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人工智能技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展歷史雖然只有短短的50余年,但是它作為信息技術(shù)的前沿領(lǐng)域,對社會經(jīng)濟(jì)和發(fā)展的影響卻越來越大。在基礎(chǔ)教育課程改革的大潮中,許多國家意識到基礎(chǔ)教育領(lǐng)域開展人工智能教育的必要性,努力把人工智能列入技術(shù)類教育的教學(xué)內(nèi)容中。作為師范類院校,教授人工智能課是有必要的。?
(1)為部分優(yōu)秀的學(xué)生將來做更深入的研究打堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在面向知識經(jīng)濟(jì)的今天,研究獲取、表示和使用知識的人工智能學(xué)科越來越受到人們的重視。目前人工智能研究被列為中國高技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)之一。以專家系統(tǒng)為代表的智能化系統(tǒng)在信息技術(shù)中也占有重要地位。因此在高等教育中開展人工智能教育和智能化系統(tǒng)的研發(fā),不僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)的應(yīng)用,也是促進(jìn)各學(xué)科服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢。為使人工智能的理論、方法和技術(shù)的研究與應(yīng)用普及和深入,教育重心必須要下移,即從研究生教育向本科教育普及。開展本科層次人工智能普及教育的有效途徑之一是在本科高年級開設(shè)相關(guān)選修課。開展人工智能教育,不僅能夠更好地發(fā)揮高等院校的育人和科學(xué)研究功能,而且能為學(xué)生拓寬專業(yè)路徑,擴(kuò)大自主學(xué)習(xí)空間和發(fā)展個性創(chuàng)造條件,同時也為營造一個使學(xué)生不僅有寬厚、扎實(shí)的理論基礎(chǔ),且具綜合分析和解決問題能力的環(huán)境。?
(2)為將來從教的學(xué)生積聚大量的知識。英國早在1999年,人工智能課程已經(jīng)作為選修課出現(xiàn)在中學(xué)的信息與通訊技術(shù)(ICT)課程中。許多中小學(xué)還通過機(jī)器人競賽活動來激發(fā)中小學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的興趣,使學(xué)生不僅提高了用信息技術(shù)解決問題的能力,而且培養(yǎng)了多種思維方式,獲得了更多的創(chuàng)新空間。美國現(xiàn)行的中學(xué)信息技術(shù)課程設(shè)置中,將人工智能的內(nèi)容作為“媒體與技術(shù)”層面對12年級學(xué)生的要求。澳大利亞的部分中學(xué)開設(shè)的信息處理與技術(shù)課程,人工智能、信息系統(tǒng)、算法和程序設(shè)計(jì)、社會和倫理道德、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分別作為5個主題共同構(gòu)成了該課程的教學(xué)內(nèi)容。在該課程的大綱中規(guī)定,人工智能部分的教學(xué)內(nèi)容在高中第3學(xué)期為12年級的學(xué)生開設(shè),教學(xué)時間為10周。?
在我國,多年以來中學(xué)奧林匹克信息學(xué)競賽中一直包含有人工智能相關(guān)的題目,涉及啟發(fā)式搜索、博弈、智能程序設(shè)計(jì)等問題。2003年4月,我國教育部正式頒布《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》,首次在信息技術(shù)科目中設(shè)立了“人工智能初步”選修模塊,標(biāo)志著我國高中人工智能課程的正式起步。?
我國的新課程標(biāo)準(zhǔn)頒布后,教育部評審并通過了分別由教育科學(xué)出版社、廣東高教出版社、地圖出版社、上??萍冀逃霭嫔绾驼憬逃霭嫔绯霭娴?套高中《人工智能初步》教材,并開發(fā)了相應(yīng)的教輔材料,包括教師用書和配套光盤等。為了配合中學(xué)人工智能課程的實(shí)施,國內(nèi)也推出了一些適合中學(xué)生學(xué)習(xí)與體驗(yàn)的人工智能軟件和網(wǎng)絡(luò)資源。另一方面,一些高校的本科生、研究生也逐步關(guān)注中學(xué)人工智能教育的開展并將其作為畢業(yè)論文的研究選題。一些師范院校適應(yīng)形勢要求,已為師范生開設(shè)了與此相關(guān)的選修課程。?
2 人工智能的教育及教學(xué)條件現(xiàn)狀?
通過對本人多年的教學(xué)過程進(jìn)行總結(jié),我校的《人工智能》課程教育現(xiàn)狀可總結(jié)為如下幾點(diǎn):?
(1)理論知識充裕。但與實(shí)踐相脫節(jié),特別是在智能科學(xué)技術(shù)的教育教學(xué)方面。盡管知識面相當(dāng)廣泛,而人工智能理論的普及教育以及智能技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用仍然十分滯后。?
(2)同其它普通高等院校一樣,在本校,人工智能技術(shù)的研究與應(yīng)用尚未普及,甚至比不上其它院校。這不利于培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣及創(chuàng)造精神。?
(3)缺乏配套實(shí)驗(yàn)教材,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容缺乏,無法培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。只有開設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,才能使人工智能的相關(guān)知識具有研究性和綜合性。?
(4)對中小學(xué)智能教育的深度及教學(xué)方式、教學(xué)特點(diǎn)缺乏研究。做為師范類院校,我認(rèn)為在對學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)知識教育的基礎(chǔ)上,要緊抓中小學(xué)智能教育的特點(diǎn)對師范類學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的教育與培訓(xùn)。?
相對于教育現(xiàn)狀,我校的《人工智能》課程教學(xué)條件現(xiàn)狀要稍好一些,其狀態(tài)如下:?
(1)教材使用國家級規(guī)劃教材,此教材非常系統(tǒng)地介紹了人工智能的基本原理、方法和應(yīng)用技術(shù),適合本科及研究生使用。在我們的授課過程中,也會適當(dāng)為學(xué)生提供相關(guān)的國內(nèi)其他先進(jìn)教材,如中南大學(xué)蔡自興教授的《人工智能及其應(yīng)用》等。?
(2)為了促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),我們準(zhǔn)備了多種類型的擴(kuò)充性學(xué)習(xí)資料,加強(qiáng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識,包括:課程相關(guān)雜志和書籍目錄,以及部分重要的參考文獻(xiàn),與人工智能相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源如優(yōu)秀BBS、新聞組、網(wǎng)址等。 它們包括了大量的文獻(xiàn)資料、本領(lǐng)域研究的前沿動態(tài)等。 使用表明,學(xué)生非常樂于查閱這些資源。 使學(xué)生能通過使用這些資源進(jìn)行一些人工智能程序設(shè)計(jì),探討一些問題,在課堂討論中展示他們的收獲。?
(3)校園網(wǎng)的普及與不斷優(yōu)化使本課程有優(yōu)良的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境,能充分滿足教學(xué)需要。我們擁有較充足的多媒體教室和網(wǎng)絡(luò)教室,為實(shí)現(xiàn)本課程教學(xué)提供了物質(zhì)保障。在網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)方面,全校辦公室、教室、學(xué)生宿舍和教師宿舍都以寬帶網(wǎng)相連,這些硬件設(shè)備對本課程教學(xué)發(fā)揮了重要作用,使本課程教學(xué)質(zhì)量得以明顯提高。?
3 人工智能教學(xué)方法及手段的改革?
針對我們現(xiàn)在所采取的教學(xué)方法,我認(rèn)為存在許多不足,如教學(xué)方式比較單一,教學(xué)內(nèi)容偏重理論講解等,為此,提出以下教學(xué)方法的改革:?
(1)通過多種途徑激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課程的學(xué)習(xí)效果,直接受到學(xué)生興趣和參與意識的影響。一般來講,《人工智能》作為一門前沿課程,開始學(xué)生學(xué)習(xí)興趣很大,當(dāng)開始接觸到抽象理論知識及部分算法時,學(xué)生往往感到不易接受。 我們通過各種途徑和方法, 激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,包括鼓勵學(xué)生參與某部分知識的擴(kuò)充性資料查找,預(yù)留一定時間請學(xué)生負(fù)責(zé)對此內(nèi)容進(jìn)行講解,布置學(xué)生對某個基本成型的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行糾錯及驗(yàn)證,降低問題解決的難度。學(xué)生因此產(chǎn)生興趣從而做更深度研究。?
(2)進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。 我們可以嘗試在教學(xué)過程中不斷提出問題請學(xué)生思考,啟發(fā)學(xué)生求解這些問題,鼓勵學(xué)生提出自己的猜想和解決方案,然后擺出教材中的解決方案,并與同學(xué)所提出的觀點(diǎn)進(jìn)行分析和比較,這足以加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動意識和參與意識,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。?
(3)課堂辯論與交互式教學(xué)。 組織課堂辯論,討論的議題可定位為譬如人工智能是否能超過人類智能等有爭議的問題。學(xué)生通過對這些問題展開激烈爭論,激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能,明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)。當(dāng)然師生間的交流方式還有很多,如郵件互發(fā)、QQ留言等,也可在課程網(wǎng)站中的互動平臺進(jìn)行交流。?
(4)分層次因材施教。 在授課過程中,通過對每個具體學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、課堂作業(yè)情況進(jìn)行及時評估,對學(xué)生提出進(jìn)一步的學(xué)習(xí)建議和指導(dǎo), 實(shí)現(xiàn)個性化的教學(xué)。 對優(yōu)秀學(xué)生探討,可以在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要求其選作部分探索性、創(chuàng)新性的功課和實(shí)驗(yàn),以發(fā)揮學(xué)生個性優(yōu)勢。對于有意于將來從事中小學(xué)教育的學(xué)生可以在機(jī)器人及人工智能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀等知識層面對其做問題講解。而那些看似缺乏興趣的學(xué)生,我們可以用多媒體手段如播放人工智能相關(guān)電影及科學(xué)小片引起其興趣,實(shí)行逐步引導(dǎo)的教學(xué)過程。?
另外,我們可以嘗試雙語教學(xué)。 采用中文教材和講授的同時,注重在課程中的關(guān)鍵詞同時用英文表示,并適當(dāng)指定英文參考短文和英文參考書。使學(xué)生能夠接觸國外文獻(xiàn)資料,加深對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解,獲得更寬廣的知識。我們也可以在教學(xué)內(nèi)容安排上,注重理論聯(lián)系實(shí)際,將一些人工智能網(wǎng)絡(luò)上的虛擬實(shí)驗(yàn)給學(xué)生進(jìn)行課外上網(wǎng)練習(xí),從而使學(xué)生了解算法的具體運(yùn)行過程, 通過參與達(dá)到知識的理解,掌握基本方法和技術(shù)。?
根據(jù)現(xiàn)有的條件,我們在教學(xué)中可以采用多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)相結(jié)合的方法,充分利用多媒體的豐富表現(xiàn)形式,利用網(wǎng)絡(luò)課程的交互性、情景化等特點(diǎn),構(gòu)筑以學(xué)生為主體的《人工智能》課程現(xiàn)代教學(xué)模式。 對于抽象知識,可通過動畫和視頻演示,通過聲音和圖像展示人工智能的歷史、人物和前景,做到學(xué)生直接而深刻地看到知識的內(nèi)涵外延。網(wǎng)絡(luò)課程能較好地實(shí)現(xiàn)交互并使學(xué)習(xí)過程情景化,通過網(wǎng)絡(luò)課程的課堂練習(xí)和章節(jié)練習(xí),教師可以評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,并給學(xué)生提出學(xué)習(xí)建議,從而提高學(xué)生的研究力和創(chuàng)新力。我們也可以給學(xué)生播放中學(xué)《人工智能》課程課堂教學(xué)錄像,以使學(xué)生看到初高中學(xué)生的知識范圍及深度;同時給學(xué)生播放現(xiàn)有的《人工智能》科學(xué)成果,讓學(xué)生看到理論背后的實(shí)踐;也可以播放科幻片,激發(fā)學(xué)生想象的翅膀從而有興趣把人工智能作為將來深造的方向?!度斯ぶ悄堋肥且婚T較新的課程,改進(jìn)教學(xué)方法和手段不僅要靠教師,也應(yīng)增加硬件設(shè)備的投入。如果人工智能能采用智能輔助教學(xué)系統(tǒng)或機(jī)器人輔助教學(xué)過程逼真、形象,一目了然,這樣可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,尤其是提高學(xué)生的觀察判斷能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。?
