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2教學(xué)方法研究
研究生教學(xué)應(yīng)更突出學(xué)生的主體地位,注重發(fā)揮其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性,為此,課程組結(jié)合課程特點(diǎn),在教學(xué)方法進(jìn)行了如下探索。
2.1加強(qiáng)教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)設(shè)計(jì)就是對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)劃的過程, 是教什么(課程內(nèi)容)及怎么教(組織、方法、策略、手段及其他傳媒工具的使用等)的過程[2]。在教學(xué)過程中,每節(jié)課授課前,堅(jiān)持集體備課的原則,由課程組集體討論選定授課內(nèi)容,補(bǔ)充閱讀文獻(xiàn),根據(jù)授課對(duì)象與課程內(nèi)容特點(diǎn),確定課堂組織方式,采用的授課方式以研討式教學(xué)為主,給合講授、實(shí)驗(yàn)、自學(xué)等。
2.2抓好課堂教學(xué)環(huán)節(jié)
教學(xué)方法與教學(xué)手段是保證課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵。本課程授課對(duì)象主要為碩士研究生,他們的接受能力較強(qiáng),有一定的求知欲。由于學(xué)員人數(shù)較少,授課方式可靈活組織。教室有完備的多媒體設(shè)備,基本的軟件實(shí)驗(yàn)環(huán)境,教學(xué)過程可采用靈活教學(xué)方法、多種教學(xué)手段,提高教學(xué)效率,保證授課質(zhì)量。
1) 以研討式為主的教學(xué)方式。研究生教學(xué)應(yīng)堅(jiān)持學(xué)術(shù)研究為導(dǎo)向,發(fā)揮學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)性和自覺性。由于研究生學(xué)員有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與自學(xué)能力,教員可以在課前給學(xué)員布置預(yù)習(xí)內(nèi)容,學(xué)員通過查閱資料、分析整理進(jìn)而形成自己的觀點(diǎn),使在課堂教學(xué)中師生互動(dòng)交流成為可能,改變傳統(tǒng)的教員講,學(xué)員聽的灌輸式教學(xué)方式。研討式教學(xué)也有力于培養(yǎng)學(xué)員積極思考、創(chuàng)新思維的習(xí)慣與能力。
2) 教學(xué)手段的信息化。人工智能原理教學(xué)一個(gè)突出矛盾是知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng),但學(xué)時(shí)較少,因此,必須發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段的作用,提高教學(xué)效率。為此,課程組對(duì)每節(jié)課都精心設(shè)計(jì)了教學(xué)課件,課堂教學(xué)中以課件為主,輔以板書,充分利用多媒體信息量大、直觀等優(yōu)點(diǎn),改善教學(xué)效果;引入教學(xué)聲像資料,便于學(xué)員課下學(xué)習(xí);設(shè)計(jì)演示程序,使部分比較抽象、不易于理解的內(nèi)容,如子句歸結(jié)、搜索策略更形象直觀,易于學(xué)習(xí)和掌握。
3注重培養(yǎng)學(xué)員學(xué)術(shù)研究能力
學(xué)術(shù)能力是指專門對(duì)某一學(xué)問進(jìn)行系統(tǒng)的哲理或理論研究的能力,它不僅包括思辨的方面,還包括實(shí)踐及感性的敏感力等方面。研究生階段學(xué)習(xí)的一個(gè)突出特點(diǎn)是要求學(xué)習(xí)的主體――研究生必須具備研究的能力[3]。論文寫作是培養(yǎng)、鍛煉、提高研究生的學(xué)術(shù)能力的重要途徑,在教學(xué)實(shí)施過程中,要求每個(gè)專題學(xué)習(xí)結(jié)束后,都要提交一份格式符合期刊發(fā)表要求的總結(jié)報(bào)告,題目可自行選定,也可由教員指定;內(nèi)容既可以是人工智能該專題某一算法的實(shí)現(xiàn),也可以是對(duì)某一問題的進(jìn)一步研究,或者是對(duì)該專題最新研究進(jìn)展的綜述。教員重點(diǎn)在以下幾個(gè)方面予以指導(dǎo)。
1) 選題準(zhǔn)確。要求選題不能過于宏大,應(yīng)以小題目反映大問題,具有一定的可研究性為宜。
2) 研究?jī)?nèi)容。研究目標(biāo)明確,方法恰當(dāng),能夠提出自己的見解,所提觀點(diǎn)正確。
3) 論文結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)清晰、完整,論述嚴(yán)謹(jǐn),表達(dá)規(guī)范。
4) 占有文獻(xiàn)豐富。撰寫過程中要有意識(shí)培養(yǎng)學(xué)員查閱科技文獻(xiàn)的能力,要求查閱反映最新研究成果的權(quán)威文獻(xiàn)。
4加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)
人工智能教學(xué)在進(jìn)行各種理論知識(shí)講授的同時(shí),還應(yīng)重視實(shí)踐教學(xué),把抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為形象、直觀的實(shí)驗(yàn),讓學(xué)員真正理解人工智能的概念、本質(zhì)、研究目標(biāo),從而提高學(xué)員多角度思維的能力和邏輯推理能力,進(jìn)一步了解信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的前沿,培養(yǎng)他們對(duì)人工智能研究的興趣,激發(fā)對(duì)人工智能技術(shù)未來的追求。為此,課程組借鑒國(guó)內(nèi)外知名大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),編寫了《人工智能原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》,圍繞問題表示、經(jīng)典邏輯推理、不確定推理、搜索策略及簡(jiǎn)單專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等教學(xué)內(nèi)容提供了7組實(shí)驗(yàn)供學(xué)員選擇。
例如,在狀態(tài)空間搜索一節(jié)教學(xué)過程中,先完成理論部分的教學(xué),使學(xué)員對(duì)狀態(tài)空間基本概念、問題表示及求解方法有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí),然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。由學(xué)員自主完成重排九宮問題求解的程序,初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)如圖1所示,調(diào)整的規(guī)則是,每次只能將與空格(左、上、下、右)相鄰的一個(gè)數(shù)字平移到空格中[4]。實(shí)驗(yàn)過程重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)員掌握狀態(tài)空間進(jìn)行問題求解的關(guān)鍵步驟:?jiǎn)栴}表示和搜索策略。問題表示就是要確定該問題的基本信息及程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),基本信息有初始狀態(tài)集合、操作符集合、目標(biāo)檢測(cè)及路徑費(fèi)用函數(shù),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可采用向量、鏈表等形式;搜索策略可分為盲目式搜索和啟發(fā)式搜索,可按照先易后難的原則,先實(shí)現(xiàn)盲目搜索中的廣度優(yōu)先及深度優(yōu)先搜索,在此基礎(chǔ)上再定義估價(jià)函數(shù)實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式搜索。而在啟發(fā)式搜索實(shí)現(xiàn)過程中,又可以通過定義不同的啟發(fā)函數(shù):如某狀態(tài)格局與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)格局不相同的牌數(shù)、不在目標(biāo)位置的牌距目標(biāo)位置的距離之和等加以比較,準(zhǔn)確理解啟發(fā)函數(shù)的意義。通過實(shí)驗(yàn),學(xué)員加深了對(duì)課堂講授的理論知識(shí)的理解,能夠熟練地將狀態(tài)空間法運(yùn)用于實(shí)際問題的求解,提高了工程實(shí)踐能力。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織方式可根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容特點(diǎn),采用上機(jī)編程實(shí)驗(yàn)、演示程序驗(yàn)證、模擬平臺(tái)開發(fā)、分組討論等多種形式進(jìn)行。
5適度開展雙語(yǔ)教學(xué)
研究生的英語(yǔ)基礎(chǔ)普遍較好,基本都通過了國(guó)家公共英語(yǔ)四級(jí)考試,部分學(xué)員通過了六級(jí)考試,加之在本科階段還開設(shè)了專業(yè)英語(yǔ)課程,因此,在培養(yǎng)研究生人工智能知識(shí)的同時(shí),我們要提高學(xué)員閱讀原版英文資料、用英語(yǔ)進(jìn)行簡(jiǎn)單科技寫作及對(duì)外學(xué)術(shù)交流的能力,適度開展雙語(yǔ)教學(xué),對(duì)此,我們可采取以下基本方式。
1) 專業(yè)術(shù)語(yǔ)全部用英語(yǔ)表示。
在教學(xué)過程中用英語(yǔ)表達(dá)人工智能原理中的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和主要概念,如Knowledge Representation(知識(shí)表示)、Depth-First Search(深度優(yōu)先搜索)、Breadth- First Search(廣度優(yōu)先搜索)等。
2) 以英文原版教材為教學(xué)參考書。
選定機(jī)械工業(yè)出版社出版的《Artificial Intelligence Structures and Strategies for Complex Problem Solving》為參考書,該書“是人工智能課程的完美補(bǔ)充。它既能給讀者以歷史的觀點(diǎn),又給出所有技術(shù)的實(shí)用指南[5]?!?/p>
3) 加強(qiáng)英文文獻(xiàn)的閱讀。
在課程論文撰寫時(shí),要求閱讀一定數(shù)量的外文文獻(xiàn);在討論課中,鼓勵(lì)學(xué)員使用英語(yǔ)進(jìn)行討論。
經(jīng)過課程學(xué)習(xí),學(xué)員都能準(zhǔn)確掌握人工智能學(xué)科專業(yè)詞匯,英文運(yùn)用能力得到一定提高,能較自如地閱讀原版英文專業(yè)資料,為進(jìn)一步用英文進(jìn)行學(xué)術(shù)交流及學(xué)術(shù)論文寫作打下基礎(chǔ)。
6考試與成績(jī)?cè)u(píng)定改革
考核方式采用傳統(tǒng)的試卷與課程論文、實(shí)踐環(huán)節(jié)等三部分組成,全面考查學(xué)員對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握情況以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力,其中試卷占70%,課程論文占10%,實(shí)踐環(huán)節(jié)占20%。課程論文題目不作限制,由學(xué)員在課程學(xué)習(xí)階段結(jié)合某一專題選定題目,課程論文以選題意義、研究?jī)?nèi)容、論文結(jié)構(gòu)、參考文獻(xiàn)及撰寫規(guī)范等指標(biāo)為評(píng)價(jià)依據(jù);實(shí)驗(yàn)成績(jī)采用實(shí)驗(yàn)過程考查、實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)收和實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱相結(jié)合的考核方法,綜合評(píng)定。這樣做不但考核了學(xué)員人工智能基本理論掌握情況,也反映了學(xué)員的學(xué)術(shù)研究能力和工程實(shí)踐能力。同時(shí),考核結(jié)合實(shí)際教學(xué)進(jìn)程,改變了單一課終總結(jié)性考核的弊端。
7結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過課程組近兩年的教學(xué)方法研究與教學(xué)實(shí)踐,研究生人工智能原理課程教學(xué)收到較好的效果,但仍存在一些問題,如在課堂討論環(huán)節(jié),個(gè)別學(xué)員準(zhǔn)備不充分、討論不夠深入;課程論文撰寫選題隨意,文獻(xiàn)綜述不夠全面、準(zhǔn)確,論文格式不夠規(guī)范等。在今后的授課中,課程組將根據(jù)授課研究生人數(shù)較少的特點(diǎn),采取明確每名學(xué)員預(yù)習(xí)重點(diǎn)、加強(qiáng)課程論文交流等方式予以改進(jìn),力求取得更好的教學(xué)效果。同時(shí),進(jìn)一步充分利用便利的校園網(wǎng)平臺(tái),開展“人工智能原理”網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè),購(gòu)買或自主開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,引導(dǎo)學(xué)員利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行個(gè)性化自主學(xué)習(xí),增強(qiáng)教學(xué)過程的信息化程度。
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Reform on Postgradrates Artificial Intelligence Course Teaching
TAN Yuehui, QI Jianfeng, WANG Hongsheng, LI Xiongwei
(Department of Computer Engineering, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China)
關(guān)鍵詞: 游戲開發(fā) 人工智能 教學(xué)方法
1.背景
隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來,人們的生活方式發(fā)生了許多重大的變革,其中之一便是網(wǎng)絡(luò)游戲的盛行。如同雨后春筍般冒出來的網(wǎng)吧,以及快速增長(zhǎng)的PC,使得人們接觸到互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)會(huì)越來越多,這就為網(wǎng)絡(luò)游戲的傳播與發(fā)展創(chuàng)造了可能。一方面,數(shù)量龐大的網(wǎng)民群體中,年輕人占了絕大部分,網(wǎng)絡(luò)游戲豐富了社會(huì)公眾的文化娛樂生活,深受廣大年輕人喜愛,這更促進(jìn)了游戲產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。另一方面,現(xiàn)代社會(huì)生活節(jié)奏加快,人們壓力日益增大,許多人傾向于在網(wǎng)游中尋求安慰,釋放壓力,因而全球市場(chǎng)對(duì)于網(wǎng)游的需求有增無減。同時(shí),隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)游戲越來越高的要求,游戲逐漸向真實(shí)體驗(yàn)、感覺、觸覺等人性化發(fā)展,讓玩家有身臨其境的感覺,在整個(gè)游戲過程中得到享受游戲的一種特別的快樂和放松。[1]
近年來3D影像和仿真科技的不斷發(fā)展,讓游戲開發(fā)人員得以創(chuàng)建出更吸引人、更令人沉迷其中的游戲環(huán)境。然而要做出更能令人流連忘返的游戲就得應(yīng)用人工智能(AI)。AI的應(yīng)用使游戲角色能夠任意走動(dòng)、角色可以走進(jìn)障礙物、能夠控制非玩家角色是否按照?qǐng)F(tuán)隊(duì)運(yùn)動(dòng)等,同時(shí),AI還能延長(zhǎng)游戲的生命周期,讓游戲更加有趣和更具有挑戰(zhàn)性。
AI能夠處理游戲角色的追趕、躲避、聚集、避障和尋徑問題;AI給游戲角色賦予模糊邏輯和有限狀態(tài)機(jī)等基于基本規(guī)則的推理能力;AI腳本可以擴(kuò)充AI引擎,讓設(shè)計(jì)者和玩家更好地設(shè)計(jì)和玩游戲,等等。因此,將AI應(yīng)用在游戲開發(fā)中以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)游戲角色的各種行為勢(shì)在必行,有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2.教學(xué)內(nèi)容及其特點(diǎn)
本系人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容主要是處理追趕、躲避、聚集、攔截和避障等問題,使用經(jīng)典A*算法及其改進(jìn)算法解決尋路問題,以及有限狀態(tài)機(jī),等等。本文主要針對(duì)游戲中游戲角色的尋路問題進(jìn)行探討。游戲設(shè)計(jì)中游戲角色的尋路問題是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,傳統(tǒng)的方法是應(yīng)用A*算法及其改進(jìn)算法等來實(shí)現(xiàn)游戲角色的尋路問題,目前逐漸有學(xué)者應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、粒子群算法等智能算法來實(shí)現(xiàn)游戲角色的尋路問題。如:迷宮尋路游戲中《幫助Bob找到回家的路》應(yīng)用遺傳算法,《智能采礦》游戲中應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),用粒子群實(shí)現(xiàn)坦克大戰(zhàn)游戲,等等。嘗試應(yīng)用魚群算法、螢火蟲算法等智能算法求解游戲角色的尋路問題中,以實(shí)現(xiàn)游戲的更加智能化、人性化,同時(shí),新的仿生算法的學(xué)習(xí)和應(yīng)用能吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力、增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
智能算法是解決智能計(jì)算問題的方法,已成為人工智能界一個(gè)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域,研究的最終目標(biāo)就是為了讓計(jì)算機(jī)和集成有計(jì)算功能的各種工具及設(shè)備更加獨(dú)立、更加聰明,能夠自主思考和行動(dòng),最終成為我們工作和生活中必不可少的一部分。智能算法主要包括:人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化算法、人工免疫算法、模擬退火算法、蟻群算法、粒子群算法、蜂群算法、人工魚群算法、人口遷移算法、人工螢火蟲算法等。[2]智能算法是一類仿生算法,就是向自然界學(xué)習(xí),采用類比的方法,通過模仿自然界中動(dòng)物飛行、覓食、求偶等行為以得到解決問題的一般方法,如蟻群、粒子群、蜂群、魚群、螢火蟲算法等。此外,還有很多智能算法通過模仿一些自然或物理現(xiàn)象和規(guī)律,如模擬退火算法通過模擬液體的結(jié)晶過程設(shè)計(jì),免疫算法是模擬生物、植物或動(dòng)物免疫系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能設(shè)計(jì)的,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬人的大腦結(jié)構(gòu)及信號(hào)處理過程而設(shè)計(jì)的,進(jìn)化算法是基于達(dá)爾文的“優(yōu)勝劣汰、適者生存”原理設(shè)計(jì)的。[3]
針對(duì)本系人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容,建議補(bǔ)充人工智能中幾種簡(jiǎn)單的智能算法的知識(shí)點(diǎn),選取相關(guān)人工智能教材的一些內(nèi)容結(jié)合智能算法進(jìn)行教學(xué)。
3.教學(xué)方法
針對(duì)人工智能課程內(nèi)容,根據(jù)高校教育規(guī)律、高校學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn),采用教學(xué)、實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法,大小課結(jié)合,大課講授理論知識(shí),小課進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn),小課的課堂實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格要求學(xué)生親手編寫代碼,應(yīng)用大課所學(xué)理論知識(shí)完成簡(jiǎn)單小游戲以實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐知識(shí)的掌握。同時(shí),借助游戲系的優(yōu)勢(shì),制作動(dòng)漫,采用動(dòng)漫技術(shù)來實(shí)現(xiàn)人工智能中各種算法的仿生機(jī)制,讓學(xué)生深刻體會(huì)每一種算法的原理和仿生機(jī)制,這樣能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程的興趣,可以取得更好的教學(xué)效果。
