朱光輝

摘 要：人工智能是開(kāi)啟未來(lái)智能世界的鑰匙，也是未來(lái)科技發(fā)展的制高點(diǎn)。近年來(lái)，隨著大數(shù)據(jù)智能、深度學(xué)習(xí)、類腦智能、自主控制和群體學(xué)習(xí)等新一代人工智能技術(shù)的發(fā)展，人工智能迎來(lái)了新一輪爆發(fā)，走入大眾視野，改變著各行各業(yè)。

關(guān)鍵詞：智能教育;深度學(xué)習(xí);虛擬現(xiàn)實(shí);教育機(jī)器人;人工智能;智能服務(wù)

中圖分類號(hào)：TP39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2020）03-00-03

0 引 言

2016年是人工智能發(fā)展歷程中的一個(gè)“里程碑”。當(dāng)時(shí)，韓國(guó)圍棋九段選手李世石大敗于AlphaGo，讓大眾紛紛意識(shí)到人工智能技術(shù)已經(jīng)不是科幻。過(guò)去幾年中，Google，IBM，Amazon等全球科技巨頭已經(jīng)陸續(xù)設(shè)立人工智能實(shí)驗(yàn)室，投入越來(lái)越多的人力資源和資金支持，旨在提前布局，搶占未來(lái)的人工智能市場(chǎng)。甚至近兩年，有些企業(yè)開(kāi)始整體轉(zhuǎn)型為人工智能公司，開(kāi)啟了全新的基于人工智能技術(shù)的服務(wù)或者解決方案。我國(guó)同樣也把人工智能當(dāng)作國(guó)家戰(zhàn)略，2017年7月

發(fā)布了面向2030年的發(fā)展規(guī)劃—《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，計(jì)劃從中央到地方進(jìn)行整體部署，引導(dǎo)各行各業(yè)迎接即將到來(lái)的人工智能時(shí)代。

1 我國(guó)人工智能發(fā)展環(huán)境分析

我國(guó)人工智能發(fā)展的基礎(chǔ)條件已經(jīng)具備，對(duì)人工智能軟硬件的政策與資金扶持、對(duì)人工智能理論與關(guān)鍵共性技術(shù)的人才培養(yǎng)、對(duì)人工智能算法和海量訓(xùn)練數(shù)據(jù)的技術(shù)積累已為我國(guó)人工智能的發(fā)展奠定了諸多利好的環(huán)境因素。中國(guó)人工智能宏觀環(huán)境分析如圖1所示。

1.1 政策—從中央到地方的政策支持

在2017年7月，科技部出臺(tái)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中人工智能被推上國(guó)家戰(zhàn)略層面;2017年12月，工業(yè)和信息化部出臺(tái)《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）》。

許多省市自治區(qū)紛紛跟進(jìn)，例如2017年11月，上海市印發(fā)《關(guān)于本市推動(dòng)新一代人工智能發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》，指出到2020年實(shí)現(xiàn)人工智能重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過(guò)1 000億元;其中智能駕駛產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)300億元，智能機(jī)器人規(guī)模達(dá)200億元，初步建成具有全球影響力的人工智能發(fā)展高地;2017年12月，北京市印發(fā)《北京市加快科技創(chuàng)新培育人工智能產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出到2020年北京新一代人工智能總體技術(shù)和應(yīng)用將達(dá)到世界先進(jìn)水平的目標(biāo);2017年12月，浙江省政府發(fā)布《浙江省新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，指出到2022年建設(shè)成全國(guó)人工智能發(fā)展的引領(lǐng)區(qū)……

1.2 經(jīng)濟(jì)—智能經(jīng)濟(jì)成為投資熱點(diǎn)

據(jù)中國(guó)信息通信研究院數(shù)據(jù)顯示，2017年，中國(guó)占全球人工智能創(chuàng)業(yè)投資的48%，而美國(guó)為38%。也就是說(shuō)，在大規(guī)模的引導(dǎo)基金和風(fēng)險(xiǎn)投資的推動(dòng)下，我國(guó)正在全面推動(dòng)人工智能創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新與研究開(kāi)發(fā)。

1.3 社會(huì)—國(guó)家投入持續(xù)增加，人才紅利已然形成

國(guó)家對(duì)高科技領(lǐng)域的研發(fā)投入持續(xù)增多。其中，新一代人工智能是國(guó)家重點(diǎn)投入領(lǐng)域;人工智能以及計(jì)算機(jī)畢業(yè)人員眾多，許多高等院校紛紛開(kāi)設(shè)人工智能相關(guān)專業(yè)，創(chuàng)辦人工智能學(xué)院或研究所，為未來(lái)的人工智能行業(yè)發(fā)展帶來(lái)人才紅利。