4 人工智能實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)的探討?
我們可以在教學(xué)過程中,適量開設(shè)一些實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì),提高學(xué)生的動手能力,并加深他們對理論知識的理解,降低理論的抽象度,提升理論的實(shí)用性。在近兩年的教學(xué)過程中,我們會適量加入一些人工智能語言的教學(xué)過程。例如,在講解了“野人與傳教士過河”等問題后,我們可以讓學(xué)生使用Visual Prolog或者C ?++?對算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn);在講解 TSP 問題的遺傳算法解決案例后,指出編碼方案、初始種群大小、進(jìn)化代數(shù)、交叉率變異率等因素對求解結(jié)果的影響,并要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)的方式來分析、理解這些問題,并提出“尋找更有利的解決方案”等問題。把學(xué)生的興趣激發(fā)后,為解決這些問題,學(xué)生會在課外主動查閱相關(guān)文獻(xiàn)、相互討論以實(shí)現(xiàn)他們所設(shè)計(jì)的方案,這樣既培養(yǎng)了學(xué)生善于鉆研和勇于創(chuàng)新的精神又提高了學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。?
參考文獻(xiàn):?
[1] 熊德蘭,李梅蓮,鄢靖豐.人工智能中實(shí)踐教學(xué)的探討[J].宿州學(xué)院學(xué)報(bào),2008(1).?
[2] 何元烈,汪玲.“Visual C ?++?”在“人工智能”教學(xué)中的應(yīng)用與探討[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):社會科學(xué)版,2008(8).?
涂序彥曾任中國人工智能學(xué)會理事長、學(xué)術(shù)指導(dǎo)委員會主席,是中國人工智能學(xué)會的主要創(chuàng)建人、我國“人工智能”學(xué)科的奠基人之一,他提出的“廣義智能信息系統(tǒng)論”為“人工智能”學(xué)科提供了統(tǒng)一的理論架構(gòu),他倡導(dǎo)的多學(xué)派兼容、多層次結(jié)合、多智體協(xié)同的“廣義人工智能”學(xué)科體系,為現(xiàn)代“人工智能”學(xué)科的全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展,提供了研究開發(fā)策略,他提出的“廣義智能學(xué)”促進(jìn)了“智能科學(xué)技術(shù)”新學(xué)科的誕生。1988年,他編著的高等學(xué)校教材《人工智能及其應(yīng)用》電子工業(yè)出版社,獲電子工業(yè)部優(yōu)秀教材一等獎。
1977年,他在中國科學(xué)院自動化研究所工作,主持“控制論組”,與北京市中醫(yī)院合作,研究開發(fā)我國第一個中醫(yī)專家系統(tǒng)“關(guān)幼波中醫(yī)肝炎診斷治療程序”,這也是世界第一個中醫(yī)專家系統(tǒng)。1985年,主持“國家經(jīng)濟(jì)信息專家系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”研究,提出大型“多級專家系統(tǒng)”新方法,獲國家“七,五”攻關(guān)重大成果獎。
1960年,在第一屆國際自動控制聯(lián)合會IFAC世界大會,創(chuàng)立多變量控制系統(tǒng)的新原理:“協(xié)調(diào)控制”理論,他提出的升船機(jī)多電機(jī)同步的“協(xié)調(diào)控制”方法應(yīng)用于三峽工程。1981年,在《科技管理與科學(xué)學(xué)》發(fā)表“論協(xié)調(diào)”,提出創(chuàng)建“協(xié)調(diào)學(xué)”新學(xué)科。
1977年,涂序彥發(fā)表我國“大系統(tǒng)理論及應(yīng)用”首篇論文,1985年,創(chuàng)立“大系統(tǒng)控制論”,1994年,撰寫出版《大系統(tǒng)控制論》專著,發(fā)展“控制論”的新學(xué)科。
1979年,根據(jù)國情,他創(chuàng)立具有中國特色的“最經(jīng)濟(jì)控制”理論,提出天文科學(xué)衛(wèi)星“最經(jīng)濟(jì)姿態(tài)控制”新方法,在《自動化學(xué)報(bào)》發(fā)表了關(guān)于“最經(jīng)濟(jì)控制”多篇論文。
1980年,總結(jié)有關(guān)“生物控制論”的科研成果,主持編著我國第一本《生物控制論》專著,由科學(xué)出版社出版,重點(diǎn)研究“人體控制論”,他提出“針麻-多級協(xié)調(diào)控制過程”,“經(jīng)絡(luò)-人體控制系統(tǒng)”新學(xué)說。
1977年,涂序彥發(fā)表我國“智能控制及其應(yīng)用”首篇論文,開拓“智能控制”新技術(shù),1985年,提出“多級自尋優(yōu)、自協(xié)調(diào)控制”新方法,1990年,參與發(fā)起主辦“全球華人智能控制與智能自動化”大會,任大會主席之一。2004年,在國際“人工生命與機(jī)器人”AROB學(xué)術(shù)會議宣讀論文“Intelligent Control System based onArtificial Life”。
1985年,在IFAC/IFORS/IFIP國際學(xué)術(shù)會議,涂序彥提出“智能管理”(Intelligent Management)新概念,開拓我國“智能管理”新方法、新技術(shù),1995年,撰寫《智能管理》專著,由清華大學(xué)出版社出版。2010年,他和馬忠貴博士撰寫《協(xié)調(diào)智能調(diào)度》專著,由國防工業(yè)出版社出版。
1995年,在“人工智能”與計(jì)算機(jī)“仿真技術(shù)”相結(jié)合的基礎(chǔ)上,涂序彥提出“智能仿真”的概念與系統(tǒng)架構(gòu),2009年,應(yīng)邀在中國計(jì)算機(jī)仿真高層論壇作“協(xié)同智能仿真”大會報(bào)告。
2000年,開發(fā)“智能信息推拉”技術(shù)、“基于公共知識庫的智能通信”系統(tǒng),2004年,在中國人工智能學(xué)會智能信息網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)會議,作大會報(bào)告“智能通信與智能網(wǎng)絡(luò)”,2005年,提出“互動智能通信”的概念,2008年,他和馬忠貴博士撰寫《智能通信》專著,由電子工業(yè)出版社出版。
2002年,涂序彥發(fā)起并主持中國人工智能學(xué)會首屆“人工生命及應(yīng)用”學(xué)術(shù)會議,提出“廣義人工生命”的概念和類譜,2003年,在國際“人工生命與機(jī)器人”AROB學(xué)術(shù)會議宣讀論文“Generalized Artificial LifeRace&Model”,2004年,主編《人工生命及應(yīng)用》論文集,2005年,北京郵電大學(xué)出版社。
2002年,涂序彥與曾廣平教授等合作,提出“軟件人”的新概念,2003年,獲國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的虛擬機(jī)器人一軟件人”支持,2004年,提出“廣義軟件人”,2007年,總結(jié)相關(guān)研究開發(fā)成果,撰寫《“軟件人”研究及應(yīng)用》專著,由科學(xué)出版社出版。2008年,主持InternationalConference on Humanized Systems,作大會主題報(bào)告“Advanced Intelligence,Humanics,SoftMan”。
2002年,涂序彥與韓力群教授合作,提出“多中樞自協(xié)調(diào)人工腦”的新概念,2004年,在AROB國際學(xué)術(shù)會議“Study of ArtificialBrain based on Multi-Centrum Self-Coordination Mechanism”,2009年,總結(jié)相關(guān)研究開發(fā)成果,撰寫《多中樞自協(xié)調(diào)人工腦》專著,由科學(xué)出版社出版。
2003年,他在中國人工智能學(xué)會第十屆全國人工智能學(xué)術(shù)大會報(bào)告中,提出“人工智能”的姐妹學(xué)科:“人工情感”的新學(xué)科架構(gòu)。2004年,在北京主持召開中日國際學(xué)術(shù)會議,作大會報(bào)告“Artificial Emotionand its Applications”,提出“IntelligentAnimation,Intelligent Game,IntelligentFilm&Television”。
1991年,在全國“智能控制”學(xué)術(shù)會議的大會報(bào)告中,涂序彥提出“智能控制論”新學(xué)科架構(gòu),2010年,他與王樅教授等合作,撰寫出版《智能控制論》專著,在科學(xué)出版社出版。
2004年,在“智能系統(tǒng)”國際學(xué)術(shù)會議,涂序彥提出“擬人系統(tǒng)”新概念,2005年,在中國武漢,發(fā)起并主持第一屆“擬人系統(tǒng)”國際學(xué)術(shù)會議,他提出創(chuàng)建“擬人學(xué)”新學(xué)科,2008年,在中國北京,主持召開“擬人系統(tǒng)”國際學(xué)術(shù)大會。
2005年,他的詩集《糊涂集》包括:理智篇、山水篇、情感篇等涂詩四百首,由北京郵電大學(xué)出版社出版。
眾所周知,技術(shù)水平給定前提下,生產(chǎn)一定數(shù)量產(chǎn)品可以有資本和勞動的不同組合,所有可能組合的軌跡就是等產(chǎn)量線。技術(shù)的進(jìn)步推動等產(chǎn)量線不斷向原點(diǎn)移動,而每次產(chǎn)業(yè)革命都會引起移動過程的質(zhì)變??v觀產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史,蒸汽時代、電氣時代均顯著推動了資本(表現(xiàn)為機(jī)器)對勞動(主要是體力勞動)的替代,導(dǎo)致生產(chǎn)要素的重組。人工智能掀起的是資本(表現(xiàn)為機(jī)器人)對勞動(主要是腦力勞動)的替代,無疑將觸發(fā)新的質(zhì)變。
人工智能l展將經(jīng)歷三個階段:第一個階段是邏輯智能。該階段智能以模擬人的邏輯思維為主,可憑借強(qiáng)大的記憶力、存儲力在完全信息下執(zhí)行單一領(lǐng)域的任務(wù)并達(dá)到頂尖水平。阿爾法狗(AlphaGo)就是典型的例子;第二階段是抽象智能,該階段智能以模擬人的抽象思維為主,具備經(jīng)驗(yàn)推理能力和歸納總結(jié)能力,在已知領(lǐng)域里,即使信息不完備,也能做出正確判斷或最優(yōu)決策;第三階段是靈感智慧,該階段智能以模擬人的靈感思維為主,盡管在未知領(lǐng)域,仍可以觸類旁通,瞬間直抵事物本質(zhì)或產(chǎn)生新思想。可見,人工智能對腦力勞動的替代逐級深入,對產(chǎn)業(yè)的沖擊也將逐級增強(qiáng)。即便如此,現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心仍然是人才,面對人工智能的逐級替代,產(chǎn)業(yè)發(fā)展更需要重新審視人才培養(yǎng)的邏輯與重心,塑造以高階智力為主導(dǎo)的人才核心競爭力。
一是培養(yǎng)向機(jī)器學(xué)習(xí)的能力。目前人工智能已在第一階段取得突破性進(jìn)展,未來會呈現(xiàn)人機(jī)協(xié)作、各有所長的局面。人機(jī)溝通將是日常生產(chǎn)所需的基本技能。不僅如此,機(jī)器的計(jì)算、記憶、搜索、識別等功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類,人們需要設(shè)法向機(jī)器學(xué)習(xí),高效歸納人工智能的計(jì)算結(jié)果,并嘗試?yán)萌斯ぶ悄艿挠?jì)算結(jié)果開發(fā)全新的思維方式,重新思考產(chǎn)業(yè)發(fā)展的模式和規(guī)律。
二是提升綜合專業(yè)能力。人工智能在執(zhí)行單項(xiàng)具體任務(wù)時會超越人類,但是短期內(nèi),在對事物的總結(jié)、判斷、推理等方面以及對美學(xué)、藝術(shù)的認(rèn)知方面,人工智能還與人類有較大的差距。產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要重視培養(yǎng)人的綜合能力,不僅是對邏輯判斷、抽象概括和經(jīng)驗(yàn)推理的綜合能力,還是對感性判斷和理性思考、自然科學(xué)與人文藝術(shù)相結(jié)合的能力。例如教育產(chǎn)業(yè)中,數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等單科知識性為強(qiáng)項(xiàng)的教師將被替代,產(chǎn)業(yè)發(fā)展更需要培養(yǎng)能夠設(shè)計(jì)綜合性課程,激發(fā)學(xué)生右腦潛能并加以應(yīng)用的教師。