4.教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法
人工智能這門課,最重要的是注重學(xué)生對(duì)人工智能理論及在游戲中應(yīng)用的知識(shí)和能力的培養(yǎng)。因此,本課程學(xué)習(xí)結(jié)束后主要采用以下方式進(jìn)行考查:(1)閉卷考試。主要考查對(duì)人工智能理論的理解、掌握和綜合運(yùn)用能力。(2)課堂練習(xí)。要求對(duì)課堂上介紹過的算法理解、分析、應(yīng)用,編程實(shí)現(xiàn)游戲中的某個(gè)功能,最終課程結(jié)束時(shí)能完成一個(gè)功能完整的小游戲。(3)大作業(yè)。檢查學(xué)生的動(dòng)手編程能力,要求從介紹過的算法中找一種算法實(shí)現(xiàn)一個(gè)小游戲中游戲角色的移動(dòng)、尋路等行為,形成一個(gè)演示游戲。該門課成績(jī)分配如下:成績(jī)=閉卷考試(70%)+課堂練習(xí)(10%)+大作業(yè)(20%)。
5.結(jié)語(yǔ)
人工智能是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和人們對(duì)自然界的深入理解而發(fā)展起來的,人工智能的應(yīng)用逐漸廣泛。游戲開發(fā)中人工智能的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了游戲逐漸向真實(shí)體驗(yàn)、感覺、觸覺等人性化發(fā)展,讓玩家有身臨其境的感覺。因此,在網(wǎng)絡(luò)游戲相關(guān)專業(yè)開設(shè)人工智能課程勢(shì)在必行,有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
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【關(guān)鍵字】人工智能;課程改革;高中;信息技術(shù);課程實(shí)施
【中圖分類號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009―8097 (2008) 10―0043―04
教育部在2003年頒布的高中信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)中,首次把“人工智能初步”設(shè)置為選修模塊,與多媒體、網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等一起列入信息技術(shù)課程體系[1]。此舉曾被視作信息技術(shù)課程改革的亮點(diǎn)之一。然而,在如今高中信息技術(shù)新課改已經(jīng)全面鋪開之際,人工智能選修課程的推進(jìn)仍然舉步維艱,面臨諸多困難和問題。
一 高中人工智能課程的現(xiàn)狀分析
自2004年我國(guó)部分省級(jí)實(shí)驗(yàn)區(qū)開始推進(jìn)高中新課程改革以來,信息技術(shù)課程改革已經(jīng)開展了四年之久。從目前的總體情況來看,信息技術(shù)課程的基礎(chǔ)模塊與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、算法與程序設(shè)計(jì)三個(gè)選修模塊的實(shí)施情況較好,而數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與人工智能初步兩個(gè)選修模塊的推進(jìn)情況相對(duì)不佳。特別是人工智能課程,至今在全國(guó)范圍內(nèi)正式開設(shè)該課程的學(xué)校寥寥可數(shù),少數(shù)高中展開了一定的探索和實(shí)驗(yàn),而大多數(shù)學(xué)校仍持有觀望態(tài)度。以下分別從實(shí)施取向和實(shí)施層次的角度分析該課程的現(xiàn)狀:
(1) 課程實(shí)施的取向
由于我國(guó)長(zhǎng)期以來實(shí)行的是全國(guó)統(tǒng)一的課程與教材,按照統(tǒng)一規(guī)定執(zhí)行教學(xué)計(jì)劃,對(duì)學(xué)校和學(xué)生的評(píng)價(jià)也是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與方式實(shí)施的,因此我國(guó)以往的課程實(shí)施基本上都采用了忠實(shí)觀的取向[2]。本次新課改中信息技術(shù)課程的實(shí)施過程難免受到這種取向的影響。然而,新課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)信息技術(shù)技術(shù)各個(gè)模塊的具體實(shí)施并沒有明確而詳細(xì)的規(guī)定,從而使教師對(duì)包括人工智能模塊在內(nèi)的課程實(shí)施缺乏長(zhǎng)期慣于依賴的參照和依據(jù),增加了課程實(shí)施的難度,造成部分模塊的課程難以開設(shè)的情況。
(2) 課程實(shí)施的層次
課程實(shí)施包括五個(gè)層面的變化,即教材的改變、組織方式的改變、角色和行為的改變、知識(shí)與理解的改變、價(jià)值的內(nèi)化[3]。目前高中人工智能課程在教材改變的層面已經(jīng)做出了一定的努力。在課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下,現(xiàn)已出版的五套教材在體例、版面、學(xué)習(xí)活動(dòng)、評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了多樣化的設(shè)計(jì),基本上貫徹了新課標(biāo)所倡導(dǎo)的課程目標(biāo)和理念。在組織方式的層次,少數(shù)已經(jīng)開設(shè)人工智能課程的學(xué)校結(jié)合學(xué)生的興趣與學(xué)校的實(shí)際情況,有針對(duì)性地開展了課程的組織。然而,仍然有一些地區(qū)或?qū)W校不愿或不習(xí)慣打破原有的課程組織方式,而是采用硬性規(guī)定的方式,人為指定兩三門課程,將選修變?yōu)楸匦?,限制學(xué)生的自由選擇,依然維持原有的固定班級(jí)授課的形式。教材的改變僅僅是課程實(shí)施的開始,在組織方式、角色或行為、知識(shí)與理解、價(jià)值等層次,大部分學(xué)校還未發(fā)生變化或變化還很小。
(3) 課程實(shí)施的典型個(gè)案
目前國(guó)內(nèi)開展人工智能課程教學(xué)或?qū)嶒?yàn)的典型學(xué)校如表1所示??傮w來看,這兩所學(xué)校都地處東南沿海地區(qū),且學(xué)校本身比較積極參與高中新課改的實(shí)踐探索,屬于“敢于吃螃蟹”的類型??紤]到課程本身的要求較高,兩所學(xué)校都選取了基礎(chǔ)較好的學(xué)生開展教學(xué)。到目前為止,兩所學(xué)校均已開展了三期的教學(xué)或?qū)嶒?yàn)探索,任課教師及時(shí)總結(jié)教學(xué)心得體會(huì),并在相關(guān)教學(xué)刊物或課程研修活動(dòng)中與廣大一線教師分享教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。
二 高中人工智能課程的影響因素
根據(jù)Snyder的研究,可以把課程實(shí)施的影響因素歸納為四個(gè)方面:課程改革自身的性質(zhì)、校區(qū)的整體情況、學(xué)校的水平以及外部環(huán)境[4]。結(jié)合高中人工智能課程的現(xiàn)狀,本文分別從以上四個(gè)方面來探討影響該課程的主要因素。
(1) 課改自身的性質(zhì)
課程改革本身的性質(zhì)是影響課程實(shí)施的第一要素。它包括課程改革的必要性及其相關(guān)性、改革方案的清晰程度、改革內(nèi)容的復(fù)雜性以及改革方案的質(zhì)量與實(shí)用性。結(jié)合信息技術(shù)新課程改革的相關(guān)調(diào)查研究,廣大信息技術(shù)教師和教研人員對(duì)課改的必要性應(yīng)該認(rèn)識(shí)得比較到位,然而他們對(duì)信息技術(shù)課程中是否有必要單獨(dú)開設(shè)人工智能模塊存有疑惑。其次,不少教師對(duì)課程改革方案(課程標(biāo)準(zhǔn))的認(rèn)識(shí)并不是非常清晰。他們認(rèn)為新課程標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)理念、實(shí)施建議等內(nèi)容相對(duì)抽象,不易把握和理解,缺乏具體的針對(duì)性,可操作性不強(qiáng)。再次,人工智能課程的實(shí)用性相比其他模塊并不明顯,課程內(nèi)容也相對(duì)難度較高。這些因素造成課程設(shè)置的必要性不強(qiáng)、實(shí)施難度大、實(shí)用性不高,直接影響人工智能課程在學(xué)校的順利設(shè)置。
(2) 校區(qū)的整體情況
校區(qū)的整體情況主要包括地區(qū)的適應(yīng)性、地方管理部門的支持、教學(xué)隊(duì)伍的培養(yǎng)、教學(xué)研討和交流等等。各地區(qū)對(duì)課程改革的需要程度會(huì)直接影響人們實(shí)施課程的積極性和主動(dòng)性。我國(guó)東西部地區(qū)的學(xué)校對(duì)課程改革的需求程度不同,從而造成了課程實(shí)施的地區(qū)差別。從目前開設(shè)人工智能課程或教學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)校來看,均分布于東南沿海較為發(fā)達(dá)的地區(qū)。這些學(xué)校的共同特點(diǎn)是基礎(chǔ)條件較好,對(duì)課程改革的積極性高,敢于進(jìn)行教學(xué)嘗試和革新。此外,地方管理部分的支持對(duì)課程實(shí)施也有很大影響,如廣東省為了推動(dòng)信息技術(shù)課程改革,專門出臺(tái)了關(guān)于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)指導(dǎo)意見[5]。其中強(qiáng)調(diào)“要特別注意人工智能初步”,并針對(duì)人工智能課程提供了較為具體的教學(xué)建議,從而促使該省出現(xiàn)了全國(guó)最早正式開設(shè)人工智能課程的學(xué)校。師資隊(duì)伍也是影響課程的因素之一。目前大多數(shù)高中缺乏熟悉人工智能課程內(nèi)容和教學(xué)方法的專業(yè)教師,使得學(xué)校無法開設(shè)該課程。因此,有關(guān)人工智能課程的研討和學(xué)習(xí)交流顯得尤為重要,然而目前這些方面的活動(dòng)總體上相對(duì)缺乏。
(3) 學(xué)校的水平
學(xué)校水平對(duì)課程實(shí)施的影響因素包括校長(zhǎng)的作用、教師的個(gè)人特征和教師集體的行為取向。學(xué)校是課程改革的基本單位,校長(zhǎng)和教師是學(xué)校課程改革的動(dòng)因。校長(zhǎng)對(duì)課改理念的理解,以及對(duì)課改的支持、參與程度都會(huì)影響課程的順利實(shí)施。校長(zhǎng)通常會(huì)根據(jù)上級(jí)主管部門的意見,結(jié)合本校的實(shí)際情況,權(quán)衡課程改革可能對(duì)學(xué)校形成的各種影響。在高考的影響下,信息技術(shù)課程在高中各科中長(zhǎng)期存在地位“低人一等”的現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)課時(shí)常被“侵占”的現(xiàn)象。如果校長(zhǎng)對(duì)信息技術(shù)課程本身不重視,那么要求學(xué)校開設(shè)人工智能選修課無疑是一種奢望。此外,一所學(xué)校教師個(gè)人和集體的改革意識(shí)的強(qiáng)弱也會(huì)影響課程的實(shí)施。從人工智能課程的現(xiàn)狀來看,恰好印證了這一點(diǎn):改革意識(shí)強(qiáng)的教師個(gè)人或教研組即使沒有上級(jí)的硬性指令,也能積極展開各選修模塊的教學(xué)嘗試和探索,并自覺地從教學(xué)者成長(zhǎng)為研究者,而思想保守的學(xué)校即使具備了課程實(shí)施的基本條件,也不愿積極開設(shè)相關(guān)的選修課程,長(zhǎng)期停留于課程的“忠實(shí)執(zhí)行者”的層次。
(4) 外部環(huán)境
外部環(huán)境因素主要包括政府部門的重視、外部機(jī)構(gòu)的支持以及社區(qū)與家長(zhǎng)的協(xié)助。各國(guó)課程改革的經(jīng)驗(yàn)表明,教育行政部門和相關(guān)機(jī)構(gòu)的態(tài)度在很大程度上影響到新課程的順利實(shí)施。特別是我國(guó)長(zhǎng)期以來受到前蘇聯(lián)教育模式的影響,課程改革通常是自上而下的模式,新課程的實(shí)施主要依靠各級(jí)政府教育行政部門的政策和指令的推動(dòng)。本次新課程改革同樣繼承了這一模式,但是整個(gè)教育體制和評(píng)價(jià)體系未能及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,因此在某些方面造成各級(jí)教育部門的政策抵觸,出現(xiàn)“上有政策、下有對(duì)策”的情況。此外,社區(qū)與家長(zhǎng)對(duì)新課改的認(rèn)識(shí)和態(tài)度也影響到人工智能課程的實(shí)施。研究表明,社區(qū)與家長(zhǎng)更加關(guān)心的是新課改是否有助于提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī),是否會(huì)給學(xué)生造成更大的負(fù)擔(dān),而對(duì)學(xué)生能力的全面發(fā)展和個(gè)性的培養(yǎng)則是其次的考慮。因此,要使社區(qū)與家長(zhǎng)認(rèn)識(shí)和了解課程改革的意義和目標(biāo),引導(dǎo)其關(guān)心新課程、支持新課程才能更好的促進(jìn)新課改的健康發(fā)展,進(jìn)而才可能使得包括人工智能在內(nèi)的高中各科選修模塊得以全面開設(shè)與實(shí)施。
三 高中人工智能課程的反思
通過調(diào)查訪談以及與相關(guān)授課教師的交流,筆者了解到高中人工智能課程的教學(xué)情況和教師的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)。總體來說,該課程的推進(jìn)情況不如預(yù)期理想,需要從課程的設(shè)計(jì)、管理、教學(xué)以及評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行反思。
(1) 課程設(shè)計(jì)
本次高中信息技術(shù)課程改革將原來的一門課程分解為1個(gè)必修模塊和5個(gè)選修模塊,從而給學(xué)生提供多樣化的選擇。“人工智能初步”選修模塊是作為智能信息技術(shù)處理專題設(shè)置的,以反映信息技術(shù)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì),體現(xiàn)教育的時(shí)代性要求。課程設(shè)置的目的在于使學(xué)生在技術(shù)掌握與使用的過程中,逐漸領(lǐng)會(huì)信息技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用以及對(duì)科學(xué)技術(shù)和人類發(fā)展的深遠(yuǎn)意義[6]。然而,以上的描述更多是該模塊的隱性價(jià)值,相比其他模塊該課程的顯性價(jià)值并不是很直觀。而一線的信息技術(shù)教師較多關(guān)注的是該課程的顯性價(jià)值:課程能給學(xué)生帶來些什么?學(xué)生的實(shí)踐能力能否有較大提高?教師們?cè)跊]有找到一個(gè)合理的價(jià)值依托之前,一般不會(huì)貿(mào)然開課。這一點(diǎn)值得課程設(shè)計(jì)者和教研人員的深刻思考。
通過網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查,不少教師認(rèn)為人工智能課程在高中開設(shè)是有一定必要性的[7],但并不意味著所有的學(xué)生都需要學(xué)習(xí)該課程。課程應(yīng)面向?qū)θ斯ぶ悄苡幸欢ㄅd趣的學(xué)習(xí)者,且最好有一定的基礎(chǔ)。事實(shí)上,相對(duì)于其他選修模塊,選擇人工智能課程的學(xué)生并不是很多。因此,結(jié)合我國(guó)目前的情況,可以考慮優(yōu)先在發(fā)達(dá)地區(qū)條件較好的部分學(xué)校開設(shè),再進(jìn)一步利用其示范作用,以點(diǎn)帶面,逐步鋪開培訓(xùn)、指導(dǎo)、交流的規(guī)模和影響面,積極穩(wěn)妥地推進(jìn)高中人工智能課程的建設(shè)。
(2) 課程管理
課程的有效管理有助于提高課程實(shí)施的質(zhì)量。上個(gè)世紀(jì)90年代以來,我國(guó)的中小學(xué)課程由原來的中央集權(quán)管理體制逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閲?guó)家、地方、學(xué)校的三級(jí)管理體制。國(guó)家負(fù)責(zé)課程的總體規(guī)劃,省級(jí)教育部門結(jié)合本地區(qū)實(shí)際制定課程計(jì)劃或?qū)嵤┓桨福鴮W(xué)校也將有權(quán)根據(jù)學(xué)校傳統(tǒng)或?qū)W生興趣開發(fā)適合本校的課程。目前人工智能課程雖然已被列入國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn),但在地方管理層面并未得到應(yīng)有的認(rèn)可。部分地區(qū)考慮到高考因素,直接將人工智能模塊排除在學(xué)生的選擇范圍之外,無疑成為阻礙該課程順利實(shí)施的一個(gè)重要原因。
目前我國(guó)高中了解熟悉人工智能教學(xué)內(nèi)容、方法的教師十分缺乏,相關(guān)教育主管部門需加強(qiáng)該課程的師資培養(yǎng),邀請(qǐng)教材編寫人員和相關(guān)專家,積極開展各級(jí)培訓(xùn)、研討和交流活動(dòng),以務(wù)實(shí)的態(tài)度來聽取學(xué)科教師的意見,為他們提供一些明確的、可操作的指導(dǎo)和建議。也可以開展優(yōu)秀教學(xué)案例的征集和評(píng)獎(jiǎng),通過公開課的觀摩和點(diǎn)評(píng)活動(dòng),或吸納中學(xué)教師參與有關(guān)課程改革和教學(xué)研究的課題,以此提高教師參與改革的積極性。此外,國(guó)內(nèi)高等師范院校信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)應(yīng)該對(duì)新課改作出及時(shí)的反應(yīng),針對(duì)高中信息技術(shù)各選修模塊為師范生開設(shè)相關(guān)的課程,為課改的成功實(shí)施提供后備師資力量的支持。
(3) 課程教學(xué)
從已開展的人工智能課程教學(xué)或?qū)嶒?yàn)情況來看,主要的教學(xué)體會(huì)包括:教學(xué)對(duì)象選取時(shí)要有針對(duì)性,不宜硬性指定,應(yīng)結(jié)合學(xué)習(xí)者自己的興趣和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)供其自由選擇;由于課程的理論和技術(shù)的要求較高,不宜大量采用“講授法”進(jìn)行教學(xué),應(yīng)設(shè)計(jì)一些有挑戰(zhàn)性的活動(dòng)供學(xué)生實(shí)踐;為保證教學(xué)進(jìn)度有序進(jìn)行,可通過課堂小測(cè)及時(shí)鞏固所學(xué)內(nèi)容;應(yīng)提供良好的網(wǎng)絡(luò)條件和計(jì)算機(jī)設(shè)備以支持課程教學(xué)和實(shí)踐的順利開展。
國(guó)外一些高校通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的手段與中學(xué)合作開展人工智能教學(xué),加快了課程建設(shè)的步伐,并提高了教學(xué)質(zhì)量。大學(xué)負(fù)責(zé)教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)維護(hù),主持與中小學(xué)的討論答疑,中學(xué)則負(fù)責(zé)課程教學(xué)的具體實(shí)施。文中個(gè)案也印證了這種做法的有效性:讓一些致力于高中人工智能課程研究的高校和部分條件較好的中學(xué)建立共同體,協(xié)作推動(dòng)課程的實(shí)施。一方面,高校研究人員能為中學(xué)提供教學(xué)指導(dǎo)建議、技術(shù)和資源的支持;另一方面,中學(xué)的教學(xué)實(shí)踐也為高校進(jìn)行課程教學(xué)研究提供了材料和依據(jù)。
(4) 課程評(píng)價(jià)
研究表明,評(píng)價(jià)目前已成為影響高中信息技術(shù)新課程實(shí)施的一個(gè)重要問題[8]。從本次課改的動(dòng)因來看,針對(duì)我國(guó)現(xiàn)行教育體制下的高考選拔制度在很多方面呈現(xiàn)的弊端,新課改力圖在一定程度上改變這一局面,努力使學(xué)習(xí)者能夠真正獲得全面的發(fā)展。但是,在目前情況下以高考為“指揮棒”的評(píng)價(jià)體系短期內(nèi)仍然無法發(fā)生質(zhì)的變化。高中新課改實(shí)施以來,部分省份相繼將信息技術(shù)課程納入了高考的范疇,以往信息技術(shù)課程不受重視的情況逐漸得到了一些改善。然而,高考是否解決信息技術(shù)課程評(píng)價(jià)問題的一劑良藥,進(jìn)而為人工智能課程的實(shí)施及其評(píng)價(jià)帶來新的希望,目前仍是值得懷疑和思考的問題。特別是當(dāng)前高考科目已經(jīng)較多,再增加科目無疑會(huì)加重學(xué)習(xí)者的負(fù)擔(dān),且很容易回到應(yīng)試教育的老路上。
