AI专业建设谈 | 山东科技大学计算机科学与工程学院人工智能系主任崔宾阁: 以研究和应用为导向 致力培养高素质人工智能创新型人才
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引言

近年来,随着《新一代人工智能发展规划》、《高等学校人工智能创新行动计划》等政策文件的相继颁布,高校在人工智能的专业建设、学科建设、人才培养及产学研合作等多方面进行了积极尝试与有益探索,取得了丰硕的办学成果。

人工智能产业发展日新月异,高校在人工智能专业建设方面也面临着新的机遇与挑战。为此,中教全媒特别开设《人工智能专业建设谈》专栏,特邀高校人工智能学院院长、人工智能专业及学科建设负责人以及人工智能领域的专家学者畅谈人工智能专业建设的创新发展之路。

本期中教全媒体邀请到了山东科技大学计算机科学与工程学院人工智能系主任崔宾阁,分享山东科技大学人工智能专业建设的探索与作为。

山东科技大学计算机科学与工程学院人工智能系主任 崔宾阁

文 / 中教全媒体 张晓攀

专业建设有特色:厚数理基础 重应用实践

山东科技大学在人工智能专业建设方面有着厚重的办学历史和坚实的办学基础。山东科技大学计算机科学与工程学院于2016年7月由信息科学与工程学院更名而来,其前身是1985年成立的应用数学与软件工程系,已有四十余年办学历史。学院下设5个系、2个实验中心和9个办公室。

计算机科学与工程学院人工智能系主任崔宾阁介绍,学院拥有计算机科学与技术、软件工程、物联网工程、信息安全、智能科学与技术等5个本科专业。计算机科学与技术专业和软件工程专业是国家级一流本科专业,计算机科学与技术专业通过了工程教育专业认证。拥有国家级煤矿安全开采虚拟仿真实验中心和山东省省级计算机实验教学示范中心。建有山东省首批现代产业学院——腾讯人工智能学院。《数据结构》是国家一流本科课程和山东省课程思政示范课程,《操作系统》《计算机组成原理》《数据库原理》和《数据挖掘》等课程是山东省一流本科课程。程序设计与数据结构是山东省教学团队。

学院拥有计算机科学与技术一级学科博士点和博士后流动站,拥有电子信息和图书情报专业硕士点。计算机科学与技术是山东省高等学校高水平学科,是山东省历届重点学科、青岛市两届重点学科。拥有山东省智慧矿山信息技术重点实验室、山东省矿山物联网工程技术示范中心、山东省新一代人工智能技术协同创新中心、山东省智慧矿山大数据创新实验室、山东省高校数字矿山与软件技术重点实验室和青岛市物联网与软件技术重点实验室。

崔主任介绍,2018年,学校与腾讯云合作,成立了山东省高校首个人工智能学院,与计算机科学与工程学院合署办公。腾讯云人工智能学院成立伊始,就引进了腾讯人工智能教学实验实训平台,开设了人工智能、机器学习、深度学习、数据挖掘、数据分析等多门人工智能理论课程,并为每门课程配套了多个实验。学生不需要在本地配置复杂的实验环境,直接在云桌面上操作就可以完成实验全部流程,极大提升了学生实验的效率。

2021年,山东科技大学联合腾讯云、青岛海尔智能、大连东软教育、青岛极视角、北京清大鲁班等5家企业,联合获批了首批山东省现代产业学院。通过现代产业学院的建设,不断加强产教融合,优化专业结构、增强办学活力,探索产业链、创新链、教育链的有效衔接机制,为济南-青岛人工智能创新应用先导区以及青岛市人工智能产业共同体培养高素质的人工智能产业应用创新型人才。

近年来,山东科技大学在人工智能专业建设、人才培养等方面不断探索新思路,谋求新发展。崔主任介绍,在办学理念上,学院坚持“以研究和应用为导向”的教学改革方向,在传授人工智能理论和核心技术的同时,着力培养学生的计算思维和智能思维,使学生对人工智能技术能够做到知其然且知其所以然。在面临现实世界的真实挑战时,能够综合应用数学、计算机和人工智能知识设计高效的人工智能解决方案或开发复杂的智能系统,从中体会人工智能技术带来的快乐和力量。