關(guān)鍵詞:人工智能;教學(xué)改革;學(xué)習(xí)心理;考核方式
中圖分類號:G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)06-0152-02
雖然人工智能的發(fā)展歷史只有五十余年,但它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于專家系統(tǒng)、機(jī)器翻譯、圖像處理和機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域。隨著人工智能技術(shù)對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響不斷增大,人工智能課程不再是計(jì)算機(jī)專業(yè)獨(dú)有的專業(yè)課程,國內(nèi)外很多高校在自動化、智能交通等專業(yè)都開設(shè)了選修課,甚至在高中的信息技術(shù)課程中也在推廣設(shè)置。吉林大學(xué)碩士專業(yè)“模式識別”將《人工智能》設(shè)為專業(yè)學(xué)位課程,同時也將其設(shè)為汽車、機(jī)械等其他學(xué)科的選修課程。由于研究生相關(guān)基礎(chǔ)知識水平參差不齊,課程內(nèi)容又比較抽象、生澀,為了提高教學(xué)質(zhì)量,在本次教學(xué)改革過程中充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的心理演變過程,認(rèn)真研究教學(xué)內(nèi)容、教材、教學(xué)方法等諸多方面,力求在教授基本原理的同時,培養(yǎng)學(xué)生對智能系統(tǒng)進(jìn)行理論分析、設(shè)計(jì)并編程實(shí)現(xiàn)的能力,為后期的論文研究階段打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次教學(xué)改革受到了吉林大學(xué)研究生課程體系建設(shè)和核心課程建設(shè)項(xiàng)目的資助。
一、教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)改革的關(guān)鍵是教學(xué)內(nèi)容。人工智能與統(tǒng)計(jì)學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)、控制論等都有交叉關(guān)系,學(xué)科涉及的內(nèi)容十分龐大。人工智能學(xué)科知識的繁多與授課學(xué)時有限之間的矛盾比較突出。作為國內(nèi)模式識別專業(yè)的領(lǐng)軍院校,如中科院智能所、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)和南京理工大學(xué)等,他們所開設(shè)的《人工智能》課程學(xué)時和內(nèi)容也不盡相同。我們參考了上述院校的授課內(nèi)容,同時考慮到本校本學(xué)科的學(xué)術(shù)研究方向,精心歸納、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,力爭做到教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)、精煉和實(shí)用。目前,我們講授的教學(xué)內(nèi)容主要包括:智能化智能體系統(tǒng)、盲目搜索方法、啟發(fā)式搜索方法、局部搜索方法、約束滿足問題、博弈樹搜索方法、知識表示方法、不確定知識與推理、規(guī)劃與機(jī)器學(xué)習(xí)等,共40學(xué)時。
另外,人工智能領(lǐng)域中新問題、新理論交錯涌現(xiàn),這就要求教學(xué)大綱要定期修訂,教學(xué)內(nèi)容要及時更新,同時教師也需要不斷提高自身的學(xué)術(shù)水平,以便提高碩士課程的研究性內(nèi)涵。
二、教材選用
要搞好課程建設(shè),教材是一個很關(guān)鍵的問題。我們廣泛閱讀和研究了國內(nèi)外的經(jīng)典教材,經(jīng)過一番斟酌之后,我們選用了Stuart Russell和Peter Norvig所著的《人工智能-一種現(xiàn)代方法(第二版)》。首先,選用國外教材能夠更快地追蹤最新研究成果。同時該教材已經(jīng)被世界上900多所大學(xué)采用,符合促進(jìn)高校的教學(xué)內(nèi)容向國際水準(zhǔn)靠攏、與國際接軌的理念。另外,人民郵電出版社在2002年曾經(jīng)出版該書的英文版的第一版,雙語學(xué)習(xí)能有助于提高學(xué)生的英語水平,為學(xué)生后續(xù)的查閱英文文獻(xiàn),甚至發(fā)表英文文章奠定基礎(chǔ)。
三、教學(xué)方法
在國內(nèi),比較有影響的是中南大學(xué)以蔡自興教授為首的教學(xué)團(tuán)隊(duì)為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)開設(shè)的人工智能課程,該課程在2003年被評為全國高等學(xué)校首批精品課程[1]。2007年該課程又開始進(jìn)行全國雙語教學(xué)示范課程建設(shè),成績斐然[2]。多年來,我們不斷汲取同行的成功教學(xué)經(jīng)驗(yàn)[3],結(jié)合本學(xué)科的碩士專業(yè)特點(diǎn)、考慮學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和實(shí)踐能力,不斷改革和嘗試,總結(jié)了一套行之有效的教學(xué)方法。我們一切以學(xué)生為主體,在教學(xué)過程中充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的心理演變過程,采用靈活多變的教學(xué)手段。讓學(xué)生從感興趣,保持興趣,到收獲用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的成功喜悅,并進(jìn)一步增強(qiáng)投身于科研論文研究的熱情。
課程伊始,通過多媒體演示人工智能技術(shù)已取得的杰出成就,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然后布置學(xué)生查閱資料,列舉人工智能發(fā)展史上的重要事件和最新研究的熱點(diǎn)問題,課上再組織學(xué)生做報(bào)告。通過上述活動,一方面拓展了學(xué)生的專業(yè)視野,另一方面鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力。
隨著課程內(nèi)容的深入,讓學(xué)生組成興趣小組,任意選擇問題實(shí)例,利用每節(jié)課學(xué)習(xí)的理論、算法不斷地更新該實(shí)例的解決方案,評價性能優(yōu)劣。學(xué)習(xí)小組可以培養(yǎng)學(xué)生科研協(xié)作的精神。另外,課堂上每組輪流做報(bào)告闡述各自的研究進(jìn)展,演示編程效果。其他同學(xué)或給出修改意見,或提出個人觀點(diǎn)。最后老師及時總結(jié),引導(dǎo)學(xué)生提高分析問題的深入性和廣泛性。充分的課堂討論能夠提高學(xué)生多角度思維的能力,培養(yǎng)學(xué)生善于鉆研和勇于創(chuàng)新的精神。同學(xué)間的這種學(xué)術(shù)交流也可以讓學(xué)生有機(jī)會了解彼此的學(xué)習(xí)狀況與能力,促進(jìn)學(xué)生展開良性的學(xué)習(xí)競賽,也為學(xué)生接受和理解老師最后給出的課程成績做了心理鋪墊。老師總結(jié)時要對學(xué)生的努力多肯定,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和潛能,讓他們感到學(xué)習(xí)知識的快樂。
四、考核方式
實(shí)踐表明筆試測驗(yàn)的方式不能全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,所以本課程嘗試采取自選實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目,根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、上機(jī)演示結(jié)果和口試等方式綜合評定成績。其中,實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目詳細(xì)介紹設(shè)計(jì)思路,闡述編程方法,分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果??谠囀抢蠋煯?dāng)場就報(bào)告中的問題提問,并對學(xué)生的回答進(jìn)行講評。課程成績中,實(shí)驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)分析占60%,上機(jī)成果演示占30%,口試占10%。
通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考核方式,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到了很大的調(diào)動,充分發(fā)揮了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力,鍛煉了學(xué)生知識綜合應(yīng)用技能。但美中不足的是該方式不像筆試那么客觀,學(xué)生的成績?nèi)菀资芙處煹闹饔^性影響。另外,人工智能作為一門學(xué)位課,其成績往往直接影響學(xué)生的獎學(xué)金評定,學(xué)生和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)對成績的評定原則十分關(guān)心和重視。為了減少人為因素對學(xué)生成績的干擾,避免師生因課程成績產(chǎn)生分歧,我們規(guī)定了完善的考核細(xì)則。考核細(xì)則發(fā)給同學(xué),作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的首頁,方便記錄每一個環(huán)節(jié)上學(xué)生的得分情況,做到成績評定有據(jù)可查。
非筆試的成績評定方式對任課教師的要求也提高了,我們教師團(tuán)隊(duì)還規(guī)定了詳細(xì)的教師工作守則。首先要求教師認(rèn)真細(xì)致地閱讀學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,給出報(bào)告得分,并準(zhǔn)備口試時提問的問題,得分和問題都要在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的首頁做好記錄。詢問每個同學(xué)的問題都不能重復(fù),上機(jī)演示和口試環(huán)節(jié)都是公開的。問題可以是設(shè)計(jì)不合理的思路,或是闡述不清的步驟等,教師要注意掌握問題的數(shù)量,盡量做到均衡。上機(jī)演示時,學(xué)生經(jīng)常因?yàn)榫o張而漏掉部分功能的演示,因此,教師要跟學(xué)生加強(qiáng)溝通??谠嚂r,根據(jù)學(xué)生的狀態(tài),可以給予適當(dāng)啟發(fā),但要在成績評定上做出相應(yīng)調(diào)整。經(jīng)過多年的摸索,我們將上機(jī)演示按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績的倒序方式進(jìn)行,這樣有利于在口試過程中由淺入深,逐漸加深問題的難度,有效避免重復(fù)。教師評價時應(yīng)嚴(yán)格縝密,讓學(xué)生正確認(rèn)識自己的設(shè)計(jì)水平,對課程成績的認(rèn)定跟老師達(dá)成一致。
經(jīng)過教學(xué)團(tuán)隊(duì)的不懈努力,“模式識別”專業(yè)的“人工智能”課程建設(shè)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教材選用、考核方式等方面的研究都取得了一些成績,教學(xué)實(shí)踐表明教改措施已見成效,教學(xué)質(zhì)量有了明顯提高。
參考文獻(xiàn):
[1]劉麗玨,陳白帆,王勇,余伶俐,蔡自興.精益求精建設(shè)人工智能精品課程[J].計(jì)算機(jī)教育,2009,(17):69-71.
