基于文獻(xiàn)分析的教育人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較研究

王少青

摘 要： 人工智能新的浪潮正在教育領(lǐng)域引發(fā)深層次的變革，技術(shù)正在重塑教育的形態(tài)。教育人工智能的發(fā)展問(wèn)題歸結(jié)為處理誰(shuí)來(lái)研究、在哪研究、研究什么、研究成果等問(wèn)題的4W模型。通過(guò)對(duì)2017—2019年公開(kāi)的論文和專(zhuān)利等文獻(xiàn)的檢索與分析，反映出教育人工智能的學(xué)術(shù)研究和科技創(chuàng)新總體上成果頗豐，在關(guān)鍵技術(shù)上側(cè)重于學(xué)習(xí)算法的研究，而在應(yīng)用領(lǐng)域更加關(guān)注智能機(jī)器人和教育游戲;相較于企業(yè)，高校的研究占據(jù)了主導(dǎo)地位。

關(guān)鍵詞： 教育人工智能 文獻(xiàn)分析 4W模型 產(chǎn)業(yè)發(fā)展

人工智能的概念是1956年在美國(guó)達(dá)特茅斯學(xué)院確立的，指讓計(jì)算機(jī)像人那樣思考、學(xué)習(xí)和認(rèn)知，即用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的智能[1]。大數(shù)據(jù)智能的出現(xiàn)、群體智能引起的關(guān)注、混合智能在人機(jī)一體化技術(shù)中的引入、跨媒體智能的興起、無(wú)人系統(tǒng)的迅速發(fā)展等都初步嶄露了新一代人工智能技術(shù)的鋒芒。

一、研究背景

人工智能已逐漸滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，多個(gè)國(guó)家已將人工智能提升為國(guó)家戰(zhàn)略，出臺(tái)了相關(guān)政策和規(guī)劃，力爭(zhēng)搶占科技的制高點(diǎn)。2017年，國(guó)務(wù)院首次將人工智能寫(xiě)入政府工作報(bào)告，同年發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，部署了我國(guó)發(fā)展人工智能的重點(diǎn)任務(wù)。工業(yè)和信息化部隨即印發(fā)《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020）》，全力助推人工智能的發(fā)展。2018年，教育部印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》。旨在進(jìn)一步提升高校人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和服務(wù)國(guó)家需求的能力。人工智能新的浪潮正在教育領(lǐng)域引發(fā)深層次的變革，技術(shù)正在重塑教育的形態(tài)。在此背景下，研究如何應(yīng)用新技術(shù)推動(dòng)教育事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

二、發(fā)展概況與文獻(xiàn)綜述

2006年Hinton等人提出的深度學(xué)習(xí)技術(shù)拉開(kāi)了新一代人工智能的序幕。ImageNet競(jìng)賽代表了計(jì)算機(jī)智能圖像識(shí)別領(lǐng)域最前沿的發(fā)展水平，2015年基于深度學(xué)習(xí)的人工智能算法在圖像識(shí)別準(zhǔn)確率方面第一次超越了人類(lèi)肉眼，人工智能實(shí)現(xiàn)了飛躍性的發(fā)展。伴隨著機(jī)器視覺(jué)的研究獲得前所未有的成功，深度學(xué)習(xí)在語(yǔ)音識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘、自然語(yǔ)言處理等不同研究領(lǐng)域相繼取得突破性進(jìn)展。2016年，微軟將英語(yǔ)語(yǔ)音識(shí)別錯(cuò)詞率降低至5.9%，可與人類(lèi)相比肩。如今，人工智能已由實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)，無(wú)人駕駛、智能助理、新聞推薦與撰稿、搜索引擎、機(jī)器人等應(yīng)用已經(jīng)走進(jìn)社會(huì)生活的各個(gè)角落。

教育人工智能領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)出一批相關(guān)研究，閆志明團(tuán)隊(duì)概括了人工智能的內(nèi)涵、技術(shù)與應(yīng)用等內(nèi)容，側(cè)重對(duì)美國(guó)政府兩個(gè)人工智能報(bào)告的解讀，分析了教育人工智能的內(nèi)涵、關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用趨勢(shì);探索了機(jī)器學(xué)習(xí)在教育中的應(yīng)用[2];賈積有探討了人工智能教育應(yīng)用的熱點(diǎn)問(wèn)題[2];唐燁偉團(tuán)隊(duì)分析了人工智能與STEM等課程的融合[4];吳永和團(tuán)隊(duì)構(gòu)筑了人工智能+教育的生態(tài)系統(tǒng)[5]。

三、文獻(xiàn)檢索

（一）理論模型

教育人工智能的發(fā)展問(wèn)題可歸結(jié)為處理誰(shuí)來(lái)研究、在哪研究、研究什么、研究成果等問(wèn)題的4W模型（見(jiàn)表1）。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源