在人才培养上,坚持“厚基础、精专业、重实践、强创新、高素质”的应用创新型人才培养目标,培养一流人工智能专业本科人才。在学生大一大二时开设了高等数学、线性代数、概率论与数理统计、最优化理论与方法四门数学类课程,夯实学生的数学基础;开设了程序设计基础、面向对象程序设计、Python程序设计三门编程类课程,提高学生的动手能力;开设了人工智能原理、机器学习两门人工智能类课程,培养学生的智能思维。完善校企合作的人才培养机制,安排学生到人工智能企业生产一线开展毕业实习和毕业设计,增强学生的实践能力、创新能力和团队合作能力。

崔主任谈到,人工智能学科是统计学、计算机科学、优化理论、神经科学等传统学科的集大成者,工科类的所有基础课程,包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理等都能在人工智能理论中找到应用,比如大学物理热力学中的概念“熵”在机器学习算法中随处可见,学生可以感受到数学和物理非常有用。人工智能专业建设的特色可以归纳为十个字“厚数理基础、重应用实践”。

人才培养出成果:夯实基础 深化实践 培养一流人工智能专业人才

人工智能是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量,也给教育带来了前所未有的机遇和挑战。如何抓住人工智能发展重大战略机遇,加快推进人工智能在教育领域的应用,培养人工智能人才也是高校必须要面对的问题。崔主任介绍,人工智能专业在人才培养方面有几大特点:

第一,注重学生数学和专业能力的培养。一是除学习高等数学外,还将线性代数与矩阵论、概率论与数理统计、离散数学等纳入基础课必修环节;二是将人工智能、机器学习、最优化理论等课程纳入专业课必修环节。

第二,加强学生实践锻炼。一是在专业培养方案中提高实习实践类课程比重,二是鼓励学生参加各类科技创新大赛,特别是人工智能类竞赛,建立“以赛促学”机制,提高学生的实践动手能力。同时,将比赛项目引入实训课程,使100%学生具有项目实践经历。

第三,创造良好实验实训环境。学院先后投入200余万元为人工智能专业购置了先进的实验教学环境。目前该专业具有腾讯云、中科曙光EDU、希冀CG等人工智能和大数据教学实验实训平台。此外,学院还为人工智能专业配备良好的实训基地,相继与人工智能领域知名企业建立了良好的合作关系,包括腾讯、华为、科大讯飞、极视角等国内领军企业和以萨技术、博观智能等省内知名人工智能企业。

学院在人才培养方面也取得了丰硕的成果。崔主任介绍,学生动手实践能力得到了明显提升,人工智能专业学生在毕业时有95%以上的同学都参加过ACM-ICPC、中国软件杯、“未来杯”“泰迪杯”等人工智能类科技竞赛活动,75%以上的学生获得过省级以上奖励。人工智能专业2018级本科生毕业时有超过60%的学生考取研究生。学生动手实践能力的提升为学生就业和升学提供了强有力支撑。

人工智能专业在教学方面强调夯实基础、深化实践。夯实基础是指强化学生的数理基础(包括高等数学、线性代数与矩阵论、概率论与数理统计、大学物理、离散数学、最优化理论等课程)和专业基础(包括人工智能、机器学习、深度学习等课程),深化实践包括加大实践实习类课程比重、鼓励学生参加各类科技创新大赛、将比赛项目引入实训课程、到生产一线开展毕业实习和毕业设计等。此外,人工智能专业先后引进了腾讯云、中科曙光EDU、希冀CG、头歌EduCoder等多个教学实验实训平台,根据不同课程的需要充分整合各种线上线下教学资源,提高学生的动手实践能力。

在学生培养过程中如何兼顾理论教学与实践探索。对此,崔主任说道:“理论教学负责将人工智能的科学原理给学生讲清楚,提高学生的抽象思维和逻辑思维能力;实践探索的主要目标是提高学生的动手能力,同时为理论教学提供应用反馈,在实践过程中也可以对理论形成再认识,培养学生的应用创新能力。”

据了解,2022年6月,人工智能专业将有第一届毕业生。首届毕业生共有76人,其中党员16人。有5人保送华东师范大学、西北工业大学、西安电子科技大学等高校,有42人考取哈尔滨工业大学、西安交通大学、北京邮电大学等高校研究生,有20余人已签约或有待签约单位。预期到8月底本专业学生就业率将达到100%,其中升学率超过60%,实现高质量就业。