關(guān)鍵詞:人工智能;全英文教學(xué);教學(xué)內(nèi)容改革;教學(xué)模式改革
1 實(shí)施全英文教學(xué)的必要性
隨著國際學(xué)術(shù)交流的日益活躍以及國際化辦學(xué)的趨勢發(fā)展,借鑒國外著名大學(xué)的辦學(xué)理念和管理模式,利用世界優(yōu)質(zhì)教育資源,提升教育教學(xué)水平,造就具有國際競爭能力的復(fù)合型創(chuàng)新人才,正成為我國教育改革與發(fā)展的新方向。
智能化是人類社會技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系中的核心課程之一,人工智能的地位正隨著該學(xué)科的不斷發(fā)展和其技術(shù)的廣泛應(yīng)用迅速提高,而且在非計(jì)算機(jī)領(lǐng)域,具有不同專業(yè)背景的學(xué)者也通過這個年輕的領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新思想和新方法。由于人工智能課程內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)以及邊緣學(xué)科的新理論、新方法與新技術(shù),因此在該課程中開展全英文教學(xué)不僅可以讓學(xué)生充分了解人工智能日新月異的發(fā)展,還可以促進(jìn)本科教學(xué)與國際接軌,在培養(yǎng)國際化創(chuàng)新人才方面具有十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。
2 當(dāng)前國內(nèi)全英文教學(xué)存在的主要問題
筆者對當(dāng)前國內(nèi)高校人工智能課程全英文教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析,調(diào)查對象為軟件工程專業(yè)本科三年級學(xué)生,調(diào)研問卷共58份。調(diào)查項(xiàng)目、內(nèi)容及結(jié)果見表1。
從項(xiàng)目1和2的調(diào)查結(jié)果看,大部分學(xué)生認(rèn)為開展全英文教學(xué)有必要,其在提高英語應(yīng)用能力、增強(qiáng)自己的就業(yè)競爭力以及了解國際前沿等方面有很大幫助。然而,由于全英語教學(xué)在我國尚處于起步階段,進(jìn)行全英語教學(xué)的效果并不十分理想,其教學(xué)試點(diǎn)與實(shí)踐尚存在一些亟待解決的問題,主要表現(xiàn)在如下幾個方面。
(1)對全英文教學(xué)的理解存在偏差。從項(xiàng)目3~5的調(diào)查結(jié)果看,教師不能正確處理好全英文教學(xué)與專業(yè)英語課教學(xué)的關(guān)系,使全英文教學(xué)變?yōu)榧冇⒄Z課教學(xué)或?qū)I(yè)英語課的翻版。大部分學(xué)生還是希望教學(xué)授課語言以雙語為主或以中文為主、英文為輔,多媒體課件形式為中英文相結(jié)合。
(2)全英文教學(xué)達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。從項(xiàng)目6和7的調(diào)查結(jié)果看,雖然一些大學(xué)花了很大代價邀請國外一流教授專家講授課程,但由于人工智能課程理論性強(qiáng)、難度大,學(xué)生很難適應(yīng)全英文課程教學(xué)。
(3)缺乏內(nèi)容全面和難度適中的教材。從項(xiàng)目8和9的調(diào)查結(jié)果看,一些大學(xué)在實(shí)施人工智能課程全英語教學(xué)時直接引進(jìn)原版英文教材,但這對本科生來說,原版英文教材內(nèi)容偏多、難度較大,學(xué)生學(xué)習(xí)時不免有諸多畏難情緒。
(4)師資匱乏。從項(xiàng)目10的調(diào)查結(jié)果看,學(xué)生對承擔(dān)全英文教學(xué)教師的滿意程度普遍不高。實(shí)際上,全英文教學(xué)對承擔(dān)課程教學(xué)的教師要求很高,他們不僅需要具備專業(yè)知識,而且還要掌握英語應(yīng)用技能,而現(xiàn)階段國內(nèi)高校中能承擔(dān)全英語教學(xué)的師資仍然十分匱乏。
綜上所述,如何改革全英文教學(xué)模式,講授哪些教學(xué)內(nèi)容,采用何種科學(xué)的教學(xué)方法與手段,是值得我們思考和關(guān)注的教學(xué)改革重點(diǎn)和難點(diǎn)。
針對以上這些問題,我們深入研究人工智能課程的特點(diǎn),對現(xiàn)有教學(xué)模式、內(nèi)容及方法進(jìn)行全方位探索和改革,制訂全英文教學(xué)計(jì)劃,對促進(jìn)教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)國際創(chuàng)新型人才起重要作用,其重要意義具體體現(xiàn)在以下3個方面。
(1)探索如何將理論知識傳授、綜合能力培養(yǎng)與英語交流運(yùn)用三者有機(jī)結(jié)合,建立全英文教學(xué)的新型模式,這將對更新教學(xué)理念和探索適合于計(jì)算機(jī)軟件人才培養(yǎng)的教學(xué)方法產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
(2)全英文課程教學(xué)能夠讓學(xué)生掌握最先進(jìn)的人工智能國際前沿技術(shù),開闊國際視野,有利于培養(yǎng)復(fù)合型、實(shí)用型、具有國際競爭力的高層次創(chuàng)新人才。
(3)全英文教學(xué)改革的探索與實(shí)踐能夠促進(jìn)國內(nèi)教育向國際教育邁進(jìn)。
3 全英文教學(xué)內(nèi)容改革
建立完善的全英語教學(xué)體系,需要有系統(tǒng)而完整的教學(xué)內(nèi)容。我國計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)人工智能課程課時一般只有36學(xué)時,因此我們需要考慮從什么角度組織教學(xué)內(nèi)容,才能讓學(xué)生比較容易地理解、熟悉和掌握人工智能的原理、方法與技術(shù),從而顯著提高教學(xué)效果。
與國內(nèi)教學(xué)內(nèi)容相比,國外教學(xué)更注重分析問題的思維方法和解決問題的應(yīng)用能力,對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力十分有益,但是原版內(nèi)容過多,且大多以國外政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會和生活為背景,對于我國學(xué)生來說,理解某些內(nèi)容和背景比較困難。因此直接套用原版教學(xué)內(nèi)容往往存在一定問題,我們需要在引進(jìn)、消化和吸收國外經(jīng)典教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上,有選擇性地挑選合適內(nèi)容。國外經(jīng)典教材編寫思路不盡相同,一些經(jīng)典人工智能教材及主要內(nèi)容見表2。
人工智能的基本思想和主要內(nèi)容是研究人類智能活動規(guī)律和用于模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。從表2中可以看出它們的共同點(diǎn),即人工智能應(yīng)圍繞“智能”這個核心,但由于智能本身非常復(fù)雜,難以用單一的理論與方法描述,需要從不同的抽象層次刻畫智能這個主題。我們認(rèn)為,人工智能的主要內(nèi)容可按圖1所示劃分為不同層次并確定講授順序。
在最底層,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與演化計(jì)算(適應(yīng)性原理與仿生機(jī)制等)輔助感知以及與物理世界的交互;抽象層反映知識在智能中的角色和創(chuàng)建以及圍繞問題求解的知識的抽象、表示和理解;更高層則提出學(xué)習(xí)、規(guī)劃、推理的模型和方式;應(yīng)用層構(gòu)造智能化智能體以及具有一定智能的人工系統(tǒng),讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)以往需要人的智力才能完成的工作。除了將人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為這4個層次,為保證教學(xué)內(nèi)容的循序漸進(jìn)性,還可按照抽象層更高層最底層應(yīng)用層順序安排教學(xué)內(nèi)容。
4 全英文教學(xué)模式改革的實(shí)施關(guān)鍵
針對以上國內(nèi)全英文教學(xué)中存在的主要問題,我們提出人工智能課程全英文教學(xué)模式改革的實(shí)施關(guān)鍵,包括全英文課堂教學(xué)模式的重定位,“二三二”模式教學(xué)方法的改革,集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新以及全專業(yè)英語教學(xué)團(tuán)隊(duì)的打造。
4.1 全英文課堂教學(xué)模式的重定位
人工智能課程教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)實(shí)踐動手與應(yīng)用能力以及提高英語交流水平三者相結(jié)合為主要目標(biāo),分兩個階段進(jìn)行,國內(nèi)教師與國外教師共同授課。首先,國內(nèi)主講教師講授人工智能課程的基礎(chǔ)原理、模型和方法,可采用集中授課、案例教學(xué)和課堂實(shí)踐等教學(xué)方式,使學(xué)生掌握人工智能的一般基礎(chǔ)知識;在此基礎(chǔ)上,再邀請國際知名外籍教師為學(xué)生講授人工智能國際前沿技術(shù),包括集中授課和專題研討。經(jīng)過基礎(chǔ)學(xué)習(xí),學(xué)生一般已掌握人工智能基礎(chǔ)知識,因此對于外籍教師所講授的學(xué)科前沿等內(nèi)容能夠準(zhǔn)確理解和把握。與單純采用全英文教學(xué)或單純邀請外籍教師授課相比,該模式能收到較好的預(yù)期效果?!?+1”全英文雙課堂教學(xué)模式如圖2所示。
4.2 “二三二”模式教學(xué)方法的改革
實(shí)行全英語教學(xué)后,由于使用英文教材及中外教育背景存在差異等因素,我們在教學(xué)過程中對教學(xué)方法進(jìn)行一定程度的調(diào)整和改進(jìn),包括全英文授課形式、案例教學(xué)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)手段等方面;配合“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式,提出圖3所示的“二三二”模式教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生成為具有綜合能力、創(chuàng)新能力、國際視野和英語技能的復(fù)合型人才。
該教學(xué)方法模式包括:(1)過渡式全英文與沉浸式全英語兩大英語教學(xué)方式;(2)激勵自主式、啟發(fā)互動式、體驗(yàn)學(xué)習(xí)式三大學(xué)習(xí)法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生牢固掌握人工智能基礎(chǔ)理論與方法;(3)參與學(xué)習(xí)式和自我展示式兩大學(xué)習(xí)法,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)新能力。
在全英文課堂授課過程中,我們需要注重把握英語與專業(yè)的比例。首先,不能一味地追求全英文授課的形式而忽視教學(xué)效果;其次,還需要為學(xué)生提供一個良好的語言學(xué)習(xí)環(huán)境,在實(shí)際教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生良好的英語思維習(xí)慣,從根本上提高學(xué)生的英語水平。
人工智能課程包含大量概念,內(nèi)容抽象,算法復(fù)雜,學(xué)生往往難以理解與掌握。將案例教學(xué)方法引入課程教學(xué)能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,獲得較好的預(yù)期教學(xué)效果,但要達(dá)到理想的教學(xué)目標(biāo),僅僅靠課堂教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,還需要拓展第二課堂。有計(jì)劃地邀請國外人工智能專家和教授到大學(xué)進(jìn)行專題講座,鼓勵學(xué)生參加相關(guān)的課外科研/科技活動,使得學(xué)生能夠體驗(yàn)式地、自主地學(xué)習(xí),更好地了解人工智能新技術(shù),從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。構(gòu)建案例教學(xué)和課堂實(shí)踐的雙課堂教學(xué)模式,不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)涵,而且可以充實(shí)學(xué)科前沿知識并拓寬學(xué)生的國際視野。
4.3 集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新
除了引進(jìn)、消化和吸收國外經(jīng)典教材內(nèi)容以外,我們還需要逐步建立起具有自身特色的教學(xué)內(nèi)容,以保證教學(xué)內(nèi)容集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體。
(1)先進(jìn)性。我們提出教學(xué)與科研相結(jié)合,以科研帶動教學(xué)發(fā)展的新思路。教師可結(jié)合自己的人工智能及其相關(guān)領(lǐng)域的科研項(xiàng)目,將科研最新研究成果以及學(xué)科前沿知識進(jìn)行梳理與優(yōu)化并有機(jī)融入課程教學(xué)中,確保教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性,有效提高教學(xué)改革的質(zhì)量。
