人工智能在教育領域的應用與發展
發布時間：2021-02-19 19:16:13
人工智能技術會給人類帶來革命性的變化。1981年，鄭南寧在日本慶應大學攻讀博士學位時，日本機器人領域無論從科學研究，還是產業應用，都處在蓬勃發展的階段，日本現代化的機場、發達的高速公路、便捷的城市交通，大學里先進的實驗室環境和濃郁的研究氛圍讓鄭南寧震撼不已，并激發了他的學習動力。1985年，鄭南寧學成回國，在碩士生導師、模式識別領域著名學者宣國榮教授的帶領下，在自動控制專業計算機控制教研室的基礎上，經過半年多的努力，組建了西安交通大學在人工智能領域第一個專職科研機構——“人工智能與機器人研究所”(簡稱人機所)。
人工智能只能是人類偉大的助手
人工智能技術會給人類帶來革命性的變化。1981年，鄭南寧在日本慶應大學攻讀博士學位時，日本機器人領域無論從科學研究，還是產業應用，都處在蓬勃發展的階段，日本現代化的機場、發達的高速公路、便捷的城市交通，大學里先進的實驗室環境和濃郁的研究氛圍讓鄭南寧震撼不已，并激發了他的學習動力。1985年，鄭南寧學成回國，在碩士生導師、模式識別領域著名學者宣國榮教授的帶領下，在自動控制專業計算機控制教研室的基礎上，經過半年多的努力，組建了西安交通大學在人工智能領域第一個專職科研機構——“人工智能與機器人研究所”(簡稱人機所)。
多年來，鄭南寧帶領其研究團隊對模式識別與智能系統、機器視覺與圖像處理等重要領域的應用基礎理論及其工程應用進行了長期、系統的創新性研究，為中國模式識別與人工智能和圖像處理學科及工程技術的發展作出了突出貢獻。在鄭南寧看來，人工智能是一門綜合性的前沿交叉學科，其發展與信息科學、認知科學、神經生物學、心理學、數學等學科深度融合，是引領許多領域產生顛覆性變革的使能技術，合理并有效地利用人工智能技術，意味著價值創造和競爭優勢。
鄭南寧對人工智能技術的發展曾這樣談到，40億年以來，地球上的生命遵循著最基本的自然進化法則，緩慢地演化，然而，隨著人工智能等科學技術的發展，人類的未來歷史將會出現按照有機化學規則演變的生命和無機的智慧生命并存的形態，或者說人類有可能利用計算機和人工智能去設計生命。目前，盡管我們無法描述人工智能技術在未來幾十年后會形成什么樣的具體形態，但可以確定的是，人工智能技術的發展一定會給人類帶來革命性的變化，并且這個變化一定會遠超人類過去千年所發生的變化。人工智能將成為未來30年影響最大的技術革命。
人工智能永遠不能替代人。人工智能有一個界限無法逾越，那就是擁有人類大腦的思維能力。要想突破人工智能的技術壁壘，需要從腦科學得到啟發。人腦是宇宙中最為復雜的系統之一，能夠舉一反三，而這正是人工智能難以企及的能力。鄭南寧指出，對人工智能而言，解決某些智力挑戰的問題相對簡單，但是解決一些對人類來說習以為常的問題卻非常困難。比如，一般三歲的孩子還不能下圍棋，但機器人可以，但三歲的孩子能迅速從人群中認出自己的父母，而不需要經過大量標注的人臉數據集中訓練。人工智能研究的重要方向之一就是借鑒認知科學、計算神經科學的研究成果，使計算機通過直覺推理、經驗學習將自身引導到更高層次。
人工智能使社會產業結構發生了很大的變化，正在逐漸取代一些傳統崗位。未來，針對人工智能將取代哪些職業，鄭南寧回答了諸多人的這一“現實之問”。他說，英國有一個網站對365類職業未來能否被人工智能淘汰做過一個分析，認為有十類職業不可能被人工智能替代或者是替代的概率非常小。這十類職業是：教師、科學家、藝術家、心理咨詢師、公關、律師與法官、醫生、健身教練、警察、月嫂。他歸納出這些職業的基本特質是交流。溝通與交流促進了人與人之間的關系連接，也關系到人類情感的發展。