1.4 技術(shù)—一邊借鑒國(guó)外技術(shù)算法，一邊取得應(yīng)用突破

我國(guó)在人工智能的視覺(jué)識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、智能安防、無(wú)人駕駛等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)突破，部分人工智能理論和關(guān)鍵技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

因此，基于對(duì)我國(guó)人工智能宏觀環(huán)境的分析可以看出，未來(lái)基于人工智能技術(shù)發(fā)展智能經(jīng)濟(jì)、建設(shè)智能社會(huì)是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必然選擇。

2 智能教育是發(fā)展便捷高效的智能服務(wù)的首要任務(wù)

以往的人工智能主要是指模擬人類行為的智能，而當(dāng)下出現(xiàn)了大量新的社會(huì)需求，比如智能教育、智能醫(yī)療、智能健康和養(yǎng)老、智能政務(wù)、智慧法庭、智慧城市、智能交通、智能環(huán)保等。這些需求不是個(gè)體行為，而是群體的系統(tǒng)行為。如何利用人工智能技術(shù)模擬智能系統(tǒng)，這將給各行各業(yè)提出更多新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

我國(guó)幅員遼闊，地區(qū)間發(fā)展、經(jīng)濟(jì)社會(huì)水平不均衡，優(yōu)質(zhì)的教育資源、醫(yī)療資源和健康養(yǎng)老資源往往集中于大城市，中小城市或者偏遠(yuǎn)山區(qū)遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)高水平的教育、醫(yī)療和健康養(yǎng)老。

所以，唯有加快人工智能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，形成像水、電、燃?xì)饽菢訜o(wú)時(shí)不有、無(wú)處不在的智能化基礎(chǔ)環(huán)境，推進(jìn)人工智能技術(shù)與各行業(yè)深度融合，全社會(huì)、全國(guó)各地區(qū)的智能化水平才能大幅提升。尤其是圍繞教育、醫(yī)療、養(yǎng)老等剛性民生需求，加快人工智能在這些領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，能夠?yàn)楣娞峁└喔哔|(zhì)量、多元化的智能服務(wù)。

3 人工智能重塑基礎(chǔ)教育

當(dāng)前全球主要國(guó)家紛紛重視利用人工智能技術(shù)推進(jìn)教育教學(xué)創(chuàng)新，探索教育新模式，開(kāi)發(fā)教育新產(chǎn)品，形成智能教育體系。未來(lái)，基于人工智能技術(shù)的智能教育將徹底解放教師資源，改變教學(xué)方式，對(duì)教育理念與教育生態(tài)引發(fā)深刻而長(zhǎng)遠(yuǎn)的變革。

通過(guò)如下舉措改變教學(xué)方式。

（1）構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)動(dòng)力。通過(guò)對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)建立知識(shí)圖譜與學(xué)生畫(huà)像，為每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)、制定有針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意愿。

（2）實(shí)現(xiàn)教學(xué)成果的智能測(cè)評(píng)，提升教學(xué)質(zhì)量。利用人工智能大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)所有教師教學(xué)行為與學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行對(duì)照分析與科學(xué)評(píng)價(jià)，從而快速且精準(zhǔn)地定位教學(xué)問(wèn)題，提升教學(xué)效果。

（3）構(gòu)建大型線上學(xué)習(xí)系統(tǒng)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。將機(jī)器學(xué)習(xí)與互聯(lián)網(wǎng)融合，打造線上自主教學(xué)平臺(tái)，方便學(xué)生合理安排時(shí)間和課程進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。反之，線上學(xué)習(xí)系統(tǒng)積累的數(shù)據(jù)也將為學(xué)習(xí)分析算法提供訓(xùn)練資源。據(jù)2014年美國(guó)自適應(yīng)教育人機(jī)大戰(zhàn)數(shù)據(jù)顯示，自主教學(xué)平臺(tái)相對(duì)于傳統(tǒng)教育而言有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，學(xué)生成績(jī)及格率平均提升10%，學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)間平均縮短44%。

在解放教師資源方面，教育機(jī)器人已成為必不可少的教育設(shè)備，甚至最早可以追溯到20世紀(jì)60年具備訓(xùn)練和示教功能的工業(yè)機(jī)器人。同時(shí)，教育機(jī)器人借助圖像識(shí)別與語(yǔ)義分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)了作業(yè)的智能批改，大大降低了教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)。2018年4月，安徽省教育廳發(fā)布《安徽省中小學(xué)智慧校園建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出了“2020年將建成作業(yè)測(cè)評(píng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生作業(yè)自動(dòng)批改”的具體目標(biāo)。根據(jù)中國(guó)信息通信研究院數(shù)據(jù)顯示，截至2018年底，基于人工智能圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行作業(yè)自動(dòng)批改的移動(dòng)應(yīng)用APP已有上百個(gè)，主要聚集在小學(xué)數(shù)學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，其中“愛(ài)作業(yè)APP”每天平均使用用戶數(shù)超過(guò)20萬(wàn)，自動(dòng)批改作業(yè)50萬(wàn)份。

