智能教育協(xié)同創(chuàng)新：學(xué)術(shù)引領(lǐng)與產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化進(jìn)程

鄒曉輝

（北京大學(xué) 數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院信息科學(xué)系（國際信息研究學(xué)會(huì)中國分會(huì)教育信息化專業(yè)委員會(huì)），北京 100871）

智能教育協(xié)同創(chuàng)新：學(xué)術(shù)引領(lǐng)與產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化進(jìn)程

鄒曉輝

（北京大學(xué) 數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院信息科學(xué)系（國際信息研究學(xué)會(huì)中國分會(huì)教育信息化專業(yè)委員會(huì)），北京 100871）

本文旨在介紹智能教育協(xié)同創(chuàng)新數(shù)字化平臺(tái)及其開發(fā)環(huán)境。其建構(gòu)方法是集大成、得智慧的方法，其特征是人機(jī)協(xié)同，其建構(gòu)的基本步驟是：一方面，依托數(shù)字化圖書館及其網(wǎng)絡(luò)的云計(jì)算能力，通過大數(shù)據(jù)分析，把計(jì)算機(jī)的批處理能力與人機(jī)交互能力相結(jié)合，提升其導(dǎo)航能力；另一方面，調(diào)動(dòng)國內(nèi)外高校的開放教育資源和師資及廣大校友的積極性，通過大智慧融合，將自然人的大協(xié)作能力與人機(jī)互動(dòng)能力相結(jié)合，提升其續(xù)航能力。

雙字棋盤；智能教育；協(xié)同創(chuàng)新；數(shù)字化平臺(tái)

智能教育協(xié)同創(chuàng)新是基于融智學(xué)理論與文化基因系統(tǒng)工程實(shí)踐而做的頂層設(shè)計(jì)。一方面是教管學(xué)用社會(huì)化系統(tǒng)工程，可用知識(shí)精加工來概括；另一方面是言識(shí)軟硬形式化系統(tǒng)工程，可用知識(shí)導(dǎo)航儀來體現(xiàn)。智能教育協(xié)同創(chuàng)新數(shù)字教育模型已可用世上最簡單的語言符號(hào)來無歧義地表達(dá)。這就為語言學(xué)和語言哲學(xué)、教育學(xué)和教育哲學(xué)、信息學(xué)和信息哲學(xué)的問題得以數(shù)字化或形式化奠定了基礎(chǔ)。

“一旦我們能夠修正并形式化一個(gè)哲學(xué)問題，從而使我們能夠找到一個(gè)系統(tǒng)的方法來回答它，那么它就不再是一個(gè)哲學(xué)問題，而成為了科學(xué)問題?！毙问交?shù)字化和結(jié)構(gòu)化，在此具有同一種基本屬性。本文所述的知識(shí)導(dǎo)航儀及其背后的知識(shí)中心所采用的知識(shí)精加工方法是一種系統(tǒng)的形式化方法[1]。比知識(shí)地圖[2]、知識(shí)圖譜[3]及思維導(dǎo)圖[4]的做法推進(jìn)了一步。

一、智能教育協(xié)同創(chuàng)新的目的

席卷全球的“信息化”浪潮推動(dòng)著人類社會(huì)由工業(yè)時(shí)代快速向信息時(shí)代轉(zhuǎn)變，許多人都還沒有適應(yīng)，新一輪的“智能化”巨瀾又把它推向更高級(jí)且更具有挑戰(zhàn)的智能時(shí)代。中國政府與時(shí)俱進(jìn)、奮起直追,相繼發(fā)布了《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》[5]和《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[6]，積極推動(dòng)人工智能研發(fā)與應(yīng)用，促進(jìn)智能技術(shù)與教育教學(xué)的融合創(chuàng)新與優(yōu)化發(fā)展。

本文旨在從信息化向智能化轉(zhuǎn)變的學(xué)術(shù)引領(lǐng)與產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化進(jìn)程角度來介紹智能教育協(xié)同創(chuàng)新數(shù)字化平臺(tái)及其開發(fā)環(huán)境。