其次,雖然新課程標(biāo)準(zhǔn)中提供了關(guān)于課程評(píng)價(jià)的建議,但是其中的內(nèi)容仍然比較抽象,可操作性不夠。如在信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)建議中,提倡評(píng)價(jià)主體的多元化,關(guān)注學(xué)生的個(gè)別差異,綜合應(yīng)用多種過程性評(píng)價(jià)方式,適當(dāng)滲透表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的理念,等等。這些內(nèi)容從理念上來講都是很好的,但是如何在教學(xué)實(shí)踐中加以操作實(shí)施,對(duì)一線教師而言仍是不夠明確和難以把握的問題。而且,信息技術(shù)課程的每個(gè)模塊各有特色,然而課程標(biāo)準(zhǔn)并未就此提供專門的評(píng)價(jià)建議。因此,一套科學(xué)合理、適合人工智能課程的評(píng)價(jià)體系和方法仍需要教研人員在實(shí)踐中不斷摸索總結(jié)。
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一、網(wǎng)站的構(gòu)建
1.網(wǎng)站框架設(shè)計(jì)
我國(guó)高中階段人工智能教育還處于起步階段,據(jù)調(diào)查,全國(guó)已開設(shè)人工智能課程的中學(xué)不超過十所。事實(shí)上,對(duì)于人工智能這一前沿學(xué)科,大部分信息技術(shù)教師還缺乏足夠的了解,因此對(duì)于該課程的開設(shè)也一直處于觀望狀態(tài)。考慮到人工智能教育的實(shí)際情況以及網(wǎng)站的主要對(duì)象,我們以高中信息技術(shù)選修課教材《人工智能初步》為基礎(chǔ),按教學(xué)內(nèi)容設(shè)置和劃分欄目,同時(shí)又圍繞“學(xué)人工智能、教人工智能、用人工智能、機(jī)器人專題”四大專題進(jìn)行內(nèi)容重組。當(dāng)然,網(wǎng)站的基本架構(gòu)并非一成不變,它需要在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行檢驗(yàn)與修正,最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站的完美架構(gòu)。依據(jù)上述思路建構(gòu)的網(wǎng)站基本框架如圖1所示。
2.網(wǎng)站的欄目設(shè)計(jì)
新聞欄目以圖文的形式人工智能發(fā)展的最新情況,這是激發(fā)并維持廣大師生關(guān)注人工智能的基礎(chǔ),也是師生獲取最新信息的窗口。子欄目“中國(guó)動(dòng)態(tài)”“歐美動(dòng)態(tài)”等分別介紹了各地區(qū)最新的人工智能信息,尤其是機(jī)器人產(chǎn)品的新聞。子欄目“會(huì)議論壇”,“比賽通知”為師生、參與比賽提供服務(wù)。
論文欄目是作為資源型網(wǎng)站的基礎(chǔ)。子欄目“教學(xué)研究”主要面向從事人工智能教育的研究者和教師,探討教學(xué)方法、分析教學(xué)案例、推薦教材和參考書,為更好的開展人工智能教學(xué)提供理論依據(jù)。子欄目“學(xué)習(xí)樂園”主要面向?qū)W生,展示活動(dòng)實(shí)錄、闡述學(xué)習(xí)感受,聆聽專家意見,為更好的學(xué)習(xí)人工智能提供事實(shí)參考,教師也通過“學(xué)習(xí)樂園”來了解學(xué)生的所思所感所想。子欄目“賽事規(guī)則”介紹了各個(gè)地區(qū)和各級(jí)機(jī)器人比賽的一些規(guī)則,有利于師生更好的進(jìn)行人工智能的教與學(xué)。
資源、視頻、圖庫(kù)、酷站:這四個(gè)欄目是資源型網(wǎng)站的核心。尤其是資源模塊中的子欄目“電子書刊”“教學(xué)課件”“人工智能軟件”分別以不同的文件格式向師生提供教與學(xué)的資源,使其能快速準(zhǔn)確地獲取符合需求的資源,免去了在因特網(wǎng)上盲目搜索出現(xiàn)大量冗余信息的麻煩。網(wǎng)站整合了文本、視頻、圖片等多媒體信息,以豐富多彩的形式呈現(xiàn)資源,增強(qiáng)了網(wǎng)站的吸引力和信息的可閱讀性。
愛問欄目是作為學(xué)習(xí)型網(wǎng)站的基礎(chǔ),也是本網(wǎng)站的一大特色。“愛問”是采用了模仿“百度知道系統(tǒng)”的程序設(shè)計(jì),更注重知識(shí)的答疑解惑。我們將此欄目劃分為“學(xué)人工智能”“教人工智能”“用人工智能”“機(jī)器人問題”四個(gè)子欄目,師生可根據(jù)各自的需要進(jìn)行提問、回答問題、搜索問題等操作。同時(shí),設(shè)立了積分制,激發(fā)師生提問和回答問題的熱情。
用戶中心欄目是學(xué)習(xí)型網(wǎng)站的核心。作為一個(gè)專題網(wǎng)站,必然要十分強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的功能。子欄目“網(wǎng)絡(luò)書簽”的功能可以使學(xué)習(xí)者記錄自己所瀏覽過的或所感興趣的網(wǎng)頁(yè),便于在下次登陸后繼續(xù)學(xué)習(xí)。在子欄目“信息”功能中,學(xué)習(xí)者可以新聞、論文、資源、愛問等信息,待管理員審核通過后即可在網(wǎng)站中顯示出來。另外,教師也可在教學(xué)過程中通過此模塊要求學(xué)生提交作業(yè),便于教師隨時(shí)隨地的批改作業(yè)。
二、網(wǎng)站的訪問數(shù)據(jù)分析
人工智能教育專題網(wǎng)站從開設(shè)至今將近8個(gè)月的時(shí)間,已經(jīng)有超過1萬的獨(dú)立訪客訪問了本站,我們選取了最近訪問的2000位獨(dú)立訪客進(jìn)行研究。通過對(duì)地域、被檢索方式、受訪頁(yè)面及回頭率的分析,可為網(wǎng)站下一步的改進(jìn)與完善提供依據(jù),為其他人工智能教育類網(wǎng)站的建設(shè),在網(wǎng)站的用戶類型,網(wǎng)站的內(nèi)容選擇與更新,網(wǎng)站的推介宣傳等方面提供參考與借鑒。
1.地域分析
在統(tǒng)計(jì)到的訪問該網(wǎng)站的地域中,國(guó)外共有12個(gè)國(guó)家訪問了本網(wǎng)站。國(guó)內(nèi)除西藏、澳門之外,其他省份、直轄市、特別行政區(qū)都有訪問過本網(wǎng)站,這為我們今后在高中普及人工智能教育提供了有力的依據(jù)。但是,通過圖2的數(shù)據(jù)我們也可看到,各個(gè)地區(qū)間的訪問量差距較大,并且訪問量靠前的幾個(gè)省份基本上是沿海地區(qū),而中部和西部地區(qū)的訪問量比較少,所以在今后的工作中不僅要加強(qiáng)網(wǎng)站本身的建設(shè)和宣傳,更要把人工智能教育的理念推廣到中部和西部地區(qū),使那里的中小學(xué)師生也接觸人工智能的知識(shí),激發(fā)他們對(duì)信息技術(shù)美好前景的向往。
2.被檢索方式分析
搜索引擎是網(wǎng)絡(luò)上最常用的獲取資源的方式。掌握用戶使用搜索引擎的情況,有助于了解網(wǎng)站的被檢索方式。統(tǒng)計(jì)搜索關(guān)鍵字的次數(shù),有助于了解網(wǎng)站被檢索訪問的原因。在專題網(wǎng)站建設(shè)完成后,向“百度”、“Google”等大型搜索引擎系統(tǒng)提交收錄網(wǎng)頁(yè)申請(qǐng)是極其必要的,它有利于提高網(wǎng)站的知名度和訪問量。而在網(wǎng)站中增加“人工智能”,“prolog 源程序”等文字內(nèi)容,將會(huì)有利于用戶在盲目搜索時(shí)能訪問到該專題網(wǎng)站。
3.受訪頁(yè)面分析
受訪頁(yè)面是指用戶訪問該專題網(wǎng)站時(shí)所停留的頁(yè)面。通過對(duì)受訪頁(yè)面的統(tǒng)計(jì),使我們能夠掌握用戶相對(duì)較為關(guān)注網(wǎng)站的哪些內(nèi)容。表1數(shù)據(jù)中“學(xué)人工智能”占23.82%,“資源下載”占了16.32%,表明用戶對(duì)人工智能的知識(shí)還不是很了解,對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)還停留在“學(xué)”的層面,遠(yuǎn)未達(dá)到“教”的程度。人工智能教育類網(wǎng)站在建設(shè)中,如果能提供大量的人工智能的基礎(chǔ)知識(shí)以及豐富的可下載資源,將會(huì)顯著提高網(wǎng)站的受歡迎度以及用戶的認(rèn)可度。
4.回頭率分析
在網(wǎng)站訪問統(tǒng)計(jì)中,通常將距離上次訪問超過12小時(shí)的再次訪問記錄為一次回頭。通過對(duì)回頭率的統(tǒng)計(jì)(表略)看出該專題網(wǎng)站的粘性不是很高,尤其是3次回訪以上的用戶還不多。通過對(duì)部分用戶訪談后了解到,網(wǎng)站的更新速度慢,資源較少,內(nèi)容偏難是其不愿進(jìn)行多次回訪的主要原因。所以,人工智能教育類網(wǎng)站在維護(hù)期間要注意內(nèi)容的時(shí)效性、豐富性、通俗性才能保證網(wǎng)站訪問的可持續(xù)性。
三、網(wǎng)站建設(shè)的若干思考
目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)人工智能的專題網(wǎng)站不多,針對(duì)人工智能教育的網(wǎng)站更少。在可供借鑒的成熟案例較少、研究又處于剛起步階段的情況下,有必要對(duì)我們的工作進(jìn)行反思總結(jié)。通過上述訪問數(shù)據(jù)的分析,以及在人工智能教育專題網(wǎng)站建設(shè)的準(zhǔn)備階段,實(shí)施階段及運(yùn)行階段的實(shí)踐,我們認(rèn)為在建設(shè)人工智能教育類網(wǎng)站時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問題。
1. 充分關(guān)注用戶信息
訪問量是綜合類或門戶類網(wǎng)站的生命線,應(yīng)當(dāng)盡可能地拓寬訪問者的類型與層次。但人工智能作為一門新興學(xué)科,其專題網(wǎng)站的學(xué)科性特點(diǎn)甚至比普通的專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站還要突出,因此單從訪問量上來說,它是無法和門戶類網(wǎng)站相比的。所以在建設(shè)的初期首先就要考慮的網(wǎng)站的對(duì)象問題,也就是要關(guān)注哪類人訪問了網(wǎng)站。只有準(zhǔn)確的掌握了用戶的信息才能更好提供用戶需要的資源。
在這里,人工智能教育專題網(wǎng)站是通過以下三種手段來獲取用戶信息的。
第一,用戶必須注冊(cè)才能訪問網(wǎng)站,注冊(cè)的內(nèi)容包括年齡、身份、學(xué)歷,電子郵件等內(nèi)容。
第二,在網(wǎng)站中設(shè)立“網(wǎng)站調(diào)查”欄目,可以對(duì)“你是如何知道本站的”,“你覺得本站建設(shè)的如何”等內(nèi)容教學(xué)在線調(diào)查。
第三,通過“中國(guó)站長(zhǎng)站”等專業(yè)的數(shù)據(jù)收集程序來獲取用戶基本信息,可收集到用戶地域、受訪問頁(yè)面、用戶回頭率等信息。只有掌握了準(zhǔn)確的用戶信息,才能更好的為用戶提供服務(wù)。
2.與用戶攜手共建網(wǎng)上資源
人工智能的子學(xué)科門類眾多,僅高中教材《人工智能初步》中就有知識(shí)及其表達(dá)、推理與專家系統(tǒng)、人工智能語(yǔ)言與問題求解等多個(gè)主題。而且我國(guó)的人工智能研究相對(duì)薄弱,很多資料都是外文的。任何一個(gè)人要很熟練的掌握人工智能的各個(gè)內(nèi)容是很困難也是不現(xiàn)實(shí)的。我們通過一年多的實(shí)踐也體會(huì)到,僅僅依靠課題組成員很難保證網(wǎng)站資源庫(kù)內(nèi)容的全面性和針對(duì)性。所以在網(wǎng)站最新一次改版中,我們?cè)黾恿擞脩舻男畔⒐δ?,使得用戶自己可以新聞、添加文章,上傳資源,只要經(jīng)過管理員審核即可在網(wǎng)站中顯示。
另外,在人工智能教學(xué)過程中,我們也充分利用學(xué)生的優(yōu)勢(shì),要求學(xué)生以作業(yè)的形式提交文本和視頻資源,并將作業(yè)的數(shù)量和質(zhì)量作為考察學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一個(gè)指標(biāo)。這些舉措保證了網(wǎng)站內(nèi)容更新的時(shí)效性和內(nèi)容的針對(duì)性。用戶所的就是用戶所關(guān)注的,用戶所關(guān)注的就是網(wǎng)站所要收集的。
3.通過多種形式充分發(fā)揮網(wǎng)站作用
目前,全國(guó)高中開設(shè)了“人工智能初步”選修課的學(xué)校極少,教師手頭上可供選擇的教材也只有5套。從專題網(wǎng)站上統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來看,雖然網(wǎng)站目前的用戶主要是教師,但“學(xué)人工智能”頁(yè)面訪問量卻遠(yuǎn)多于“教人工智能”。從這些情況看,單靠幾個(gè)人工智能教育類的專題網(wǎng)站無法從根本上解決高中人工智能教育現(xiàn)階段所面臨的窘境。所以,在條件允許的情況下,可以通過研修班、會(huì)議論壇等形式組織教師進(jìn)行面對(duì)面的交流。
例如,我們就在2007年5月25日至27日在浙江師范大學(xué)舉辦了全國(guó)首屆“高中人工智能課程研修班”,來自全國(guó)十個(gè)省市的70余位信息技術(shù)教師及教研員參加了研修班的學(xué)習(xí)。在研修活動(dòng)中,教師不僅學(xué)習(xí)了人工智能的知識(shí),也對(duì)人工智能教育的現(xiàn)狀及發(fā)展過程中遇到的問題做了充分了探討和交流。本次研修活動(dòng)結(jié)束后,人工智能教育專題網(wǎng)站則成了學(xué)員們交換信息、交流體會(huì)、共享資源的有效平臺(tái)。
四、結(jié)束語(yǔ)
總之,借助專題網(wǎng)站的平臺(tái)作用開展各種活動(dòng),不僅彌補(bǔ)了人工智能教育網(wǎng)站缺乏面對(duì)面交流和互動(dòng)的缺點(diǎn),也為把網(wǎng)站資源建設(shè)的更具針對(duì)性提供了有效幫助。
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摘要:本文從計(jì)算機(jī)學(xué)科本科的教學(xué)理念出發(fā),提出了從計(jì)算機(jī)學(xué)科分支的角度認(rèn)知人工智能,組織并實(shí)施教學(xué)的方法。
關(guān)鍵詞:人工智能;綜合學(xué)科;計(jì)算機(jī)學(xué)科分支
中圖分類號(hào):G642
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
1引言
目前國(guó)內(nèi)流行的人工智能教材都是把人工智能學(xué)科作為由計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、控制論、信息論、語(yǔ)言學(xué)等多種學(xué)科相互滲透的綜合學(xué)科加以介紹。這些教材核心內(nèi)容雖然相同,但作者編寫教材的思路卻有不同,有些教材以智能體(agent)的觀點(diǎn)論述,還有一些教材以應(yīng)用為目的來論述。這些教材對(duì)于各相關(guān)領(lǐng)域從事人工智能科研與工程的技術(shù)人員來說,是比較適宜的。但對(duì)于我國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科學(xué)生來講,卻存在一些問題。不僅是由于在一門課程中涉及眾多學(xué)科的知識(shí),使學(xué)生難以接受,而且講授的角度不能與前期所學(xué)知識(shí)緊密配合,也增加了學(xué)習(xí)的困難。
人工智能是由多種學(xué)科相互滲透的綜合學(xué)科,但它是明確屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)分支的學(xué)科。這是因?yàn)閺墓δ苌虾头椒ㄉ先斯ぶ悄芘c計(jì)算機(jī)學(xué)科是一致的。實(shí)際上,人工智能不僅使用了許多其他計(jì)算機(jī)學(xué)科分支的技術(shù),而且在發(fā)展過程中,也開拓了許多新的方法和技術(shù),充實(shí)了計(jì)算機(jī)學(xué)科。若按計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象來區(qū)分計(jì)算機(jī)應(yīng)用的話,則可分為三個(gè)部分:數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理與知識(shí)處理,人工智能就對(duì)應(yīng)知識(shí)處理工作。
對(duì)于我國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)學(xué)科的本科教學(xué)來講,人工智能課程的課時(shí)一般只有40課時(shí)左右。以什么角度組織教材內(nèi)容,提高教學(xué)效果,使學(xué)生較容易地理解和掌握人工智能的原理與技術(shù)呢?通過多年的人工智能教學(xué)實(shí)踐,我們逐漸總結(jié)出了進(jìn)行人工智能教學(xué)的方法:既從計(jì)算機(jī)學(xué)科本科的教學(xué)理念出發(fā),考慮人工智能這門學(xué)科的特點(diǎn),以作為計(jì)算機(jī)學(xué)科的一門分支的角度認(rèn)知人工智能,組織教材的知識(shí)架構(gòu)并進(jìn)行教學(xué)。用計(jì)算機(jī)學(xué)科的觀點(diǎn)分析人工智能的基本原理與方法時(shí),重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是這些基本原理與方法與其他的計(jì)算機(jī)分支的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。共同點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)學(xué)科的本質(zhì),不同點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)人工智能的本質(zhì)。
2計(jì)算機(jī)學(xué)科本科的教學(xué)理念
計(jì)算機(jī)學(xué)科本科的教學(xué)理念可以歸結(jié)為:傳授知識(shí)、提高能力、培養(yǎng)素質(zhì)(包括專業(yè)素質(zhì)與品格素質(zhì),專業(yè)課以專業(yè)素質(zhì)為主)。其中,原來作為教育核心的知識(shí)現(xiàn)被看成是教育的基礎(chǔ),即把知識(shí)作為載體,用來實(shí)現(xiàn)能力的提高,在潛移默化中實(shí)施素質(zhì)教育。高等院校對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)主要包括:學(xué)習(xí)能力、分析問題與解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。對(duì)于本科學(xué)生,重在學(xué)習(xí)能力與分析問題與解決問題的能力,對(duì)創(chuàng)新只是培養(yǎng)興趣。素質(zhì)是知識(shí)和能力的升華,計(jì)算機(jī)專業(yè)素質(zhì)顯示的是這一領(lǐng)域的水平,素質(zhì)水平的提升也將通過知識(shí)的增多和能力的增加體現(xiàn)出來。
3以計(jì)算機(jī)分支的角度認(rèn)知人工智能
什么是人工智能?目前人們普遍接受的定義是:用機(jī)器來模擬人的智能,也就是用計(jì)算機(jī)來模擬人的智能。若以計(jì)算機(jī)分支的角度也就是用計(jì)算機(jī)學(xué)科的觀點(diǎn)看待人工智能,我們需從兩個(gè)方面加以說明。
首先,從計(jì)算機(jī)的能力,也就是它能做什么講起。用計(jì)算機(jī)解決某種問題,需要有三個(gè)基本的條件:第一,必須把問題形式化。第二,問題是可計(jì)算的,就要有算法。第三,問題要有合理的復(fù)雜度。人的智能所能解決的問題往往不能滿足這三個(gè)條件。因此,人工智能就是對(duì)于不能滿足這些條件的問題,通過使用它的技術(shù)和方法,使問題滿足這三個(gè)條件,由計(jì)算機(jī)去解決問題。比如,一般來講不可能將自然語(yǔ)言全部形式化,但人工智能使用一階謂詞邏輯表示自然語(yǔ)言的部分句子,并用算法進(jìn)行推理,解決一定范圍的問題。另外,使用啟發(fā)式搜索可降低問題的復(fù)雜度,使問題在可能的范圍內(nèi)得到解決。
其次,從計(jì)算機(jī)的核心技術(shù)加以闡述。用計(jì)算機(jī)解決問題是靠程序?qū)崿F(xiàn)的,程序是什么?一本經(jīng)典的計(jì)算機(jī)教科書的名字“算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序”給出了解釋,這說明在計(jì)算機(jī)學(xué)科中算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的核心地位,一般的計(jì)算機(jī)程序也確實(shí)可分成這兩個(gè)部分。而作為典型的人工智能程序可分成三個(gè)部分,控制部分(推理機(jī))、規(guī)則庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)。其中,控制部分和規(guī)則庫(kù)對(duì)應(yīng)于算法,數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。實(shí)際上,控制部分由搜索策略和推理機(jī)制組成,規(guī)則庫(kù)是將一般計(jì)算機(jī)程序的算法中的與實(shí)際問題有關(guān)的知識(shí)抽出來單獨(dú)組成。而數(shù)據(jù)庫(kù)往往用來存放一些基本的事實(shí)和一些中間的結(jié)果,也常常采用知識(shí)表示的方法,因此,人們也經(jīng)常把規(guī)則庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)合稱為知識(shí)庫(kù)。在人工智能程序中與算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的正是人工智能的兩大核心:搜索和知識(shí)表示(包括推理)。
