綦小龍 王慧玲

摘? 要 隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)作為信息時(shí)代快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一，已經(jīng)滲透到各行各業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。從兩方面探討物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式：一方面，以物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)為中心，融合當(dāng)前發(fā)展迅速的人工智能技術(shù);另一方面，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要保持先進(jìn)性，為理論聯(lián)系實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)聯(lián)系實(shí)踐提供支撐。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng);人工智能;人才培養(yǎng);實(shí)驗(yàn)室;深度學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G652? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）22-0027-03

Research on Talent Training Mode Combining Internet of Things

and Artificial Intelligence//QI Xiaolong， WANG Huiling

Abstract With the rapid development of information technology， the Internet of Things， as one of the fast-growing emerging industries in

the information age， has penetrated into all walks of life. The culti-vation of Internet of Things professionals is crucial. This paper dis-

cusses the training mode of Internet of Things professionals from the

following two aspects： on the one hand， focusing on the Internet of

Things， and integrating the current rapid development of artificial intelligence technology; on the other hand， the laboratory construc-tion must maintain the advanced nature， in order to provide support for the theory connecting experiments， and the experiments getting in touch with practice.

Key words internet of things; artificial intelligence; talent training; laboratory; deep learning

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)（IoT，Internet of Things）是指通過(guò)信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過(guò)信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。人工智能（AI，Artificial

Intelligence）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，簡(jiǎn)單地講，就是機(jī)器通過(guò)數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)，模擬人的思維做事。物聯(lián)網(wǎng)和人工智能作為大數(shù)據(jù)時(shí)代新興產(chǎn)業(yè)，發(fā)展迅猛，滲透到各行各業(yè)，開啟了萬(wàn)物互聯(lián)的智能新時(shí)代。

我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的研究和發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段[1]：理論研究（2005—2009年）的萌芽期、技術(shù)擴(kuò)展的成長(zhǎng)期（2010—2014年）、應(yīng)用創(chuàng)新的發(fā)展期（2015年至今）。2017年1月，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》[2]明確了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)“十三五”的發(fā)展目標(biāo)。

人工智能經(jīng)過(guò)兩次跌宕起伏后，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、大數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)硬件性能的提升，從2012年開始，ImageNet競(jìng)賽中人工智能技術(shù)嶄露頭角，又掀起新一輪的人工智能研究熱潮。人工智能、云計(jì)算、5G、無(wú)線網(wǎng)等新技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，促使物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，向更多行業(yè)擴(kuò)展。尤其是物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的結(jié)合將為每個(gè)人帶來(lái)助益，改變?nèi)藗兊墓ぷ鳌W(xué)習(xí)和生活方式以及社會(huì)生產(chǎn)方式，進(jìn)一步向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變，使得社會(huì)發(fā)展更加智能和高效。

2 人工智能與物聯(lián)網(wǎng)相輔相成

物聯(lián)網(wǎng)最基本的特點(diǎn)在于提供一種連接技術(shù)，能夠使人們從連接的任何對(duì)象中實(shí)時(shí)獲取特定數(shù)據(jù)。萬(wàn)物互聯(lián)將獲取海量數(shù)據(jù)，接下來(lái)的問(wèn)題是該如何處理這些數(shù)據(jù)？如何根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)在場(chǎng)景中有效地執(zhí)行下一步操作？如果僅僅依靠人類來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的篩選、處理和分析等的工作量是非常大的，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)又對(duì)這些信息的處理能力有限，包括現(xiàn)有的計(jì)算方式和軟件能力也限制了信息的處理能力。而人工智能的目標(biāo)就在于為人們提供能夠有所超越的信息處理能力，它能夠從大量的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)到數(shù)據(jù)的特征，進(jìn)而在復(fù)雜的環(huán)境下進(jìn)行推理動(dòng)作行為，從而提高信息采集和應(yīng)用效率。目前，深度學(xué)習(xí)是人工智能中關(guān)注度較高的方法之一，尤其在語(yǔ)音處理、自然語(yǔ)言處理、圖像處理等領(lǐng)域有著顯著成果，而深度學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，這正是物聯(lián)網(wǎng)可以提供的。借助物聯(lián)網(wǎng)這座橋梁，人工智能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，應(yīng)用到更多的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中。