嘉興數(shù)字圖書(shū)館是以浙江省文化信息資源共享工程和全省公共圖書(shū)館的數(shù)字資源為基礎(chǔ)、應(yīng)用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打破空間的約束、提供一站式的各類(lèi)數(shù)字資源檢索和文獻(xiàn)服務(wù)的區(qū)域性數(shù)字資源統(tǒng)一平臺(tái)。嘉興數(shù)字圖書(shū)館擁有CNKI中國(guó)知網(wǎng)、研究成果（論文、著作、專(zhuān)利）[KH-1][KH*3/4D]國(guó)研網(wǎng)、Springerlink圖書(shū)等國(guó)內(nèi)外近50種專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)資源，涵蓋期刊、圖書(shū)、學(xué)位論文、視頻等多種類(lèi)型，提供數(shù)字文獻(xiàn)資源的全文檢索、瀏覽和下載[6]。

（三）檢索范圍

1.檢索對(duì)象。長(zhǎng)江三角洲地區(qū)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)最活躍、信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的區(qū)域之一。這里匯聚了眾多的高水平大學(xué)和科研院所，學(xué)術(shù)研究氣氛濃郁，科技創(chuàng)新環(huán)境優(yōu)越;許多科技企業(yè)在此建立研發(fā)中心和產(chǎn)業(yè)孵化平臺(tái)。浙江大學(xué)等高校在信息技術(shù)領(lǐng)域具有扎實(shí)的人才培養(yǎng)基礎(chǔ)和深厚的學(xué)術(shù)研究背景;阿里巴巴等企業(yè)在IT行業(yè)也擁有顯著的影響力和創(chuàng)新能力。

2.檢索主題詞。人工智能的內(nèi)涵十分豐富，算法模型、運(yùn)算力和數(shù)據(jù)量是構(gòu)成人工智能技術(shù)的三要素，深度學(xué)習(xí)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)三大核心驅(qū)動(dòng)力共同促成了人工智能的突破性進(jìn)展，語(yǔ)音識(shí)別、視覺(jué)分析、自然語(yǔ)言理解和情感識(shí)別等人工智能的關(guān)鍵基礎(chǔ)能力迅速提高，商業(yè)智能對(duì)話和推薦、智能穿戴設(shè)備、自動(dòng)駕駛、語(yǔ)言翻譯、智能導(dǎo)航、新經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)等智能產(chǎn)品應(yīng)用正快速進(jìn)入到實(shí)用階段。因而，準(zhǔn)確把握教育人工智能的關(guān)鍵技術(shù)和典型應(yīng)用，適當(dāng)控制檢索范圍有利于抓住核心問(wèn)題，確保數(shù)據(jù)的采集過(guò)程具有良好的可操作性。

3.檢索文獻(xiàn)類(lèi)型。常見(jiàn)的文獻(xiàn)類(lèi)型有期刊論文、碩博學(xué)位論文、中文圖書(shū)、專(zhuān)利等。教育人工智能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)、學(xué)術(shù)研究、技術(shù)和應(yīng)用的創(chuàng)新等文獻(xiàn)數(shù)據(jù)中的信息蘊(yùn)含著十分巨大的信息量。如何準(zhǔn)確有效地提取出反映問(wèn)題本質(zhì)的關(guān)鍵信息并揭示出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系非常關(guān)鍵，在此基礎(chǔ)之上嘗試對(duì)教育人工智能的未來(lái)做一些合理的預(yù)測(cè)成為可能。

4.時(shí)間跨度。2017年起，發(fā)展人工智能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。三年來(lái)，圍繞這一新興產(chǎn)業(yè)的人才、資本、項(xiàng)目等資源要素紛紛聚集，新技術(shù)新產(chǎn)品等表現(xiàn)出向各應(yīng)用領(lǐng)域全面滲透的態(tài)勢(shì)，分析這一時(shí)期教育人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（四）檢索方法

嘉興數(shù)字圖書(shū)館可使用高級(jí)檢索和專(zhuān)業(yè)檢索功能進(jìn)行高度定制化的檢索方式。通過(guò)賦予專(zhuān)業(yè)檢索工具準(zhǔn)確的通用字段、文獻(xiàn)類(lèi)型和非通用字段等信息生成檢索式，可以按照使用者的意圖輸出精確的檢索結(jié)果。檢索式的編寫(xiě)可參考專(zhuān)業(yè)檢索頁(yè)面的使用說(shuō)明。