(2)前沿性。對人工智能發(fā)展較快的領(lǐng)域,如智能計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘等,還需更新和補(bǔ)充全英文教學(xué)內(nèi)容,同時可以邀請國際知名大學(xué)教授共同研究與探討教學(xué)內(nèi)容,保證課程內(nèi)容具有一定的前沿性,通過實(shí)現(xiàn)全英語教學(xué)保證課程與國際接軌。
(3)實(shí)用性。在講授基礎(chǔ)理論知識的基礎(chǔ)上,還應(yīng)注重實(shí)踐的應(yīng)用,增強(qiáng)學(xué)生的動手操作能力,以符合素質(zhì)教育必須注重實(shí)踐的要求。教師可結(jié)合教學(xué)中的基本理論知識,適當(dāng)補(bǔ)充案例與實(shí)例,使得教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際相聯(lián)系,豐富課程內(nèi)涵并提高教學(xué)效果。
4.4 全專業(yè)英語教學(xué)團(tuán)隊(duì)的打造
師資力量直接影響教學(xué)效果。師資的匱乏是現(xiàn)階段全英語教學(xué)面臨的主要問題之一。雖然一些教師具有較扎實(shí)的人工智能學(xué)科功底,但不能熟練地運(yùn)用英語進(jìn)行授課,而有些教師則知識結(jié)構(gòu)單一,缺少人工智能及其相關(guān)學(xué)科間的交叉與融合,因此我們需要多渠道、多層次地打造既具備專業(yè)知識,又具有學(xué)科交叉與融合能力,同時掌握英語技能的全英語教師隊(duì)伍。將科研與教學(xué)相結(jié)合,利用與國外人工智能及相關(guān)領(lǐng)域?qū)W術(shù)帶頭人建立的合作關(guān)系優(yōu)勢加強(qiáng)交流與合作,爭取申請國際合作科研項(xiàng)目,利用科研提高教師的教學(xué)質(zhì)量、專業(yè)水平和英語技能。
5 全英文教學(xué)的具體實(shí)施
我們在軟件工程專業(yè)本科三年級學(xué)生的人工智能課堂上實(shí)施全英文教學(xué),具體實(shí)施過程如下。
(1)國際軟件學(xué)院成立教學(xué)主管部門領(lǐng)導(dǎo)小組、從事教學(xué)研究的骨干教師組成的全英文教學(xué)工作小組以及由教學(xué)督導(dǎo)組成的監(jiān)管小組,三者之間相互配合并共同促進(jìn),保障全英文教學(xué)工作的順利推進(jìn)與落實(shí)。領(lǐng)導(dǎo)小組對全英文教學(xué)的師資培訓(xùn)、人才引進(jìn)、多媒體網(wǎng)絡(luò)資源開發(fā)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、教材編寫等予以政策支持;教學(xué)工作小組制訂全英文教學(xué)工作規(guī)劃和年度計(jì)劃;監(jiān)管小組定期對工作小組的教學(xué)完成情況進(jìn)行評估。
(2)在課程教學(xué)中,打破國內(nèi)常規(guī)教學(xué)方式,建立開放式全英文教學(xué)模式,教學(xué)形式多種多樣。教學(xué)方式以“1+1”雙課堂教學(xué)模式為核心,以講授與專題討論相結(jié)合的方式,圍繞基本原理、方法與技術(shù)展開教學(xué),激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)習(xí)的熱情。
(3)國際軟件學(xué)院在人工智能相關(guān)領(lǐng)域承擔(dān)并完成了一批國家與省部級科研課題,而且取得了一些有影響的研究成果,形成了自己的學(xué)科特色和優(yōu)勢。2006年,國際軟件學(xué)院聘請被譽(yù)為世界“人工大腦”領(lǐng)域先驅(qū)的美國猶他州州立大學(xué)計(jì)算機(jī)系Hugo de Gaffs教授擔(dān)任武漢大學(xué)全職教授和學(xué)院國際人工智能研究室主任。
(4)聘請與國際軟件學(xué)院有合作協(xié)議的國立首爾大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Bob McKay教授專職來校為本科生講授人工智能技術(shù)前沿。同時,利用國外學(xué)者來武漢大學(xué)順訪的機(jī)會,請其為學(xué)生作學(xué)術(shù)報(bào)告,使學(xué)生了解國際最新人工智能技術(shù),如邀請?jiān)?jīng)在麻省理工學(xué)院從事過7年博士后研究的宋森研究員進(jìn)行“理解大腦與仿制大腦”的講座等。
(5)國際軟件學(xué)院在遴選教師到與學(xué)院有教學(xué)和科研合作的國外大學(xué)進(jìn)修時,優(yōu)先考慮給本科生授課的全英文教師,并將全英文教學(xué)能力作為選拔條件,以教師的學(xué)術(shù)進(jìn)修帶動全英文教學(xué)建設(shè),使學(xué)科和專業(yè)建設(shè)與全英語教學(xué)隊(duì)伍打造相結(jié)合,全面推進(jìn)全英語教學(xué)工作的開展。
6 結(jié)語
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要課程,目前正面臨著知識更新和教學(xué)改革的緊迫任務(wù)。筆者以實(shí)施全英文教學(xué)為契機(jī),針對目前國內(nèi)全英文教學(xué)中存在的亟待解決的主要問題,提出人工智能全英文教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式改革的新思路。
(1)以智能為核心,從不同抽象層次刻畫智能主題,構(gòu)造人工智能最底層、抽象層、更高層以及應(yīng)用層4大模塊內(nèi)容。
(2)突破傳統(tǒng)教學(xué)模式,對全英文教學(xué)模式進(jìn)行重定位,提出“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式。
(3)提出“二三二”模式教學(xué)方法的改革方案,培養(yǎng)具有綜合能力、創(chuàng)新能力、國際視野、英語技能的復(fù)合型人才。
(4)提出教學(xué)與科研相結(jié)合,以科研帶動教學(xué)發(fā)展的新思路,進(jìn)行集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新。
關(guān)鍵詞:智能科學(xué)與技術(shù);科學(xué)研究;專業(yè)建設(shè)
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1 引言
智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科以計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ),結(jié)合了認(rèn)知科學(xué)、信息學(xué)、控制科學(xué)、生命科學(xué)、語言學(xué)等學(xué)科的相關(guān)理論和研究方法,是一門新興的交叉學(xué)科,將成為21世紀(jì)信息科學(xué)研究的制高點(diǎn)和信息產(chǎn)業(yè)價值的主要提升點(diǎn)。
在國外,許多著名高校都設(shè)立了“人工智能”專業(yè)并授予智能科學(xué)專業(yè)學(xué)位:世界多數(shù)知名的理工類院校都設(shè)立有人工智能研究所或?qū)嶒?yàn)室,進(jìn)行智能科學(xué)專業(yè)的研究生培養(yǎng)及科研工作。在國內(nèi),智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)起步則較晚:2003年12月5日,教育部正式批準(zhǔn)北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè),這標(biāo)志著我國“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的誕生。
廈門大學(xué)在智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)有多年的研究積累和師資儲備。2006年12月,教育部正式批準(zhǔn)廈門大學(xué)設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè),2007年6月6日,廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系經(jīng)學(xué)校批準(zhǔn)成立,并于2007年9月迎來了第一屆本科生。本文將簡要介紹近幾年來廈門大學(xué)“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的建設(shè)情況。
2 廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究進(jìn)展
廈門大學(xué)在智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的研究已開展了多年。早在1988年,學(xué)校就成立了校級科研機(jī)構(gòu)――“廈門大學(xué)人工智能與計(jì)算機(jī)研究所”,目前,經(jīng)廈門大學(xué)批準(zhǔn),正式更名為“廈門大學(xué)人工智能研究所”。它是一個以實(shí)用智能技術(shù)研究為主、集基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)于一體的研究機(jī)構(gòu),是廈門大學(xué)組建智能科學(xué)與技術(shù)系的主要基礎(chǔ)。
廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系面向國際學(xué)科發(fā)展趨勢和國家發(fā)展的重大需求,利用人工智能研究的方法和手段,不斷開辟新的研究領(lǐng)域,逐漸確立了語言信息處理、認(rèn)知計(jì)算、智能信息檢索、中醫(yī)信息處理、視頻圖像處理、智能機(jī)器人等主要研究方向。在語言信息處理方面,現(xiàn)設(shè)手寫漢字識別、自然語言理解、機(jī)器翻譯、語料庫技術(shù)等研究領(lǐng)域;在認(rèn)知計(jì)算方面,現(xiàn)設(shè)覺知計(jì)算、腦機(jī)接口、機(jī)器感覺、隱喻邏輯等研究領(lǐng)域;在智能信息檢索方面,現(xiàn)設(shè)文本信息過濾、信息檢索、信息提取、智能數(shù)據(jù)挖掘、Web挖掘等研究領(lǐng)域;在中醫(yī)信息處理方面,現(xiàn)主要研究開發(fā)多媒體中草藥智能查詢系統(tǒng)、基于舌象中醫(yī)智能體檢系統(tǒng);在視頻圖像處理方面,現(xiàn)設(shè)圖像數(shù)據(jù)庫、生物特征識別、遙感圖像、地理信息系統(tǒng)等研究領(lǐng)域。2008年,系里引進(jìn)了被稱為“人工大腦之父”的著名學(xué)者Hugo de Garis教授,并以他為首組建了人工大腦研究室,該研究室的目標(biāo)是,經(jīng)過三年左右的時間,建設(shè)中國首個人工大腦。
經(jīng)過十幾年的不懈努力,我們在上述研究領(lǐng)域均取得了一批有影響的重要研究成果,在我國學(xué)術(shù)界具有一定的學(xué)術(shù)地位,獲得數(shù)十項(xiàng)國家和省部級項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持。目前在研的項(xiàng)目有國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目3項(xiàng)、國家863項(xiàng)目2項(xiàng)、國家863子項(xiàng)目2項(xiàng)、福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng)、福建省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目2項(xiàng)。在漢字識別、詞語切分標(biāo)注、語法分析、詞義消歧、指代消解、語言神經(jīng)基礎(chǔ)、漢語理解策略、網(wǎng)上信息的選擇翻譯、統(tǒng)計(jì)機(jī)器翻譯、語音識別與合成、計(jì)算機(jī)音樂、計(jì)琴學(xué)等諸多方面進(jìn)行了有特色的研究,形成了具體的算法,并且還提出了一種系統(tǒng)性的協(xié)動計(jì)算理論,出版專著5部,數(shù)百篇,其中近三年被EI、SCI等檢索的論文達(dá)200余篇。
在基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上,智能科學(xué)與技術(shù)系還十分注重產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,先后與北京德威特電力系統(tǒng)自動化有限公司和深圳名人電腦等公司進(jìn)行合作研發(fā),廣泛開展應(yīng)用系統(tǒng)的研制開發(fā),主要包括:手寫漢字機(jī)器識別系統(tǒng)、漢語分詞和詞性標(biāo)注系統(tǒng)、機(jī)器翻譯系統(tǒng)以及網(wǎng)上漢語文本分類和信息過濾系統(tǒng)。其中,手寫漢字機(jī)器識別系統(tǒng)獲浙江省教育廳科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎:機(jī)器輔助漢英互翻系統(tǒng)獲福建省科技廳科技進(jìn)步三等獎;漢語分詞和詞性標(biāo)注系統(tǒng)獲得2003年863中文信息處理評測第二名:機(jī)器翻譯系統(tǒng)(包括XMMT漢英機(jī)器翻譯系統(tǒng)、Matrix英漢機(jī)器翻譯系統(tǒng)、Light英漢機(jī)器翻譯系統(tǒng)和Neon英漢雙向機(jī)器翻譯系統(tǒng))在863智能接口評測中多次名列前茅,形成多項(xiàng)產(chǎn)品,技術(shù)授權(quán)國內(nèi)多家單位使用。
在科研平臺建設(shè)方面,智能科學(xué)與技術(shù)系發(fā)揮廈門大學(xué)多學(xué)科交叉的優(yōu)勢,聯(lián)合人文學(xué)院、外文學(xué)院和海外教育學(xué)院華文系的學(xué)術(shù)力量,于2003年成立了“廈門大學(xué)語言技術(shù)中心”,其中,漢外多語言機(jī)器翻譯為主攻方向之一。2006年獲批了“智能信息技術(shù)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”;目前,以人工大腦相關(guān)內(nèi)容為研究核心的“福建省仿腦智能系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”也已獲批。