就如何提升学生就业核心竞争力,崔主任谈到,人工智能系教师以全员育人的理念做了大量的工作,主要包括两大方面:

一是班主任加强正向引导。通过召开主题班会等形式,在大一上学期第1次班会时即要求各位同学找准大学四年的奋斗目标,鼓励大家“以学习为中心,走全面发展之路”。在每次学期班会时都会针对当前学期大家需要关注的重点做对应的指导,比如仅仅在考研就业指导方面就组织了3次考研就业经验交流会。

二是导师真心关注学生成长成才。自2018年起,学院全面推广实施“本科生导师制”,为每位本科生安排一名导师。全系老师利用“本科生导师制”机会建立了同所带学生的密切关系,充分利用课程教学、科技竞赛、学业指导、升学就业咨询、升学报考目标院校选择等各种机会对学生进行全方位全过程指导。

协同育人重创新:深化产教融合 助力区域经济社会发展

科教融合、产教融合是培养高端人工智能人才的必由之路。在人工智能教育领域,山东科技大学也正在积极拓展产教融合发展之路。崔主任介绍,在学生大一时,安排人工智能企业高管面向新生讲一次公开课,介绍人工智能技术的发展现状和企业对人才的能力需求。在学生大二大三时,安排学生利用周末和假期的时间到人工智能企业实习实践,提高学生的动手能力和解决真实世界复杂问题的能力;选择部分专业选修课高校和企业共同建设,比如说在教学大纲中加入一些最新技术内容,由企业工程师来主讲;不定期地开展前沿技术座谈,比如联邦学习、多模态、知识推理、分布式存储、实时计算、AI云平台等,由企业高级技术人员来主讲;在学生大四时,安排人工智能企业推荐一批来自于生产一线的不同领域的毕业设计题目,学生选择题目后将在企业内完成毕业实习和毕业设计的全过程。该教学环节将由学生的校内导师和校外导师共同指导完成。

如何发挥人工智能作用,助力行业和地方经济社会发展?崔主任谈到,青岛市当前正在深入实施新旧动能转换重大工程,加快推动区域经济社会高质量发展。不论是智能制造、工业机器人、新能源,还是智能码头、海洋牧场,各行各业都离不开人工智能技术的支持。目前人工智能专业人才数量偏少且主要积聚在头部企业。然而,头部企业人工智能产品要在各行各业落地生根,需要大量人工智能应用创新型人才去实施和优化,这一点与消费者人工智能产品有明显不同,后者一套产品就可以全世界推广使用。青岛市有近乎完备的人工智能应用场景,如果能够在某些领域联合头部企业打造出行业领先的人工智能技术产品,可以极大降低企业的生产成本、提高产品附加值,也可以提高社会的治理水平和民众的幸福指数。

2022年,青岛市投资3.9亿建设青岛市人工智能计算中心,预计在7月份投入使用。该项目定位为新型智能公共基础服务设施,旨在利用基于华为昇腾系列AI处理器的人工智能算力和AI计算框架MindSpore发展图像识别、生物制药、医疗健康等产业,促进家电、汽车等传统制造业转型升级。“青岛市人工智能计算中心建成后,我们高校培养的人工智能专业人才将更有可能留在青岛本地就业和创业,助力青岛及胶东半岛区域的产业升级和数字化水平提升。”崔主任说。

关于对人工智能专业未来建设和发展的思考,崔主任坦言,目前,社会对人工智能专业人才的需求缺口非常大,但高校由于受办学经费的限制,人工智能人才培养的潜力还没有充分发挥出来。比如说,深度学习对计算能力需求非常大,但我们做不到给本科生配置GPU服务器,学生也只能在自己电脑上跑一些简单的模型。如果能够动员企业向高校捐助计算资源,则可以有效地解决这一问题。同时,随着人工智能技术向各行各业逐步渗透,人工智能专业的学生也需要掌握一定的其它专业知识,比如采矿、地质、测绘、材料、化工、制造、自动化等,可以通过选修课的形式让学生自主选择,只有这样才能培养出跨学科复合型高素质人才。

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