有了人工智能技術(shù)，教育領(lǐng)域?qū)⒌玫皆鰪?qiáng)和轉(zhuǎn)變。斯坦福大學(xué)2018年9月發(fā)布的《2030年人工智能與生命》報(bào)告剖析了目前不同領(lǐng)域人工智能的全景圖。在教育方面，該報(bào)告強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)、教育機(jī)器人、智能輔導(dǎo)系統(tǒng)和在線學(xué)習(xí)或?qū)W習(xí)分析技術(shù)將在未來(lái)15年內(nèi)在課堂上占據(jù)顯著位置。斯坦福大學(xué)的智能教育結(jié)構(gòu)如圖2所示。

《2030年人工智能與生命》報(bào)告中提到的智能教育技術(shù)與場(chǎng)景如下。

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境現(xiàn)在被用來(lái)允許學(xué)生與不同環(huán)境或?qū)ο筮M(jìn)行交互。在2030年，這些環(huán)境將會(huì)變得更加普遍和復(fù)雜，學(xué)生們可能會(huì)沉浸在其中學(xué)習(xí)不同的學(xué)科。

（2）教育機(jī)器人

自從80年代樂(lè)高開(kāi)發(fā)出第一個(gè)機(jī)器人工具包以來(lái)，許多模型已經(jīng)被推廣到不同的領(lǐng)域。未來(lái)的智能教育將允許更多學(xué)生創(chuàng)造和編程機(jī)器人，同時(shí)發(fā)展邏輯和演繹思維以及創(chuàng)造力。

（3）智能輔導(dǎo)系統(tǒng)

自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別和自然語(yǔ)言處理等人工智能技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了智能輔導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展，這些系統(tǒng)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室迅速轉(zhuǎn)移到實(shí)際應(yīng)用中。這些技術(shù)能夠模仿教師，指導(dǎo)不同學(xué)科的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。當(dāng)學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，他們會(huì)提醒，根據(jù)錯(cuò)誤或答案提供即時(shí)反饋，甚至為每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案。

（4）在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)

在線教育模式在各級(jí)教育中呈爆炸式增長(zhǎng)，借助人工智能技術(shù)，學(xué)生可以更容易地得到準(zhǔn)確評(píng)估。

（5）學(xué)習(xí)分析

學(xué)習(xí)分析這一領(lǐng)域是由學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生數(shù)據(jù)的測(cè)量、收集和分析組成的，它由在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)產(chǎn)生，亦可作為數(shù)據(jù)資源供系統(tǒng)分析挖掘。交互機(jī)制可以促進(jìn)教育領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，并促進(jìn)大規(guī)模學(xué)習(xí)的改進(jìn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

人工智能是大勢(shì)所需。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近三年來(lái)，已經(jīng)有中國(guó)科學(xué)院、清華大學(xué)、北京大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京郵電大學(xué)等院所開(kāi)設(shè)相關(guān)專業(yè)與研究所，重點(diǎn)培養(yǎng)人工智能人才。國(guó)內(nèi)大學(xué)開(kāi)設(shè)的人工智能相關(guān)專業(yè)與研究所分布如圖3所示。

智能教育是大勢(shì)所趨。通過(guò)本文的研究，基礎(chǔ)教育、智能教育乃至智能服務(wù)很有必要，同時(shí)這也是社會(huì)的剛性需求。建議我國(guó)教育主管部門(mén)和教育機(jī)構(gòu)聯(lián)手，進(jìn)一步梳理人工智能領(lǐng)域?qū)W科發(fā)展思路，設(shè)立更多的人工智能類專業(yè)，增加師范院校中人工智能相關(guān)學(xué)科方向的本科生、研究生招生名額。

相信不久的將來(lái)，隨著基于大數(shù)據(jù)的智能在線學(xué)習(xí)教育平臺(tái)和教育分析系統(tǒng)的推廣和普及，將會(huì)有效建立以學(xué)生為中心的教育環(huán)境，提供精準(zhǔn)推送的智能教育服務(wù)。利用人工智能技術(shù)重塑基礎(chǔ)教育體系之后，無(wú)論是人才培養(yǎng)模式還是教學(xué)方法改革都將煥然一線，智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育將孕育而生。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]中國(guó)信息通信研究院.人工智能發(fā)展白皮書(shū)-產(chǎn)業(yè)應(yīng)用篇（2018年）[R/OL].（2018-12-31） [2019-02-20]. http：//www.caict.ac.cn/kxyj/qwfb/bps/201812/t20181227_191672.htm.

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