精彩演讲|北京邮电大学人工智能系主任王小捷:北邮的人工智能专业建设
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2019首届中国人工智能教育大会在北京盛大召开,大会由教育部在线教育研究中心指导,中教全媒体主办,慧科集团协办,中国高等教育学会教育创新校企合作研究分会、中国电子学会现代教育技术分会支持了本次会议。北京邮电大学人工智能系主任王小捷教授在会上作了“北邮的人工智能专业建设”的分享。

北京邮电大学人工智能系主任王小捷

现场精彩演讲

各位老师、各位同仁大家下午好,很高兴能有这个机会跟大家做分享。这张图大家肯定都看过,各种各样的机构都对人工智能人才需求做分析,得出结论就是全球对人工智能人才的需求都非常旺盛,而且逐年递增。因此,人工智能专业人才培养成为一个非常重要的事情。具体到我国的人工智能专业的话,我做了个简单的时间轴,2001年,中国人工智能学会在第九次大会上提出在我国家逐步建立智能科学技术本科专业、2002年,第一届全国智能科学与技术教育学术研讨会召开、2004年,北京大学智能科学与技术本科专业在教育部备案、2005年,北京邮电大学等三所高校获批建设智能科学与技术本科专业……2018年,共有56所高校获批建设“智能科学与技术”本科专业,仅2018年这一年,新报“智能科学与技术”本科专业的高校达100所,同时有38所高校新报“人工智能”本科专业。所以说2018年是人工智能专业建设大爆发的一年,大量和智能相关的专业我都没有纳入其中。

下面我主要介绍一下北邮的人工智能专业建设情况。北邮的人工智能专业于2005年开始筹办,2006年进行了首次招生。2009年,北京邮电大学在计算机科学与技术一级学科下设置智能科学与技术二级学科硕士、博士点。2018年,北京邮电大学成立人工智能研究院与人工智能系。顺便说一下,北邮的计算机学科是双一流学科,依据最新的US NEWS数据,排名全球第28,ESI进入了全球前千分之一。

接下来我将从三个方面介绍下北邮的人工智能专业建设,分别是建设理念、培养体系和支撑体系。建设理念方面,我们做教学有个传统理念就是以内容驱动,大家首先要明确智能科学与技术专业的知识体系是什么,然后再依照知识体系来构建教学内容、教学方式和教学资源。

大家也知道在上个世纪80、90年代,输出导向的理念开始流行起来,很多欧美国家包括澳大利亚等都是以这样的方式建立了他们的教学体系。但其实后来他们也有很多反思,比如我们看到澳大利亚就已经在逐渐回缩,主要原因是因为以输出为导向的培养理念,外部需求非常庞杂。其次还因为市场变化比较快,我们本科生的培养周期为四年,现在的需求不等于四年后的需求,那么以现在的需求来决定现在的培养内容,就会有点问题,当然这是一个很好的思路。

那么我们的理念就是希望能结合这两种来做,一方面,我们要分析我们的需求,学生未来要干什么,另外一方面,我们觉得智能科学与技术一定存在于一个专业体系,有一个比较稳定的知识体系,要不然变化太大。

首先我们分析需求,从毕业去向看需求,这是我们2006年首次招生然后2010年毕业到目前为止所有毕业生的一个输出情况,大概是这样。60%的毕业生会选择进一步读研,出国的基本都是读研的,那么从这样的需求出发,我们就制定了我们的一个培养目标,再结合我们部分知识体系形成了这样一个方案。首先是知识基础方面,要有工学学士科学基础和思辨方法基础,还要有智能科学与技术专业学科基础知识;第二个是专业能力方面,要求学生有运用专业思维进行问题分析和研究的能力、运用专业知识进行系统设计和综合的能力;第三个是未来发展方面,我们强调学生持续学习、自我更新与发展的能力以及协作交流、服务、贡献社会的能力,这是我们的专业培养的总目标。

那么根据这个目标,我们依据工程教育认证通用标准制定了12项毕业要求。具体包括工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人与团队、沟通、项目管理和终身学习。我们将这12个要求与智能科学与技术的专业要求一点点结合起来。