4以計(jì)算機(jī)分支的角度組織并實(shí)施教學(xué)
人工智能為了模擬人的智能,處理的對(duì)象是知識(shí),知識(shí)處理則需采用知識(shí)表示。又由于往往沒有確定的算法,只能使用搜索。本文的觀點(diǎn)是人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以知識(shí)為主線,以知識(shí)表示和搜索為基石進(jìn)行組織。
首先,教學(xué)的第一個(gè)核心是知識(shí)表示。知識(shí)表示就是研究用計(jì)算機(jī)來表示知識(shí)的方法,這些方法需滿足兩個(gè)條件:除了計(jì)算機(jī)可接受這個(gè)條件以外還要能刻畫智能行為。這是與一般的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同的地方。什么方法適合呢?由此引出了邏輯表示方法。
形式邏輯是關(guān)于思維的形式和規(guī)律的科學(xué),數(shù)理邏輯從邏輯上講是現(xiàn)代的形式邏輯,是用符號(hào)和數(shù)學(xué)的方法來研究推理規(guī)律的學(xué)科。數(shù)理邏輯一般是指命題邏輯和一階謂詞邏輯。一階謂詞邏輯比命題邏輯表達(dá)能力強(qiáng),邏輯的表達(dá)方式與人類的自然語(yǔ)言接近,因此,用一階謂詞邏輯作為知識(shí)表示工具容易被人接受。不僅如此,由一階謂詞邏輯表示已知條件和所要證明的定理,使用歸結(jié)原理則可建立計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)定理證明(半可判定算法)。這一過程是在Herbrand定理的基礎(chǔ)上得以成立的。由于人工智能中的許多問題都可以化成類似于定理證明的問題,因此可以把與Herbrand定理有關(guān)的一系列工作看成是表示和推理的理論基礎(chǔ)。評(píng)價(jià)知識(shí)表示方法的性能,即要考察表示能力,又要考慮是否有效地支持知識(shí)的推理。顯然,具有充分的表示能力又有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)的表示方法是最使人放心的,一階謂詞邏輯恰好滿足這一條件。
在這一部分的講授中,將通過一系列的演變過程,展現(xiàn)出如何將一組謂詞公式轉(zhuǎn)換成子句的集合,又如何通過使用置換與合一的手段,達(dá)到可以應(yīng)用歸結(jié)推理規(guī)則,而最終得到證明的目的,而這一切又都是在有嚴(yán)格的定理保證之下完成的。這些內(nèi)容的講授,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)緊的邏輯思維能力是一個(gè)極好的實(shí)例。
邏輯表示與歸結(jié)推理方法是知識(shí)表示的基礎(chǔ)部分,用來說明人工智能系統(tǒng)進(jìn)行推理的原理。而作為真正最實(shí)用的產(chǎn)生式表示法將通過Horn子句的正向推理和反向推理過程引入,產(chǎn)生式表示法中的帶與不帶變量的正、反向推理相當(dāng)于命題邏輯和一階謂詞邏輯層面的Horn子句的正、反向推理。作為結(jié)構(gòu)化表示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)和框架表示法也以一階謂詞邏輯為基礎(chǔ),它們均可轉(zhuǎn)變成為等價(jià)的一階謂詞邏輯的表示形式。
在教學(xué)中,關(guān)于其他知識(shí)表示方面的內(nèi)容,比如:產(chǎn)生式規(guī)則、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架,都以一階謂詞邏輯為基礎(chǔ)給以說明。關(guān)于產(chǎn)生式表示法在人工智能的心理學(xué)認(rèn)知體系結(jié)構(gòu)中,被看成是人的思維中因果關(guān)系的一種反映,而在本文中則看成是一種類似于Horn子句形式的一種表示。在講授時(shí)將這些內(nèi)容作為一個(gè)整體,說明原理與實(shí)用方法之間的關(guān)系,根據(jù)實(shí)際問題的需要,可以降低表示的能力。而另一方面,為了解決實(shí)際問題,可以擴(kuò)充表示的能力。
一階謂詞邏輯表示的能力雖然在通用的表示法中是最強(qiáng)的,但是知識(shí)與客觀真理不同,它總是局部的、片面的或表面的,這在常識(shí)中尤為明顯。在解題過程中還會(huì)不斷地更新,知識(shí)表示要適應(yīng)這個(gè)特點(diǎn),采用經(jīng)典的一階謂詞邏輯表達(dá)有困難,這就需要用非單調(diào)邏輯來表達(dá)。另一方面,在人工智能處理的信息和知識(shí)中,存在大量的不準(zhǔn)確、不完全、不一致的地方,這又需要研究關(guān)于不確定性知識(shí)的表示和推理的研究。實(shí)際上,非單調(diào)邏輯和不確定性推理部分在教學(xué)中將作為知識(shí)表示的擴(kuò)展加以介紹。機(jī)器學(xué)習(xí)作為人工智能的重要組成部分,它的主要方法都是基于歸納推理,也可以看成是非經(jīng)典邏輯的應(yīng)用。
人工智能教學(xué)的另一個(gè)核心是搜索問題。一般來講,用計(jì)算機(jī)求解問題,就是用已知的知識(shí),對(duì)于給定的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工,期望得到解答,其解法則由某種程序來表述。其他的計(jì)算機(jī)分支處理的問題,往往知識(shí)比較充分,例如多數(shù)的科學(xué)計(jì)算問題,就可以在看到數(shù)據(jù)以前根據(jù)知識(shí)寫出程序,這個(gè)程序?qū)τ谝磺袛?shù)據(jù)都是適用的。而人工智能處理的問題知識(shí)不夠充分,或程序太復(fù)雜,此時(shí)可以寫出一個(gè)元程序,對(duì)于給定的數(shù)據(jù),它根據(jù)知識(shí),做出一個(gè)程序?qū)iT加工這些給定的數(shù)據(jù)。這時(shí),這個(gè)元程序可以通用于一大類知識(shí),通常并不包含領(lǐng)域知識(shí)的具體細(xì)節(jié),因此,對(duì)于這個(gè)元程序的研究就脫離了問題的具體領(lǐng)域,成為人工智能內(nèi)部的課題,這正是搜索。
在教學(xué)中,通過掌握知識(shí)的多少來講授各種不同的搜索。搜索是由于知識(shí)不足而產(chǎn)生的,同時(shí)搜索與知識(shí)是相輔相成的。當(dāng)知識(shí)較多時(shí),搜索的工作量不多,可使用一些盲目的搜索策略。當(dāng)知識(shí)較少時(shí),搜索的工作量較大,則需使用一些啟發(fā)式的搜索策略。啟發(fā)式搜索是搜索方法中需重點(diǎn)說明的,它起到了降低被求解問題復(fù)雜度,提高搜索效率的作用,但太強(qiáng)的啟發(fā)信息,往往找不到最佳解。如何能減少搜索范圍,提高搜索效率,而且還保證找到最佳解,這成為搜索方法應(yīng)明確的問題。A*算法是N.J.Nilsson在20世紀(jì)70年代初的研究成果,他解決了這個(gè)問題,證明了A*算法的可采納性。類似于定理證明,在教學(xué)時(shí)也將A*算法及其有關(guān)證明看成是搜索方法的理論基礎(chǔ)加以介紹。
在搜索部分的教學(xué)中,除了把A*算法及其有關(guān)證明作為重點(diǎn),當(dāng)作是搜索方法的理論基礎(chǔ)來講解以外,還要給出若干搜索算法。一方面,這些算法說明了各種搜索的方法,另一方面,在這些算法中經(jīng)常有一些算法細(xì)節(jié)抽象的技巧,對(duì)這些內(nèi)容的細(xì)致分析,將會(huì)逐漸提高學(xué)生抽象思維的能力。
在實(shí)際的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)中,回溯和與或樹的搜索算法應(yīng)用較多。而當(dāng)問題的有關(guān)知識(shí)較少,規(guī)模大到一定程度之后,往往采用引進(jìn)了隨機(jī)因素的搜索算法,比如:模擬退火算法、遺傳算法等。現(xiàn)在,這些算法一般稱為高級(jí)搜索,教學(xué)時(shí)作為搜索的擴(kuò)展來講授。
人工智能技術(shù)方面的研究往往涉及各應(yīng)用領(lǐng)域的課題。反映到教學(xué)中,就是人工智能的各個(gè)分支的介紹,這包括知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)、自然語(yǔ)言理解、規(guī)劃、機(jī)器人等。
總之,教學(xué)內(nèi)容可分成兩個(gè)部分,第一部分是基礎(chǔ)理論和基本方法,包括:邏輯表示與歸結(jié)推理方法、搜索原理,知識(shí)表示(包括產(chǎn)生式系統(tǒng)、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架)、推理(包括不確定性推理、非單調(diào)推理)、機(jī)器學(xué)習(xí)。第二部分是實(shí)用技術(shù),包括知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)、高級(jí)搜索、自然語(yǔ)言理解。
5結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過長(zhǎng)期的人工智能教學(xué)實(shí)踐,筆者逐漸形成了以計(jì)算機(jī)學(xué)科分支的角度來講授人工智能課程的思路。從學(xué)生的接受、理解和掌握人工智能的基本原理與技術(shù)方面來看,有較好的效果。但如何把計(jì)算機(jī)學(xué)科和其他人工智能所涉及的領(lǐng)域更完美地結(jié)合起來,較好地在教學(xué)效果與寬廣的知識(shí)面之間找到平衡點(diǎn),還需今后進(jìn)一步的研究與探索。
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1 引言
近年來,任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法越來越受到信息技術(shù)教師的青睞。教育部于2003年的《普通中學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》在實(shí)施建議中指出:“‘任務(wù)驅(qū)動(dòng)’教學(xué)強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在密切聯(lián)系學(xué)習(xí)、生活和社會(huì)實(shí)際的有意義的‘任務(wù)’情境中,通過完成任務(wù)來學(xué)習(xí)知識(shí)、獲得技能、形成能力、內(nèi)化倫理。因此要正確認(rèn)識(shí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)中‘任務(wù)’的特定含義,使用中要堅(jiān)持科學(xué)、適度、適當(dāng)?shù)脑瓌t,避免濫用和泛化;要注意任務(wù)的情境性、有意義性、可操作性;任務(wù)的大小要適當(dāng)、要求應(yīng)具體,各任務(wù)之間還要互相聯(lián)系,形成循序漸進(jìn)的梯度,組成一個(gè)任務(wù)鏈,以便學(xué)生踏著任務(wù)的階梯去建構(gòu)知識(shí)?!比欢诮虒W(xué)實(shí)踐中如何設(shè)計(jì)出恰如其分的任務(wù),如何在任務(wù)驅(qū)動(dòng)中更好地落實(shí)三維目標(biāo),是要解決的問題。
“用智能工具處理信息”是湛江市第二中學(xué)許淼淼老師執(zhí)教的一堂示范課,該課在2010年第六屆廣東省信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課評(píng)比活動(dòng)(高中組)中獲得一等獎(jiǎng)。本課例以“憶上海世博,探智能奧秘”為主線,進(jìn)行任務(wù)設(shè)計(jì),是一堂“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法的典型課例。
2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的設(shè)計(jì)
2.1 教學(xué)內(nèi)容分析
教師必須以課標(biāo)為依據(jù),對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的分析,在充分分析教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,確定一個(gè)單元或一個(gè)部分要求學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn)?!坝弥悄芄ぞ咛幚硇畔ⅰ笔腔浗贪姹匦?《信息技術(shù)基礎(chǔ)》第四章“信息的加工與表達(dá)(下)”第二節(jié)的內(nèi)容。課標(biāo)要求學(xué)生通過部分智能信息處理工具軟件的使用,體驗(yàn)其工作過程,了解其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,提高對(duì)信息智能處理內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣,從而為選修“人工智能初步”指引方向。對(duì)于本節(jié)內(nèi)容,應(yīng)以體驗(yàn)為主,最后在體驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行認(rèn)知和理解。
2.2 學(xué)生學(xué)習(xí)特征分析
本課教學(xué)對(duì)象是高中一年級(jí)的學(xué)生,這個(gè)階段的學(xué)生已經(jīng)具有一定的邏輯思維能力和學(xué)習(xí)的自覺性,但還需要教師及時(shí)、合理、周詳?shù)匾龑?dǎo)。通過前面階段的信息技術(shù)課的學(xué)習(xí),他們已初步掌握一定的操作技能,能夠根據(jù)任務(wù)的需求,利用工具軟件處理信息。但是他們?cè)谧灾魉伎挤矫孢€不主動(dòng)、合作與探究的意識(shí)和技能等方面還比較欠缺。
鑒于本節(jié)課內(nèi)容的前沿性和新穎性,教師完全可以放手讓學(xué)生自己去實(shí)踐,讓學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦,培養(yǎng)他們自主探索、勇于實(shí)踐的能力。通過合作交流,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)習(xí)效率。
2.3 確定教學(xué)目標(biāo)
教學(xué)目標(biāo)是指導(dǎo)教學(xué)過程設(shè)計(jì)與教學(xué)效果評(píng)價(jià)的依據(jù)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生學(xué)習(xí)特征,確定當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容所要達(dá)到的目標(biāo)水平,這是進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)。“用智能工具處理信息”中的教學(xué)目標(biāo)如下:
1)知識(shí)與技能目標(biāo):①了解信息智能處理的方式;②感受信息智能處理的基本工作過程;③初步了信息解智能處理的工作原理;④體驗(yàn)信息智能工具的應(yīng)用價(jià)值。
2)過程與方法目標(biāo):①掌握簡(jiǎn)單智能信息處理工具的使用方法;②通過完成任務(wù),體驗(yàn)人工智能的獨(dú)特魅力;③掌握分析問題、呈現(xiàn)觀點(diǎn)和交流思想的方法。
3)情感、態(tài)度、價(jià)值觀目標(biāo):①感受智能信息處理的魅力,形成對(duì)人工智能這一前沿技術(shù)的探索愿望;②體驗(yàn)人工智能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
2.4 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1)教學(xué)重點(diǎn):體驗(yàn)信息智能處理工具的應(yīng)用。
2)教學(xué)難點(diǎn):理解模式識(shí)別和自然語(yǔ)言理解的工作原理。
2.5 任務(wù)設(shè)計(jì)說明
本課中,許老師以“憶上海世博,探智能奧秘”為主題,變?nèi)斯ぶ悄苡沙橄蟮骄唧w,任務(wù)探究活動(dòng)貫穿整課堂,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使學(xué)生能主動(dòng)參與、積極探索,掌握技巧的同時(shí)培養(yǎng)各種能力。本課中任務(wù)的設(shè)定由探究任務(wù)、繼續(xù)探究任務(wù)和拓展任務(wù)組成,層層遞進(jìn),體現(xiàn)了分層任務(wù)的概念,并且環(huán)環(huán)相扣,設(shè)計(jì)巧妙。
2.6 教學(xué)設(shè)計(jì)流程圖(圖1)
3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的實(shí)施過程
3.1 創(chuàng)設(shè)情境,引入課題
【情境設(shè)置】播放視頻“世博會(huì)海寶博士與楊瀾的對(duì)話”。
【教師引入】大家思考一下,海寶博士是真人么?他是如何跟主持人交流的呢?
【學(xué)生討論】海寶博士不是真人,而是機(jī)器人,它植入芯片,有語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng),是一臺(tái)高級(jí)的電腦……
【教師引申】我們大家說的這些都是人工智能的范疇,今天我們就共同學(xué)習(xí)如何用智能工具處理信息。(課件展示課題“用智能工具處理信息”)。
【設(shè)計(jì)意圖】通過智能機(jī)器人的演示,創(chuàng)設(shè)一種人工智能的神奇氛圍,使學(xué)生對(duì)智能處理信息有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí),還可營(yíng)造課堂氛圍和激發(fā)學(xué)生對(duì)智能技術(shù)的興趣。
3.2 感知體驗(yàn),啟發(fā)探索
探究活動(dòng)一:體驗(yàn)機(jī)器翻譯的樂趣
【活動(dòng)背景】對(duì)于英語(yǔ)水平不好的學(xué)生來說,翻譯句子是件非常頭疼的事情,現(xiàn)在出現(xiàn)了翻譯軟件,可以幫助人們進(jìn)行翻譯,但是它翻譯得好不好呢?就讓我們來體驗(yàn)一下。
【活動(dòng)任務(wù)】將學(xué)生分成兩組,分別打開Google在線翻譯和雅虎在線翻譯,分別將“城市,讓生活更美好”譯成英文再譯成中文然后再譯成英文。
【活動(dòng)探究】是誰(shuí)在給我們翻譯?為什么兩種翻譯軟件兩次翻譯的中文和英文會(huì)有這么大的不同?這些網(wǎng)站又是如何進(jìn)行雙向翻譯的呢?
探究活動(dòng)二:體驗(yàn)手寫輸入的樂趣
【活動(dòng)背景】用鍵盤錄入漢字對(duì)于同學(xué)們來講已經(jīng)不是什么難題,但對(duì)于電腦初學(xué)者,漢字錄入是他們感到非常頭痛的一件事情。手寫板的出現(xiàn)令輸入漢字不再是一般人使用計(jì)算機(jī)的關(guān)卡,語(yǔ)音輸入更是手疾人士應(yīng)用計(jì)算機(jī)時(shí)的必需。這里我們借助“微軟拼音2003輸入板”來體驗(yàn)手寫板的神奇功能。
【活動(dòng)任務(wù)】打開微軟拼音2003手寫輸入板,在桌面上建立記事本文件,內(nèi)容為“城市,讓生活更美好”。
【任務(wù)探究】怎樣書寫漢字可以提高識(shí)別率?導(dǎo)致識(shí)別率不高的原因有哪些?
3.3 層層深入,探究新知
新知一:自然語(yǔ)言理解
回顧活動(dòng)一:體驗(yàn)機(jī)器翻譯的樂趣
【教師引申】很顯然,幾秒鐘之內(nèi)就給出翻譯結(jié)果,不可能是人類,給我們翻譯的應(yīng)該是機(jī)器。那為什么一般的工具又不具備翻譯功能呢?
【原理探討】機(jī)器翻譯智能工具,它屬于人工智能領(lǐng)域中的自然語(yǔ)言理解,但計(jì)算機(jī)不是人類,不能理解字里行間的意思,翻譯起來比較生硬,有時(shí)候翻譯得荒謬可笑。
【得出結(jié)論】下面請(qǐng)大家結(jié)合自己的英語(yǔ)知識(shí)對(duì)“城市,讓生活更美好”進(jìn)行翻譯,并根據(jù)自己翻譯的過程推測(cè)出翻譯軟件的工作過程(如圖2所示)。
【概念理解】自然語(yǔ)言理解主要是指研究如何使計(jì)算機(jī)能夠理解和生成自然語(yǔ)言的技術(shù)。自然語(yǔ)言的理解過程可分為3個(gè)層次:語(yǔ)法分析、句法分析和語(yǔ)義分析。
【設(shè)計(jì)意圖】通過活動(dòng)一的開展,使學(xué)生感受自然語(yǔ)言理解技術(shù)應(yīng)用的魅力和價(jià)值,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在已有體驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出概念,加深學(xué)生的理解。
新知二:模式識(shí)別技術(shù)
回顧活動(dòng)二:體驗(yàn)手寫輸入的樂趣
【教師引申】在剛才的活動(dòng)中,同學(xué)們體驗(yàn)了手寫輸入漢字的神奇效果,但是如果我們的書寫不規(guī)范,或我們寫的字字庫(kù)里還沒有,也是不能輸入的。
【原理探討】智能手寫輸入是人工智能技術(shù)的研究領(lǐng)域之一,它所采用的是模式識(shí)別技術(shù)。
【牛刀小試】接下來我們玩一個(gè)游戲“掌中寫字”:兩人一組,甲閉眼伸手,乙在其手心寫字,甲猜字,然后互換角色進(jìn)行。思考人腦是怎樣猜字的?經(jīng)歷了怎樣的過程?