二、智能教育協(xié)同創(chuàng)新的方法——從數(shù)字化進(jìn)程純形式體系建構(gòu)及其存在公理深入

智能教育協(xié)同創(chuàng)新數(shù)字化平臺(tái)及其開發(fā)環(huán)境的建構(gòu)方法是集大成、得智慧的方法，其特征是人機(jī)協(xié)同，其建構(gòu)的基本步驟是：一方面，依托數(shù)字化圖書館及數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的云計(jì)算能力，通過大數(shù)據(jù)分析，把計(jì)算機(jī)的批處理能力與人機(jī)交互能力相結(jié)合，提升其知識(shí)導(dǎo)航能力；另一方面，調(diào)動(dòng)國內(nèi)外高校的開放教育資源和師資及廣大校友的積極性，通過大智慧融合，將自然人的大協(xié)作能力與人機(jī)互動(dòng)能力相結(jié)合，提升其知識(shí)續(xù)航能力。

其中，知識(shí)導(dǎo)航能力和知識(shí)續(xù)航能力分別依托的是本文所述的兩大系統(tǒng)工程：一是教管學(xué)用社會(huì)化系統(tǒng)工程，可用知識(shí)精加工來概括[7]；二是言識(shí)軟硬形式化系統(tǒng)工程，可用知識(shí)導(dǎo)航儀來體現(xiàn)[8]。兩方面均可匯聚到一個(gè)可稱之為廣義文本基因演繹體系的參照系。它可用世界上最簡單的語言或符號(hào)來無歧義地表達(dá)。人們的抽象思維、直覺思維和形象思維在此發(fā)生交叉重疊與融通融合，最后可收斂到廣義文本基因及其組合的演繹體系來系統(tǒng)闡述。

表1是廣義文本基因及其組合數(shù)字化演繹體系的抽象模型。

表1 廣義文本基因及其組合數(shù)字化演繹體系的抽象模型

由表1可見，第一進(jìn)階（2^1）即單一集合{0,1}僅含有0和1兩個(gè)基本元素，位于第二與第三進(jìn)階的是兩個(gè)分層集合，它們的元素組合之間，在屬性相同的單位上出現(xiàn)了交叉重疊的情形，這就導(dǎo)致屬性集合{01，001，010}和{10，010，100}的劃分必然會(huì)發(fā)生交叉重疊的情形。換一句話說，單一集合及分層集合的成員存在唯一的序位結(jié)構(gòu)（可稱之為本真信息）——可用信息量的基本單位“比特（Bit）”來計(jì)算，無論是跨層次，還是同層次的元素組合，其構(gòu)成的屬性集合都必然存在組合歧義和聚合歧義（邏輯悖論就蘊(yùn)含在其中）。各種進(jìn)制之間相互轉(zhuǎn)換的等價(jià)性則預(yù)示其數(shù)字化進(jìn)程必然蘊(yùn)含邏輯悖論。因此，數(shù)理邏輯蘊(yùn)含悖論是不可避免的。這就等于告訴我們，不僅分層集合與屬性集合的區(qū)分是非常必要的，而且各層的序位是唯一的；人機(jī)雙方都必須面對(duì)單一集合{0,1}和雜多集 合 {0,1,00,01,10,11,000， ……,ε……,∞ }兩 個(gè)極端；還必須面對(duì)各種進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系及可視為等價(jià)的其他形式的符號(hào)乃至圖形體系。

學(xué)術(shù)引領(lǐng)的要點(diǎn)：首先，廣義文本基因及其組合的演繹體系是不證自明的公理體系，尤其是以二進(jìn)制為典型示例的純數(shù)字的演繹體系。其次，其他進(jìn)制的或可轉(zhuǎn)化為純數(shù)字的演繹體系的等價(jià)形式體系也是不證自明的。最后，務(wù)必指出它蘊(yùn)含著信息基本定律（以二進(jìn)制為典型示例來闡述和論證最為直接且簡明扼要）：序位結(jié)構(gòu)及其所蘊(yùn)含的本真信息是唯一守恒的，這是第一定律；不同文本基因及其組合的演繹體系之間只要序位一致即同義（第二定律的不動(dòng)點(diǎn)）且同意（第三定律的樞紐）即可并列（物）、對(duì)應(yīng)（意）、轉(zhuǎn)換（文）?？蓞^(qū)分現(xiàn)象信息（物、意、文）與本質(zhì)信息（理、義、法）及本體信息（物+文）。其中，物，不僅蘊(yùn)含信息，而且涵蓋具有質(zhì)能時(shí)空的載體。如此基本的認(rèn)識(shí)僅限于信息學(xué)和信息哲學(xué)的范疇是很難說清楚的,唯有在形式化的信息科學(xué)范式體系里才能無歧義地精準(zhǔn)表達(dá)。這充分體現(xiàn)出了協(xié)同智能理論的作用、價(jià)值及意義。用通俗的話來說就是,具有公尺作用的基準(zhǔn)參照系一旦被找到，如{0,1}或{A,T,C,G}——基于它們的各就各位論、各取所需論或各盡所能論的相互結(jié)合即可組成有效的應(yīng)對(duì)參照系。用它們可很方便地測量和判斷相應(yīng)領(lǐng)域的實(shí)際對(duì)象，例如各類數(shù)字組合或生物種類的基因組合，都是可區(qū)分、可鑒別、可計(jì)算、可統(tǒng)計(jì)的。體現(xiàn)了人類智力和人工智能相結(jié)合所形成的協(xié)同智慧能力。這是單一的人腦或單純的電腦及其簡單結(jié)合都做不到的。因此，智能教育協(xié)同創(chuàng)新不僅是特定時(shí)代的產(chǎn)物，而且，更是探索協(xié)同智慧能力的融智學(xué)和文化基因系統(tǒng)工程所具有的獨(dú)特見解。