“人工智能給我們的社會帶來革命性變化的同時，又引發出另外一個問題，就是社會倫理，所以人工智能必須要在人類的監督之下，或者說在人類的監督之下去構造一個可信任的‘人’，這一點非常重要。”鄭南寧進一步闡述，人工智能只能是人類偉大的助手，而永遠不能替代人，人工智能可以完成人類賦予它的所有任務，甚至超過人類，但靈魂和精神總是來源于人類，心靈的溝通與情感的交流必須依靠人類。任何智能程度的機器都無法完全取代人類，這就需要將人的作用或認知模型引入人工智能系統中，形成混合-增強的智能形態。這種形態是人工智能或機器智能可行的、重要的成長模式。
智能時代也要允許孩子在課堂上走神。當教育信息化基礎設施尚在普及完善、互聯網和教育尚在互相催化融合時，人工智能作為信息技術的更高發展階段，將深層次推動教育教學改革與創新發展。鄭南寧表示，人工智能對教育帶來了很大的沖擊，這既是機遇，也是挑戰，人工智能技術和教育的深度融合，可以重構教育文明的效率體系，使教育加高效，課堂更加生動活躍，學生學習的途徑更加多元豐富，滿足教育向上生長的養分需求。
那么未來人工智能將給教師職業帶來哪些改變？教師將如何應對這一挑戰？鄭南寧認為，人工智能對教師帶來挑戰是必然的，教師可以從低附加值的簡單重復工作中自我解放，從而更加專注于構建和諧穩固的師生關系，促進學生全面長遠的發展。教師不僅僅只是知識的傳授者，也是滿足學生個性化需求的教學服務提供者、設計實施定制化學習方案的成長咨詢顧問。比如說教師在課堂上講一個知識點，學生可以通過手機app來確認，如果老師不會融會貫通，完全照本宣科，這個課便沒有了意義。他表示，芬蘭的“現象教學”值得借鑒，老師以生活中的現象結合知識點來講，促進學習者在真實情景下學會知識與應用知識，即解決問題，注重培養學生的橫越能力，增強了教學內容的綜合性。
在談到人工智能是否對學習方式帶來改變時，鄭南寧表示，語音識別和語義分析技術可以用在口語測評；圖像識別技術可以用在作文批改和拍照搜題；人工智能可以為每個學生提供個性化、定制化的學習內容、方法，激發學生深層次的學習欲望。“人工智能可以使人類更加聰明，比如采訪錄音，用語音處理軟件很快就形成文字，這是一個生動的例子。”
人工智能和教育的深度融合目前正處于變革的過程，有些地方課堂上出現了人臉識別，或者監督系統，可以捕捉到孩子的每一個表情。對此鄭南寧認為，人工智能運用到教育中，不是要把人都變成機器，而是要使機器更加人性化。我們不可能要求孩子的思想行為像在操場上走正步那樣整齊劃一，要允許孩子在課堂上分神。孩子的成長過程并不是說像看見清澈透底的湖水，一覽無余。我們應該給孩子的成長創造一個更加多樣、寬松的成長空間，如果事事都去約束孩子的天性，那我們培養出來的孩子與機器何異？所以回答錢學森之問“為什么我們的學校總是培養不出杰出人才”，不能僅從大學的人才培養角度解釋，基礎教育就要抓好。要將基礎教育和高等教育貫通起來，要有意識地去培養孩子們的活躍性思維，養成良好的思考習慣和表達能力，這點尤為重要，因為這是形成創新能力的思想基礎。教育簡單地說，就是要讓優秀的學生更加優秀，讓后進的學生跟上來，讓每個生命都煥發出其獨特的魅力。教育是植根于內心深處的愛，是心心相印的活動，唯有從心里發出來，才能走到心靈深處。
