2018年6月刊


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