具体可看一个小小的例子,智能技术与系统的设计与开发能力需要有一些支撑的课程,包括机器智能课程设计、机器学习课程设计、自然语言处理课程设计、机器视觉课程设计、毕业设计等,我们设计了这些课程,课程里面又需要支撑知识点,于是我们又把具体每一个课程的支撑知识点都列了出来。其实写这个文档非常费劲,回到刚才说的,国外的经验表明输出导向有时候也会极大的增加教师的某些负担。

还有其他的就不多说了,回过头来看,我们会发现这就是一条线,从需求出发引过来。同时我们还有本身的专业知识体系,2015年12月,教育部高等学校计算机类专业教职委成立了智能科学与技术专业教学指导工作组,开始构建智能科学与技术专业规范。首先是知识领域,分为数理知识、脑与认知、智能科学、计算机科学基础、电子科学基础、控制科学基础、智能系统及应用、社会与机器伦理八块内容。这八块内容又分为四个部分,第一部分是共性基础知识,包括数理知识等智能科学本身的技术知识、第二部分是背景学科基础知识,这部分讨论的是每个学校自己的智能科学与技术来源的差别是什么。比如有的学校是从计算机转过来的,有的学校则是电子,各个学校可以选择自己的学科背景,这对后面的智能系统应用产生直接的影响,因为技术的最后应用一定是从背景出发再应用到背景学科里去的、第三、四部分则分别是智能系统及应用和社会与机器伦理,这两部分也相当重要。

具体我再举个例子,智能科学基础领域的基础单元包括人工智能基础、模式识别与机器学习机器视觉、语音识别等,都在还不断的修改完善中,关于这些知识单元有哪些知识点都有很多具体的规定,但还在不断的完善中。

再回到应用领域,在这里要说明的是作为智能科学与技术专业本科教育的一部分,学生应该在一个应用领域或方向拥有专长。比如我们北邮的专长是什么?首先北邮智能处理的对象定义为内容,我就是处理内容的,这个内容进一步确定,一个是语言内容,一个是视觉内容。另外确定一下场景,就是在什么情况下的这种内容,我们找到两个具有代表性的,一个是信息网络,这属于大规模网络场景;另外一个是机器人,这是具体交互场景。所以我们基本定位就是这样的,非常的明确,可能有时候,大家会觉得定位有点窄,但实际上我们的场景,每个对象内容都非常丰富。这是基本的建设理念。我们由这个建设理念也定位了我们的特色。

第二个是培养体系,要达到这样一个目标我们的培养体系该怎么做?这是一个简单的结构,也是我们的课程体系。课程体系最下面是数理基础,其次是计算机基础,再其次是智能基础,智能基础面向我们的专长,主要是两门专业课程,一个是视觉信息处理,另一个是语言信息处理。再往上为了可以面向我们更多不同的场景,我们设计了由智能人机交互和智能信息网络这样两个特定的场景结合起来的课程,尤其是实践课程。

大家看这个图,因为这个PPT版面有限,我们没有把数学划进去。智能基础是一个保障,基础不仅在最下面,同时还有一个L型的部分,我想解释一下,人工智能目前来说还是处于不断发展的阶段,它有很多知识点随着时间的推移也许就沉淀到基础了,所以还有很多东西不是很明确,我们希望给学生在学习过程中不断汲取新知识的空间,当这些新知识可以成为基础的时候就把它们吸收为基础。应用方向就是刚才我说的那两个方面,可以看到从下开始就是语言处理和机器视觉,视觉上面接着就是智能交互的机器人实验、语言处理面向智能信息网络的实验,再往上面就是视觉和语言的一些专业课程,我们就是沿着我们的目标去设置相应课程的。

现在我再说一下支撑体系。首先是师资队伍,我们的专业师资队伍并不多,目前只有14人,今年可能再增加,其他的数理基础、计算机基础等专业都是依托我们相应的其它学院师资。我们的师资队伍中也是年轻人居多,专业主要分布在智能基础、自然语言处理、机器视觉和计算机软件。

