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智能增强时代推进新一轮学习革命 ——访中国科学院院士吴朝晖教授
2020年07月24日 09:16 来源:《电化教育研究》2020年第8期 作者:沈阳 田浩 黄云平 字号
关键词:智能教育;混合增强智能;学习革命;人机协同;人才培养

内容摘要:在高等教育领域,人工智能将推动教育1.0迅速转向学习2.0,形成全新的教育理念与教育方式,包括人工智能等多学科的交叉汇聚将提升复合型人才培养质量等。

关键词:智能教育;混合增强智能;学习革命;人机协同;人才培养

作者简介:

  摘要:吴朝晖院士从人工智能与学习革命的角度,就智能增强时代的基本内涵、新一代人工智能的独特性、人工智能对学习模式和人才培养的影响、浙江大学人工智能发展情况等方面展开了详细论述。他认为,以人工智能为标志、以数据和计算为驱动力的智能增强时代将深刻改变人类生活,形成人、物理世界、智能机器、数字信息世界的四元空间;混合增强智能可以实现对教育各要素的全面重构,推动教育的深层次和系统性变革。在高等教育领域,人工智能将推动教育1.0迅速转向学习2.0,形成全新的教育理念与教育方式,包括人工智能等多学科的交叉汇聚将提升复合型人才培养质量等。

  关键词:智能教育;混合增强智能;学习革命;人机协同;人才培养

  作者简介:沈阳(1985—),女,安徽宿州人。助理研究员,博士,主要从事智慧教育、智慧学习环境等研究。E-mail:shenyang@bnu.edu.cn。黄云平为通讯作者,E-mail:waterping@zju.edu.cn

  一、如何理解智能增强时代

  访谈者:作为国内研究混合智能的著名专家,请您介绍一下“智能增强时代”的基本内涵和新一代人工智能的独特性。您曾经在2019国际人工智能与教育大会上提到它的“智慧特征、普惠价值和颠覆意义”,那么,在教育场景中应如何理解?

  吴朝晖:随着新一轮科技革命、产业革命和教育革命的进一步交汇, 移动互联网、超级计算、大数据等新技术进一步助推人工智能向新的发展阶段迈进,有望解决感知智能可适应性差、认知智能“天花板”低、通用人工智能发展乏力等问题,让跨界融合、群智开放、人机协同、自主操控成为可能。可以预见的是,人工智能将在算法等方面取得关键突破,变得更加“好学”和“聪明”,将形成可泛化、可协同、可进化、可解释的新结构,进而引领人类进入充满期待的“智能增强时代”。

  在智能增强时代,人机协同将成为新常态,并能够有效链接物理世界与数字信息世界。智能机器、数字信息世界作为新要素,拓展了人与物理世界组成的二元空间,四元空间在未来将成为主流。其中的显著变化在于,数据和算力将成为创新的驱动力,人类的行为和能力将被增强,体力活动和部分脑力活动可以由强大的机器智能等代劳,越来越多的未来场景将变为现实。以新一代人工智能为例,它将彰显更为独特的魅力。

  第一,新一代人工智能在技术属性上将体现智慧特征。伴随着脑科学、神经科学以及认知科学的不断探索与进步,人工智能可以更准确地模拟人类的感知、记忆、推理等功能,从而实现人类与智能机器在物理世界与数字信息世界中更加顺畅、自然的沟通。如人工智能与脑科学的结合,将借用脑推理等方面的研究成果,推动基于神经回路等模型的算法突破。

  在教育中,新一代人工智能将有助于创建智慧学习环境,营造更加和谐的人机交互体验,实现自然状态下对学生全方位信息的感知与收集,从而更加深入地理解学生的学习过程。根据收集的信息进行学习者的精准画像,研究学习行为分析、意图理解、认知状态追踪等学习认知模型,实现学习认知过程的多维度、跨学科跟踪,为教育决策提供更好的指引。

