“梅花”傲雪，笑迎人工智能教育滿園春色

中國人工智能學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)主任 王萬森

近一年來，國內(nèi)人工智能教育發(fā)展可謂轟轟烈烈，數(shù)十所高校成立了人工智能學(xué)院、研究院；200多所高校新建了數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)；60所高校增設(shè)了機(jī)器人工程專業(yè)；從人工智能“寒冬”中走來的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)也破紀(jì)錄地增加了19所，總數(shù)達(dá)55所。整個(gè)人工智能教育呈現(xiàn)出一派繁榮景象。

大好形勢(shì)，的確可喜可賀！但值此喜慶之余，也不禁令人想起了教育的本質(zhì)——“樹人”。教育作為一項(xiàng)樹人工程，質(zhì)量和前瞻性應(yīng)為其首要屬性。尤其是高等教育，盡管某些專業(yè)在某些時(shí)期會(huì)因社會(huì)急需出現(xiàn)井噴式增長，但質(zhì)量和前瞻性始終都應(yīng)該是其首要屬性。何謂前瞻性，以人工智能教育為例，2004年我國第一個(gè)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生入校，按照正常情況，他們會(huì)在2008年本科畢業(yè)、2011年左右碩士畢業(yè)、2015年左右博士畢業(yè)，正好趕上我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)人工智能高層次科技人才的急切需求。

歷史永遠(yuǎn)都是一面鏡子。15年前，誕生于人工智能寒冬的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)照出了今天人工智能教育的繁榮；而今天處于人工智能熱潮中的智能教育，又該如何面對(duì)未來？毫無疑問，首先需要的仍然是質(zhì)量和前瞻性。

在國務(wù)院關(guān)于新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知（下面簡稱國務(wù)院通知）中有一段內(nèi)容：“……設(shè)立人工智能專業(yè)……在原有基礎(chǔ)上拓寬人工智能專業(yè)教育內(nèi)容，形成“人工智能+X”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式，重視人工智能與……學(xué)科專業(yè)教育的交叉融合?！边@段話其實(shí)包含了以下4層含義：第一層，建立人工智能專業(yè)。從本質(zhì)上看，人工智能專業(yè)與智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)沒有太大差別，最多只是側(cè)重點(diǎn)不同，二者相互加強(qiáng)，將形成人工智能教育的核心。第二層，拓寬人工智能專業(yè)教育內(nèi)容。依據(jù)新一代人工智能的重要學(xué)科方向，結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)重大需求，從人工智能的核心向外衍生，生成若干個(gè)面向重大智能應(yīng)用領(lǐng)域的新生專業(yè)，這些新生專業(yè)將與智能科學(xué)與技術(shù)/人工智能專業(yè)一起，形成一個(gè)新的專業(yè)類，即人工智能類專業(yè)。第三層，形成“人工智能+X”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式。即面向行業(yè)領(lǐng)域，將人工智能與相應(yīng)行業(yè)的既有專業(yè)進(jìn)行復(fù)合，培養(yǎng)面向行業(yè)的人工智能研究、應(yīng)用人才。第四，重視人工智能與……學(xué)科專業(yè)教育的交叉融合。即對(duì)一些非智能專業(yè)，更多地融入人工智能方面的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)這些專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容與人工智能的交叉融合。

上述4層含義，實(shí)際上為一個(gè)由核心層、衍生層、復(fù)合層和交叉層所構(gòu)成的，以智能科學(xué)與技術(shù)/人工智能專業(yè)為核心的IT領(lǐng)域新工科專業(yè)體系架構(gòu)。其中，核心層包括已建設(shè)了15年的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和有可能被新建的人工智能專業(yè)；衍生層包括現(xiàn)有的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、機(jī)器人工程專業(yè)，以及有可能會(huì)被衍生出來的諸如機(jī)器學(xué)習(xí)與知識(shí)工程、智能感知與人機(jī)交互、自然語言處理、智能無人系統(tǒng)、智能技術(shù)應(yīng)用等專業(yè)；復(fù)合層由人工智能與各個(gè)行業(yè)的既有專業(yè)復(fù)合而成，其專業(yè)名稱與衍生層的專業(yè)名稱截然不同，通常采用“智能+行業(yè)”形式，如智能醫(yī)療、智能金融、智能交通、智能制造、智能農(nóng)業(yè)、智能建筑專業(yè)等；交叉層主要體現(xiàn)為原有專業(yè)在教學(xué)內(nèi)容方面向人工智能的拓展或與人工智能的交叉融合，但其專業(yè)名稱通常不會(huì)改變，例如，數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、物理學(xué)、生物科學(xué)等主業(yè)，不可能會(huì)因?yàn)榕c人工智能的交叉融合而改變自己原有的專業(yè)名稱。