檢索舉例：檢索浙江大學(xué)2017—2019年教育人工智能領(lǐng)域發(fā)表的博士學(xué)位論文數(shù)量。

四、基于文獻(xiàn)分析的教育人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較研究

（一）教育人工智能關(guān)鍵技術(shù)及典型應(yīng)用文獻(xiàn)比較分析

從總體角度分析，深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)的文獻(xiàn)數(shù)量最多，分別占到了去重后文獻(xiàn)總數(shù)的49.49%和32.05%;智能導(dǎo)師、智能測(cè)評(píng)、智能代理和情感計(jì)算極少，加起來(lái)也不到文獻(xiàn)總數(shù)的2%。從文獻(xiàn)類(lèi)型分析，期刊論文數(shù)量占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，專(zhuān)利數(shù)也比較可觀;博士論文數(shù)量和中文圖書(shū)相對(duì)較少，分別占文獻(xiàn)總數(shù)的2.47%和2.10%，但絕對(duì)數(shù)量還是較多的。從技術(shù)和應(yīng)用角度分析，以人工智能關(guān)鍵技術(shù)為主題的文獻(xiàn)占有主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，達(dá)到87%;而單從應(yīng)用角度來(lái)看，智能機(jī)器人和教育游戲的研究較熱（見(jiàn)表2）。

（二）長(zhǎng)三角地區(qū)部分高校教育人工智能領(lǐng)域文獻(xiàn)比較分析

浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、東南大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)和南京大學(xué)在調(diào)研的14所高校中公開(kāi)的文獻(xiàn)數(shù)量總體上最多;合肥工業(yè)大學(xué)、華東師范大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)分別在碩士學(xué)位論文數(shù)、期刊論文數(shù)、專(zhuān)利數(shù)3個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)中排到了前三位。寧波大學(xué)、浙江師范大學(xué)和浙江理工大學(xué)3所高校在教育人工智能領(lǐng)域的文獻(xiàn)較少（見(jiàn)表3）。

（三）部分企業(yè)教育人工智能領(lǐng)域文獻(xiàn)比較分析

從文獻(xiàn)類(lèi)型角度分析，企業(yè)明顯熱衷于申請(qǐng)專(zhuān)利，而對(duì)發(fā)表論文并不積極，總體上的比例大約是8：1。從企業(yè)間的橫向比較來(lái)看，騰訊、百度和阿里巴巴這3家IT巨頭的專(zhuān)利申請(qǐng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聯(lián)想、小米和科大訊飛，科研創(chuàng)新上的差距較為明顯（見(jiàn)表4）。

五、結(jié)束語(yǔ)

研究表明，教育人工智能的學(xué)術(shù)研究和科技創(chuàng)新總體上成果頗豐，在關(guān)鍵技術(shù)上側(cè)重于深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的研究，而在應(yīng)用領(lǐng)域更加關(guān)注智能機(jī)器人和教育游戲。浙江大學(xué)等一批重點(diǎn)高校既注重學(xué)術(shù)理論上的探索，又加強(qiáng)了技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化，論文和專(zhuān)利數(shù)量都遠(yuǎn)大于企業(yè)，在教育人工智能領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵在人才，人才的培養(yǎng)是壯大人才隊(duì)伍的重要途徑，而高校又是培養(yǎng)人才的主陣地。一所高校在教育人工智能領(lǐng)域產(chǎn)出的文獻(xiàn)數(shù)量越豐富，可以說(shuō)明該校在這一領(lǐng)域的研究越活躍，也能反映該校的師資力量在這一領(lǐng)域也越強(qiáng)，強(qiáng)大的師資是人才培養(yǎng)的有力保障。重點(diǎn)關(guān)注文獻(xiàn)產(chǎn)出豐富的高校，深入調(diào)研這類(lèi)高校在各層次、各類(lèi)型上培養(yǎng)人工智能專(zhuān)業(yè)人才的規(guī)模和方向，就能夠?qū)θ斯ぶ悄軐?zhuān)業(yè)人才的總體供給水平產(chǎn)生具體的認(rèn)識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘云鶴，人工智能2.0與教育的發(fā)展[J]，中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2018（5）.

[2]閆志明等，教育人工智能（EAI）的內(nèi)涵、關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用趨勢(shì)——美國(guó)《為人工智能的未來(lái)做好準(zhǔn)備》和《國(guó)家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》報(bào)告解析[J]，遠(yuǎn)程教育雜志，2017（1）.

[2]賈積有，人工智能賦能教育與學(xué)習(xí)[J]，遠(yuǎn)程教育雜志，2018（1）.

[4]唐燁偉等，基于教育人工智能支持下的STEM跨學(xué)科融合模式研究[J]，中國(guó)電化教育，2017（8）.

[5]吳永和等，構(gòu)筑人工智能+教育”的生態(tài)系統(tǒng)[J]，遠(yuǎn)程教育雜志，2017（5）.

[6]嘉興數(shù)字圖書(shū)館，〈http：//www.jxelib.com/>.