陳義明，劉桂波，張林峰，朱幸輝

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128）

1 確立專業(yè)特色方向問題的提出

2017 年7 月8 日，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，將發(fā)展人工智能上升到國家戰(zhàn)略的高度。各高等學(xué)校以實際行動響應(yīng)國家號召：2018 和2019 兩年共成功申報智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（后簡稱智能專業(yè)）115 個，是之前智能專業(yè)總數(shù)的3 倍多。大量增加的智能專業(yè)有利于緩解人工智能人才供不應(yīng)求的局面，但也給專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)質(zhì)量的保證帶來了挑戰(zhàn)。

國務(wù)院通知要求高等學(xué)校既要培養(yǎng)能夠突破人工智能基礎(chǔ)理論瓶頸和關(guān)鍵共性技術(shù)，開發(fā)基礎(chǔ)支撐平臺的人工智能高端人才，也要培養(yǎng)能在制造、農(nóng)業(yè)、物流、金融、商務(wù)、家居等重點行業(yè)和領(lǐng)域開展人工智能融合創(chuàng)新和應(yīng)用試點示范，推動人工智能規(guī)?；瘧?yīng)用，全面提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展智能化水平的應(yīng)用型人才。這要求智能專業(yè)既要教會學(xué)生智能科學(xué)的核心思想和理論，讓部分學(xué)生具有繼續(xù)深造和重大創(chuàng)新的潛力，也要結(jié)合地域和行業(yè)特色，讓智能科學(xué)與技術(shù)充分落地，為國民經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)。

智能專業(yè)是計算機大類下的特設(shè)專業(yè)，計算機類教學(xué)質(zhì)量國家標準明確指出：國家建設(shè)需要不同類型的計算機類專業(yè)人才，每個專業(yè)點都有自身的特點；鼓勵各專業(yè)點在滿足基本要求的基礎(chǔ)上，準確定位，辦出特色[1]。

國務(wù)院通知和國家標準都明確要求智能專業(yè)既要滿足基本要求，又要辦出特色。中國人工智能學(xué)會教育工作委員會2014 年發(fā)布的智能專業(yè)知識體系與課程體現(xiàn)了這一要求，將智能專業(yè)知識分為專業(yè)核心層、專業(yè)平臺層、特色模塊層和認知與能力綜合層。核心層和平臺層是必須滿足的專業(yè)基礎(chǔ)，但特色模塊層沒有也不可能對所有的特色方向做出描述，只是給出了5 類[2]。雖然智能專業(yè)已經(jīng)有將近20 年的辦學(xué)歷史，一些高校也做了一些探索，但是對于來自不同地域、不同行業(yè)和不同層次的大批新辦智能專業(yè)的高校來說，如何確定專業(yè)的特色方向是一個值得探索和研究的課題。

2 智能專業(yè)的性質(zhì)與定位

《智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識體系與課程》（征求意見稿）定義人工智能為用人工的方法在機器上實現(xiàn)的智能，研究如何構(gòu)造智能機器或智能系統(tǒng)，以模擬、延伸和擴展人類智能。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)

智能科學(xué)與技術(shù)探索腦的結(jié)構(gòu)和感知、認知機理，在機器上模擬實現(xiàn)人類智能。智能專業(yè)既有腦科學(xué)、心理學(xué)與認知科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的內(nèi)容，也涉及計算機、傳感通信和控制等工程學(xué)科內(nèi)容。北京大學(xué)的智能專業(yè)突出“以人為本”的腦認知，與心理生理結(jié)合，開展機器感知和機器智能等方面的研究，畢業(yè)生授予理學(xué)學(xué)位[3]。如果堅持“造飛機不一定要研究鳥”的思想，則智能專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于以計算機為核心的相關(guān)工程學(xué)科，故計算機類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標準規(guī)定授予畢業(yè)生工學(xué)學(xué)位。絕大多數(shù)高校都遵循這一標準，培養(yǎng)方案的主要內(nèi)容為人工智能技術(shù)，按典型工程學(xué)科的思路培養(yǎng)人才。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)沒有腦科學(xué)方面的研究，也沒有數(shù)理學(xué)科方面的優(yōu)勢，結(jié)合農(nóng)業(yè)信息化、生物信息學(xué)和農(nóng)業(yè)機器人方面多年的積累，智能專業(yè)更適合培養(yǎng)工程型應(yīng)用人才。

3 確定智能專業(yè)特色方向的目的與依據(jù)

確立和發(fā)展智能專業(yè)特色方向，一是要目的明確，二是要依據(jù)清晰。

1）確立專業(yè)特色方向的目的。

確立智能專業(yè)特色方向的目的有3 個方面：①為國家經(jīng)濟建設(shè)培養(yǎng)各種各樣的所需人才；② 有利于發(fā)揮高校學(xué)科優(yōu)勢，辦出特色，進而成為優(yōu)勢專業(yè)；③有利于學(xué)生就業(yè)。

2）確立專業(yè)特色方向的依據(jù)。

（1）國家發(fā)展規(guī)劃和教育部指導(dǎo)委員會、專業(yè)學(xué)會的指導(dǎo)文件或質(zhì)量標準是基本依據(jù)。國家發(fā)展規(guī)劃把建設(shè)人工智能學(xué)科作為當前的重點任務(wù)之一，要求：①設(shè)立人工智能專業(yè)；② 拓寬人工智能教育內(nèi)容，建立人工智能專業(yè)類；③形成“人工智能+X”復(fù)合專業(yè)，建立人工智能專業(yè)群；④人工智能專業(yè)和現(xiàn)有專業(yè)交叉融合，建立IT 新工科專業(yè)體系。人工智能的學(xué)科體系如圖2 所示，4 個要求分別對應(yīng)人工智能學(xué)科體系的核心層、衍生層、復(fù)合層和交叉層。