  第二,新一代人工智能在社会意义上将具有普惠价值。人工智能将推动各行各业从数字化、网络化向智能化加速跃进,让各类智能成果在物理世界和数字信息世界得到更加广泛的应用,进一步惠及人类个体与整体,在衣、食、住、行、医等各个方面改变世界与人类生活的面貌,如可折叠的穿戴设备、智能的服务机器人等将更为普遍。

  新一代人工智能丰富了教育供给方式,提升了教育供给水平,在智能技术的支持下可以实现优质资源的汇集共享与动态流转。对于学习者而言,学习资源的获取摆脱了时空限制,每位学习者都有均等的机会享受优质资源。智能技术调和了教育规模化与个性化这一对矛盾,能够有效弥合不同区域、不同学校之间的数字鸿沟,促进教育公平。

  第三,新一代人工智能在智能形态上将凸显颠覆意义。人类的灵活性、创造性与机器的稳定性、逻辑性可以进行优势互补,进而推动产生融合智能等具有生物特征的机器智能形态,促进人类社会从主客体之间的单一关系转变为主体系统与客体系统之间的多元关系,特别是物理世界、数字信息世界的生产力和生产关系以及社会秩序等将得到进一步重塑,如由智能机器引发的道德伦理、社会治理、隐私保护等将成为人类迫切需要解决的问题。

  人机协同的混合增强智能是未来社会的发展方向之一,也是智能教育的未来实践路径。在传统课堂教学中,教师的时间和精力往往被低层次、重复性工作所占据,难以顾及对学生批判性思考、创新力等高阶通用能力的培养。综合多模态人机交互、知识图谱、强化学习等方法,可以构造因材施教、教学相长的虚拟智能助教和导师;通过人机智能协同,对任务进行重新分配,让教师将精力投注于学生的个性化培养和全面发展上来。

  访谈者:进入智能增强时代,您认为人工智能将对未来的经济社会产生哪些积极影响?混合增强智能将如何推动我国智能教育的加速实现?

  吴朝晖:人工智能具有极其广泛的渗透性、极其普遍的赋能性和极其全面的变革性,在国家发展、人类进步、产业升级进程中已经展现了并将不断显现威力。习近平总书记也曾强调,以新一代人工智能为代表的重大创新可以为发展方式转变、经济结构优化、增长动力转换不断添薪续力。国家需要将人工智能作为全局性的发展战略,强化其经济增长力、科技创造力、生活供给力、发展竞争力等作用,推动各行各业全面地向更高质量发展。具体来说,主要是三个方面的积极作用:一是人工智能可以为国家抢占未来发展制高点构筑新优势;二是人工智能可以为人类追求幸福品质的生活指明新方向;三是人工智能可以为产业培育转型升级增长点提供新方案。

  人工智能对各行各业均带来变革性的影响,教育领域也不例外。我国在《教育现代化2035》和《新一代人工智能发展规划》中均明确指出,人工智能对于未来教育发展有促进作用和革新价值。作为人工智能的未来形态,混合增强智能对于智能教育的发展将起到重要的推动作用。

  首先,我们需要理解智能教育。智能教育是面向智能增强时代,以大数据、人工智能等技术为驱动,推动教育模式、教育内容乃至教育形态的变革,实现人的全面发展的教育。具体可以从以下几个角度来理解:

  一是人工智能加快了科技创新的赋能,正引发学科、理论、技术、人才等各方面的链式突破,推动各行各业从数字化、网络化向智能化加速转变。如智慧农业、智能教育、“人工智能+军事”等形式的出现,正以超越想象的力度提升国家发展的动能,开拓了国家新的发展空间。在教育领域,教师无法完全被人工智能替代,因此,人机协同的混合增强智能将是智能技术支持教育的重要形式,是未来同时满足教学效果和效率要求的必然选择。随着智能教育解决方案的逐步推广应用,学校课堂教学模式将由教师主导逐步转变为人机协同共教,两者优势互补;教育管理者也将在智能系统的支撑下作出科学决策;学生的学习将在智能学伴的陪同下变得更加个性化和有针对性。这些教育场景都需要教育者与学习者转换角色,与人工智能协同工作和学习。