【得出結(jié)論】根據(jù)人腦猜字的過程推斷手寫輸入軟件的工作流程,如圖3所示。
【概念理解】模式識(shí)別是利用計(jì)算機(jī)對(duì)物體、圖像、語(yǔ)音、字符等進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)。它的一般過程包括:樣本采集、信息的數(shù)字化、預(yù)處理、數(shù)據(jù)特征的提取、與標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行比較、分類識(shí)別等。
【設(shè)計(jì)意圖】通過游戲時(shí)猜字過程的對(duì)比,加深學(xué)生對(duì)模式識(shí)別過程的理解。
3.4 總結(jié)提升,共享交流
【共享交流】請(qǐng)大家就自己所實(shí)踐的活動(dòng)過程及結(jié)果發(fā)表意見,并結(jié)合教材簡(jiǎn)單分析其工作流程及原理,了解人工智能的兩個(gè)研究領(lǐng)域:模式識(shí)別和自然語(yǔ)言處理。
【總結(jié)提升】人工智能(AI,artificial intelligence)是研究、開發(fā)利用計(jì)算機(jī)來模擬、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)學(xué)科。
【設(shè)計(jì)意圖】通過學(xué)生共同討論交流,進(jìn)一步加深鞏固本節(jié)課的知識(shí)。
3.5 課外延伸,展望未來
【課后探究】利用飛信與網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人“海寶博士”聊天,試圖發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人的語(yǔ)言破綻。
【得出結(jié)論】機(jī)器不能完全代替人,我們不能完全依賴機(jī)器。在現(xiàn)實(shí)生活中,同學(xué)們應(yīng)該學(xué)會(huì)舉一反三,并懂得在適當(dāng)?shù)那闆r下選擇合適的智能信息處理工具為自己的學(xué)習(xí)、生活和工作服務(wù)。
【展望未來】人工智能對(duì)我們的生活正起著越來越大的作用,它是人類智慧的結(jié)晶。作為一名中學(xué)生,我們還沒有足夠的知識(shí)和能力參與到人工智能的前沿研究當(dāng)中,但我們可以利用學(xué)習(xí)到的初步知識(shí),積極探索,多些創(chuàng)意,也許未來就有你想實(shí)現(xiàn)的更智能的處理工具,更好地為人類服務(wù)。(觀看世博短片《2020年老王的一家》,暢想未來生活中的智能工具。)
【設(shè)計(jì)意圖】在學(xué)生的心中埋下美好的種子,激勵(lì)他們探究未來世界的勇氣。
4 結(jié)束語(yǔ)
用智能工具處理信息這一課,許老師很好地發(fā)揮了“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法的作用,注重學(xué)生的參與體驗(yàn),活動(dòng)設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣,啟發(fā)學(xué)生自主探究并總結(jié)規(guī)律,體現(xiàn)了新課程以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教育理念;通過設(shè)置幾個(gè)活動(dòng),層層深入帶領(lǐng)學(xué)生研究探討,順利實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo),同時(shí)也有效培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法在信息技術(shù)教學(xué)中備受關(guān)注有其一定的道理,但怎樣使其發(fā)揮更大作用,還需要在實(shí)踐中繼續(xù)探討和研究。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:中西合璧;人工智能;雙語(yǔ)教學(xué)
雙語(yǔ)教學(xué)是我國(guó)高等教育適應(yīng)國(guó)際化趨勢(shì)、培養(yǎng)富有創(chuàng)新精神和國(guó)際視野的復(fù)合型高素質(zhì)人才的需要。作為一種全新的教學(xué)方式,它承接了中外文化的碰撞和融合[1]。各校在教學(xué)過程中都遇到了各種困難,也探索了不少經(jīng)驗(yàn)。自2005年秋季,我校在人工智能課程中采用雙語(yǔ)授課,在教學(xué)實(shí)踐中摸索出一套中西合璧的雙語(yǔ)教學(xué)模式,將中西方的優(yōu)勢(shì)有效結(jié)合起來,比較適用于工科專業(yè)課程的雙語(yǔ)教學(xué)。
1中西合璧的雙語(yǔ)教材
教材是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)載體,是教師和學(xué)生進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的基本工具。我們重點(diǎn)調(diào)查了MIT、Stanford和CMU等國(guó)外高校,他們均選用了Stuart J. Russell和Peter Norvig合著的《Artificial Intelligence: A Modern Approach》,該教材幾乎涵蓋了CC2001關(guān)于人工智能課程的全部?jī)?nèi)容。該書網(wǎng)站(aima.cs. berkeley.edu/)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,目前已有100多個(gè)國(guó)家的1 100多所大學(xué)選用該書作為教材。我們對(duì)選用該教材的部分高校授課情況作了追蹤調(diào)查,結(jié)果表明絕大部分人工智能課程的實(shí)際授課內(nèi)容都與該教材內(nèi)容基本一致。在國(guó)內(nèi),中南大學(xué)的人工智能課程是國(guó)家級(jí)精品課程,教材是課程負(fù)責(zé)人蔡自興教授與徐光佑教授主編、清華大學(xué)出版社出版的《人工智能及其應(yīng)用》(第三版)(該教材分本科生用書和研究生用書兩種版本),與其課程內(nèi)容設(shè)置完全配套。
我校選用了《Artificial Intelligence: A Modern Approach(2nd)》一書,清華大學(xué)出版社出版了影印版(人民郵電出版社出版了中譯文版本),同時(shí)將Nils J. Nilsson著的《Artificial Intelligence: A New Synthesis》作為輔助教材,機(jī)械工業(yè)出版社出版了英文影印版及中譯文版本。
人工智能這一學(xué)科誕生于西方,目前該領(lǐng)域的諸多成果和文獻(xiàn)均以英文為語(yǔ)言載體。選用英文原版教材、推行雙語(yǔ)教學(xué),為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和研究深造奠定了良好基礎(chǔ)。另外,與國(guó)內(nèi)教材相比,國(guó)外教材更注重知識(shí)產(chǎn)生的過程、解決問題的思維方法,對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力極其有益。另一方面,選用原版教材的問題也顯而易見。一是原版教材內(nèi)容過多,需要精心篩選、分清主次后才能使用;二是原版教材昂貴,增加了學(xué)生的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),再購(gòu)買配套中譯文版,負(fù)擔(dān)更重;三是學(xué)生英語(yǔ)水平參差不齊,雙語(yǔ)授課的課程還不成體系,前后課程缺乏銜接性和延續(xù)性,學(xué)生直接使用原版教材有一定的語(yǔ)言障礙,即使有配套的中譯文版,同時(shí)翻看兩本書也不方便。
我們正在逐步消化吸收英文原版教材,在無損原版教材思想精髓的前提下,自主編寫適用于雙語(yǔ)教學(xué)的中西合璧講義。雙語(yǔ)教材以英文語(yǔ)言為主,以中文注釋為輔,有效降低學(xué)生閱讀的難度,更趨實(shí)用。
2中西合璧的授課語(yǔ)言
語(yǔ)言是信息傳遞的載體,是教學(xué)過程中必不可少的工具。雙語(yǔ)教學(xué)涉及到這種信息傳遞載體的改變。
在雙語(yǔ)教學(xué)中,外語(yǔ)的使用比例要求不低于50%,這是不夠科學(xué)的。雙語(yǔ)教學(xué)不是語(yǔ)言課,教學(xué)質(zhì)量依然是核心,語(yǔ)言僅僅是載體,引入外語(yǔ)教學(xué)的目的無非是為了保證知識(shí)的“原汁原味”,同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)外語(yǔ)聽說能力,但這一切都應(yīng)以學(xué)生聽懂課為前提。雙語(yǔ)授課進(jìn)度慢已是不爭(zhēng)的事實(shí),更有些雙語(yǔ)教師,為了兼顧上述目的,先用外語(yǔ)講一遍,再用漢語(yǔ)解釋一遍,這種做法極不可取,也是緊張的課時(shí)限制所不允許的。雙語(yǔ)課味同嚼蠟,引不起學(xué)生興趣,也是普遍存在的現(xiàn)象。
我校人工智能課程的授課對(duì)象是計(jì)算機(jī)專業(yè)的四年級(jí)本科生,學(xué)生的英語(yǔ)水平很不均衡,如果不考慮實(shí)際情況,大比例地采用英語(yǔ)講授,是難以保證教學(xué)效果的。我們把握的原則是:1)英語(yǔ)主要用于講解專業(yè)性內(nèi)容,如專業(yè)術(shù)語(yǔ)、技術(shù)原理、算法等,這樣學(xué)生在學(xué)術(shù)交流中就不會(huì)對(duì)專業(yè)技術(shù)內(nèi)容存在語(yǔ)言障礙;2)只用學(xué)生能聽懂的語(yǔ)言講授專業(yè)性內(nèi)容,對(duì)過于生澀的專業(yè)技術(shù)內(nèi)容,還要使用漢語(yǔ)講解,這樣學(xué)生就不會(huì)把專業(yè)技術(shù)內(nèi)容學(xué)“夾生”了,在作研究時(shí)才不會(huì)有技術(shù)上的障礙;3)用母語(yǔ)調(diào)節(jié)課堂氣氛,適當(dāng)穿插的人工智能領(lǐng)域人物、故事及笑話以漢語(yǔ)為主,把學(xué)生發(fā)散的注意力快速集中起來,把學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣激發(fā)出來;4)中英文銜接,不重復(fù)表述,這樣就不會(huì)額外占用課時(shí)。
例如,在講解Agent技術(shù)時(shí),對(duì)于Agent的定義、結(jié)構(gòu)等核心內(nèi)容,我們采用英語(yǔ)講解;而對(duì)于Agent涉及到的心理學(xué)、邏輯學(xué)等方面的生澀理論,則用漢語(yǔ)給出扼要的說明;對(duì)于為闡釋Agent的rationality概念而舉的吸塵機(jī)器人、黑足泥蜂搬運(yùn)食物的例子,則主要用漢語(yǔ)講解,激發(fā)學(xué)生的興趣,抓住學(xué)生的注意力。
3中西合璧的教學(xué)課件
作為一種新型的教學(xué)手段,多媒體以其鮮明的圖像、生動(dòng)的畫面、靈活多變的動(dòng)畫及聲音效果克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式的諸多不足,受到師生的認(rèn)可與好評(píng)[2]。本文探討的重點(diǎn)不是如何設(shè)計(jì)媒體的表現(xiàn)形式,而是如何利用課件更好地發(fā)揮雙語(yǔ)教學(xué)的效果。很多雙語(yǔ)教學(xué)任課教師只注重追求授課過程中外語(yǔ)的使用比例,課件全文用外語(yǔ)制作,在講解過程中還要費(fèi)盡周折地解釋,收效甚微。我們?cè)谥谱髡n件時(shí),不單純追求英語(yǔ)比例,而是想方設(shè)法讓課件能更好地輔助學(xué)生理解,在關(guān)鍵處均用雙語(yǔ)同步給出內(nèi)容,或者以英文為主,給出扼要的中文注釋。這樣,學(xué)生能夠通過視覺信息更好地理解授課內(nèi)容,而教師也不必再用中英文重復(fù)敘述。
此外,在課件素材的選取上,也應(yīng)注意國(guó)內(nèi)外結(jié)合。比如,在講解啟發(fā)式搜索技術(shù)時(shí),國(guó)外課件(包括教材)常用的素材是八皇后、八數(shù)碼等問題,其中八皇后問題相對(duì)大多數(shù)同學(xué)來講比較陌生,而國(guó)內(nèi)的重排九宮(與八數(shù)碼問題是一個(gè)問題)、華容道等問題對(duì)學(xué)生來講則更熟悉。用國(guó)內(nèi)的素材入門、用國(guó)外的素材拓寬視野,也是多媒體課件的中西合璧之道。
4中西合璧的文化熏陶
文化是生活在一定地域內(nèi)的人們的思想、信念及生活與行為方式的總稱。從人才培養(yǎng)的角度,我們一般將培養(yǎng)目標(biāo)分為知識(shí)、能力和素質(zhì)三個(gè)層面,文化屬素質(zhì)培養(yǎng)范疇。文化的熏陶和感染在育人中具有重要作用,這一點(diǎn)往往容易被工科專業(yè)課教師忽略。
從歷史文化的角度看,中西方文化從萌芽、發(fā)展到現(xiàn)在的格局,無疑是各具特色的。雙語(yǔ)教學(xué)提供了開放的空間,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時(shí)廣泛吸納西方文化,但這也給中國(guó)傳統(tǒng)文化造成了一定的沖擊,如不注意調(diào)和,勢(shì)必造成文化失衡,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的世界觀、人生觀、價(jià)值觀都不利。尤其計(jì)算機(jī)類課程中的技術(shù)內(nèi)容大部分誕生于西方,如果不在教學(xué)過程中進(jìn)行一種文化平衡,往往會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生一種我不如人的自卑心理或崇洋心理。
中西方文化對(duì)人與自然的基本觀點(diǎn)是不同的。中國(guó)文化關(guān)注的對(duì)象是人,人與人的關(guān)系自先秦時(shí)期便成為中國(guó)文化的核心與基礎(chǔ)問題。而西方文化較多關(guān)注的是自然,人與自然的關(guān)系是古希臘注重的中心問題,由此衍生出理智和科技。中國(guó)的哲學(xué)是一種人生哲學(xué),在處理人與自然的關(guān)系上,中國(guó)文化講究天人合一、順天應(yīng)物、道法自然。把自然人格化,追求人與自然和諧發(fā)展。從古希臘泰勒斯的自然哲學(xué)開始,探索自然奧秘,開發(fā)和利用自然資源為人類服務(wù)就成為了歐洲思想的主流。西方科學(xué)起源于對(duì)自然的探索和研究,很早就出現(xiàn)了畢達(dá)哥拉斯、阿基米得這樣名垂千古的科學(xué)家。在人與自然的關(guān)系上,西方文化認(rèn)為人與自然處于對(duì)立的斗爭(zhēng)狀態(tài)。西方人也講人與人之間的關(guān)系,但首先關(guān)注的不是倫理而是競(jìng)爭(zhēng),因而出現(xiàn)了“優(yōu)勝劣汰”的規(guī)律[3]。
在工科專業(yè)課堂上,涉及到文化要素的主要是兩方面內(nèi)容,一是與課程技術(shù)內(nèi)容有關(guān)的哲學(xué)觀點(diǎn),二是本學(xué)科發(fā)展歷程中的人物、事件和形成的學(xué)派等等。在教學(xué)過程中,教師要注意穿插上述內(nèi)容,對(duì)學(xué)生進(jìn)行文化熏陶,要注意中西合璧。比如,介紹人工智能發(fā)展過程中的重要人物時(shí),必然提及Turing、McCarthy、Minsky、Shannoon、Simon、Newell、Feigenbaum、Hopfield、Brooks等西方學(xué)者,但同樣也不能忽略國(guó)內(nèi)的吳文俊、王守覺、蔡文等學(xué)者,他們近年分別在機(jī)器定理證明、仿生模式識(shí)別、可拓學(xué)等領(lǐng)域取得了開創(chuàng)性成果,而這些還沒有來得及寫進(jìn)人工智能教科書。
5中西合璧的思維方式
對(duì)學(xué)生思維方式的培養(yǎng)也是教學(xué)任務(wù)之一。中西方文化的差異也將導(dǎo)致思維方式的不同。在技術(shù)思維方面,中國(guó)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)和整體,更具辯證性;而西方強(qiáng)調(diào)細(xì)節(jié)和局部,更注重邏輯性。西方人的思維方法更偏于二元對(duì)立,而中國(guó)文化環(huán)境則造就了中國(guó)人思維方式的連續(xù)統(tǒng)合特征[4]。外文教材的編寫體例與中文教材有著明顯的不同,這就是中西方思維方式不同的原因。教師首先要注意到這種思維方式的差異,并在教學(xué)活動(dòng)中讓學(xué)生也逐步意識(shí)到這種差異,并進(jìn)一步接納和學(xué)會(huì)西方的思維方式,將中西方的思維方式融于一身。舉例來說,在講解邏輯推理技術(shù)時(shí),可以通過介紹邏輯學(xué)的三大起源(古希臘的形式邏輯、古印度的因明學(xué)、我國(guó)先秦時(shí)期的名辯學(xué))向?qū)W生呈現(xiàn)這種思維方式的差異,在講解演繹推理、模糊推理、云推理時(shí),也要注意體現(xiàn)中西方思維方式中各自的特長(zhǎng),以利于學(xué)生吸納。
6結(jié)語(yǔ)
自2005年開展雙語(yǔ)教學(xué)以來,我們每年授課后都進(jìn)行一次教學(xué)效果的問卷調(diào)查,“接受雙語(yǔ)教學(xué)”的學(xué)生比例從2005年的37%逐年上升到2009年的89%,說明這套雙語(yǔ)教學(xué)模式已經(jīng)得到了絕大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)可。
中西合璧的雙語(yǔ)教學(xué)模式是我們?cè)谌斯ぶ悄芙虒W(xué)過程中探索出來的,但是也可以推廣到其他工科專業(yè)課中。雙語(yǔ)教學(xué)中各種要素的中西合璧不是簡(jiǎn)單相加,而是要結(jié)合專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行深度融合,這需要任課教師廣泛涉獵、精心加工、用心引導(dǎo)。雙語(yǔ)教學(xué)不能停留在語(yǔ)言形式和技術(shù)內(nèi)容層面上,還要上升到文化和思維層面。
注:本論文受到哈爾濱工程大學(xué)教學(xué)改革工程項(xiàng)目支持。
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Sino-west Style Bilingual Teaching Mode for Artificial Intelligence
LIU Hai-bo, SHEN Jing, ZHANG Guo-yin, LIU Jie
(College of Computer Science and Technology, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)
關(guān)鍵詞:智慧;智能;人類智能;人工智能
0引言
不久前剛結(jié)束的圍棋人機(jī)大戰(zhàn),使人工智能受到人們空前廣泛的關(guān)注。它一方面表明智能科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展極為迅速,同時(shí)也激起了社會(huì)對(duì)智能科學(xué)技術(shù)及其人才培養(yǎng)十分強(qiáng)烈的期待。人們對(duì)“中國(guó)大腦”計(jì)劃的熱議達(dá)到了前所未有的程度,“中國(guó)制造2025”計(jì)劃正在快速推進(jìn),我國(guó)自主研制的智能服務(wù)機(jī)器人正在走向服務(wù)領(lǐng)域的許多行業(yè),國(guó)內(nèi)許多企業(yè)自發(fā)興起的“機(jī)器換人”浪潮正高歌猛進(jìn)。國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告中提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”雖然被人們解釋為互聯(lián)網(wǎng)向各領(lǐng)域的強(qiáng)勢(shì)滲透,但是更多的有識(shí)之士卻把“+”理解為“升級(jí)”,即“計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)”向“人工智能互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)”的升級(jí),而這正好與“中國(guó)大腦”計(jì)劃相呼應(yīng)!
為了適應(yīng)這種發(fā)展的需要,努力辦好“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè),北京郵電大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)研究中心曾經(jīng)對(duì)設(shè)置了本專業(yè)的全國(guó)各主要高校做了一次普遍性的專業(yè)調(diào)查,結(jié)果發(fā)現(xiàn),各校對(duì)于“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的理解差異非常巨大。最狹義的理解,是把本專業(yè)看做是“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的一個(gè)分支”;最廣義的理解,是把它看做是“從理工到人文和社會(huì)幾乎無所不包的綜合學(xué)科”。
從科學(xué)研究和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的觀點(diǎn)來看,這樣發(fā)散的理解會(huì)有利于人們解放思想,激勵(lì)創(chuàng)新,把本學(xué)科的研究做深做透做到位。不過,從當(dāng)前的本學(xué)科教育教學(xué)來說,這樣分散的理解可能使“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科的人才培養(yǎng)工作迷失方向。
1基本模型
為了準(zhǔn)確理解“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科,首先需要建立“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科的基本模型,這樣才能從學(xué)科整體上厘清它的基本概念、基本原理和基本規(guī)律,規(guī)制過于寬泛和過于狹窄的偏差。圖1就是為此而設(shè)計(jì)的基本模型。
在圖1中,底部的橢圓代表外部環(huán)境的客體事物,也就是需要研究的“問題”;其上的整個(gè)部分代表主體及其與客體相互作用的過程:主體接受來自客體所產(chǎn)生的“本體論信息”,經(jīng)過主體思考之后產(chǎn)生與客體交互的“智能行為”反作用于客體,解決問題。就在這個(gè)主客相互作用的過程中,主體充分展現(xiàn)了自己的智慧能力。其中的主體可以是人類個(gè)體,也可以是人類群體。因此,這是研究“智能科學(xué)與技術(shù)”的基本模型。
不斷提升自己生存與發(fā)展的水平,這既是人類與生俱來的目標(biāo),也是人類永不枯竭的動(dòng)力。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),人類就要運(yùn)用自己的智慧和知識(shí)不斷去發(fā)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)解決而且可能解決的問題,在此基礎(chǔ)上努力去解決所發(fā)現(xiàn)的問題,不斷前進(jìn)。
人類的這種智慧能力包含兩個(gè)相互聯(lián)系相互作用相輔相成的部分:其一是根據(jù)人類所追求的目標(biāo)和現(xiàn)有的知識(shí)去發(fā)現(xiàn)問題、定義問題和預(yù)設(shè)問題求解目標(biāo)的能力,這是人類在長(zhǎng)期實(shí)踐過程中積累起來的一種內(nèi)隱性的智慧能力,所以稱為隱性智慧;其二是在隱性智慧所確定的工作框架內(nèi),在求解目標(biāo)的引導(dǎo)下,運(yùn)用相關(guān)信息和知識(shí)去生成解決問題的策略,成功解決問題實(shí)現(xiàn)求解目標(biāo)的能力,這是一種外顯性和操作性的智慧能力,所以稱為顯性智慧。
在圖1的模型中,隱性智慧具體表現(xiàn)為“主體所定義的問題、主體的知識(shí)庫(kù)里已經(jīng)擁有的知識(shí)、主體為求解問題所預(yù)設(shè)的求解目標(biāo)(也存在知識(shí)庫(kù)內(nèi))”,這三者就構(gòu)成了主體為求解問題所設(shè)置的初始工作框架。顯性智慧則具體表現(xiàn)為圖1中的“感知、認(rèn)知、基礎(chǔ)意識(shí)、情感生成、理智生成、綜合決策、策略執(zhí)行、效果檢驗(yàn)以及反饋學(xué)習(xí)優(yōu)化”所代表的問題求解過程。
由于隱性智慧是人類內(nèi)隱性的智慧,需要明確的目標(biāo)、足夠的知識(shí)、很強(qiáng)的直覺能力、豐富的想象能力、甚至需要靈感和頓悟能力,才能創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)值得解決的問題,所以,隱性智慧難以用人造機(jī)器去模擬。然而,由于顯性智慧具有外顯性和操作性特征,主要具備獲取信息、生成知識(shí)、生成和執(zhí)行策略的能力,因此,顯性智慧有可能被人造機(jī)器所模擬。在約定俗成的學(xué)術(shù)語(yǔ)匯中,“智慧”比較抽象,帶有形而上的色彩;而“智能”則比較具體,帶有形而下的特點(diǎn)。于是,人類的顯性智慧也常常被稱為“人類智能”。