從上述專業(yè)體系架構(gòu)的討論至少可以看出以下兩點(diǎn)：第一，人工智能既不是任何一個(gè)現(xiàn)有專業(yè)的子集，也不是一個(gè)孤立的單一專業(yè)，而應(yīng)該是一個(gè)充滿生機(jī)的新工科專業(yè)類，該專業(yè)類由上述4層體系架構(gòu)中的核心層+衍生層所構(gòu)成。第二，上述4層專業(yè)體系構(gòu)架對(duì)應(yīng)著3種不同類型的人工智能人才培養(yǎng)模式，其中，第一種是人工智能領(lǐng)域的專業(yè)型人才，主要由核心層+衍生層專業(yè)完成，旨在培養(yǎng)推動(dòng)智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展、加快人工智能領(lǐng)域創(chuàng)新、提升我國人工智能應(yīng)用水平的專業(yè)人才；第二種是針對(duì)具體行業(yè)的復(fù)合型人才，主要由復(fù)合層專業(yè)完成，旨在培養(yǎng)具有一定行業(yè)知識(shí)和能力的人工智能研究應(yīng)用人才，以推動(dòng)人工智能與各個(gè)行業(yè)的融合創(chuàng)新。第三種是非人工智能專業(yè)領(lǐng)域的交叉型人才，主要由交叉層專業(yè)完成，旨在培養(yǎng)對(duì)人工智能理論、方法、技術(shù)具有一定認(rèn)知、應(yīng)用能力的非智能專業(yè)科技人才。

顯然，由核心層+衍生層所構(gòu)成的人工智能類專業(yè)是人工智能教育的主題。至于如何區(qū)分一個(gè)專業(yè)是否為衍生層專業(yè)，其主要依據(jù)是人工智能自身的學(xué)科結(jié)構(gòu)，尤其是新一代人工智能的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵共性技術(shù)。例如，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)，其追求的目標(biāo)是大數(shù)據(jù)智能，而在國務(wù)院通知中，“大數(shù)據(jù)智能理論”位于新一代人工智能基礎(chǔ)理論之首，“知識(shí)計(jì)算引擎與知識(shí)服務(wù)”和“跨媒體推理”等關(guān)鍵共性技術(shù)也都與大數(shù)據(jù)技術(shù)密切相關(guān)。再如機(jī)器人工程專業(yè)，新一代人工智能基礎(chǔ)理論中的“自主協(xié)同控制與優(yōu)化決策理論”，關(guān)鍵共性技術(shù)中的“自主無人系統(tǒng)的智能技術(shù)”也都是智能機(jī)器人的核心理論和關(guān)鍵技術(shù)。

從整個(gè)人工智能類專業(yè)的角度看，近兩年呈爆炸式增長趨勢(shì)。有人估計(jì)，今年申報(bào)增設(shè)智能科學(xué)與技術(shù)/人工智能專業(yè)的高校至少在百所之上，真可謂“有條件上，沒有條件創(chuàng)造條件也要上”。對(duì)這種“躍進(jìn)”局面，從專業(yè)發(fā)展的角度看，人工智能教育形勢(shì)大好；但從人才培養(yǎng)的角度看，則需要更扎實(shí)的培養(yǎng)措施和更明確的質(zhì)量要求。不靠形勢(shì)紅利，重視內(nèi)涵發(fā)展，創(chuàng)新培養(yǎng)模式，強(qiáng)化質(zhì)量意識(shí)，應(yīng)該是當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期人工智能類專業(yè)建設(shè)和發(fā)展的基本出發(fā)點(diǎn)。

尤其是對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)/人工智能專業(yè)，鑒于人工智能研究領(lǐng)域眾多、應(yīng)用范圍廣泛的特點(diǎn)，其專業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵是要優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)、突出專業(yè)方向、注重能力培養(yǎng)、加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練。從知識(shí)結(jié)構(gòu)的角度，對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)/人工智能專業(yè)，參考教育部高等學(xué)校本科計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)工作組對(duì)“智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)范（討論稿）”的討論，以及現(xiàn)有數(shù)十所高校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的辦學(xué)實(shí)踐，可將其知識(shí)結(jié)構(gòu)劃分為基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)和應(yīng)用領(lǐng)域三大部分。其中，基礎(chǔ)知識(shí)包括數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、電子、控制基礎(chǔ)和分布式、云計(jì)算基礎(chǔ)；專業(yè)知識(shí)包括專業(yè)核心知識(shí)、專業(yè)方向平臺(tái)知識(shí)和特色專業(yè)方向知識(shí)3個(gè)方面；應(yīng)用領(lǐng)域包括面向機(jī)器人、面向網(wǎng)絡(luò)、面向數(shù)據(jù)、面向行業(yè)等多個(gè)方面。