理解這樣的方法及其原理，不僅需要相應(yīng)的背景知識(shí)，而且，更需要訓(xùn)練有素的思維習(xí)慣。

三、智能教育協(xié)同創(chuàng)新的結(jié)果——把純形式體系轉(zhuǎn)換為雙字棋盤可形成產(chǎn)業(yè)支撐

由各種進(jìn)制之間可相互轉(zhuǎn)換的等價(jià)性，可引出純形式體系的變體即雙字棋盤。其特點(diǎn)就是它所具有的多進(jìn)制的序位結(jié)構(gòu)可作為形式邏輯推理的大前提，其孿生矩陣所具有的聯(lián)動(dòng)函數(shù)則預(yù)示著一系列的小前提，其結(jié)論在邏輯和數(shù)學(xué)兩個(gè)剛性約束條件上附加一個(gè)廣義翻譯的柔性約束條件（在特定的情形或局限領(lǐng)域它就可轉(zhuǎn)化為剛性約束條件）的整體限定范圍，是可確定的。

其結(jié)果是智能教育協(xié)同創(chuàng)新數(shù)字化平臺(tái)及其開發(fā)環(huán)境形成。該平臺(tái)的特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、個(gè)性化和文本化的雙字棋盤即語言棋盤與知識(shí)棋譜及原創(chuàng)棋魂之間存在聯(lián)動(dòng)函數(shù)，其所遵循的序位邏輯、雙語數(shù)學(xué)和廣義翻譯三個(gè)約束條件，體現(xiàn)出該開發(fā)環(huán)境易普及且易形成產(chǎn)業(yè)支撐。

圖1是中文棋盤及其蘊(yùn)含的聯(lián)動(dòng)函數(shù)可識(shí)別知識(shí)棋譜和原創(chuàng)棋魂的一個(gè)典型實(shí)例。

圖1 中文棋盤及其蘊(yùn)含的聯(lián)動(dòng)函數(shù)可識(shí)別知識(shí)棋譜和原創(chuàng)棋魂典型實(shí)例

由圖1可見且可推知：第一，人腦的智力成果——詩文，不僅蘊(yùn)含一系列詞語形式，而且還蘊(yùn)含著作者的知識(shí)棋譜和原創(chuàng)棋魂；第二，電腦的人工智能——程序，自動(dòng)生成的數(shù)字與文字之間構(gòu)成對(duì)應(yīng)的雙字棋盤;第三，人機(jī)交互所選出的“已、真、待、巧”像庖丁解牛一樣游刃有余地揭示出了全詩的文脈——可讓讀者瞬間理解作者的意蘊(yùn)和主題乃至風(fēng)格。就該詩而言，“明白、超然、發(fā)展、安排”和“詳情事理、身心和諧、重構(gòu)基因、再把人生”均因?yàn)椤耙?、真、待、巧”的醒目?biāo)注而得以凸顯，理解該詩幾乎可瞬間而達(dá)到預(yù)期目的。唯一須做進(jìn)一步解釋的就是這里“重構(gòu)”的“基因”,它顯然不是生物基因,因?yàn)槿藗儙缀醪豢赡茉僦貥?gòu)各自的生物基因，唯一可重構(gòu)的只能是文化基因,也就是形式化的廣義文本基因,這就一下子把讀者的認(rèn)知和心境提升到了一個(gè)前所未有的境界。這樣的計(jì)算機(jī)輔助與軟件工程、知識(shí)工程和語言工程都聯(lián)系到一起了。于是，軟件產(chǎn)品應(yīng)用與軟件開發(fā)服務(wù)，也就由語言棋盤、知識(shí)棋譜和原創(chuàng)棋魂三方面聯(lián)系到一起來了。其結(jié)果就是：語言、知識(shí)和軟件三大系統(tǒng)工程因人機(jī)協(xié)同的智慧能力而聯(lián)系在一起了。

