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教育要主動助力新一代人工智能發展

發稿時間:2018-11-20 15:55:12   來源:光明日報   作者:張偉(wei)

  習(xi) 近平總書(shu) 記在中共中央政治局第九次集體(ti) 學習(xi) 時強調,人工智能是新一輪科技革命和產(chan) 業(ye) 變革的重要驅動力量,加快發展新一代人工智能是事關(guan) 我國能否抓住新一輪科技革命和產(chan) 業(ye) 變革機遇的戰略問題。今年9月召開的全國教育大會(hui) ,又一次突出強調了教育的戰略 地位、人才培養(yang) 的目標、任務。習(xi) 近平總書(shu) 記在講話中指出,“教育對實現中華民族偉(wei) 大複興(xing) 具有決(jue) 定性意義(yi) ”“培養(yang) 什麽(me) 人是教育的首要問題”“要積極投身實施創新驅動發展戰略”。審視教育的發展曆史,科技革命對教育的變革影響巨大,新的科學技術會(hui) 融入和革新教育體(ti) 係。當今,以人工智能為(wei) 核心的科技革命正在引領第四次工業(ye) 革命,將在教育現代化中發揮積極作用。因此,教育要主動助力新一代人工智能的發展。

  1.新一代人工智能的爆發

  人工智能發展在20世紀50年代末和80年代初先後經曆兩(liang) 次小的高潮,但因為(wei) 技術瓶頸、數字化數據局限、應用成本過高等問題而未能實現有效突破,對社會(hui) 經濟生活產(chan) 生的影響很小。

  近年來,在信息科技持續進化的推動下,人工智能發展環境發生了深刻變化,從(cong) 互聯網到萬(wan) 物互聯,從(cong) 人到物都被打上了“數字標簽”,再加上數據處理能力的大幅提升,新一代人工智能呈現出全麵快速發展之勢。

  與(yu) 以往工業(ye) 革命主要替代人的體(ti) 力勞動不同,新一代人工智能開始越來越多地替代人的腦力勞動,並成為(wei) 行業(ye) 的基礎設施,尤其在一些知識經驗密集型行業(ye) ,如醫療、教育、金融等行業(ye) ,更是如此。不管問題多少、喜歡與(yu) 否,這股潮流已經不可阻擋,每個(ge) 人都將被裹挾向前。

  總體(ti) 來看,新一代人工智能的爆發主要有四個(ge) 方麵的推動因素:

  第一,海量數據為(wei) 人工智能提供了富饒土壤。與(yu) 早期基於(yu) 推理的人工智能不同,新一代人工智能是由大數據驅動的。得益於(yu) 互聯網、社交媒體(ti) 、移動終端和傳(chuan) 感器的大量普及,產(chan) 生並存儲(chu) 的數據量呈指數急劇增加。海量的數據為(wei) 訓練人工智能算法模型提供了重要基礎要素,人工智能正從(cong) 各行業(ye) 、各領域的海量數據中積累經驗、發現規律,從(cong) 監督式學習(xi) 向無監督學習(xi) 演進、持續提升。

  第二,人工智能芯片實現運算能力大幅提升。各種人工智能專(zhuan) 用芯片的出現,對視頻、圖像類多媒體(ti) 數據的處理更快捷準確,讓大規模的數據處理效率顯著提升,極大地推動了人工智能行業(ye) 的發展。

  第三,算法模型持續優(you) 化。2006年,傑弗裏·辛頓教授提出了深度學習(xi) 的概念,極大地發展了人工神經網絡算法,提高了機器自學習(xi) 的能力。目前,深度學習(xi) 等算法已經廣泛應用在自然語言處理、語音處理以及計算機視覺等領域。

  第四,深入商業(ye) 應用市場。新一代人工智能技術已走出實驗室,加速向產(chan) 業(ye) 領域滲透。商業(ye) 應用帶來了資本的介入,實現了資本與(yu) 技術深度結合。新一代人工智能產(chan) 業(ye) 化水平大幅提升,商業(ye) 應用需求與(yu) 技術發展實現了良性循環,投資並購活躍。

  目前,人工智能在金融、醫療、安防、駕駛、教育、智能機器人等領域均得到廣泛應用。

  2.當前人工智能在教育領域的主要應用

  因為(wei) 行業(ye) 的特殊屬性,教育成為(wei) 新一代人工智能的重要創新領域。目前,我國新一代教育人工智能技術的開發與(yu) 應用主要是由企業(ye) 主導,集中於(yu) 商業(ye) 應用領域。