圖1 和圖2 為智能專業(yè)特色方向的確定提供了思路。在圖1 中，從感知、認知到推理和決策，智能生成的每個環(huán)節(jié)恰好可以作為一個專業(yè)方向，對應(yīng)圖2 的衍生層。在圖2 中，人工智能與某個領(lǐng)域復(fù)合便會產(chǎn)生出一個應(yīng)用方向，如智能制造、智能金融、智能教育和智能農(nóng)業(yè)等。從智能科學(xué)與技術(shù)核心出發(fā)，選擇2～3 條合適的向外層擴張的路徑，涉及所有課程構(gòu)成特色方向課程體系。

（2）學(xué)科先進原則。各校在選擇智能專業(yè)特色方向時，首先應(yīng)考慮本校相關(guān)的優(yōu)勢學(xué)科方向，使智能專業(yè)在優(yōu)勢學(xué)科基礎(chǔ)上延伸發(fā)展，體現(xiàn)出特色，同時，智能技術(shù)的引進也將促進優(yōu)勢學(xué)科的進一步提升。表1 列出了8 個較早開設(shè)智能專業(yè)的高校根據(jù)自己的優(yōu)勢學(xué)科確定專業(yè)特色的實例。

圖2 人工智能的學(xué)科體系

表1 體現(xiàn)學(xué)科先進原則的部分高校智能專業(yè)特色方向

（3）地域優(yōu)勢原則。地域優(yōu)勢是指行業(yè)或者產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢。智能專業(yè)特色方向的選擇緊密結(jié)合地域優(yōu)勢，不僅是高等教育服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展的需要，更關(guān)系到學(xué)生的就業(yè)前景。

（4）寬口徑原則。擴大學(xué)生的知識面，將“小而窄”的專業(yè)口徑拓寬是解決畢業(yè)生就業(yè)問題的一個成功經(jīng)驗。寬口徑知識面不僅包括通識知識，也包括體現(xiàn)特色方向的專業(yè)知識。一個好的特色方向應(yīng)避免“口徑太窄”，適度“寬口徑”是必須考慮的原則。

（5）邊界適度原則。智能專業(yè)所選擇的特色方向可能與其他專業(yè)緊密相關(guān)，體現(xiàn)在圖1 的衍生層或者復(fù)合層，如智能機器人特色方向與機器人工程緊密相關(guān)，智能信息處理方向則與數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)關(guān)系密切。處理好特色方向與相關(guān)專業(yè)課程的邊界、保持專業(yè)的區(qū)分度也是必須遵循的一個原則。

4 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)智能專業(yè)特色方向與課程體系

湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)智能專業(yè)依托國家農(nóng)村農(nóng)業(yè)信息化示范省綜合服務(wù)平臺和湖南省農(nóng)村農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，圍繞作物精細化種植所采集的各種類型數(shù)據(jù)，包括遙感、無人機拍攝圖像視頻、高光譜和生物基因組實驗數(shù)據(jù)等，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)和機器學(xué)習(xí)等技術(shù)開展模式識別和知識發(fā)現(xiàn)的研究工作，積累了豐富的經(jīng)驗。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)在油菜種植專家系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)植保無人機和農(nóng)業(yè)智能機械等智能系統(tǒng)領(lǐng)域也具有不錯的優(yōu)勢。結(jié)合這些學(xué)科和地域優(yōu)勢，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)的智能專業(yè)選擇智能信息處理和智能機器人兩個特色方向。

智能機器人特色方向主要以“智能”為中心，與機器人工程專業(yè)課程沒有太多的交集。以目前在機器人比賽中廣泛應(yīng)用的NAO 機器人為例，除了通常管理計算機軟硬件的操作系統(tǒng)外，還有一個專為機器人設(shè)計的管理傳感器和運動控制的軟件層，稱為機器人操作系統(tǒng)（Robot Operation System，ROS）。該方向的學(xué)生只需理解“感知->思考->行為”的機器人工作原理，能夠在ROS平臺上生成和應(yīng)用智能模型即可。智能信息處理方向與數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專業(yè)關(guān)系密切，但該特色方向僅要求了解大數(shù)據(jù)平臺，掌握相關(guān)的編程范型，回避大數(shù)據(jù)平臺的大量細節(jié)技術(shù)。

為了體現(xiàn)寬口徑的原則，筆者在選修課程中開設(shè)了Java 技術(shù)。有3 個方面的理由：①在整個智能專業(yè)課程使用Python 編程語言的情況下，通過Java 語言使學(xué)生掌握好面向?qū)ο笏枷耄虎谠诖蟛糠制髽I(yè)應(yīng)用系統(tǒng)和移動設(shè)備使用Java 技術(shù)的情況下，部署智能模型一般需要Java 編程；③Java 軟件開發(fā)仍然能夠吸納大量畢業(yè)生就業(yè)。

湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)智能專業(yè)兩個特色方向所對應(yīng)的課程體系見表2。

表2 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)智能專業(yè)特色方向與課程體系

5 結(jié) 語

基于人工智能技術(shù)的強大滲透性和國家人工智能戰(zhàn)略各種各樣的人才需求，目前大批建設(shè)的智能專業(yè)需要確立好專業(yè)特色方向，建立科學(xué)的課程體系。筆者提出了智能專業(yè)特色方向確立的途徑、依據(jù)和原則，給出了湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)的具體實施方案，為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的建設(shè)提供參考。