教材建设方面,2013年10月,CAAI成立全国高等院校智能科学与技术专业系列教材编审委员会推了一系列全国高等院校智能科学与技术专业系列教材,其中我们学校承担了三本,分别是智能科学技术导论、机器智能和科技史与方法论。除此之外,我们近期还将推出系列新教材。

另一方面,尤其是在课堂教学方面,我们一直想尝试做翻转课堂的工作,我们希望基于慕课做翻转课堂的尝试。但目前还没有材料,最近我们会和学堂在线他们一起做一个人工智能的认证项目。这个认证项目,和传统的单个课程不一样,这里面包含一系列课程,作为第二专业辅修人工智能可能要学11门课。

这是北邮的智能科学与技术专业实验室,我们最早开始建设专业实验室时的想法是要加强一些基础课的实验,尤其是脑认知这样的课程比较抽象,虽然我们天天顶着一颗脑袋,但是我们对脑袋的了解其实很少,对脑内部结构的了解也很少、没有直观,所有我们就配备了一些关于脑科学的实验设备。当然我们还会将自己的科学成果运用到教学实践中,比如我们的语言和视觉方向,就有很多老师做这方面的研究,所以我们科研成果可以直接用上去。

我们还有一个叫做企业联合毕业设计的模式,就是学校和企业联合来给这个学生出题,由学生来完成毕业设计。

首先我们得有一个校企合作的联合双导师制,北邮是从二年级就开始有企业导师介入。学生的导师一定要有一个来自企业,我们筛选企业也比较严格。很多企业都不愿意单独给一个学生出一个导师,通常是一个导师带好几个学生。通常我们在大四开始的前两周让学生进到企业中实习,用两周的时间在实践中发现实际问题。

前期实习结束之后,根据学生反映的问题,我们会开专业选修课,机制非常灵活,一个学生我们也能开课,只要学生在企业实习中发现了这个问题,我们就可以为这个学生开相应需要的课。学完之后开始做毕设,学生可以依据实际情况来选择在学校还是在企业或者两边结合着来完成毕设。企业联合毕业设计模式的时间周期可能达到大半年,企业非常需要这样的人才,同时我们也对企业提出比较高的要求,我们需要企业一定要派出人来作为导师,引导我们的学生。

当然北邮也十分重视创新创业教育。比如说中国人工智能学会主办的全国大学生智能设计竞赛,这个竞赛的奖励十分丰厚,大家可以多多鼓励学生们来参赛。我们也鼓励学生积极参加其他学科竞赛,比如ACM、互联网创新创业大赛等。

北邮还在持续的做一些教学改革探索和实践,在专业培养规范、专业实践、导师制、专业综合改革试点等方面开展了教学改革项目,在落实的同时,也撰写了20余篇教学改革研究论文。

最后,我简单地做个总结。我觉得我们这十多年的探索还是取得了一定的成果的,就拿我们专业毕业生的总体情况来说,毕业设计平均良好率保持在90%以上,优秀率多次超过20%。我们的毕业生受到用人单位的一致好评,就业率是没有问题的,可以达到达100%。前两年做本科评估的时候我们也找了专业机构做调研,结果显示智能科学与技术专业是毕业生收入最高的专业。

读研的同学方面,我们学生出国去的学校非常好,同时也向清华北大、中科院等国内顶尖院校输送了众多优秀学生。无论是走学术路线,还是创新创业,我们的学生都十分优秀。我举一些优秀代表 ,张、祝等同学自主创业,获得400万美元A轮投资,产品面向企业客户,目前用户已超过三万家,保持40%的高速增长。范同学及队友在第34届ACM国际大学生程序设计竞赛中取得全球第14名。王同学在人工智能领域的国际顶级会议国际人工智能联合会议(IJCAI)上发表学术论文。

最后有三句话送给大家,这也是我们的经验总结。第一,培养体系,既需要专业规范、又需要各具特色;第二,培养过程,既需要夯实基础、又需要广泛实践;第三,培养单位,既需要高校主体,也需要企业助力。

谢谢,我的分享就到这里,谢谢大家!

(整理:中教全媒体 辛昀瑾)

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