  人工智能的核心能力實際上是人類自身已擁有的能力,但與(yu) 人類相比,最大優(you) 勢在於(yu) 計算能力的高效,尤其在數據密集型、知識密集型、腦力勞動密集型行業(ye) 領域。我國教育數據異常豐(feng) 富,2016年,全國共有學校51.2萬(wan) 所,各級各類學生近3.2億(yi) 人,專(zhuan) 任教師共計1578萬(wan) 人。高等教育在學總規模3699萬(wan) 人,占世界高等教育總規模的比例達到20%。龐大的基數產(chan) 生了龐大的教育教學基礎數據以及伴生數據,是國家的核心數據資源之一。教育行業(ye) 的特殊性還在於(yu) 有大量的標準化教材,有統一規範的製度和教程模式,學校每天都存在大量重複性工作任務。同時,教師和學生信息數據相對精準,這為(wei) 人工智能和大數據技術在該行業(ye) 的應用提供了便利要素和許多可能。另外,我國教育行業(ye) 市場規模龐大,據不同統計口徑和分析報告顯示,目前中國教育市場總規模已達數萬(wan) 億(yi) 至十萬(wan) 億(yi) 元,而且還在快速增長之中。巨大的市場規模吸引了大量資本的注入,帶動了新一代人工智能在教育領域的應用開發。豐(feng) 富而優(you) 良的數據、標準規範的教育係統、龐大的應用市場等諸多有利因素,使教育成為(wei) 新一代人工智能的重要創新應用領域。

  新一代人工智能已經切入教育主環節,利用語音語義(yi) 識別、圖像識別、知識圖譜和深度學習(xi) 等技術,應用於(yu) 教學和測評等教育場景,開始重構教育教學中各方關(guan) 係。實現了規模化的自動批改和個(ge) 性化反饋,實現了智能化推薦學習(xi) 內(nei) 容和自動化輔導等,顯著地提升了教育規模效率和優(you) 質教育資源的可獲取度,產(chan) 生了教育新形態、新業(ye) 態:

  在線虛擬教職人員。通過語義(yi) 識別、語音識別功能,在線虛擬教職人員可以捕獲學習(xi) 者問題,並通過深度學習(xi) 功能,理解學生的語言和行為(wei) 含義(yi) ,模仿人類的行為(wei) 模式與(yu) 學生進行智能化的溝通。隨著人工智能技術發展,這一模式,將來有希望能夠替代部分教職人員功能。

  教育智能機器人。企業(ye) 在教育智能機器人領域已經推出了許多產(chan) 品,逐漸拓寬了陪伴學生個(ge) 人成長機器人的應用路徑,豐(feng) 富了教育多樣性。未來,用機器人進行判題、個(ge) 性化指導、學生管理、家校溝通和改進教學方案等都具備可能性。

  自適應學習(xi) 應用。隨著標簽技術進步和海量數據的支撐,人工智能技術被廣泛應用於(yu) 自適應學習(xi) 。自適應題庫係統,自適應課程係統,分級閱讀係統構成了自適應學習(xi) 的主要產(chan) 品模式。根據不同程度學習(xi) 者實際情況,可以科學提升題目難度、製定不同類別課程、自動推薦適合的閱讀材料等。

  學習(xi) 信息智能管理。人工智能技術應用到學習(xi) 管理係統,能夠記錄學生的學習(xi) 軌跡,統計學習(xi) 數據,實現作業(ye) 、測評、課程的自動適配和評估,進行學情管理,方便實現家長與(yu) 學校的交互。該模式在教學針對性、學生的學情數據化可視化等方麵,挑戰了傳(chuan) 統教學體(ti) 係。

  3.人工智能與(yu) 教育融合創新的廣闊前景

  我國舉(ju) 辦著世界上最大規模的教育,並將教育信息化作為(wei) 推進教育現代化的強大動力和教育製度變革的內(nei) 生要素,在“三通兩(liang) 平台”(寬帶網絡校校通、優(you) 質資源班班通、網絡學習(xi) 空間人人通,建設教育資源公共服務平台、教育管理公共服務平台)建設的推動下,中國中小學互聯網接入率上升到90%,多媒體(ti) 教室的比例增加到83%,老師和學生網絡學習(xi) 空間數量激增到6300多萬(wan) 個(ge) 。教育數字化基礎設施及硬件設施的配備,使教育數字化快速推進,多媒體(ti) 數據呈現爆炸式增長。文本、圖像、語音、視頻等信息突破了各自屬性的局限,實現跨媒體(ti) 交互,這為(wei) “三通兩(liang) 平台”實現有效數字整合成為(wei) 可能,可大幅提高我國教育數據的廣度和深度。海量重複性教育場景,是人工智能最先突破的一些應用場景。通過人工智能輔助,教育專(zhuan) 家經驗型場景以更快廣度和更有效深度惠及大眾(zhong) ,降低社會(hui) 成本,促進教育公平。在多領域多空間協同環境下,借助人工智能進行科學安排,提高決(jue) 策管理水平。