3 廈門大學(xué)“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)建設(shè)情況
廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系現(xiàn)有一個本科專業(yè)(智能科學(xué)與技術(shù)),三個學(xué)術(shù)型碩士學(xué)位授予專業(yè)(人工智能基礎(chǔ)、模式識別與智能系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)),一個“計(jì)算機(jī)技術(shù)”工程碩士培養(yǎng)方向(智能工程及網(wǎng)絡(luò)安全方向),一個博士學(xué)位授予專業(yè)(人工智能基礎(chǔ))。現(xiàn)有在校本科生近90人,碩士研究生80多人,博士研究生25人,博士后2人。本系教職工近30人,其中:教授5人,副教授5人,80%具有博士學(xué)位或者博士在讀,40歲以下的年輕教師占2/3。
3.1 本科生專業(yè)建設(shè)
在本科生培養(yǎng)方面,廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系的目標(biāo)是要求學(xué)生能夠有效和系統(tǒng)地掌握本學(xué)科的理論基礎(chǔ),比較深入地理解智能科學(xué)與技術(shù)理論;培養(yǎng)具有一定的分析、綜合和創(chuàng)新能力,能夠承當(dāng)智能信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)和智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教學(xué)任務(wù)的,德、智、體全面發(fā)展的科學(xué)技術(shù)工作者:畢業(yè)生適宜到科研機(jī)構(gòu)、學(xué)校、技術(shù)或行政管理部門、公司、廠礦等企事業(yè)單位從事科技研究、應(yīng)用開發(fā)、信息管理和教學(xué)工作,也可以進(jìn)一步攻讀該專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的碩士學(xué)位。
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),我們遵循“寬口徑、厚基礎(chǔ)、抓關(guān)鍵、重實(shí)踐”四項(xiàng)基本原則,制定了較合理的教學(xué)計(jì)劃,在本科一、二年級安排公共基本課程、校通識教育課程、院系通修課程;從二年級下學(xué)期開始結(jié)束院系通修課程,轉(zhuǎn)而推出部分學(xué)科通修課程,向?qū)I(yè)化過渡,三年級開始加入方向性選修課程。其中,公共基本課程621學(xué)時、33學(xué)分;校通識教育課程262學(xué)、15學(xué)分;學(xué)科通修課程1544學(xué)時、90學(xué)分;方向性課程120學(xué)時、分;學(xué)科跨方向性課程108學(xué)時、6學(xué)分。這樣的安排能真正使學(xué)生在獲得扎實(shí)而寬厚的理論基礎(chǔ)、合理的知識結(jié)構(gòu)的同時,培養(yǎng)較強(qiáng)的獲取新知識的能力和創(chuàng)新精神。
為了能切實(shí)提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力,我們在辦學(xué)過程中十分重視和強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練并倡導(dǎo)理論與實(shí)際 相結(jié)合,已經(jīng)規(guī)劃建設(shè)一個特色實(shí)驗(yàn)室――“仿腦認(rèn)知與智能機(jī)器人”實(shí)驗(yàn)室,可支撐仿腦認(rèn)知與智能機(jī)器人兩個方向相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn),總經(jīng)費(fèi)預(yù)算100萬元。依托該實(shí)驗(yàn)室,結(jié)合相關(guān)課程,高年級本科生可以進(jìn)行“心理物理測試實(shí)驗(yàn)”、“眼動測試實(shí)驗(yàn)”、“面部表情與腦電對照實(shí)驗(yàn)”、“行為學(xué)與智能關(guān)系測試實(shí)驗(yàn)”、“機(jī)器人避障行走路徑規(guī)劃”、“機(jī)器人目標(biāo)識別與跟蹤”、“機(jī)器人聲控實(shí)驗(yàn)”、“機(jī)器人智能語言翻譯”、“機(jī)器人足球比賽”等眾多特色實(shí)驗(yàn)。
3.2 研究生專業(yè)建設(shè)
廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系的研究生培養(yǎng)以加強(qiáng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為核心,以加強(qiáng)基礎(chǔ)課、專業(yè)課,實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)、論文創(chuàng)新寫作、促進(jìn)理論與實(shí)踐相結(jié)合為重點(diǎn),包含碩士研究生和博士研究生兩個培養(yǎng)層次。其中,碩士研究生層次又分為學(xué)術(shù)型研究生和工程碩士兩種類型,分別進(jìn)行培養(yǎng)。
在學(xué)術(shù)型碩士研究生培養(yǎng)方面,我們的目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)智能科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展,適應(yīng)國家社會發(fā)展與進(jìn)步事業(yè)需要的,德、智、體、美全面發(fā)展,系統(tǒng)地掌握本學(xué)科基本概念、基本原理、基本方法、基本技能的,具有創(chuàng)新能力、理論聯(lián)系實(shí)際的高級專門人才和能適應(yīng)未來從事基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)研究和工程應(yīng)用研究之人才。畢業(yè)生適宜到科研部門、學(xué)校從事科學(xué)研究和教學(xué)工作;適宜到計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)相關(guān)的企事業(yè)單位從事智能科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的開發(fā)研究、應(yīng)用與管理等工作;可以繼續(xù)攻讀智能科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的博士學(xué)位。目前包含“人工智能基礎(chǔ)”、“模式識別與智能系統(tǒng)”和“計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”三個專業(yè)。其中,“人工智能基礎(chǔ)”專業(yè)包含如下培養(yǎng)方向:認(rèn)知科學(xué)理論、認(rèn)知邏輯學(xué)、計(jì)算語言學(xué)、智能計(jì)算方法、藝術(shù)認(rèn)知與計(jì)算、腦高級功能成像等;“模式識別與智能系統(tǒng)”專業(yè)包含如下培養(yǎng)方向:計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器翻譯系統(tǒng)、智能中醫(yī)診斷系統(tǒng)、機(jī)器音樂、模式識別、音頻信息處理等:“計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)包含如下培養(yǎng)方向:人工智能應(yīng)用技術(shù)、自然語言處理技術(shù)、智能信息檢索技術(shù)、多媒體綜合應(yīng)用技術(shù)、圖像與視頻處理技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。
在工程碩士培養(yǎng)方面,目前智能系招收“計(jì)算機(jī)技術(shù)”工程碩士――B方向(智能工程及網(wǎng)絡(luò)安全)的工程碩士研究生,目標(biāo)是培養(yǎng)具有扎實(shí)的計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)知識和工程技術(shù)能力,掌握現(xiàn)代智能與網(wǎng)絡(luò)科學(xué)前沿知識,在智能工程與網(wǎng)絡(luò)安全方向具有一定研究深度和項(xiàng)目研發(fā)能力的高層次應(yīng)用型人才。培養(yǎng)方向包括:嵌入式智能家居、視頻圖像處理、網(wǎng)絡(luò)視覺監(jiān)控、模式識別與智能系統(tǒng)、智能機(jī)器人、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容監(jiān)管、黑客與網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息安全、信息檢索與信息過濾、自然語言處理、機(jī)器翻譯、語音識別與合成、智能中醫(yī)信息處理、人工大腦、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。
在博士研究生培養(yǎng)方面,設(shè)有“人工智能基礎(chǔ)”博士學(xué)位授予專業(yè),目標(biāo)是培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí),具有創(chuàng)新意識,對某一領(lǐng)域有全面深入了解或?qū)δ骋粦?yīng)用領(lǐng)域有獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力,能夠解決前人未能解決的科學(xué)問題或社會發(fā)展中亟待解決的技術(shù)問題的高級專業(yè)人才:其研究工作對科學(xué)技術(shù)或社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有明顯貢獻(xiàn),為人工智能技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用提供新的基礎(chǔ)或新技術(shù)、新方法。培養(yǎng)方向包括:人工智能以及應(yīng)用技術(shù)、藝術(shù)認(rèn)知與計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、軟計(jì)算方法及其應(yīng)用、智能多媒體信息處理、腦功能成像技術(shù)等。
4 總結(jié)與展望
關(guān)鍵詞:智能控制;教學(xué)策略;卓越工程師;模糊控制;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)23-0029-02
智能控制作為自動化類專業(yè)的一門專業(yè)課程,要求學(xué)生了解控制學(xué)科發(fā)展的方向和前沿,熟悉智能控制的主要理論分支、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及發(fā)展趨勢等,掌握基本智能控制方法的結(jié)構(gòu)和算法,為未來實(shí)際工程應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。當(dāng)前,在國內(nèi)外備受關(guān)注的CDIO模式即把“構(gòu)思(Conceive)―設(shè)計(jì)(Design)―執(zhí)行(Implement)―運(yùn)作(Operate)”作為工程教育的環(huán)境背景,按照產(chǎn)品生命周期構(gòu)建課程體系,以課堂和項(xiàng)目相結(jié)合的方式進(jìn)行主動學(xué)習(xí),使學(xué)生達(dá)到預(yù)想的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
考慮到安徽工程大學(xué)(以下簡稱“我?!保┳詣踊瘜I(yè)被確定為教育部“卓越計(jì)劃”試點(diǎn)專業(yè),如何通過智能控制課程教學(xué)改革來提高教學(xué)質(zhì)量,充分借鑒CDIO先進(jìn)的教育理念,推行卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃,提高大學(xué)生的創(chuàng)新技能、實(shí)踐技能,協(xié)調(diào)課程體系對培養(yǎng)目標(biāo)支撐力不強(qiáng)以及與我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和結(jié)構(gòu)的調(diào)整不相適應(yīng)的矛盾,創(chuàng)建適應(yīng)新形式發(fā)展需要的課程教學(xué)體系,同時促進(jìn)我國智能控制學(xué)科發(fā)展,是我校授課老師所面臨和亟待解決的問題。
一、智能控制課程分析
1.智能控制發(fā)展歷程
智能控制是一種新型自動控制技術(shù),代表了自動控制的最新發(fā)展階段。[1]20世紀(jì)90年代中期之后,智能控制日益成熟,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用、軍事等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,據(jù)統(tǒng)計(jì),2012年全球智能控制市場規(guī)模接近6800億美元,而我國智能控制行業(yè)規(guī)模也已經(jīng)達(dá)到4200億元。
智能控制思潮第一次出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代由Leonaes等人首次正式提出,[2]到了1987年,IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會和計(jì)算機(jī)學(xué)會在美國費(fèi)城聯(lián)合召開了智能控制國際學(xué)術(shù)討論會,智能控制正式作為一門新學(xué)科,登上歷史舞臺,而“智能控制”課程是在智能控制學(xué)科建立之后開設(shè)的。