讀者可充分發(fā)揮其推理和想象的能力。不僅一首詩、一篇文章瞬間即可呈現(xiàn)原創(chuàng)作者的意蘊(yùn)和主題乃至風(fēng)格（它們就是原創(chuàng)棋魂），而且一本書乃至所有的書里記載的知識(shí)棋譜都可從其中的棋子（漢字）各式各樣的組合變換中選取。這樣，人們就可從中文棋盤上，挑選出各自偏好的知識(shí)棋譜乃至原創(chuàng)棋魂（與之配套的大大小小的語言棋盤也可供智能終端的特定用戶調(diào)用）。

一種新型的數(shù)字教育范式，由此也就呈現(xiàn)在廣大中小學(xué)師生們的面前了。試想：通過雙字棋盤可把任何一段文本瞬間數(shù)字化和文本化，從而，非常方便地供作者和讀者、教師和學(xué)生，對(duì)其中蘊(yùn)含的知識(shí)模塊做精加工，還可因此形成全班、全校及跨校的知識(shí)大生產(chǎn)開發(fā)環(huán)境。

這不僅可以在數(shù)字化語文課本的閱讀理解上派上用場，而且對(duì)數(shù)字化英文課本也可派上用場，對(duì)記憶思維訓(xùn)練還特別有用。例如筆者2017年在美國與有關(guān)專家交流時(shí)它都發(fā)揮了很好的作用?！斑壿嫛边@個(gè)詞，在數(shù)字和文字構(gòu)成的雙字棋盤上，其聯(lián)動(dòng)函數(shù)關(guān)系是非常明確的，但在筆者那段話里所呈現(xiàn)的“邏輯”卻有三個(gè)不同的語境，即影響理解的上下文。其中，一段話里的“邏輯”一詞是亞里士多德的語境，另一段話里的“邏輯”一詞是弗雷格的語境，還有一段話里的“邏輯”一詞則是筆者鄒曉輝的語境。憑借其上下文語境可辨識(shí)歧義。通過這樣的方式，作者可教會(huì)機(jī)器通過上下文來化解歧義，從而可更好地讓讀者避免誤解。

用戶提取知識(shí)棋譜和原創(chuàng)棋魂的過程非常簡單，就像選擇棋譜或菜單那樣容易。

圖2是英文棋盤及其蘊(yùn)含的聯(lián)動(dòng)函數(shù)可識(shí)別知識(shí)棋譜和原創(chuàng)棋魂的一個(gè)典型實(shí)例。

圖2 英文棋盤及其蘊(yùn)含的聯(lián)動(dòng)函數(shù)可識(shí)別知識(shí)棋譜和原創(chuàng)棋魂典型實(shí)例

由圖2可見且可推知：由于亞里士多德、弗雷格和鄒曉輝三個(gè)人的語境是不同的，于是也就引出了形式邏輯、數(shù)理邏輯和序位邏輯三種表述方式，尤其是雙字棋盤序位結(jié)構(gòu)存在公理和聯(lián)動(dòng)函數(shù)存在公理兩個(gè)剛性約束條件，具有大小前提的功用，這就為進(jìn)一步判定“邏輯”的具體詞條或義項(xiàng)的理解是否能夠被讀者所認(rèn)可奠定了是否“同意”這一柔性約束條件存在公理的基礎(chǔ)。無可否認(rèn)，大家都認(rèn)可亞里士多德形式邏輯與弗雷格數(shù)理邏輯這兩個(gè)語境約束條件下的用意（這是毋庸置疑的，除非讀者不知道相應(yīng)的背景知識(shí)）。有了這個(gè)基礎(chǔ)再結(jié)合圖2及其語境，讀者也不難理解鄒曉輝的語境條件下“邏輯”這個(gè)詞的基本用意和序位邏輯的含義。