鑒于人類顯性智慧與隱性智慧之間存在不可分割的深刻內(nèi)在聯(lián)系,人們就把研究和探索“人類隱性智慧和顯性智慧奧秘”的科學(xué)技術(shù)稱為“智能科學(xué)技術(shù)”,而把其中著重研究和模擬“人類顯性智慧(人類智能)能力”的科學(xué)技術(shù)稱為“人工智能”科學(xué)技術(shù),或者就簡(jiǎn)稱為“人工智能”。換言之,人工智能是“智能科學(xué)與技術(shù)”的一部分。
圖1的基本模型及其相關(guān)解釋啟示我們:“智能科學(xué)與技術(shù)”的內(nèi)涵既具有極強(qiáng)的基礎(chǔ)性,涉及與物質(zhì)資源同樣基礎(chǔ)的信息資源;又具有極強(qiáng)的深刻性,涉及人類創(chuàng)造性智慧的深邃奧秘;還具有極強(qiáng)的應(yīng)用性,涉及極其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
因此,為了研究與學(xué)習(xí)“智能科學(xué)與技術(shù)”,人們應(yīng)當(dāng)具備人文社會(huì)科學(xué)、基礎(chǔ)自然科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)科學(xué)的知識(shí)與能力,應(yīng)當(dāng)自覺遵循“文理交互,理工融通”的交叉科學(xué)理念。雖然我國(guó)高校仍有文科、理科、工科之分,但是,為了培養(yǎng)有發(fā)展能力和創(chuàng)新能力的人才,還是要在發(fā)揮各校特色的同時(shí)努力貫徹“文理交互,理工融通”的方針。這是智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的鮮明特點(diǎn),需要引起教學(xué)與研究人員的高度關(guān)注。
2基本方法
概念是學(xué)科的基石。從圖1的基本模型可以看出,“智能科學(xué)與技術(shù)”包含了許多重要的新概念。除了上面已經(jīng)討論過的隱性智慧和顯性智慧的基礎(chǔ)概念之外,還有信息(包括本體論信息和認(rèn)識(shí)論信息,特別是其中的語(yǔ)法信息、語(yǔ)義信息和語(yǔ)用信息)、知識(shí)(包括本能性知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)、規(guī)范性知識(shí)、常識(shí)性知識(shí)、知識(shí)的內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)和外部生態(tài)系統(tǒng))、基礎(chǔ)意識(shí)、情感、理智、智能策略、智能行為等一系列基本概念。
考慮到本文篇幅的限制,同時(shí)也考慮到讀者可以很容易從現(xiàn)有文獻(xiàn)中詳細(xì)了解到這些概念,因此,這里只予以列舉,而不準(zhǔn)備展開具體的討論。有需要的讀者可以參閱相關(guān)文獻(xiàn)。
這里需要特別關(guān)注的,是研究和學(xué)習(xí)“智能科學(xué)與技術(shù)”所需要確立的新的科學(xué)觀和方法論問題。只有掌握了這些新的科學(xué)觀和方法論,才能準(zhǔn)確地理解“智能科學(xué)與技術(shù)”的基本概念、基本內(nèi)容和基本規(guī)律。
有比較才能有鑒別,事物總是相比較而存在。了解“智能科學(xué)與技術(shù)”所需要的科學(xué)觀和方法論的便捷方法之一,就是把它們同讀者已經(jīng)熟悉的“物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)”的科學(xué)觀和方法論進(jìn)行對(duì)比。眾所周知,智能系統(tǒng)是一類開放的復(fù)雜信息系統(tǒng),因此,這里的比較對(duì)象也要選擇相對(duì)比較復(fù)雜的物質(zhì)系統(tǒng)。表1就是這種比較的一些結(jié)果。
由表1可知,“物質(zhì)科學(xué)技術(shù)”所采用的科學(xué)觀包括(1)物質(zhì)觀:認(rèn)為研究的對(duì)象是物質(zhì)的;(2)結(jié)構(gòu)觀:認(rèn)為研究的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是物質(zhì)的結(jié)構(gòu);(3)孤立觀:認(rèn)為所研究的物質(zhì)對(duì)象是與其它對(duì)象沒有關(guān)聯(lián)的;(4)靜止觀:認(rèn)為所研究的物質(zhì)對(duì)象是靜止的,至少在研究期內(nèi)是靜止的。
基于這樣的科學(xué)觀,在處理比較復(fù)雜的物質(zhì)對(duì)象的時(shí)候,物質(zhì)科學(xué)技術(shù)所采用的方法論就是“分解一分析”,更具體地說就是“分而治之,各個(gè)擊破,直接還原”。也就是人們所熟悉的“還原論”。
和“物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)”的情形不同,“智能科學(xué)與技術(shù)”的科學(xué)觀包括(1)信息觀:認(rèn)為所研究的對(duì)象是信息;(2)系統(tǒng)觀:認(rèn)為研究的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是系統(tǒng)化的信息,即必須同時(shí)關(guān)注信息的形式、內(nèi)容和價(jià)值;(3)生態(tài)觀:認(rèn)為信息不是孤立的或靜止的,而是生長(zhǎng)發(fā)展的;(4)機(jī)制觀:認(rèn)為信息的生長(zhǎng)發(fā)展必然存在一定的機(jī)制。
基于這樣的科學(xué)觀,“智能科學(xué)與技術(shù)”所采用的方法論就是“轉(zhuǎn)換―創(chuàng)生”。更具體一些說,就是“智能科學(xué)與技術(shù)”基本模型(圖1)所展示的“信息轉(zhuǎn)換與智能創(chuàng)生定律”。其中,“信息轉(zhuǎn)換”是手段,“智能創(chuàng)生”是目的。
十分清楚,“物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)”的“分而治之”方法論體現(xiàn)了它的“物質(zhì)觀、結(jié)構(gòu)觀、孤立觀和靜止觀”;“智能科學(xué)與技術(shù)”的“轉(zhuǎn)換創(chuàng)生”方法論體現(xiàn)了它的“信息觀、系統(tǒng)觀、生態(tài)觀和機(jī)制觀”。
這個(gè)對(duì)比告訴我們,由于研究對(duì)象不同,導(dǎo)致學(xué)科的性質(zhì)也不相同,我們不能把自己所熟悉的“物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)”的科學(xué)觀和方法論統(tǒng)統(tǒng)照搬到“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科領(lǐng)域。雖然在研究局部細(xì)節(jié)問題的時(shí)候,這兩種科學(xué)觀和方法論的差異表現(xiàn)的不是很明顯,但是在研究系統(tǒng)全局問題的時(shí)候,這種差別就會(huì)變得十分顯著。這也是值得“智能科學(xué)與技術(shù)”的研究者和學(xué)習(xí)者特別關(guān)注的特點(diǎn)。
事實(shí)上,“人工智能”的研究就經(jīng)歷了一場(chǎng)方法論的變革。按照“分解―分析”的方法論思想,人工智能被分解為結(jié)構(gòu)模擬(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))、功能模擬(物理符號(hào)系統(tǒng))和行為模擬(感知?jiǎng)幼飨到y(tǒng))三大學(xué)派,結(jié)果長(zhǎng)期不能互相融通。20世紀(jì)末和21世紀(jì)初,一些研究人員提出“新的集成”和“現(xiàn)代方方法”試圖找到三者融通的具體方法,但是都沒有取得成功。2007年,本文作者按照“轉(zhuǎn)換―創(chuàng)生”方法論思想提出了機(jī)制模擬的智能生成方法,結(jié)果發(fā)現(xiàn):結(jié)構(gòu)模擬(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))、功能模擬(物理符號(hào)系統(tǒng))和行為模擬(感知?jiǎng)幼飨到y(tǒng))分別是機(jī)制模擬的A、B、C型,從而實(shí)現(xiàn)了人工智能模擬方法的統(tǒng)一,見表2。
由此可見,以往人們把人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程、物理符號(hào)系統(tǒng)課程(即普遍流行的人工智能和專家系統(tǒng)課程)、感知?jiǎng)幼飨到y(tǒng)課程(即智能機(jī)器人或智能體課程)分開講授或者只講授其中一門或兩門課程的做法是不合理的。
同時(shí),我們一直把圖1的模型稱為“智能科學(xué)與技術(shù)的基本模型”。不過,如果注意到“智能科學(xué)與技術(shù)”的科學(xué)觀一信息觀,系統(tǒng)觀,生態(tài)觀和機(jī)制觀,那么,我們也可以把圖1稱為“生態(tài)意義上的信息科學(xué)與技術(shù)基本模型”。這是因?yàn)?,雖然在經(jīng)典意義上的信息科學(xué)與技術(shù)基本模型只能覆蓋到圖1模型中的信息層次,但在生態(tài)學(xué)意義上,知識(shí)和智能都是信息的生態(tài)學(xué)產(chǎn)物,因此生態(tài)學(xué)意義上的信息科學(xué)與技術(shù)基本模型就覆蓋了圖1模型的全體。在生態(tài)學(xué)的意義上,“智能科學(xué)與技術(shù)”基本模型與“信息科學(xué)與技術(shù)”基本模型就合二為一:自頂向下觀察,圖1就是“智能科學(xué)與技術(shù)”的基本模型;自底向上觀察,圖1就是“信息科學(xué)與技術(shù)”的基本模型。于是有:
智能科學(xué)與技術(shù)=生態(tài)學(xué)意義的信息科學(xué)與技術(shù)
如果把“智能科學(xué)與技術(shù)”模型中的“由信息轉(zhuǎn)換為知識(shí)”和“由信息、知識(shí)和目標(biāo)轉(zhuǎn)換為智能”這兩個(gè)核心部分命名為“核心智能科學(xué)與技術(shù)”,把非生態(tài)學(xué)意義上的信息科學(xué)與技術(shù)命名為“常規(guī)信息科學(xué)與技術(shù)”,那么,也可以有:
智能科學(xué)與技術(shù)=核心智能科學(xué)與技術(shù)+常規(guī)信息科學(xué)與技術(shù)
在我國(guó)教育部的學(xué)科目錄中,“智能科學(xué)與技術(shù)”其實(shí)就是“核心智能科學(xué)與技術(shù)”,目錄中的“信息科學(xué)與技術(shù)”其實(shí)就是“常規(guī)(非生態(tài)學(xué)意義的)信息科學(xué)與技術(shù)”,后者又被劃分成“通信”、“計(jì)算”、“自動(dòng)化”、“物聯(lián)網(wǎng)”、“信息安全”這樣一些更加狹窄而且相互交疊的二級(jí)學(xué)科,顯然有待進(jìn)一步合理化。
3基本課程
北京郵電大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)研究中心最近實(shí)施的全國(guó)高校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃調(diào)查表明,我國(guó)多數(shù)學(xué)校的教學(xué)計(jì)劃確實(shí)體現(xiàn)了“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的一個(gè)分支學(xué)科”的特點(diǎn),很少學(xué)校的教學(xué)計(jì)劃能夠表現(xiàn)“文理相交,理工融通”的交叉科學(xué)精神。這就提出了一個(gè)尖銳的問題,如果真的把“智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科”辦成“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科”的一個(gè)分支學(xué)科,那么,這樣的“智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科”還有存在的理由嗎?
由以上分析的“智能科學(xué)與技術(shù)”的基本模型和基本方法可以知道,為了學(xué)習(xí)、理解和掌握“智能科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科,人們的知識(shí)結(jié)構(gòu)必須包含社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)、基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合能力。
為此,由中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)和清華大學(xué)出版社計(jì)算機(jī)分社共同組建的“全國(guó)高校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)系列教材規(guī)劃與編審委員會(huì)”(以下簡(jiǎn)稱編委會(huì))提出了如下的本學(xué)科核心課程和相應(yīng)的核心教材。
(1)一年級(jí)第一學(xué)期的課程智能科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論是一個(gè)引導(dǎo)型課程,旨在以準(zhǔn)確而通俗的概念、全面而淺近的思路、親切而富有感染力的語(yǔ)言,引導(dǎo)剛剛踏入校門的新生了解:什么是“智能科學(xué)與技術(shù)”?為什么要學(xué)習(xí)“智能科學(xué)與技術(shù)”?怎樣才能學(xué)好“智能科學(xué)與技術(shù)”?
(2)二年級(jí)第一學(xué)期的課程腦與認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)是本學(xué)科特需的自然科學(xué)基礎(chǔ)(腦科學(xué))和社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)(認(rèn)知科學(xué)),旨在為學(xué)生提供關(guān)于人類智能的腦科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和人類認(rèn)知能力的科學(xué)知識(shí),特別是關(guān)于“腦結(jié)構(gòu)如何產(chǎn)生認(rèn)知能力(物質(zhì)如何生成精神)”的科學(xué)機(jī)理。
(3)二年級(jí)第二學(xué)期的課程不確定性數(shù)學(xué)引論是本學(xué)科特需的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)課程,旨在為學(xué)生提供關(guān)于“智能科學(xué)與技術(shù)”領(lǐng)域必然涉及到的各種不確定性(包括隨機(jī)不確定性、模糊不確定性、粗糙不確定性以及非線性引起的混沌不確定性)的描述與處理知識(shí),特別要闡明這些不確定性的根源、相互關(guān)系、描述和處理方法。
(4)三年級(jí)第一學(xué)期的課程機(jī)器智能是本學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程,旨在用“智能科學(xué)與技術(shù)”的方法論闡述人類智能的各種模擬方法(包括結(jié)構(gòu)模擬、功能模擬、行為模擬和機(jī)制模擬),以及這些不同模擬方法之間的相互關(guān)系和統(tǒng)一的途徑,為學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器(人造系統(tǒng))智能奠定理論和方法的基礎(chǔ)。
(5)四年級(jí)第一學(xué)期的課程《科技史與方法論》,由于智能科學(xué)技術(shù)本身富有科學(xué)觀和方法論的特色,因此這是一門具有本學(xué)科特色的總結(jié)性課程,旨在為學(xué)生提供關(guān)于科學(xué)技術(shù)發(fā)展史(特別是智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展史)所展現(xiàn)的科學(xué)觀和方法論知識(shí),使學(xué)生能夠從“智能科學(xué)與技術(shù)”的學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)上站立起來,具有縱觀和把握智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)律的能力,使學(xué)生的學(xué)術(shù)眼界能夠“形成于課堂,而又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越課堂”。
編委會(huì)認(rèn)為,這些核心課程的綜合(加上各個(gè)學(xué)校的人文社會(huì)科學(xué)通識(shí)課程和各有特色的專業(yè)課程),將為學(xué)習(xí)者提供必要的“文理相交,理工融通”的交叉學(xué)科思維素質(zhì)和能力。無論是理科型學(xué)校還是工科型學(xué)校,都要在保證上述核心課程優(yōu)質(zhì)教學(xué)的基礎(chǔ)上努力發(fā)揮自己的特色,而不應(yīng)當(dāng)削弱這些核心課程的教學(xué)質(zhì)量。
5結(jié)語(yǔ)
據(jù)統(tǒng)計(jì),2017年中國(guó)人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過700億元,隨著各地人工智能建設(shè)的逐步啟動(dòng),預(yù)計(jì)到2020年,中國(guó)人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過1600億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)31.7%。
隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟,人工智能創(chuàng)業(yè)的難度逐步降低,越來越多的創(chuàng)業(yè)公司加入人工智能的陣營(yíng)。
2018年被稱為人工智能爆發(fā)的元年,人工智能技術(shù)應(yīng)用所催生的商業(yè)價(jià)值逐步凸顯。人工智能逐步切入到社會(huì)生活的方方面面,帶來生產(chǎn)效率及生活品質(zhì)的大幅提升。智能紅利時(shí)代開啟!資本、巨頭和創(chuàng)業(yè)公司紛紛涌入,將人工智能拉到了信息產(chǎn)業(yè)革命的風(fēng)口。
如何把握產(chǎn)業(yè)動(dòng)向,抓住風(fēng)口機(jī)會(huì)?創(chuàng)業(yè)邦研究中心憑借在人工智能等前言科技領(lǐng)域持續(xù)研究、洞察的能力,在對(duì)國(guó)內(nèi)人工智能創(chuàng)業(yè)公司進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研的基礎(chǔ)上,推出《2018中國(guó)人工智能白皮書》,對(duì)人工智能的核心技術(shù)、主要應(yīng)用領(lǐng)域、巨頭和創(chuàng)業(yè)公司的布局、未來發(fā)展態(tài)勢(shì)和投資機(jī)會(huì)進(jìn)行了深度解析。
第一部分人工智能行業(yè)發(fā)展概述
1.人工智能概念及發(fā)展
人工智能(Artificial Intelligence, AI)又稱機(jī)器智能,是指由人制造出來的機(jī)器所表現(xiàn)出來的智能,即通過普通計(jì)算機(jī)程序的手段實(shí)現(xiàn)的類人智能技術(shù)。
自1956年達(dá)特茅斯會(huì)議提出“人工智能”的概念以來,“人工智能”經(jīng)歷了寒冬與交替的起起伏伏60多年的發(fā)展歷程。2010年以后,深度學(xué)習(xí)的發(fā)展推動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別和自然語(yǔ)言處理等技術(shù)取得了驚人突破,前所未有的人工智能商業(yè)化和全球化浪潮席卷而來。
人工智能發(fā)展歷程
2.人工智能產(chǎn)業(yè)鏈圖譜
人工智能產(chǎn)業(yè)鏈可以分為基礎(chǔ)設(shè)施層、應(yīng)用技術(shù)層和行業(yè)應(yīng)用層。
A基礎(chǔ)層,主要有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供商、半導(dǎo)體芯片供應(yīng)商、傳感器供應(yīng)商和云服務(wù)商。
B技術(shù)層,主要有語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)技術(shù)提供商。
C應(yīng)用層,主要是把人工智能相關(guān)技術(shù)集成到自己的產(chǎn)品和服務(wù)中,然后切入特定場(chǎng)景。目前來看,自動(dòng)駕駛、醫(yī)療、安防、金融、營(yíng)銷等領(lǐng)域是業(yè)內(nèi)人士普遍比較看好方向。
人工智能產(chǎn)業(yè)鏈
資料來源:創(chuàng)業(yè)邦研究中心
第二部分人工智能行業(yè)巨頭布局
巨頭積極尋找人工智能落地場(chǎng)景,B、C 端全面發(fā)力。
資料來源:券商報(bào)告、互聯(lián)網(wǎng)公開信息,創(chuàng)業(yè)邦研究中心整理
第三部分機(jī)器視覺技術(shù)解讀及行業(yè)分析
1.機(jī)器視覺技術(shù)概念
機(jī)器視覺是指通過用計(jì)算機(jī)或圖像處理器及相關(guān)設(shè)備來模擬人類視覺,以讓機(jī)器獲得相關(guān)的視覺信息并加以理解,它是將圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理的技術(shù)。
機(jī)器視覺的兩個(gè)組成部分
資料來源:互聯(lián)網(wǎng)公開信息,創(chuàng)業(yè)邦研究中心整理
2.發(fā)展關(guān)鍵要素:數(shù)據(jù)、算力和算法
數(shù)據(jù)、算力和算法是影響機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展的三要素。 人工智能正在像嬰兒一樣成長(zhǎng),機(jī)器不再只是通過特定的編程完成任務(wù),而是通過不斷學(xué)習(xí)來掌握本領(lǐng),這主要依賴高效的模型算法進(jìn)行大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練,其背后需要具備高性能計(jì)算能力的軟硬件作為支撐。
深度學(xué)習(xí)出現(xiàn)后,機(jī)器視覺的主要識(shí)別方式發(fā)生重大轉(zhuǎn)變,自學(xué)習(xí)狀態(tài)成為視覺識(shí)別主流,即機(jī)器從海量數(shù)據(jù)里自行歸納特征,然后按照該特征規(guī)律使圖像識(shí)別的精準(zhǔn)度也得到極大的提升,從70%+提升到95%。
3.商業(yè)模式分析
機(jī)器視覺包括軟件平臺(tái)開發(fā)和軟硬件一體解決方案服務(wù)。整體用戶更偏向于B端。軟件服務(wù)提供商作為技術(shù)算法的驅(qū)動(dòng)者,其商業(yè)模式應(yīng)以“技術(shù)層+場(chǎng)景應(yīng)用”作為突破口。軟硬件一體化服務(wù)供應(yīng)商作為生態(tài)構(gòu)建者,適合以“全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)+場(chǎng)景應(yīng)用”作為突破口,加速商業(yè)化。
(1)軟件服務(wù):技術(shù)算法驅(qū)動(dòng)者—“技術(shù)層+場(chǎng)景應(yīng)用”作為突破口
這種商業(yè)模式主要是提供以工程師為主的企業(yè)級(jí)軟件服務(wù)。有海量數(shù)據(jù)支撐,構(gòu)建起功能和信息架構(gòu)較為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),推動(dòng)最末端的消費(fèi)者體驗(yàn)。
此類商業(yè)模式成功關(guān)鍵因素:深耕算法和通用技術(shù),建立技術(shù)優(yōu)勢(shì),同時(shí)以場(chǎng)景應(yīng)用為入口,積累用戶軟件。視覺軟件服務(wù)按處理方式和存儲(chǔ)位置的不同可分為在線API、離線SDK、私有云等。
國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)算法應(yīng)用對(duì)比
資料來源:互聯(lián)網(wǎng)公開信息,創(chuàng)業(yè)邦研究中心整理
(2)軟硬件一體化:生態(tài)構(gòu)建者—“全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)+場(chǎng)景應(yīng)用”作為突破口
軟硬一體化的商業(yè)模式是一種“終端+軟件+服務(wù)”全產(chǎn)業(yè)鏈體系。成功的因素是大量算力投入,海量?jī)?yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)積累,建立算法平臺(tái)、通用技術(shù)平臺(tái)和應(yīng)用平臺(tái),以場(chǎng)景為入口,積累用戶。亮點(diǎn)是打造終端、操作系統(tǒng)、應(yīng)用和服務(wù)一體化的生態(tài)系統(tǒng),各部分相輔相承,銳化企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,在產(chǎn)業(yè)鏈中擁有更多話語(yǔ)權(quán)。