國內(nèi)首部“智能控制”教材,是在1990年由中南大學(xué)蔡自興教授編寫電子工業(yè)出版社出版,蔡教授把遞階控制、專家控制、模糊控制、神經(jīng)控制、學(xué)習(xí)控制作為智能控制課程的初步框架和主要研究分支。[1]隨后,王耀南、李士勇、李人厚、孫增圻等專家也編寫了智能控制相關(guān)教材。這些教材出版對我國智能控制課程教學(xué)發(fā)揮了積極的作用,為智能控制學(xué)科建設(shè)和人材培養(yǎng)做出突出貢獻(xiàn)。[3]
近年來,國內(nèi)學(xué)者對智能控制的研究十分活躍,舉行各種與智能控制有關(guān)的學(xué)術(shù)討論會,如全球智能控制與自動化大會(World Congress on Intelligent Control and Automation,WCICA)、中國智能自動化會議(Chinese Intelligent Automation Conference,CIAC)、中國控制會議(Chinese Control Conference,CCC)、中國控制與決策會議(Chinese Control and Decision Conference,CCDC)等,這標(biāo)志我國智能控制作為獨(dú)立學(xué)科已正形成。[2]
2.智能控制理論體系
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,智能控制理論和技術(shù)得到不斷的發(fā)展和完善,受到越來越多科研工作者的關(guān)注。常規(guī)的智能控制方法主要包括:模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、分級遞階控制、專家系統(tǒng)控制以及其他仿人智能控制等。[3,4]
(1)模糊控制:將人類專家對特定對象的控制經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用模糊集理論進(jìn)行量化,轉(zhuǎn)化為可數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)的控制器,從而實(shí)現(xiàn)對被控對象的控制,其主要包括輸入模糊化、模糊規(guī)則庫、模糊推理以及輸出逆模糊化四個部分。
(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制:是人工智能、認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、非線性動力學(xué)等學(xué)科的交叉熱點(diǎn),它利用大量的人工神經(jīng)元按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)互連,構(gòu)建具有仿人控制的功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雖然不善于顯式表達(dá)知識,但具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力,能夠任意逼近復(fù)雜的非線性系統(tǒng),對高度非線性和嚴(yán)重不確定性系統(tǒng)的控制方面具有良好效果。
(3)分級遞階控制:是從工程控制論的角度總結(jié)人工智能與自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自組織的關(guān)系之后逐漸形成的,主要由組織級、協(xié)調(diào)級和執(zhí)行級構(gòu)成。其中組織級起主導(dǎo)作用,涉及知識的表示與處理,主要應(yīng)用人工智能;協(xié)調(diào)級在組織級和執(zhí)行級間起連接作用,涉及決策方式及其表示,采用人工智能及運(yùn)籌學(xué)實(shí)現(xiàn)控制;執(zhí)行級是底層,具有很高的控制精度,采用常規(guī)自動控制。
(4)專家系統(tǒng)控制:是指具有模糊專家智能的功能,采用專家系統(tǒng)技術(shù)與控制理論相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)的控制策略,它是人工智能應(yīng)用領(lǐng)域最成功的分支之一,由知識庫、推理機(jī)、解釋機(jī)制、知識獲取系統(tǒng)以及綜合數(shù)據(jù)庫五個部分組成。在工業(yè)過程控制中主要呈現(xiàn)直接專家控制和間接專家控制兩種形式。
二、智能控制課程教學(xué)改革
1.理論教學(xué)
UNESCO在2010年的工程學(xué)報(bào)告中指出,工程是人類面臨的最大挑戰(zhàn)和機(jī)遇,為了滿足卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃要求,我校重新修訂課程教學(xué)大綱,調(diào)整了各知識點(diǎn)的學(xué)時分配,擴(kuò)大了知識面的覆蓋范圍,并提高了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所占學(xué)時比例,注重實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容設(shè)置。在課程建設(shè)考慮理論與實(shí)踐的均衡,避免理論與實(shí)踐用脫節(jié),教材選用為王耀南主編、機(jī)械工業(yè)出版社出版的《智能控制理論及應(yīng)用》,[5]總共設(shè)計(jì)30個學(xué)時,具體如圖1所示。概述部分為2個學(xué)時,主要講解智能控制理論的歷史背景、研究現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢;模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是本課程主要講解部分,分別安排9個學(xué)時;分級遞階控制與專家系統(tǒng)控制部分要求學(xué)生以了解為主,因此分別安排4個學(xué)時;最后,剩余2個學(xué)時講解當(dāng)前最新的一些智能控制方法,目的為擴(kuò)展學(xué)生的視野。
考慮到“智能控制”課程涉及的知識面較為廣泛,因此,在教學(xué)過程中,教師主要擔(dān)負(fù)組織者、引導(dǎo)者的職責(zé),課堂上注重采用啟發(fā)式的教學(xué)模式,并增加案例講解,讓學(xué)生明確課程教學(xué)服務(wù)于國家戰(zhàn)略需要和行業(yè)需要,如:液浮陀螺儀溫控系統(tǒng)的模糊控制策略設(shè)計(jì)、單級倒立擺系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。鼓勵學(xué)生自由探討,實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中的互動,提高學(xué)生的認(rèn)知能力。
2.實(shí)踐教學(xué)
本課程專業(yè)性很強(qiáng),學(xué)生缺少對智能控制方法的感性認(rèn)識,且受學(xué)時數(shù)的限制,因此鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí),充分利用課余時間。[6]每次課后,有針對性地預(yù)留課外作業(yè),引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí),這有利于老師教學(xué)內(nèi)容的精練講解,學(xué)生對智能控制的熟悉掌握,引導(dǎo)學(xué)生注重工程能力和自主學(xué)習(xí)能力的提高。
另外,在“智能控制”教學(xué)計(jì)劃中,安排6個學(xué)時作為實(shí)驗(yàn)課,讓學(xué)生獨(dú)自設(shè)計(jì)相關(guān)智能控制器,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力,增加對模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的熟練程度。實(shí)驗(yàn)采用先講解、后實(shí)驗(yàn)、再總結(jié)的方式進(jìn)行。為了保證實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量,每20位學(xué)生安排1名指導(dǎo)教師。實(shí)驗(yàn)前,要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)之前完成預(yù)習(xí)報(bào)告;實(shí)驗(yàn)中學(xué)生每人一臺機(jī),獨(dú)立記錄實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,教師全程答疑輔導(dǎo);實(shí)驗(yàn)后學(xué)生及時上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告,其內(nèi)容包括:實(shí)驗(yàn)名稱、內(nèi)容、方法、步驟、結(jié)果及個人心得、體會。
3.教學(xué)手段
為了適應(yīng)時代的發(fā)展,授課借助先進(jìn)的教學(xué)軟件。在相關(guān)理論知識點(diǎn)展開前,可通過實(shí)例模擬讓學(xué)生初步了解相關(guān)方法,再切換到理論知識的講解,以幫助學(xué)生做到思維的自然過渡。
課堂還采用多媒體教學(xué),以提高學(xué)生獲取信息的效率。多媒體課件制作過程中,力求圖文并茂,能吸引學(xué)生的注意力,這有利于實(shí)現(xiàn)情景式的教學(xué),充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,變被動教育為主動教育,使學(xué)生加深對知識的理解。[7,8]
4.考核方式
本課程理論性較強(qiáng),為避免“一張?jiān)嚲矶ㄇぁ睅淼谋锥?,課程成績采用多元化考核制度,主要包括:平時成績(30%)、實(shí)驗(yàn)成績(30%)和期末考試成績(40%)。
三、結(jié)束語
綜上所述,我國的智能控制教育已取得了可喜成績,我校在研究專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和現(xiàn)有教學(xué)資源基礎(chǔ)上,借鑒國內(nèi)相關(guān)高校成功教學(xué)經(jīng)驗(yàn),并不斷完善智能控制學(xué)科教學(xué)的方法、手段、策略,研究制訂新的大綱,開發(fā)設(shè)計(jì)多媒體課件,與時俱進(jìn),緊密圍繞“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的重點(diǎn)和目標(biāo),為培養(yǎng)敢創(chuàng)新、會創(chuàng)造的高質(zhì)量人才不斷努力。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:產(chǎn)生式系統(tǒng);人工智能;教學(xué)實(shí)踐
中圖分類號:TP3-05 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1003-6970.2015.05.007
0 引言
產(chǎn)生式系統(tǒng)是人工智能中的一個經(jīng)典部分。產(chǎn)生式系統(tǒng)的教學(xué)在人工智能的教學(xué)具有承上啟下的作用。首先,學(xué)生需要理解知識表中的邏輯表示方法之后才能更容易地學(xué)習(xí)該部分,這里,產(chǎn)生式系統(tǒng)表現(xiàn)出承接作用;其次,理解了產(chǎn)生式系統(tǒng),才能更容易地學(xué)習(xí)人工智能中其他相關(guān)知識。正是因?yàn)楫a(chǎn)生式系統(tǒng)具有承上啟下的作用,該部分的教學(xué)對于學(xué)生的融合貫通起著關(guān)鍵作用。此外,編寫產(chǎn)生式系統(tǒng)可以訓(xùn)練學(xué)生的邏輯能力,也可以作為計(jì)算機(jī)語言教學(xué)的良好實(shí)例。
對于產(chǎn)生式系統(tǒng)部分的教學(xué),主要目的在于:讓學(xué)生理解產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本構(gòu)造,并能利用產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題。在我們的教學(xué)中,要求學(xué)生能夠使用產(chǎn)生式系統(tǒng)解決一些有趣的智力題,從而真正體現(xiàn)機(jī)器求解智力問題的能力。
為了達(dá)到該目的,我們在七個學(xué)期的課程上進(jìn)行了各種探索。本文通過總結(jié)這七個學(xué)期的經(jīng)驗(yàn),提出產(chǎn)生式系統(tǒng)教學(xué)中需遵循的“興趣導(dǎo)向,實(shí)踐優(yōu)先,開發(fā)活潑”的教學(xué)思路。
1 教學(xué)實(shí)踐案例
在本教學(xué)實(shí)踐案例中,共選擇了2006―2007學(xué)年兩個學(xué)期、2007―2008學(xué)年第一個學(xué)期、2010―2011學(xué)年兩個學(xué)期,2011―2012學(xué)年兩個學(xué)期作為考察對象。在授課中,分為《人工智能A》和《人工智能B》兩種教學(xué)形式。選擇《人工智能B》的班級不進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)操作,而選擇《人工智能A》的班級需要在計(jì)算機(jī)上完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。
為了達(dá)到形象化教學(xué)的目標(biāo),在產(chǎn)生式系統(tǒng)的教學(xué)中,選擇了一個智力題作為算法求解目標(biāo)。該題目常稱為量水問題,可簡單描述如下:
有兩個無刻度標(biāo)志的空水壺,分別可裝4升和3升的水。設(shè)另有一個10升的水壺裝滿了水。各個水壺之間僅可以相互傾灌。問如何通過倒水或灌水操作,量出2升的水來。
該問題是一個典型的智力問題。對于大學(xué)生來講,該問題并不困難。但是,用計(jì)算機(jī)來求解確實(shí)一個具有挑戰(zhàn)性的問題,因?yàn)?,學(xué)生們不僅僅是自己會求解該問題,還要讓機(jī)器也能做到。