  教育從(cong) 教育技術化轉向智能化已是無法回避的現實,麵臨(lin) 著諸多高深問題,這些問題可能對未來教育的發展產(chan) 生革命性影響,如區塊鏈技術在教育領域的應用問題。區塊鏈技術已在金融領域得到了重要應用,並開始改變行業(ye) 規則,那麽(me) ,區塊鏈技術能否以及如何在教育領域得到推廣?工信部頒布的《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書(shu) 》指出“區塊鏈係統的透明化、數據不可篡改等特征,完全適用於(yu) 學生征信管理、升學就業(ye) 、學術、資質證明、產(chan) 學合作等方麵,對教育就業(ye) 的健康發展具有重要的價(jia) 值”。區塊鏈技術的去中心化和不可更改性將會(hui) 直接挑戰現有的教育評價(jia) 體(ti) 係,而教育評價(jia) 體(ti) 係是整個(ge) 教育體(ti) 係的核心體(ti) 係之一,涉及包括高考在內(nei) 的各級考試,各種學曆學位證書(shu) 。區塊鏈技術的引進,人們(men) 可以不再需要按部就班地從(cong) 小學升到大學,會(hui) 不會(hui) 終結源於(yu) 18世紀現在仍在沿用的普魯士教育體(ti) 係,從(cong) 而產(chan) 生全新的教育體(ti) 係呢?一些重大教育應用問題,涉及多行業(ye) 多知識領域,都需要深入協同研究。

  4.教育部門要主動謀劃推動發展

  習(xi) 近平總書(shu) 記在全國教育大會(hui) 上的講話中指出:“教育是民族振興(xing) 、社會(hui) 進步的重要基石,是功在當代、利在千秋的德政工程”。教育事業(ye) 以公益性為(wei) 主導,辦人民滿意教育,是重大民生工程,政府承擔著巨大責任。新一代人工智能對教育改革發展影響深遠,教育部門應未雨綢繆,主動謀劃推動發展。

  製定人工智能與(yu) 教育融合發展整體(ti) 性規劃。黨(dang) 的十八大以來,中央對以新一代人工智能發展的重視程度前所未有,《互聯網+人工智能三年行動實施方案》《促進大數據發展行動綱要》《新一代人工智能發展規劃》《促進新一代人工智能產(chan) 業(ye) 發展三年行動計劃(2018—2020年)》等有關(guan) 規劃密集出台。這些政策規劃切中了人工智能在互聯網浪潮、商業(ye) 應用、生物識別和智能機器人等快速發展的脈搏。國家教育主管部門也積極行動,製定了《高等學校人工智能創新行動計劃》,開展了人工智能助推教師隊伍建設行動試點等工作,引導教育機構不斷提高人工智能領域科技創新、人才培養(yang) 等能力。人工智能不僅(jin) 改變了教與(yu) 學的方式,而且開始滲透影響教育的理念、文化和生態,對教育的變革性影響業(ye) 已顯現。除了教與(yu) 學,教育主管部門應該適時出台整體(ti) 性人工智能與(yu) 教育融合發展規劃,做好頂層設計,引導鼓勵地方和教育各行業(ye) 根據各自實際,多層次、多樣化推進人工智能在教育領域的創新發展。

  建設利於(yu) 教育人工智能發展的基礎設施。大數據是新一代人工智能快速發展的基石,建設教育大數據是《促進大數據發展行動綱要》中具體(ti) 要求,是國家大數據戰略的一項重要基礎工程。建設教育大數據平台是一項重大基礎工程,需要政府協調主導,整合“三通兩(liang) 平台”,為(wei) 教育領域人工智能的開發打下堅實基礎。人工智能企業(ye) 是新一代人工智能創新與(yu) 應用的主體(ti) ,教育部門應建設好基礎設施,主動向企業(ye) 和社會(hui) 開放,建立起對人工智能友好的教育生態。探索企業(ye) 參與(yu) 教育部門人工智能應用與(yu) 開發的有效機製,加強產(chan) 學研合作,探討共同製定數據標準和建立起框架算力。

  加強對教育人工智能行業(ye) 監管。新一代人工智能的飛速發展,帶來了應用的快速落地。人工智能不僅(jin) 有技術性,還具有社會(hui) 性,麵臨(lin) 技術、商業(ye) 、法律和政策層麵的諸多挑戰。人工智能作為(wei) 人為(wei) 製造的係統,受到設計局限和開發質量的影響,存在侵犯個(ge) 人隱私安全、違反道德與(yu) 法律等風險。政府在最近幾年一直大力推進人工智能產(chan) 業(ye) 的發展,重心仍然放在鼓勵技術研發方麵,對於(yu) 人工智能技術應用所帶來的產(chan) 業(ye) 與(yu) 社會(hui) 轉型衝(chong) 擊,以及監管方麵的及時調整和跟進,目前還缺乏整體(ti) 認識和積極部署。教育人工智能的研發必須符合黨(dang) 的教育方針,符合國家整體(ti) 教育改革方向,符合道德良俗,遵守法律法規。教育主管部門須加強監管,構建促進教育人工智能產(chan) 業(ye) 良好發展的創新應用生態環境。■

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