4.投資方向
(1)前端智能化,低成本的視覺解決模塊或設(shè)備
從需求層面講,一些場(chǎng)景對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)是有很高要求的。提供某些前端就本身有一定計(jì)算能力的低成本的視覺模塊和設(shè)備將有很大市場(chǎng)需求。前置計(jì)算讓前端設(shè)備成為數(shù)據(jù)采集設(shè)備和數(shù)據(jù)處理單元的合體,一方面提升了處理速度,另一方面可以處理云端難以解決的問題。
機(jī)器視覺在消費(fèi)領(lǐng)域落地的一個(gè)障礙是支持高性能運(yùn)算的低功耗、低價(jià)位芯片選擇太少。從低功耗、高運(yùn)算能力的芯片出發(fā),結(jié)合先進(jìn)的算法開發(fā)模塊和產(chǎn)品,這類企業(yè)將在機(jī)器視覺領(lǐng)域擁有核心競(jìng)爭(zhēng)力。
(2)深度學(xué)習(xí)解決視覺算法場(chǎng)景的專用芯片
以AI芯片方式作為視覺處理芯片有相當(dāng)大的市場(chǎng)空間。以手勢(shì)識(shí)別為例,傳統(tǒng)的識(shí)別方案大都基于顏色空間,如 RGB,HSV ,YCrBr,無法排除類膚色物體及黑色皮膚對(duì)識(shí)別精度的干擾。借助深度學(xué)習(xí),如通過 R-CNN 訓(xùn)練大量標(biāo)注后的手勢(shì)圖像數(shù)據(jù),得到的模型在處理帶有復(fù)雜背景及暗光環(huán)境下的手勢(shì)識(shí)別問題時(shí),比傳統(tǒng)方案的效果好很多。
(3)新興服務(wù)領(lǐng)域的特殊應(yīng)用
前沿技術(shù)帶來的新領(lǐng)域(如無人車、服務(wù)機(jī)器人、谷歌眼鏡等),對(duì)機(jī)器視覺提出了新要求。機(jī)器視覺可以讓機(jī)器人在多種場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。服務(wù)機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人最大的區(qū)別就是多維空間的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)的機(jī)器視覺,涉及三維空間、多維空間,其技術(shù)基本上處在初始階段,未來存在較大市場(chǎng)增長(zhǎng)空間。
(4)數(shù)據(jù)是爭(zhēng)奪要點(diǎn),應(yīng)用場(chǎng)景是著力關(guān)鍵
機(jī)器視覺的研究雖然始于學(xué)術(shù)界,但作為商業(yè)應(yīng)用,能解決實(shí)際問題才是核心的競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)一家公司先天能夠獲得大量連續(xù)不斷的優(yōu)質(zhì)場(chǎng)景數(shù)據(jù),又有挖掘該數(shù)據(jù)價(jià)值的先進(jìn)技術(shù)時(shí),商業(yè)模式和數(shù)據(jù)模式上就能形成協(xié)同效應(yīng)。創(chuàng)業(yè)公司要么通過自有平臺(tái)獲取數(shù)據(jù),要么選擇與擁有數(shù)據(jù)源的公司進(jìn)行合作,同時(shí)選擇一個(gè)商業(yè)落地的方向,實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)循環(huán)。
第四部分智能語(yǔ)言技術(shù)解讀及行業(yè)分析
1.語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)
(1)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)已趨成熟,全球應(yīng)用持續(xù)升溫
語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)已趨成熟,全球應(yīng)用持續(xù)升溫。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)60年的發(fā)展,近年來機(jī)器學(xué)習(xí)和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的引入,使得語(yǔ)音識(shí)別的準(zhǔn)確率提升到足以在實(shí)際場(chǎng)景中應(yīng)用。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逐步找到模型結(jié)構(gòu)和調(diào)參算法來替代或結(jié)合高斯混合算法和HMM算法,在識(shí)別率上取得突破。根據(jù)Google Trends統(tǒng)計(jì),自2008年iPhone及谷歌語(yǔ)音搜索推出以來語(yǔ)音搜索增長(zhǎng)超35倍。百度人工智能專家吳恩達(dá)預(yù)測(cè),2020年語(yǔ)音及圖像搜索占比有望達(dá)到50%。Echo熱銷超過400萬,帶動(dòng)智能音箱熱潮。
(2)語(yǔ)音識(shí)別進(jìn)入巨頭崛起時(shí)代,開放平臺(tái)擴(kuò)大生態(tài)圈成主流
語(yǔ)音識(shí)別即將進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化時(shí)代。隨著亞馬遜Echo的大賣,語(yǔ)音交互技術(shù)催生的新商機(jī),吸引大大小小的公司構(gòu)建自己主導(dǎo)的語(yǔ)音生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。各大公司紛紛開放各自的智能語(yǔ)音平臺(tái)和語(yǔ)音能力,欲吸引更多玩家進(jìn)入他們的生態(tài)系統(tǒng)。
(3)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)發(fā)展瓶頸與趨勢(shì)
低噪聲語(yǔ)料下的高識(shí)別率在現(xiàn)實(shí)環(huán)境使用中會(huì)明顯下降到70-80%,遠(yuǎn)場(chǎng)識(shí)別、復(fù)雜噪聲環(huán)境和特異性口音的識(shí)別是下一個(gè)階段需要解決的問題。
麥克風(fēng)陣列類前端技術(shù)不僅是通過降噪和聲源定位帶來識(shí)別率的提高,帶環(huán)境音的語(yǔ)料的搜集、標(biāo)注可用于模型的訓(xùn)練,有助于打造更新一代的語(yǔ)音識(shí)別引擎技術(shù)。語(yǔ)音巨頭已經(jīng)在布局。
在IOT包括車載領(lǐng)域,云端識(shí)別并非通行的最優(yōu)方案,把識(shí)別引擎結(jié)合場(chǎng)景進(jìn)行裁剪后往芯片端遷徙是工程化發(fā)展的方向。
2.自然語(yǔ)言處理(NLP)發(fā)展現(xiàn)狀
(1)多技術(shù)融合應(yīng)用促進(jìn)NLP技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展
深度學(xué)習(xí)、算力和大數(shù)據(jù)的爆發(fā)極大促進(jìn)了自然語(yǔ)言處理技術(shù)的發(fā)展。深度學(xué)習(xí)在某些語(yǔ)言問題上正在取得很大的突破,比如翻譯和寫作。2014年開始LSTM、Word2Vec以及Attention Model等技術(shù)研究的進(jìn)展,使DL有了路徑在語(yǔ)義理解領(lǐng)域取得突破,并且已經(jīng)有了明顯的進(jìn)展。對(duì)話、翻譯、寫作新技術(shù)成果里都開始逐漸混合入DL的框架。2014-2015年,硅谷在語(yǔ)義理解領(lǐng)域的投資熱度劇增。
深度學(xué)習(xí)能最大程度發(fā)揮對(duì)大數(shù)據(jù)和算力資源的利用,語(yǔ)義理解的發(fā)展還需要深度學(xué)習(xí)、搜索算法、知識(shí)圖譜、記憶網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)的協(xié)同應(yīng)用,應(yīng)用場(chǎng)景越明確(如客服/助理),邏輯推理要求越淺(如翻譯),知識(shí)圖譜領(lǐng)域越成熟(如數(shù)據(jù)飽和度和標(biāo)準(zhǔn)性較強(qiáng)的行業(yè)),技術(shù)上實(shí)現(xiàn)可能性相對(duì)較低。在各種技術(shù)融合應(yīng)用發(fā)展的情況下,具備獲取一定優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)資源能力并可結(jié)合行業(yè)Domain knowledge構(gòu)建出技術(shù)、產(chǎn)品、用戶反饋閉環(huán)的企業(yè)會(huì)有更好的發(fā)展機(jī)會(huì)。
(2)NLP主要應(yīng)用場(chǎng)景
問答系統(tǒng)。問答系統(tǒng)能用準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔的自然語(yǔ)言回答用戶用自然語(yǔ)言提出的問題?;竟ぷ髟硎窃诰€做匹配和排序。比如 IBM 的 Watson,典型的辦法是把問答用FAQ索引起來,與搜索引擎相似。對(duì)每一個(gè)新問題進(jìn)行檢索,再將回答按匹配度進(jìn)行排序,把最有可能的答案排在前面,往往就取第一個(gè)作為答案返回給用戶。
圖像檢索。同樣也是基于深度學(xué)習(xí)技術(shù),跨模態(tài)地把文本和圖片聯(lián)系起來。
機(jī)器翻譯。機(jī)器翻譯的歷史被認(rèn)為與自然語(yǔ)言處理的歷史是一樣的。最近,深度學(xué)習(xí)被成功地運(yùn)用到機(jī)器翻譯里,使得機(jī)器翻譯的準(zhǔn)確率大幅度提升。
對(duì)話系統(tǒng)。對(duì)話系統(tǒng)的回復(fù)是完全開放的,要求機(jī)器能準(zhǔn)確地理解問題,并且基于自身的知識(shí)系統(tǒng)和對(duì)于對(duì)話目標(biāo)的理解,去生成一個(gè)回復(fù)。
(3)創(chuàng)業(yè)公司的機(jī)遇
1)機(jī)器翻譯方面:經(jīng)過多年的探索,機(jī)器翻譯的水平已經(jīng)得到大幅度提升,在很多垂直領(lǐng)域已經(jīng)能夠在相當(dāng)大程度上替代一部分人工,機(jī)器翻譯技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)開始進(jìn)入大規(guī)模爆發(fā)的前夜。
2)應(yīng)用于垂直領(lǐng)域的自然語(yǔ)言處理技術(shù)
避開巨頭們對(duì)語(yǔ)音交互入口的競(jìng)爭(zhēng),以某一細(xì)分行業(yè)為切入點(diǎn),深耕垂直領(lǐng)域,對(duì)創(chuàng)業(yè)公司也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
第五部分人工智能在金融行業(yè)的應(yīng)用分析
人工智能產(chǎn)業(yè)鏈包含基礎(chǔ)層、技術(shù)層、應(yīng)用層三個(gè)層面?;A(chǔ)層的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等細(xì)分技術(shù)被應(yīng)用到金融征信、保險(xiǎn)、理財(cái)管理、支付等金融細(xì)分領(lǐng)域;技術(shù)層的機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與知識(shí)圖譜應(yīng)用于金融領(lǐng)域的征信與反欺詐、智能投顧、智能量化交易,計(jì)算機(jī)視覺與生物識(shí)別應(yīng)用于金融領(lǐng)域的身份識(shí)別,語(yǔ)音識(shí)別及自然語(yǔ)言處理應(yīng)用于金融領(lǐng)域的智能客服、智能投研;應(yīng)用層的認(rèn)知智能應(yīng)用于金融領(lǐng)域的智能風(fēng)控。
人工智能在金融行業(yè)的典型應(yīng)用情況
資料來源:創(chuàng)業(yè)邦研究中心
第六部分人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用分析
1.人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用圖譜
人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用潛力巨大,目前在健康管理、輔助診療、虛擬助理、醫(yī)學(xué)影像、智能化器械、藥物挖掘和醫(yī)院管理等領(lǐng)域均有企業(yè)在布局,其中醫(yī)學(xué)影像、藥物挖掘、健康管理,輔助診療、虛擬助理的應(yīng)用發(fā)展速度較快。
圖 人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用圖譜
資料來源:創(chuàng)業(yè)邦研究中心
2.人工智能在醫(yī)療行業(yè)的具體應(yīng)用場(chǎng)景
醫(yī)學(xué)影像。人工智能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像,通過深度學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)機(jī)器對(duì)醫(yī)學(xué)影像的分析判斷,是協(xié)助醫(yī)生完成診斷、治療工作的一種輔助工具,幫助更快的獲取影像信息,進(jìn)行定性定量分析,提升醫(yī)生看圖/讀圖的效率,協(xié)助發(fā)現(xiàn)隱藏病灶。 人工智能通過影像分類、目標(biāo)檢測(cè)、圖像分割、圖像檢索等方式,完成病灶識(shí)別與標(biāo)注,三維重建,靶區(qū)自動(dòng)勾畫與自適應(yīng)放療等功能,應(yīng)用在疾病的篩查、診斷和治療階段。目前較為火熱的應(yīng)用有肺部篩查、糖網(wǎng)篩查、腫瘤診斷和治療等。
藥物挖掘。人工智能在藥物研發(fā)上的應(yīng)用可總結(jié)為臨床前和臨床后兩個(gè)階段。臨床前階段:將深度學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于藥物臨床前研究,在計(jì)算機(jī)上模擬藥物篩選的過程,包括靶點(diǎn)選擇、藥效和晶型分析等,預(yù)測(cè)化合物的活性、穩(wěn)定性和副作用,快速 、準(zhǔn)確地挖掘和篩選合適的化合物或生物,提高篩選效率,優(yōu)化構(gòu)效關(guān)系。臨床后階段:針對(duì)臨床試驗(yàn)的不同階段,利用人工智能技術(shù)對(duì)患者病歷進(jìn)行分析,迅速篩選符合條件的被試者,監(jiān)測(cè)管理臨床試驗(yàn)過程中的患者服藥依從性和數(shù)據(jù)收集過程,提高臨床試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
虛擬助理。醫(yī)療虛擬助理是基于醫(yī)療領(lǐng)域的知識(shí)系統(tǒng),通過人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,從而在就醫(yī)過程中,承擔(dān)診前問詢、診中記錄等工作,成為醫(yī)務(wù)人員的合作伙伴,使醫(yī)生有更多時(shí)間可以與患者互動(dòng)。醫(yī)療虛擬助理根據(jù)參與就醫(yī)過程的功能不同,主要有智能導(dǎo)診分診,智能問診,用藥咨詢和語(yǔ)音電子病歷等方向。
第七部分智能駕駛行業(yè)分析
1.智能駕駛行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
智能駕駛行業(yè)的中心業(yè)務(wù)是以Google、百度為代表的智能駕駛操縱解決方案提供商和以特斯拉、蔚來為代表的成車廠商。該類廠商,上接上游軟硬件提供商,下接公司和消費(fèi)者,在整個(gè)業(yè)務(wù)鏈中扮演至關(guān)重要的一環(huán)。
產(chǎn)業(yè)鏈上游廠商多為細(xì)分技術(shù)提供商,如深度學(xué)習(xí)、人機(jī)交互、圖像識(shí)別和新材料、新制造新能源等。
智能駕駛產(chǎn)業(yè)鏈圖譜
資料來源:創(chuàng)業(yè)邦研究中心
2.智能駕駛市場(chǎng)分析
伴隨著 ADAS 技術(shù)的不斷更新,推斷全球 L1-L5 智能駕駛市場(chǎng)的滲透率會(huì)在接下來 5年內(nèi)處于高速滲透期,然 后伴隨半無人駕駛的普及進(jìn)入穩(wěn)速增長(zhǎng)期。在未來的 2025 年無人駕駛放量階段后,依賴全產(chǎn)業(yè)鏈的配合而進(jìn)入市場(chǎng)成熟期。預(yù)測(cè)到2030年,全球 L4/5 級(jí)別的自動(dòng)駕駛車輛滲透率將達(dá)到 15%,單車應(yīng)用成本的顯著提升之 外,從 L1-L4 級(jí)別的智能駕駛功能全面滲透為汽車產(chǎn)業(yè)帶來全面的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
按照 IHS Automotive 保守估計(jì),全球 L4/L5 自動(dòng)駕駛汽車產(chǎn)量在 2025 年將接近 60 萬輛,并在 2025- 2035 年間獲得高速發(fā)展,年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到43%,并在2035年達(dá)到2100萬輛。另有接近 7600 萬輛的汽車具備部分自動(dòng)駕駛功能,同時(shí)會(huì)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈衍生市場(chǎng)的大規(guī)模催化擴(kuò)張。
根據(jù)獨(dú)立市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu) Strategy Engineers 的預(yù)測(cè),L4 高度自動(dòng)駕駛等級(jí)下,自動(dòng)駕駛零部件成本約在 3100 美元/車,其中硬件占比 45%,軟件占比 30%,系統(tǒng)整合占比 14%,車聯(lián)網(wǎng)部分占比 11%。按照全球 1 億輛量 產(chǎn)規(guī)模計(jì)算,理想假設(shè)所有車輛全部達(dá)到 L4 高度自動(dòng)駕駛水平,那么全球自動(dòng)駕駛零部件市場(chǎng)規(guī)模在 2020 年 將達(dá)到 3100 億美元。
第八部分中國(guó)人工智能企業(yè)畫像分析
隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟,人工智能創(chuàng)業(yè)的難度逐步降低。創(chuàng)新的大門吸引眾多創(chuàng)業(yè)企業(yè)進(jìn)入。為了觀察行業(yè)風(fēng)向,助力創(chuàng)新企業(yè)發(fā)展,創(chuàng)業(yè)邦研究中心對(duì)國(guó)內(nèi)200多家人工智能創(chuàng)業(yè)公司進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)研,從發(fā)展能力、創(chuàng)新能力、融資能力等多維度指標(biāo),評(píng)選出“2018中國(guó)人工智能創(chuàng)新成長(zhǎng)企業(yè)50強(qiáng)”。
地域分布
全國(guó)88%的人工智能企業(yè)聚集在北京、上海、廣東和江蘇。其中,北京人工智能企業(yè)最多,占比高達(dá)39.66%;其次是上海,人工智能企業(yè)占比達(dá)21.55%;位列第三的是廣東,人工智能企業(yè)占達(dá)15.52%。北京以領(lǐng)先全國(guó)其他地區(qū)的政策環(huán)境、人才儲(chǔ)備、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、資本支持等,成為人工智能創(chuàng)業(yè)首要陣地;華東地區(qū)的上海、江蘇、浙江均有良好的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和科技實(shí)力,人工智能應(yīng)用實(shí)力雄厚,也聚集了一批人工智能垂直產(chǎn)業(yè)園;廣東互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá),企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)需求強(qiáng)烈,依靠大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈推動(dòng)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
行業(yè)分布
從行業(yè)大類分布來看,行業(yè)應(yīng)用層的企業(yè)占比最大,為56.03%;其次是應(yīng)用技術(shù)層的企業(yè),占比達(dá)31.04%;基礎(chǔ)技術(shù)層的企業(yè)占比最小,僅為12.93%。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,人工智能與場(chǎng)景深度融合,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,行業(yè)應(yīng)用公司比重不斷提升。在基礎(chǔ)層技術(shù)方面,國(guó)際IT巨頭占據(jù)行業(yè)領(lǐng)先地位, 國(guó)內(nèi)與國(guó)際差距明顯,中小初創(chuàng)企業(yè)很難進(jìn)入。
從行業(yè)應(yīng)用來看,智能金融企業(yè)占比最大,為16.92%;其次是機(jī)器人企業(yè),占比達(dá)15.38%;位列第三的是智能駕駛和智能教育,占比均為12.31%。金融行業(yè)的強(qiáng)數(shù)據(jù)導(dǎo)向?yàn)槿斯ぶ悄艿穆涞靥峁┝水a(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),智慧金融被列入國(guó)家發(fā)展規(guī)劃中,龐大的金融市場(chǎng)為人工智能落地帶來了發(fā)展前景。機(jī)器人作為人工智能產(chǎn)業(yè)落地輸出, 目前市場(chǎng)需求較大,商業(yè)機(jī)器人占據(jù)較大份額。中國(guó)智能駕駛市場(chǎng)在資本推動(dòng)下進(jìn)入者較多,企業(yè)積極推動(dòng)應(yīng)用落地,百度、北汽等大型企業(yè)嘗試商業(yè)化落地智能駕駛汽車。人工智能推動(dòng)教育個(gè)性化落地,相關(guān)初創(chuàng)企業(yè)涉入教育藍(lán)海,推動(dòng)智慧教育的發(fā)展。
收入情況
收入分布在500-10000萬之間的企業(yè)最多,占比達(dá)49.14%;500萬以下的企業(yè)位居其次,占比達(dá) 26.72%;位列第三的是10000-100000萬之間的企業(yè),占比為17.24%。
最新估值
企業(yè)最新估值均在億元級(jí)別,且分布較為均衡。三成企業(yè)估值超過15億元,還有企業(yè)估值達(dá)到百億級(jí)別,如優(yōu)必
選科技、達(dá)闥科技和商湯科技等,將來或?qū)④Q身人工智能獨(dú)角獸企業(yè)。(備注:分析樣本量剔除一半未披露企業(yè))
第九部分典型企業(yè)案例分析
1.Atman
企業(yè)概述
Atman由來自微軟的人工智能科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦,提供專業(yè)領(lǐng)域機(jī)器翻譯、機(jī)器寫作、知識(shí)圖譜、大數(shù)據(jù)智能采集挖掘等語(yǔ)言智能產(chǎn)品,致力于成為醫(yī)學(xué)、新聞、法律等專業(yè)領(lǐng)域語(yǔ)言智能專家,為專業(yè)領(lǐng)域用戶賦能,推動(dòng)專業(yè)領(lǐng)域用戶進(jìn)入人工智能時(shí)代,助力專業(yè)領(lǐng)域文字智能水平實(shí)現(xiàn)跨越式提升。Atman已為強(qiáng)生、新華社參考消息、北大法寶、君合律師事務(wù)所等世界領(lǐng)先藥企、新聞媒體、法律服務(wù)機(jī)構(gòu)開發(fā)機(jī)器翻譯、機(jī)器寫作、知識(shí)圖譜、大數(shù)據(jù)智能采集挖掘等語(yǔ)言智能產(chǎn)品。
目前Atman在北京和蘇州兩地運(yùn)營(yíng),能快速響應(yīng)全國(guó)各地客戶需求。
企業(yè)團(tuán)隊(duì)
創(chuàng)始人&CEO:馬磊
清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系畢業(yè),曾先后在微軟研究院和工程院擔(dān)任研究員和架構(gòu)師,機(jī)器學(xué)習(xí)專家、多次創(chuàng)業(yè)者、曾主導(dǎo)多項(xiàng)人工智能重大項(xiàng)目,和申請(qǐng)國(guó)際專利共計(jì)15+項(xiàng)。
Atman公司核心團(tuán)隊(duì)由來自微軟、百度、法電等領(lǐng)域高端人才和資深技術(shù)人才組成,公司員工40人,其中碩士以上學(xué)歷占比60%,技術(shù)開發(fā)人員占比70%,一半以上來自微軟亞洲研究院和工程院。