  二是人工智能将变革人类的知识生产方式,弥合科学与人文的鸿沟,推进学科知识体系的重建、方法论的转变和研究范式的转型,以全新的方式促成人文科学、社会科学与自然科学之间的交叉汇聚,实现知识大融通,不断产生人类内在需要的新知识、新方法与新学科。如将人工智能的有关知识和技术手段移植到历史、艺术等学科领域,孕育文理交叉的科技文化、数字艺术等。为了使我国在未来占领人工智能技术高地,在世界舞台上扮演好引领者的角色,培养具备数字化生存以及适应智能社会发展能力的创新人才是重中之重。人工智能早已融入生产生活的各个方面,因此,需要提升各层次人才对人工智能的整体认识和应用水平。对于中小学生,应培养其对于人工智能的感性认识,并将逻辑思维、计算思维、编程思维等内容纳入核心素养的培育中来;对于高校,应积极推动“人工智能+X”专业人才的培养,即把人工智能与其他学科加以融合,实现人工智能对本学科的赋能;对于社会公众,则需要增强使用人工智能的意识,以人工智能服务日常工作和生活,并借助人工智能实现自己的智慧的沉淀和再创造。

  访谈者:我们都知道,今年最大的“灰犀牛”“黑天鹅”事件是新冠肺炎疫情,至今该疫情仍在国外肆虐。它的出现,将深刻影响人类的生产方式、生活形态和生命体验。在您看来,这次疫情是否会改变人类对人工智能的认知或智能增强时代的走向?

  吴朝晖:此次新冠肺炎疫情的爆发,让世界充分认识到人工智能的赋能威力和头雁效应,确切地讲,是让人工智能找到了另一块用武之地,从预判疫情发展态势到诊断新冠肺炎患者,从分析病毒基因到寻找密切接触者……几乎所有的防疫场景都离不开人工智能。人们普遍认识到,人工智能不是“遥不可及”的战略科技力量,而是在衣食住行等方面随处可见的“渗透式”科技。确切地讲,人工智能不仅仅是满足人类的物质需求,还将与人类的学习、健康等“有尊严的生存与发展”需求须臾不可分离。可以说,疫情的蔓延将倒逼人工智能的发展,它将以更加成熟、更加高级的发展姿态致力于以人为本的社会转型赋能,进一步实现人类发展能力的增强,如在智能核心技术攻关上,各国政府将集中力量在智能硬核技术和基础软件等方面取得突破,更加完善未来网络计算、泛在人工智能、无障感知互联、类脑计算等基础性、前瞻性领域研究布局,特别是加大对基础理论及算法的研究支持,强调建立自主可控的智能技术体系。

  对于智能增强时代而言,以科技手段应对疫情的过程可以帮助我们更好地理解四元空间虚实叠加的特点。因为疫情迫使人类进一步加快智能科技从培育到大规模迅速应用的进程。如在疫情期间,围绕互联网医疗、智慧康养、远程办公、虚拟社交、网络游戏、在线教育、金融科技、智慧物流等方面,出现了以消费与商业模式数字化转型为主要方式的新产业、新业态。

  具体到教育领域,疫情引发了社会对传统办学模式的反思。作为一名教育研究者和高校管理者,我认为,新式办学空间代表着高等教育发展的未来方向,是“互联网+教育”“智能+教育”的未来形态,将借助混合增强智能等科技打通现实世界办学与数字信息世界办学的“最后一公里”,进一步解决规模化教育和个性化教育的矛盾。新式办学空间倡导的是人机协同、师生交互、泛在学习,将突破传统办学时空的限制,从根本上改变高校育人、创新及服务模式,让高校成为无边界的校园与全天候的大学,特别是为后发高校在“新的赛道”实现办学的追赶、超越提供新机遇。在新式办学空间的探索方面,浙江大学通过人工智能、移动互联网等颠覆性科技进一步为办学赋能,建设了“网上浙大”,以线上、线下相结合的方式建立了与疫情防控相适应的办学秩序,重点推进了在线教育、网上科研、线上国际合作交流、智慧办公等,打造了“学在浙大”“研在浙大”等平台。

作者简介

姓名:沈阳 田浩 黄云平 工作单位:

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