具體到專業(yè)知識(shí)，其中的專業(yè)核心知識(shí)是智能科學(xué)與技術(shù)/人工智能專業(yè)所必須具備的核心知識(shí)結(jié)構(gòu)，可由智能科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論、腦與認(rèn)知基礎(chǔ)、人工智能基礎(chǔ)、機(jī)器學(xué)習(xí)初步、數(shù)據(jù)挖掘、模式識(shí)別這6門課程組成，性質(zhì)為必修。這里需要說明的是，盡管這些課程的性質(zhì)為核心必修，但也并非每一個(gè)專業(yè)都必須全部開設(shè)，建議根據(jù)后期培養(yǎng)需要，選擇其中不少于8個(gè)學(xué)分的課程即可。這種從核心必修課程開始就提供一定選擇余地的方式，可滿足在專業(yè)規(guī)范大框架下的專業(yè)建設(shè)自主性和靈活性。其實(shí)，美國卡耐基梅隆大學(xué)人工智能專業(yè)的課程設(shè)置所采用的也是這種選擇模式。專業(yè)方向平臺(tái)知識(shí)是為不同特設(shè)方向所提供的一塊公共知識(shí)結(jié)構(gòu)，主要包括機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)階、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用、自然語言理解、機(jī)器視覺、智能機(jī)器人6門課程，性質(zhì)為必選。各專業(yè)特色方向可根據(jù)自身需要選擇其中不少于6個(gè)學(xué)分的課程。特色專業(yè)方向知識(shí)是為了滿足具體專業(yè)方向自身需求而設(shè)置的知識(shí)結(jié)構(gòu)，其課程的設(shè)置比較靈活，通常要求6個(gè)學(xué)分的課程，性質(zhì)為任選。至于特色方向的設(shè)置，可根據(jù)各高校的領(lǐng)域背景、學(xué)科優(yōu)勢(shì)及地域需求等，按照人工智能的學(xué)科領(lǐng)域及應(yīng)用特點(diǎn)確定。例如，可在智能科學(xué)與技術(shù)/人工智能專業(yè)下設(shè)置智能感知與人機(jī)交互、機(jī)器學(xué)習(xí)與知識(shí)工程、智能機(jī)器人與無人系統(tǒng)、自然語言處理、智能應(yīng)用技術(shù)等特色專業(yè)方向。

在注重能力培養(yǎng)、加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練方面，除了校企共建、校外實(shí)訓(xùn)基地等形式外，作為校內(nèi)教學(xué)活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)課程和課程設(shè)計(jì)是必不可少的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)/人工智能專業(yè)，從實(shí)驗(yàn)課程的角度，可根據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)中各門課程的性質(zhì)將其分成兩類，第一類包括人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析挖掘、智能機(jī)器人6門課程，建議為其中不少于3門課程開設(shè)實(shí)驗(yàn)；第二類包括機(jī)器視覺、數(shù)據(jù)挖掘、自然語言處理、腦與認(rèn)知基礎(chǔ)、圖像理解、智能信息處理6門課程，建議為其中不少于2門課程開設(shè)實(shí)驗(yàn)。或者在上述兩類課程中，為其中不少于5門課程開設(shè)實(shí)驗(yàn)。從課程設(shè)計(jì)的角度，建議從人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析挖掘、智能機(jī)器人、機(jī)器視覺等課程中選擇不少于2門進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，每門課程的課程設(shè)計(jì)時(shí)間為2周。

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)15年的辦學(xué)實(shí)踐，為我國新一代人工智能教育蓬勃發(fā)展奠定了必要的基礎(chǔ)，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。感謝15年來在人工智能低潮中不畏艱辛、頑強(qiáng)堅(jiān)守的各位人工智能教育工作者！智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一定會(huì)“梅花”傲雪，笑迎人工智能教育滿園春色！

今年的“全國智能與科學(xué)技術(shù)教育暨教學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)”將在原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上，更好地研討人工智能類各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展問題，不同類型、不同層次高校人工智能教育的差異化發(fā)展問題，以及應(yīng)用型本科和技能型專科的人工智能人才培養(yǎng)問題。同時(shí)，去年啟動(dòng)的人工智能院長/系主任論壇也將同期舉行。誠邀并熱誠歡迎更多的人工智能教育工作者蒞臨會(huì)議、參與討論和交流！

感謝《計(jì)算機(jī)教育》雜志社多年來的熱情合作！感謝承辦單位為今年會(huì)議所付出的辛勞！感謝各位作者和參會(huì)代表對(duì)會(huì)議所給予的大力支持！

讓我們共同努力，為我國人工智能類專業(yè)的協(xié)調(diào)、健康發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)！