第四次技術革命背景下的人才培養
用積極的態度、寬闊的視野去重新認識人才培養。鄭南寧認為，在當前第四次技術革命的背景下，我們要做出中國人的貢獻，就是要把教育抓好。“中國不僅需要培養出更多的人工智能領域人才，更要培養出高層次乃至世界頂尖的人工智能人才。”
鄭南寧曾經在西安交大的一次開學典禮上說，學生是大學最寶貴的財富，大學是為學生而辦的，大學就是要把學生作為教育的中心，培養出優秀的學生，源源不斷地為社會輸送優秀的人才，為國家培養出合格的接班人。“現在的大學生就是未來20年我們社會的中流砥柱。現在大學生的思想成長得如何，決定了20年后我們社會的價值取向。”鄭南寧坦言。
在鄭南寧看來，更深層次的改革開放是中國整體科技進步以及高等教育的轉型。中國高校在承擔國家的科技創新方面從沒有像今天這樣承擔著如此重要的責任。教育是我們的希望所在，改革開放40年來，我們靠什么來支撐國家的發展？就是靠我們的教育培養出來的人。我們要客觀地用積極的態度、更寬闊的視野去重新認識人才培養。
他指出，中國的本科教育面臨著兩大基本問題。一是教師隊伍建設，面向本科教學的這支隊伍，一定要適應時代需求。高校教師隊伍建設一直是高等教育改革和發展的核心環節。習近平總書記指出，教師隊伍素質直接決定著大學辦學能力和水平，建設政治素質過硬、業務能力精湛、育人水平高超的高素質教師隊伍是大學建設的基礎性工作。二是科研成果是否轉化為教學內容，即教材建設。伴隨著科技的發展進步和科研成果，我們要有最新的教材。“2017年，我們創辦了‘人工智能拔尖人才培養試驗班’，探索培養人工智能方向的本科生，并于2018年招收第一批人工智能專業大學生。2018年年底成立人工智能學院。這是人工智能與機器人研究所后30年發展的一個重要事件。一個研究團隊，研究工作都是個性化的，但是本科生的培養必須是系統性的，我們要有教學大綱，要有一支教師隊伍來支撐本科生的教學。”鄭南寧說。記者了解到，他們集三十余年來人才培養和科研工作的實踐，編寫了教材《人工智能本科專業知識體系與課程設置》，這本書充分體現了人工智能專業知識體系高度交叉融合的特性，為高校構建寬口徑的人工智能專業和學科交叉的課程體系提供了引導示范。
“這本書在國外也有很大影響，一些海外知名學者和教授在與我們交流中或在一些會議上，多次提到中國的人工智能發展給他們帶來了挑戰，說沒有想到西安交大有這樣一本書，如此系統地介紹人工智能的本科課程設置和知識體系。所以我們中國人要有信心。我們的國家現在有這么好的科研環境和舞臺，我們能做的事情并不比別人差，我們要有民族的自信，沉下心來，踏踏實實地把人才培養好。”鄭南寧表示。
國家的強大，教育均衡很重要。鄭南寧強調，基礎教育階段不能片面強調精英培養，我們需要給那些偏遠地區的孩子更多的成長機會。一個國家的強大，教育的發展，均衡非常重要。偏遠地區的教師資源很匱乏，現在我們用人工智能的方法，把優質資源送過去，還要給這些孩子更多的機會，讓他們走出大山，有更寬闊的視野和更好的空間與環境。走出大山，不僅是物理空間上的走出，更重要的是思想境界的走出與跨越。人工智能會給這些孩子帶來改變，但這還遠遠不夠，還要創造更多的資源。比如利用大城市的優質資源，抽調優秀教師去邊遠貧困地區支教。現在很多年輕的研究生去支教，影響畢竟有限。如果我們優秀的、很有經驗的教師去支教，改變的可能就是一所學校的未來。所以，教育要接地氣，教育不接地氣就失敗了。
來源：光明網