由此可見，結(jié)合表1、圖1和圖2可理解本文所述雙字棋盤為何具有知識(shí)導(dǎo)航儀的功用，其前提就是它是一種具體的智能教育協(xié)同創(chuàng)新數(shù)字化平臺(tái)和加工知識(shí)模塊的知識(shí)大生產(chǎn)開發(fā)環(huán)境。

四、智能教育協(xié)同創(chuàng)新的意義

其意義不僅在于知識(shí)導(dǎo)航儀和知識(shí)續(xù)航支持系統(tǒng)，而且，還在于智能教育協(xié)同創(chuàng)新過程及學(xué)術(shù)引領(lǐng)與產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化進(jìn)程所遵循的科學(xué)原理。它們都可得到簡明扼要的闡述或呈現(xiàn)。

如果說表1給出了抽象的測序定位系統(tǒng)及其基本原理，那么，圖1和圖2則進(jìn)一步給出了基于雙字棋盤的測序定位系統(tǒng)功能，以及基于其上的知識(shí)導(dǎo)航儀和知識(shí)續(xù)航支持系統(tǒng)所具有的特點(diǎn)、作用、價(jià)值和意義。如果圖1里作者借助雙字棋盤做的是畫龍點(diǎn)睛的功夫——作者標(biāo)出“已、真、待、巧”不僅讓常規(guī)的二字和四字詞及四字語塊可明顯區(qū)分并瞬間辨識(shí)而且還讓“重構(gòu)基因”這樣寓意深刻的創(chuàng)新用意得以凸顯，那么圖2作者僅僅突出“邏輯”這個(gè)單詞就已經(jīng)十分巧妙地提示讀者務(wù)必注意作者的語境是建立在亞里士多德和弗雷格兩個(gè)人及其所代表的形式邏輯和數(shù)理邏輯兩個(gè)等價(jià)的表述體系這樣的雙重基礎(chǔ)之上的，進(jìn)而也就自然而然地清晰地揭示出了該序位邏輯獨(dú)特且精準(zhǔn)的表述形式。舉一反三是讀書學(xué)習(xí)和做學(xué)問的基本功。因此，本文所展示的數(shù)字化進(jìn)程在學(xué)術(shù)引領(lǐng)和產(chǎn)業(yè)支撐兩方面均體現(xiàn)智能教育協(xié)同創(chuàng)新的特點(diǎn)。

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[3]喬闊,肖世杰.學(xué)科知識(shí)圖譜在建構(gòu)中學(xué)英語課程圖譜中的運(yùn)用[J].現(xiàn)代交際,2017，(18)：155-156.

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[6]國務(wù)院.國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知.(2017-07-20)[2017-09-28].http://www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.

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Intelligent Education Collaborative Innovation:Academic Leadership and Industry-Driven Digitalization Process

ZOU Xiaohui
(Educational Information Committee of International Information Research Society China Branch,Department of Information Science, School of Mathematical Sciences, Peking University, Beijing, China 100871)

This paper aims to introduce the digital platform of intelligent education collaborative innovation and its development environment.Its construction method is a great way of wisdom.It is characterized by man-machine coordination.It follows the following basic steps.On the one hand,based on the digital library and its network of cloud computing capabilities,and through big data analysis,it combines the computer’s batch processing capabilities and human-machine interaction system capabilities to enhance its navigation capabilities.On the other hand,by mobilizing the open educational resources,teachers and alumni from domestic and foreign universities and colleges,and through the great wisdom of integration,it combines the great collaboration ability of natural persons and the ability of human-machine interaction so as to improve its endurance capabilities.

bilingual chessboard;intelligent education;collaborative innovation;digital platform

G 4

A

2096-0069（2017）06-0001-05

2017-10-02

鄒曉輝（1958— ），男，四川成都人，中美塞爾研究中心主任研究員，智能教育協(xié)同創(chuàng)新總課題組長，國際信息研究學(xué)會(huì)中國分會(huì)人工智能專業(yè)委員會(huì)副主任、教育信息化專業(yè)委員會(huì)委員（主任助理），研究方向?yàn)樾畔⑴c智能科學(xué)。

（責(zé)任編輯 孫震華)