核心技術(shù)與產(chǎn)品
技術(shù)方面,擅長(zhǎng)機(jī)器學(xué)習(xí)(深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、群體智能)在復(fù)雜問題的應(yīng)用,和國(guó)際專利15項(xiàng),Atman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器翻譯系統(tǒng)于2016年9月首秀,早于谷歌的GNMT,專業(yè)領(lǐng)域翻譯效果在公測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)客戶測(cè)試中均持續(xù)領(lǐng)先。核心產(chǎn)品為垂直領(lǐng)域機(jī)器翻譯、機(jī)器寫作、知識(shí)圖譜抽取構(gòu)建、大數(shù)據(jù)智能挖掘等語(yǔ)言智能產(chǎn)品。
Atman的機(jī)器翻譯產(chǎn)品可自動(dòng)翻譯編輯專業(yè)文獻(xiàn)、報(bào)告、音視頻和網(wǎng)頁(yè),支持私有部署和云端混合部署,提供包括數(shù)據(jù)隱私安全以及自學(xué)習(xí)的端到端解決方案。
機(jī)器寫作可對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速搜索、過濾、聚類,根據(jù)行業(yè)需求自動(dòng)生成專業(yè)文檔,適用于所有專業(yè)寫作場(chǎng)景,可大幅減少專業(yè)報(bào)告寫作過程中的繁復(fù)工作,大幅提升專業(yè)領(lǐng)域?qū)懽餍省?/p>
知識(shí)圖譜可實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的語(yǔ)義檢索、長(zhǎng)鏈推理、意圖識(shí)別、因果分析,形成一個(gè)全局知識(shí)庫(kù)。大數(shù)據(jù)智能采集挖掘系統(tǒng)為專業(yè)領(lǐng)域用戶提供智能數(shù)據(jù)源管理、海量專業(yè)數(shù)據(jù)獲取和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)自動(dòng)解析并結(jié)合知識(shí)圖譜提供auto-screening、知識(shí)重構(gòu)、專業(yè)決策輔助,幫助用戶建立強(qiáng)大的以專業(yè)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)輔助能力。
2.黑芝麻
企業(yè)概述
黑芝麻智能科技有限公司是一家視覺感知核心技術(shù)與應(yīng)用軟件開發(fā)企業(yè),2016年分別在美國(guó)硅谷和上海成立研發(fā)中心,主攻領(lǐng)域?yàn)榍度胧綀D像、計(jì)算機(jī)視覺,公司核心業(yè)務(wù)是提供基于圖像處理、計(jì)算圖像以及人工智能的嵌入式視覺感知平臺(tái),為ADAS及自動(dòng)駕駛提供完整的視覺感知方案。
目前公司和博世、滴滴、蔚來、上汽、上汽大通、EVCARD、中科創(chuàng)達(dá)、車聯(lián)天下和云樂新能源等展開深入合作,提供基于視覺的感知方案;除此之外,公司還在消費(fèi)電子、智能家居等領(lǐng)域布局為智能終端提供視覺解決方案。目前公司已經(jīng)完成A+輪融資。
企業(yè)團(tuán)隊(duì)
團(tuán)隊(duì)核心成員來自于OmniVision、博世、安霸、英偉達(dá)和高通等知名企業(yè),平均擁有超過15年以上的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn),畢業(yè)于清華、交大、中科大和浙大等知名高校。
創(chuàng)始人&CEO:?jiǎn)斡浾麓饲霸诠韫纫患胰蝽敿獾膱D像傳感器公司工作近20年,離職前擔(dān)任該公司的技術(shù)副總裁一職,工作內(nèi)容覆蓋了圖像傳感器研發(fā)和設(shè)計(jì)、圖像處理算法研發(fā)和圖像處理芯片設(shè)計(jì)。
核心技術(shù)和產(chǎn)品
在汽車領(lǐng)域,黑芝麻可提供車內(nèi)監(jiān)控方案(DMS),自動(dòng)泊車方案(AVP),ADAS/自動(dòng)駕駛感知平臺(tái)方案。黑芝麻智能科技提供的解決方案包括算法和芯片兩個(gè)核心部分:黑芝麻感知算法從基礎(chǔ)的控光技術(shù),到面向AI的圖像處理技術(shù)出發(fā)來提高成像質(zhì)量,以及應(yīng)用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練,結(jié)合視頻處理和壓縮技術(shù),形成從傳感器端到應(yīng)用端的處理過程;黑芝麻芯片平臺(tái)采用獨(dú)有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),包括獨(dú)有的圖像處理,視頻壓縮和計(jì)算機(jī)視覺模塊,與黑芝麻視覺算法結(jié)合,采用16nm制程,設(shè)計(jì)功耗2.5w,每秒浮點(diǎn)計(jì)算達(dá)20T。
3.乂學(xué)教育
企業(yè)概述
乂學(xué)教育,成立于2014年,是一家網(wǎng)絡(luò)教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu),采用人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù),為學(xué)生提供量身定制學(xué)習(xí)解決方案和個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容。核心團(tuán)隊(duì)來自美國(guó)Knewton、Realizeit、ALEKS等人工智能教育公司,銷售團(tuán)隊(duì)有全國(guó)40億toC銷售額的經(jīng)驗(yàn)。
企業(yè)自主研發(fā)了針對(duì)中國(guó)K12領(lǐng)域的學(xué)生智適應(yīng)學(xué)習(xí)產(chǎn)品,其核心部分是以高級(jí)算法為核心的智適應(yīng)學(xué)習(xí)引擎“松鼠AI”,該產(chǎn)品擁有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),能夠模擬真實(shí)特級(jí)教師教學(xué)。企業(yè)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文得到了全球國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議AIED、CSEDU、UMAP認(rèn)可,并在紐約設(shè)計(jì)了人工智能教育實(shí)驗(yàn)室,與斯坦福國(guó)際研究院(SRI)在硅谷成立了人工智能聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。
主要產(chǎn)品
學(xué)生智適應(yīng)學(xué)習(xí)是以學(xué)生為中心的智能化、個(gè)性化教育,在教、學(xué)、評(píng)、測(cè)、練等教學(xué)過程中應(yīng)用人工智能技術(shù),在模擬優(yōu)秀教師的基礎(chǔ)之上,達(dá)到超越真人教學(xué)的目的。該產(chǎn)品性價(jià)比高,以人工智能+真人教師的模式,做到因材施教,有效解決傳統(tǒng)教育課時(shí)費(fèi)用高,名師資源少,學(xué)習(xí)效率低等問題。
智適應(yīng)學(xué)習(xí)人工智能系統(tǒng)
智適應(yīng)學(xué)習(xí)人工智能系統(tǒng)模擬特級(jí)教師,采用圖論、概率圖模型,機(jī)器學(xué)習(xí)完成知識(shí)點(diǎn)拆分和個(gè)人學(xué)習(xí)畫像,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、邏輯斯蒂回歸和遺傳算法為學(xué)生實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)推薦最佳學(xué)習(xí)路徑,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育。
業(yè)務(wù)模式
線上與線下,2B和2C相結(jié)合。以松鼠AI智適應(yīng)系統(tǒng)教學(xué)為主,真人教師輔助,學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)在線上學(xué)習(xí)課程。開創(chuàng)教育新零售模式,授權(quán)線下合作學(xué)校,已在全國(guó)100多個(gè)城市開設(shè)500多家學(xué)校。
4.云從科技
企業(yè)概述
云從科技成立于2015年4月,是一家孵化于中國(guó)科學(xué)院重慶研究院的高科技企業(yè),專注于計(jì)算機(jī)視覺與人工智 能。云從科技是人工智能行業(yè)國(guó)家隊(duì),是中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目人臉識(shí)別團(tuán)隊(duì)唯一代表,唯一一家同時(shí)受邀制定人 臉識(shí)別國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)。2018年,云從科技成為祖國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)行路上的人工智能先鋒,與 非洲南部第二大經(jīng)濟(jì)體津巴布韋政府完成簽約。
云從科技奠定了行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位: 國(guó)家肯定,國(guó)家發(fā)改委2017、2018年人工智能重大工程承建單位;頂層設(shè)計(jì),唯一同時(shí)制定國(guó)標(biāo)、部標(biāo)和行標(biāo)的人工智能企業(yè);模式創(chuàng)新,三大平臺(tái)解決方案,科學(xué)家平臺(tái)、核心技術(shù)平臺(tái)和行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)。
企業(yè)核心團(tuán)隊(duì)
創(chuàng)始人
周曦博士,師從四院院士、計(jì)算機(jī)視覺之父—ThomasS.Huan黃煦濤教授,專注于人工智能識(shí)別領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)視覺 研究。入選中科院“百人計(jì)劃”,曾任中國(guó)科學(xué)院重慶研究院信息所副所長(zhǎng)、智能多媒體技術(shù)研究中心主任。
周曦博士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)曾在計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別、圖像識(shí)別、音頻檢測(cè)等國(guó)際挑戰(zhàn)賽中7次奪冠;在國(guó)際頂級(jí)會(huì)議、雜志 上發(fā)表60余篇文章,被引用上千次。
核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)
云從科技依托美國(guó)UIUC和硅谷兩個(gè)前沿實(shí)驗(yàn)室,中科院、上海交大兩個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室上海、廣州、重慶、成都四 個(gè)研發(fā)中心組成的三級(jí)研發(fā)架構(gòu)。目前研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)超過300人,80%以上擁有碩士學(xué)歷。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
全方位多維智能學(xué)習(xí)模塊適應(yīng)不同場(chǎng)景要求;模塊化設(shè)計(jì)為在工業(yè)視覺、醫(yī)學(xué)影像、自動(dòng)駕駛AR等領(lǐng)域擴(kuò)展打下良好基礎(chǔ)。
云從科技具有高技術(shù)壁壘:世界智能識(shí)別挑戰(zhàn)賽成績(jī)斐然,在CLEAR、 ASTAR、 PASCAL VOC、 IMAGENET、FERA以及微軟全球圖像識(shí)別挑戰(zhàn)賽上共計(jì)奪得7次世界冠軍;在銀行、公安等行業(yè)智能識(shí)別技術(shù) PK實(shí)戰(zhàn)中,85次獲得第一;2018年,云從科技入選MIT全球十大突破性技術(shù)代表企業(yè)。
在跨鏡追蹤(ReID)技術(shù)上取得重大突破。Market-1501,DukeMTMC-reID,CUHK03三個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)集體刷 新世界記錄, Market-1501上的首位命中率達(dá)到96.6%,首次達(dá)到商用水平。
正式在國(guó)內(nèi)“3D結(jié)構(gòu)光人臉識(shí)別技術(shù)”,可全面應(yīng)用于手機(jī)、電腦、機(jī)具、設(shè)備、家電。相較以往的2D人 臉識(shí)別及以紅外活體檢測(cè)技術(shù),3D結(jié)構(gòu)光人臉識(shí)別技術(shù)擁有不需要用戶進(jìn)行任何動(dòng)作配合完成活體驗(yàn)證的功能, 分析時(shí)間壓縮到了毫秒級(jí)以及不受環(huán)境光線強(qiáng)弱的影響等諸多優(yōu)點(diǎn),受到國(guó)際巨頭公司的關(guān)注。
行業(yè)應(yīng)用
目前國(guó)內(nèi)有能力自建系統(tǒng)的銀行約為148家。截止2018年3月15日,已經(jīng)完成招標(biāo)的銀行約為121家,其中云從科 技中標(biāo)了88家總行平臺(tái),市場(chǎng)占有率約為72.7%;在安防領(lǐng)域推動(dòng)中科院與公安部全面合作,通過公安部重大課題研發(fā)火眼人臉大數(shù)據(jù)平臺(tái)等智能化系統(tǒng),在民航領(lǐng)域,已經(jīng)與中科院重慶院合作覆蓋80%的樞紐機(jī)場(chǎng)。
5.Yi+
企業(yè)概述
北京陌上花科技是領(lǐng)先的計(jì)算機(jī)視覺引擎服務(wù)商,為企業(yè)提供視覺內(nèi)容智能化和商業(yè)化解決方案。致力于“發(fā)現(xiàn)視覺信息的價(jià)值”。
旗下品牌Yi+是世界一流的人工智能計(jì)算機(jī)視覺引擎,衣+是時(shí)尚商品搜索引擎。公司在圖像視頻中對(duì)場(chǎng)景、通用物體、商品、人臉的檢測(cè)、識(shí)別、搜索及推薦均達(dá)到領(lǐng)先水平。
目前公司和阿里巴巴、愛奇藝、優(yōu)酷土豆、中國(guó)有線、CIBN、中信國(guó)安、海信、華為、360等數(shù)十家頂級(jí)機(jī)構(gòu)/產(chǎn)品深度合作,通過提供邊看邊買引擎、圖像視頻內(nèi)容分析引擎、人臉識(shí)別引擎等基于視覺識(shí)別技術(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品服務(wù)于海量用戶,同時(shí)幫助政府機(jī)構(gòu)、廣電系統(tǒng)、內(nèi)容媒體、零售商、電商、視聽設(shè)備等行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能分析、智能互動(dòng)與場(chǎng)景營(yíng)銷。目前公司已經(jīng)獲得B輪融資。
企業(yè)團(tuán)隊(duì)
團(tuán)隊(duì)成員來自于斯坦福、耶魯、帝國(guó)理工、新加坡國(guó)大、南洋理工、清華、北大、中科院等名校及谷歌、微軟、IBM、英特爾、阿里巴巴、騰訊、百度、華為等名企。
創(chuàng)始人&CEO:張默
北京大學(xué)軟件工程碩士, 南洋理工大學(xué)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新碩士。連續(xù)創(chuàng)業(yè)者, 曾任華為算法工程師、微軟WindowsMobile工程師、 IBM SmarterCity 架構(gòu)師,北方區(qū)合作伙伴經(jīng)理,主機(jī)Linux中國(guó)區(qū)負(fù)責(zé)人,中國(guó)區(qū)開源聯(lián)盟負(fù)責(zé)人,年銷售額數(shù)億。 2013年創(chuàng)業(yè)于美國(guó)硅谷和新加坡,2014年6月在中國(guó)設(shè)立北京陌上花科技有限公司。
核心技術(shù)與產(chǎn)品
技術(shù)方面,在國(guó)際頂級(jí)計(jì)算機(jī)視覺競(jìng)賽ImageNet中,成績(jī)?cè)^谷歌、斯坦福等,2015-2016年2年獲得十項(xiàng)世界第一。2018年3月,人臉識(shí)別準(zhǔn)確率位列LFW榜首。Yi+通過遵循無限制,標(biāo)記的外部數(shù)據(jù)協(xié)議。 Yi+的系統(tǒng)由人臉檢測(cè),人臉對(duì)齊和人臉描述符提取組成。使用多重?fù)p失和訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練CNN模型,其中包含來自多個(gè)來源的約10M個(gè)圖像,其中包含150,000個(gè)人(訓(xùn)練數(shù)據(jù)集與LFW沒有交集)。在測(cè)試時(shí), Yi+使用原始的LFW圖像并應(yīng)用簡(jiǎn)單的L2norm。圖像對(duì)之間的相似性用歐氏距離來測(cè)量,最終取得優(yōu)異成績(jī)。
公司的核心產(chǎn)品主要包括視覺搜索引擎,圖像視頻分析引擎以及人臉識(shí)別和分析引擎:
行業(yè)解決方案
針對(duì)營(yíng)銷、安防、相機(jī)和電視的不同特點(diǎn),推出相應(yīng)解決方案。
營(yíng)銷+AI。場(chǎng)景化廣告方案中,大屏AI助理信息流推薦、神字幕、物體/人臉AR動(dòng)態(tài)貼圖、video-out、場(chǎng)景化角標(biāo)與廣告濾鏡等形式的廣告內(nèi)容推薦,適用于快消、汽車、電商、IT、金融、旅游服務(wù)等多個(gè)行業(yè)。
智慧城市+AI。使用計(jì)算及視覺助力智慧城市,在智慧安防、智慧交通、智慧園區(qū)等方面提供解決方案。在智慧安防實(shí)時(shí)識(shí)別上,實(shí)時(shí)處理直播攝像頭信息,算法反應(yīng)敏捷,相應(yīng)迅速。建立智慧園區(qū)方案模型,考慮擴(kuò)展性&靈活性、數(shù)據(jù)管理、松散耦合性、安全性、實(shí)時(shí)整合性以及功能性和非功能性需求等技術(shù)方案要素,從業(yè)務(wù)和技術(shù)兩方面整合解決方案實(shí)現(xiàn)步驟。
電視+AI。電視+AI的解決方案賦予智能電視多樣播放能力和營(yíng)銷能力。
相機(jī)+AI。相機(jī)更具交互能力。用戶通過搜索關(guān)鍵字標(biāo)簽同步展示圖片,打通相冊(cè)和購(gòu)物一站式體驗(yàn)。準(zhǔn)確識(shí)別人物屬性特征,動(dòng)態(tài)適應(yīng)表情變化,可以在視頻以及圖像中對(duì)人臉實(shí)時(shí)檢測(cè),基于深度學(xué)習(xí)技術(shù),進(jìn)行人臉相似度檢測(cè),實(shí)現(xiàn)面部關(guān)鍵點(diǎn)定位、妝容圖像渲染,試用與粉底、唇彩以及眼影等多種虛擬試裝方式。實(shí)時(shí)檢測(cè)攝像頭中出現(xiàn)的物品、場(chǎng)景和人臉等,添加AR效果,SDK支持本地檢測(cè)、識(shí)別、追蹤,平均檢測(cè)幀率可達(dá)到25fps。
新零售+AI。Yi+新零售解決方案是基于公司自主研發(fā)的人臉識(shí)別、商品識(shí)別和其他圖像識(shí)別算法技術(shù)為核心,建立一整套基于人臉、商品的智能零售門店管理方案。Yi+新零售解決方案主要包含數(shù)據(jù)采集、算法模型說明和部署方案三部分,其中數(shù)據(jù)采集包括人臉數(shù)據(jù)采集、商品數(shù)據(jù)采集;算法模型說明包括識(shí)別算法訓(xùn)練、商品識(shí)別、識(shí)別輸出;部署方案包括本地部署、云端部署、本地部署與云端部署結(jié)合。
6.擎創(chuàng)科技
企業(yè)簡(jiǎn)介
擎創(chuàng)科技成立于2016年,專注于將人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)賦予傳統(tǒng)IT運(yùn)維/企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理,為企業(yè)客戶提供智能運(yùn)維大數(shù)據(jù)分析解決方案,從而取代和改善對(duì)高技能運(yùn)維人員嚴(yán)重依賴的現(xiàn)狀。2017年,擎創(chuàng)科技已實(shí)現(xiàn)全年2000萬營(yíng)收,迅速成為國(guó)內(nèi)AIOps領(lǐng)域的領(lǐng)跑者和中流砥柱。2018年初,擎創(chuàng)科技完成了數(shù)千萬人民幣的A輪融資,由火山石投資領(lǐng)投,晨暉創(chuàng)投、元璟資本及新加坡STTelemedia跟投。
核心團(tuán)隊(duì)
擎創(chuàng)團(tuán)隊(duì)的核心成員主要由BMC、微軟等美國(guó)企業(yè)服務(wù)上市公司的運(yùn)維老兵,與新浪、餓了么等知名互聯(lián)網(wǎng)公司的大數(shù)據(jù)、算法專家組成,核心團(tuán)隊(duì)成員至少擁有10年以上的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。其中CEO楊辰是國(guó)內(nèi)最頂級(jí)的B端銷售,曾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)獲得10倍的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng);CTO葛曉波擁有長(zhǎng)達(dá)15年的企業(yè)級(jí)軟件開發(fā)和運(yùn)維經(jīng)驗(yàn);而產(chǎn)品總監(jiān)屈中泠則來自甲方,創(chuàng)業(yè)前為浦發(fā)硅谷銀行企業(yè)架構(gòu)師,深知甲方對(duì)企業(yè)運(yùn)維產(chǎn)品的需求。這個(gè)曾經(jīng)深耕于運(yùn)維企業(yè)服務(wù)市場(chǎng)的團(tuán)隊(duì),如今在智能運(yùn)維企業(yè)服務(wù)賽道繼續(xù)領(lǐng)跑,讓擎創(chuàng)科技成為最懂企業(yè)的客戶,最值得企業(yè)客戶信賴的軟件廠商。
主要產(chǎn)品
“夏洛克AIOps” 作為擎創(chuàng)自主研發(fā)的大數(shù)據(jù)智能運(yùn)維主打產(chǎn)品,自2016年上線以來,已從1.0版本升級(jí)至1.9版本,可應(yīng)用在金融、大型制造業(yè)、鐵路民航、能源電力等涉及國(guó)家發(fā)展和民生問題的多種行業(yè)。在2017全球運(yùn)維大會(huì)上,夏洛克AIOps獲得由中國(guó)信息通信研究院與高效運(yùn)維社區(qū)聯(lián)合頒發(fā)的“年度最具影響力AIOps產(chǎn)品”獎(jiǎng)。
“夏洛克AIOps”充分利用自研算法輔助客戶實(shí)現(xiàn)IT運(yùn)維價(jià)值,結(jié)合客戶的現(xiàn)有情況,規(guī)劃從傳統(tǒng)ITOM至AIOps智能運(yùn)維的一站式路徑,助其運(yùn)營(yíng)落地,由此打破數(shù)據(jù)孤島,建立統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)智能分析平臺(tái),實(shí)現(xiàn)以人工智能為核心,驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)IT運(yùn)維監(jiān)、管、控三個(gè)層面,并將相關(guān)運(yùn)維數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展現(xiàn)。
“夏洛克AIOps”擁有多項(xiàng)自研算法,猶如運(yùn)維界的福爾摩斯,能迅速發(fā)現(xiàn)并定位運(yùn)維問題的根因,實(shí)現(xiàn)秒級(jí)排障,最大程度避免企業(yè)產(chǎn)生重大損失。更有價(jià)值的是,“夏洛克AIOps”還能通過長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累和機(jī)器學(xué)習(xí),運(yùn)用新型深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè),幫助企業(yè)提前規(guī)劃IT資源,高效預(yù)防各類黑天鵝事件的發(fā)生。
商業(yè)模式
目前,擎創(chuàng)科技已與多家金融和制造行業(yè)標(biāo)桿客戶形成穩(wěn)定的合作關(guān)系,包括浦發(fā)銀行、浦發(fā)硅谷銀行、國(guó)家開發(fā)銀行、上海鐵路局、銀聯(lián)、海爾、浙江能源等。針對(duì)不同客戶,采用個(gè)性化的商業(yè)模式進(jìn)行服務(wù),目前主要有私有模式和SaaS模式兩種,都具有較強(qiáng)的可復(fù)制性。
核心優(yōu)勢(shì)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)