物聯(lián)網(wǎng)與人工智能有一個(gè)明顯的共同點(diǎn)，就是大數(shù)據(jù)處理，但是兩者并不完全相似。物聯(lián)網(wǎng)能從各個(gè)互聯(lián)設(shè)備獲取各種數(shù)據(jù)，人工智能卻能將各種零散的、不成體系的數(shù)據(jù)根據(jù)不同設(shè)備和場(chǎng)景的特色進(jìn)行分析歸納，然后制定出策略以滿足特定場(chǎng)景下的操作。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)使設(shè)備相互聯(lián)通，為了讓設(shè)備能自動(dòng)判斷環(huán)境做出適當(dāng)操作，就需要后臺(tái)對(duì)設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。各設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，云端大腦平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各智能設(shè)備間共享數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序，并對(duì)獲取的大數(shù)據(jù)采用人工智能技術(shù)進(jìn)行計(jì)算和智能分析[3]，從而使聯(lián)通的智能設(shè)備進(jìn)行有效服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)向智能化發(fā)展離不開人工智能，同樣，人工智能為了達(dá)到真正的智能，就需要在真實(shí)場(chǎng)景下的大數(shù)據(jù)中訓(xùn)練模型。人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合將推動(dòng)人工智能技術(shù)發(fā)展。在人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)下，將會(huì)加速物聯(lián)網(wǎng)的普及和推廣，各行各業(yè)生產(chǎn)方式及管理方式將會(huì)朝著更簡(jiǎn)單、更方便、更智能的方向改變。可以看出，它們相輔相成，密不可分，缺一不可。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的培養(yǎng)

人才培養(yǎng)思路? 近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展使得對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才需求越來(lái)越大，如物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建技術(shù)員、物聯(lián)網(wǎng)集成工程師、物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)工程師、物聯(lián)網(wǎng)硬件工程師等人才。高校是人才培養(yǎng)的主陣地，不僅有很多高校相繼開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，一些資質(zhì)較好的高職類院校也開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)涉及的學(xué)科多，知識(shí)點(diǎn)廣，實(shí)用性強(qiáng)。為了培養(yǎng)合格的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才，首先要對(duì)行業(yè)發(fā)展進(jìn)行調(diào)查，分析行業(yè)發(fā)展的進(jìn)程，緊隨行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)，有的放矢地培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才[4]。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展離不開通信、嵌入式等技術(shù)，而人工智能是物聯(lián)網(wǎng)的智能化的主要支撐。國(guó)家對(duì)人工智能的發(fā)展也非常重視。2018年4月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》[5]，明確指出要完善人工智能的學(xué)科體系，大力支持高校在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科設(shè)置人工智能學(xué)科方向，推動(dòng)人工智能領(lǐng)域一級(jí)學(xué)科建設(shè)?；诖?，清華大學(xué)成立智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)和南京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等相繼成立人工智能學(xué)院。

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)要求學(xué)生要有很強(qiáng)的實(shí)踐能力。因此，基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)需要在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和鞏固，通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)建立起知識(shí)點(diǎn)的連接，最終在此基礎(chǔ)上做出創(chuàng)新性的實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生既掌握扎實(shí)的理論知識(shí)，又能動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)題。將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的培養(yǎng)分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)理論知識(shí)教學(xué)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)訓(xùn)和應(yīng)用創(chuàng)新性實(shí)訓(xùn)。

1）基礎(chǔ)理論知識(shí)教學(xué)。在學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)學(xué)習(xí)階段，以物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程為核心，包括“無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)”“窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”“安卓應(yīng)用程序開發(fā)”等課程。同時(shí)開設(shè)一些與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)人工智能基礎(chǔ)課程，如“Python編程基礎(chǔ)”“機(jī)器學(xué)習(xí)導(dǎo)論”“深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”等課程。