1.1 教學(xué)情況說明
為了考察實(shí)踐編程環(huán)境的影響,對于《人工智能B》的班級,僅進(jìn)行理論教學(xué)。教學(xué)步驟為:1)簡單介紹產(chǎn)生式系統(tǒng)的構(gòu)成:數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫、推理機(jī);2)講授水壺之間傾倒的所有規(guī)則;3)給出程序,將程序中的各條語句與理論一一對應(yīng)說明。
對程序部分,則教授由教師所編寫的程序。具體教學(xué)內(nèi)容如下:
1)首先定義數(shù)據(jù)庫中的變量,即水壺中已存水的數(shù)量。定義了三個變量,并賦予初值。程序用C語言可以寫作如下語句:
1.2 教學(xué)效果說明
對于所有班級的學(xué)生,都組織書面考試??荚嚨念}目就是默寫整個程序。由于選課學(xué)生的專業(yè)不同,因此,卷面成績的波動較大。數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生選擇的是《人工智能B》,從卷面上看,小錯漏較多,說明多數(shù)是靠背誦過關(guān)。自動化專業(yè)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生選擇的是《人工智能A》,多數(shù)情形下表現(xiàn)略好。然而,在前五個學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐中,教師先行給出了程序,相反地,學(xué)生錯漏的出現(xiàn)率較高,說明學(xué)生的依賴心理較重,靠背誦過關(guān);在后兩個學(xué)期中,教師沒有先行給出程序,卷面成績反而上升,小錯漏減少,說明學(xué)生理解的程度較高。這部分的結(jié)果表明:實(shí)踐環(huán)節(jié)對教學(xué)效果的影響很大,加入實(shí)踐環(huán)節(jié)能顯著提高教學(xué)效果。
除開書面考試成績的比較,當(dāng)沒有先行給出程序時,學(xué)生們最主要的進(jìn)步是在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。由于沒有程序,學(xué)生們開動腦筋,對于量水問題給出了很多其他的方案。在2010―2011學(xué)年,學(xué)生提出了用寬度優(yōu)先、深度優(yōu)先等搜索策略來改進(jìn)隨機(jī)推理機(jī)制,以獲得最簡單的倒水方案,并給出了正確的源程序。在2011―2012學(xué)年第二個學(xué)期,學(xué)生們又提出了一個意想不到的新策略。
學(xué)生提出的策略是:每次將4升壺的水倒入3升壺,3升壺的水倒入10升壺,而10升壺的水倒?jié)M4升壺。由于從數(shù)學(xué)上看,數(shù)字4和3互質(zhì),且相差僅僅為1,因此,這一個循環(huán)傾倒的策略總能獲得2升水。即使是換成要量出5升水等形式,也很容易地能得到。
學(xué)生所提出的策略從編程上看,更為簡單,也能達(dá)到以前程序的效果,充分說明了大學(xué)生的創(chuàng)新能力。
從以上兩次學(xué)生提出的創(chuàng)新思路,尤其是后一次的思路來看,教學(xué)效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于以前的固定刻板的教學(xué)模式,說明在開放式情形下,學(xué)生的創(chuàng)造性能夠得到發(fā)揮。
因?yàn)閷?shí)踐環(huán)節(jié)對教學(xué)效果非常重要,在后面兩個學(xué)期的教學(xué)中,我們著重強(qiáng)調(diào)了提升學(xué)生興趣的教學(xué)環(huán)節(jié),增加了學(xué)生編寫程序的積極性。
2 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
從這個教學(xué)案例中,可以總結(jié)出這么幾方面的經(jīng)驗(yàn):
1)在產(chǎn)生式系統(tǒng)的教學(xué)中,切忌只是從理論到理論。從理論到理論的方式會使得學(xué)生失去基本的興趣。當(dāng)失去基本的興趣以后,學(xué)生將不再配合學(xué)習(xí),從而使得后續(xù)的教學(xué)更為艱難。
2)最好采用案例教學(xué)的方式。采用案例教學(xué)的方式會使得學(xué)生更容易理解,更容易接受。對于案例的選擇,可以選擇傳教士過河問題、量水問題、八皇后問題等學(xué)生喜聞樂見的智力題,要求學(xué)生用計(jì)算機(jī)程序的方式解決。在案例的選擇上,要堅(jiān)持簡單原則,太復(fù)雜的程序?qū)W生會不太喜歡。從實(shí)踐上看,量水問題比傳教士過河問題要簡單,因此,建議多選擇這樣的案例。
3)相信學(xué)生,從而給學(xué)生表現(xiàn)的機(jī)會。大學(xué)生處于創(chuàng)造力的高峰時期,如果能夠激發(fā)學(xué)生的興趣,則學(xué)生自然會在興趣的指引下發(fā)揮其創(chuàng)造力,給出更簡單更有效的方案。
4)實(shí)踐優(yōu)先。由于長期的應(yīng)試教育的熏陶,大學(xué)生普遍具有“等、靠、要”的思想。如果不給予實(shí)踐的機(jī)會,多數(shù)大學(xué)生們通常不會去嘗試求解難度較大的問題。在實(shí)踐中,要避免將學(xué)生看作機(jī)器,不能要求學(xué)生完全按照實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程進(jìn)行操作。這樣的標(biāo)準(zhǔn)化、刻板化的實(shí)踐的確從表面上看實(shí)驗(yàn)報(bào)告更漂亮,但實(shí)際上,學(xué)生多數(shù)情況下是知其然,不知其所以然。從教學(xué)的本質(zhì)上講,這樣做是違背教學(xué)規(guī)律的。
5)理論升華。在實(shí)踐完成以后,教師一定要抓住機(jī)會,將程序中的各個部分與理論中的各個部分對應(yīng)起來。這樣學(xué)生才能夠融會貫通,真正理解產(chǎn)生式系統(tǒng)。
總而言之,對于產(chǎn)生式系統(tǒng)這樣的知識點(diǎn),在實(shí)踐中采用“興趣導(dǎo)向,實(shí)踐優(yōu)先,開放活潑”的教學(xué)思路是可行的。
關(guān)鍵詞:人工智能;人類智能;思維;技術(shù)元素
1 基本概念界定
1.1 人工智能
人工智能是在20世紀(jì)中期以后產(chǎn)生的學(xué)科,人工智能就是用機(jī)器模擬人類的智能活動,從而用機(jī)器代替人類行使某些方面的職能。人工智能是通過探索人的感覺和思維的規(guī)律來模擬人的智能活動,電子計(jì)算機(jī)是人工智能的媒介和基礎(chǔ)。阿倫?圖靈說:“如果一臺計(jì)算機(jī)能騙過人,使人相信它是人而不是機(jī)器,那么它就應(yīng)當(dāng)被稱作有智能?!比绻源藶闃?biāo)準(zhǔn)來界定機(jī)器的智能,那么人工智能的發(fā)展之路仍然任重道遠(yuǎn)。
1.2 人類智能
智能簡單地說就是智慧與能力,是綜合、復(fù)雜的精神活動功能,是人運(yùn)用自己已有的知識和經(jīng)驗(yàn)來學(xué)習(xí)新知識、新概念并且把知識和概念轉(zhuǎn)化為解決問題的能力。智能活動往往和記憶力、感知力、思維、判斷、聯(lián)想、意志等有密切的聯(lián)系,人類的智能表現(xiàn)在能夠進(jìn)行歸納總結(jié)和邏輯演繹,人類對視覺和聽覺的感知以及處理都是條件反射式的,大腦皮層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對各種情況的處理是下意識的反應(yīng)。
1.3 什么是思維
思維是事物的一般屬性和內(nèi)在聯(lián)系在人腦中的間接的、概括的反映。思維的形式包括概念、理解、判斷、推理等。思維往往借助于語言來表達(dá),由直接的感受即感性思維轉(zhuǎn)化為理性,透過現(xiàn)象看到事物的本質(zhì),發(fā)現(xiàn)普適性的規(guī)律。芒福德說人類是“精神的制造者”而不僅僅是“工具的制造者”,因?yàn)槿祟惥邆渌季S能力。
2 基于“技術(shù)元素”視角下的人工智能
“技術(shù)元素”這一說法是凱文?凱利提出的,技術(shù)元素就是從人類意識中涌現(xiàn)出的一切東西,包括技術(shù)具象的工具,也包括文化、 法律、社會機(jī)構(gòu)和一切智能創(chuàng)造物。凱文?凱利說:“科技是人類的發(fā)明,也是生命的產(chǎn)物?!本铀莿游锏募夹g(shù),是動物的延伸部分,人類的延伸部分是技術(shù)元素,科技發(fā)明是我們基因創(chuàng)造的軀體的外延。
2.1 人工智能是技術(shù)進(jìn)化的成果
凱文?凱利認(rèn)為人類的延伸由思維產(chǎn)生,因?yàn)樗季S具有創(chuàng)造力,才促使了技術(shù)的進(jìn)步,才創(chuàng)造出了以往沒有創(chuàng)造出的東西,所以,“如果說科技是人類的延伸,那也與基因無關(guān),而是思維的延伸。因此科技是觀念的延伸軀體”。
技術(shù)元素伴隨著語言、工具的誕生成為人類不可或缺的伙伴,從古至今,除了極少的例外,各種技術(shù)都沒有消失,而是進(jìn)化成不同形態(tài)的技術(shù)。人工智能作為一種科技物種,隨著技術(shù)的進(jìn)步而產(chǎn)生發(fā)展,是技術(shù)進(jìn)化的成果。
2.2 人類與技術(shù)共同進(jìn)步
一切生物都有天然的借助外力的本領(lǐng),從鉆木取火到航空航天,人類經(jīng)歷了漫長的發(fā)展,或者說是進(jìn)化,技術(shù)作為一種手段、一種工具從來都與人類相伴相生?!凹夹g(shù)元素”賦予技術(shù)以生命,人是技術(shù)進(jìn)化的動力,而技術(shù)的進(jìn)化也促進(jìn)了人類社會的發(fā)展,二者是密不可分的。科技與人類正在逐漸融合,或者說人類已經(jīng)成為科技最適合的載體;“技術(shù)元素”的發(fā)展雖然具有一定程度的自主性,但是它的發(fā)展軌跡從某種意義上來說也是人類意志的體現(xiàn)。人作為技術(shù)發(fā)展的動力之一與“技術(shù)元素”同步運(yùn)動。
3 人工智能能否超越人類
對于這個問題人們有兩種極端的看法:一是認(rèn)為人工智能必將取代人類,不久的將來人類會淪為機(jī)器的奴隸;二是對人類的主體地位有著極度的自信,認(rèn)為機(jī)器始終都是被人控制。前者的依據(jù)是人工智能的發(fā)展極其快速,超越了人類智能的進(jìn)化速度,人工智能取代人類只是時間問題。后者的依據(jù)是人工智能不具有生命特征,無法融入生物圈從而和自然發(fā)生聯(lián)系,只能作為人類活動的工具而存在。我更偏向于第二種觀點(diǎn),是基于以下幾個原因:
3.1 缺乏創(chuàng)造性的“特長生”
人工智能開發(fā)出的機(jī)器可能是某一個領(lǐng)域的“特長生”卻不是全才。比如AlphaGO是圍棋特長生卻不能唱歌,計(jì)算器是數(shù)字計(jì)算的天才卻不能陪人聊天,情感機(jī)器人負(fù)責(zé)陪伴和情感安慰卻不能真正懂得人類的喜怒哀樂,如此等等,它們按照既定的程序運(yùn)行,各司其職、各得其所,不會偏離軌道也不懂得創(chuàng)造。
塞繆爾說:“機(jī)器不能輸出任何未經(jīng)輸入的東西?!蹦壳白钕冗M(jìn)的機(jī)器人也是依賴于軟件運(yùn)行,軟件是通過人來完成更新升級,人工智能實(shí)際上是人類智能的外在表現(xiàn)。人體是一個復(fù)雜而龐大的系統(tǒng),人有特定的背景和生活習(xí)慣,人腦的發(fā)育會受到所經(jīng)歷的事件和社會環(huán)境的影響,能夠靈活運(yùn)用,組合所接受的信息,具備綜合分析問題的能力。人腦的控制系統(tǒng)復(fù)雜和精密程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過智能機(jī)器人,因此,人工智能在技術(shù)上不及人類智能,它依賴人類智能而進(jìn)化,能夠勝任人類制定的任務(wù),卻缺乏人類智能的創(chuàng)造性。
3.2 不能思維的人工智能
在回答“機(jī)器能否思維”的時候,我們首先應(yīng)該對思維進(jìn)行界定,思維是人腦特有的功能。人腦是一個高度發(fā)達(dá)的系統(tǒng),是人類意識活動的物質(zhì)載體?!半娔X思維”在功能上會向人腦思維不斷接近,但是兩者之間存在不可消除的界限,“電腦思維”是一個簡單的邏輯過程,模擬人腦思維功能和思維信息過程,它在本質(zhì)上區(qū)別于人類思維。人腦思維除了能夠接受外部信息以外,還能對信息進(jìn)行主觀的加工。人們已經(jīng)能制造出類人機(jī)器人,可是它不能和人一樣思維嗎,因?yàn)樗季S不僅僅是人腦的生理機(jī)能,離開社會實(shí)踐和人際交往是不能產(chǎn)生思維的。
3.3 是輔助而非替代
人工智能簡單明了地說就是人類用來改造世界的技術(shù)手段,是輔的工具,而不是對人類的替代。人工智能出現(xiàn)的歷史并不久遠(yuǎn),前文說到了技術(shù)和人類的共同進(jìn)化,當(dāng)人類有能力利用工具來處理復(fù)雜繁瑣的工作時,這是人類的進(jìn)化,也是工具的進(jìn)化。
人工智能被用于幫助人類進(jìn)行某項(xiàng)工作,才能解放人力,人類智能才可以更好發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性。人工智能承擔(dān)了人類活動中基礎(chǔ)的、不可或缺的、復(fù)雜的工作,從而使人類智能轉(zhuǎn)向更核心的科研創(chuàng)造以及思維和判斷上來。在人與人工智能的關(guān)系上,二者是相輔相成、相互補(bǔ)充的,而不是互相排斥、完全替代
4 結(jié)束語
人工智能與人類智能的關(guān)系是互為補(bǔ)充、相互制約的,人與技術(shù)的融合是必然的。目前人工智能的更新升級必須依賴與人類智能,人類智能的進(jìn)化程度關(guān)系到人工智能的先進(jìn)程度“技術(shù)元素”的進(jìn)化也要受到社會條件的制約。人工智能可能在某一方面出強(qiáng)大的功能,但是它缺乏思維和創(chuàng)造性,這一點(diǎn)是致命的缺陷,工具作為人類器官的延長,是人類智能的外化之物,被人類智能的發(fā)展程度所局限。
參考文獻(xiàn)
[1]凱文?凱利.科技想要什么[M].熊祥譯.北京:中信出版社,2011.
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