2）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)訓(xùn)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要用于學(xué)生課程設(shè)計(jì)，通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解和掌握物聯(lián)網(wǎng)與人工智能等關(guān)鍵技術(shù)的理論知識(shí)，建立起人工智能、物聯(lián)網(wǎng)的理論知識(shí)體系框架。在高年級(jí)課程中開設(shè)綜合實(shí)訓(xùn)，以物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合人工智能的行業(yè)案例作為實(shí)訓(xùn)的載體，如“IoT+AI教室”“IoT+AI無(wú)人機(jī)”“IoT+AI社區(qū)”等綜合實(shí)驗(yàn)。通過(guò)綜合實(shí)訓(xùn)將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中的知識(shí)點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)融會(huì)貫通，具體實(shí)訓(xùn)可以通過(guò)分組式以項(xiàng)目工程式開展綜合實(shí)踐，讓教師和學(xué)生在教與學(xué)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合、教學(xué)與行業(yè)相銜接，在學(xué)生進(jìn)行專業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)提供支撐。

3）應(yīng)用創(chuàng)新性實(shí)訓(xùn)。學(xué)生在經(jīng)過(guò)上述兩個(gè)階段的學(xué)習(xí)和實(shí)踐后，已具備一些專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，那么在畢業(yè)設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大賽及教師申請(qǐng)的科研項(xiàng)目中，在已有的IoT+AI云開發(fā)平臺(tái)上將IoT+AI資源進(jìn)行轉(zhuǎn)化、融合及創(chuàng)新。

實(shí)驗(yàn)室整體結(jié)構(gòu)? 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)具有舉足輕重的作用。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)要兼顧當(dāng)前行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，保持實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)性，深入開展校企合作，及時(shí)掌握行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)。

設(shè)計(jì)思想：以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為中心，關(guān)注當(dāng)前與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展?fàn)顩r，注重技術(shù)之間的融合，取長(zhǎng)補(bǔ)短、靈活應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)在滿足日常的理論聯(lián)系實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，還要有實(shí)驗(yàn)聯(lián)系工程項(xiàng)目的硬件和軟件。這樣才能讓學(xué)生將所學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到將來(lái)的工作中，做到理論知識(shí)扎實(shí)，動(dòng)手能力過(guò)硬。

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的培養(yǎng)體系，建立三個(gè)相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室，以達(dá)到教學(xué)目的。

1）人工智能基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（基礎(chǔ)理論知識(shí)教學(xué)實(shí)驗(yàn)），主要學(xué)習(xí)內(nèi)容：開展Python基礎(chǔ)編程與進(jìn)階、數(shù)字圖像處理、深度學(xué)習(xí)及各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)搭建、Pytorch、TensorBoard可視化等核心基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)。

2）IoT+AI社區(qū)（基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)訓(xùn)），主要學(xué)習(xí)內(nèi)容：基于計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別實(shí)現(xiàn)社區(qū)常住人口管理、緊急突發(fā)異常告警、人流和車流的管控、停車場(chǎng)車位管理、人車軌跡預(yù)判等功能開展相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

3）IoT+AI教室與IoT+AI無(wú)人機(jī)（應(yīng)用創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)）。

①IoT+AI教室：語(yǔ)音交互機(jī)器人。主要學(xué)習(xí)內(nèi)容：物聯(lián)網(wǎng)教室采用語(yǔ)音識(shí)別、動(dòng)作識(shí)別等處理控制教學(xué)過(guò)程中的設(shè)備和環(huán)境的管理，提高上課過(guò)程中學(xué)生的參與度，使教學(xué)過(guò)程更加有效、便捷且可視化。

②IoT+AI無(wú)人機(jī)：基于視覺識(shí)別的無(wú)人機(jī)。主要學(xué)習(xí)內(nèi)容：基于圖像采集、視覺識(shí)別、LPWAN技術(shù)，通過(guò)深度學(xué)習(xí)等智能計(jì)算和分析，進(jìn)行地圖的繪制、自主導(dǎo)航等相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)涉及內(nèi)容多，知識(shí)面廣，對(duì)實(shí)踐動(dòng)手能力要求高，因此在實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)和建設(shè)方面是重中之重。此外，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的發(fā)展與人工智能、信息技術(shù)等的發(fā)展密不可分，掌握相關(guān)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，及時(shí)、靈活地調(diào)整實(shí)訓(xùn)內(nèi)容尤為重要。

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