時(shí)間：2023-08-21 17:24:41
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人工智能的智能教育，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵字】人工智能；教育；進(jìn)展
【中圖分類號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009―8097（2008）13―0018―03
人工智能是一門綜合的交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、生理學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)和語言學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。人工智能主要研究用人工的方法和技術(shù)，模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能，其長(zhǎng)期目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人類水平的人工智能。[1]從腦神經(jīng)生理學(xué)的角度來看，人類智能的本質(zhì)可以說是通過后天的自適應(yīng)訓(xùn)練或?qū)W習(xí)而建立起來的種種錯(cuò)綜復(fù)雜的條件反射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回路的活動(dòng)。[2]人工智能專家們面臨的最大挑戰(zhàn)之一是如何構(gòu)造一個(gè)可以模仿人腦行為的系統(tǒng)。這一研究一旦有突破，不僅給學(xué)習(xí)科學(xué)以技術(shù)支撐，而且能反過來促使人腦的學(xué)習(xí)規(guī)律研究更加清晰，從而提供更加切實(shí)有效的方法論。[3]人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，使人工智能不僅成為學(xué)校教育的內(nèi)容之一，也為教育提供了豐富的教育資源，其研究成果已在教育領(lǐng)域得到應(yīng)用，并取得了良好的效果，成為教育技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容。
人工智能的研究更多的是結(jié)合具體領(lǐng)域進(jìn)行的，其主要研究領(lǐng)域有：專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、自然語言理解、自動(dòng)定理證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人學(xué)、博弈、智能決策支持系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分布式人工智能等。[4]目前，在教育中應(yīng)用較為廣泛與活躍的研究領(lǐng)域主要有專家系統(tǒng)、機(jī)器人學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言理解、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分布式人工智能，下面就這些領(lǐng)域進(jìn)行闡述。
一 專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它使用人工智能技術(shù)，根據(jù)某個(gè)領(lǐng)域中一個(gè)或多個(gè)人類專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以解決那些需要專家決定的復(fù)雜問題。[5]專家系統(tǒng)主要組成部分為：知識(shí)庫，用于存儲(chǔ)某領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)的專門知識(shí)；綜合數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)領(lǐng)域或問題的初始數(shù)據(jù)和推理過程中得到的中間數(shù)據(jù)或信息；推理機(jī)，用于記憶所采用的規(guī)則和控制策略的程序，使整個(gè)專家系統(tǒng)能夠以邏輯方式協(xié)調(diào)地工作；解釋器，向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為；接口，使用戶與專家系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)話。近幾十年來，專家系統(tǒng)迅速發(fā)展，是人工智能中最活躍、最有成效的一個(gè)研究領(lǐng)域，廣泛用于醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探、軍事、石油化工、文化教育等領(lǐng)域。
目前，專家系統(tǒng)在教育中的應(yīng)用最為廣泛與活躍。專家系統(tǒng)的特點(diǎn)通常表現(xiàn)為計(jì)劃系統(tǒng)或診斷系統(tǒng)。計(jì)劃系統(tǒng)往前走，從一個(gè)給定系統(tǒng)狀態(tài)指向最終狀態(tài)。如計(jì)劃系統(tǒng)中可以輸入有關(guān)的課堂目標(biāo)和學(xué)科內(nèi)容，它可以制定出一個(gè)課堂大綱，寫出一份教案，甚至有可能開發(fā)一堂樣板課，而診斷系統(tǒng)是往后走，從一個(gè)給定系統(tǒng)陳述查找原因或?qū)ζ溥M(jìn)行分析，例如，一個(gè)診斷系統(tǒng)可能以一堂CBI（基于計(jì)算機(jī)的教學(xué)，computer-based instruction）課為例，輸入學(xué)生課堂表現(xiàn)資料，分析為什么課堂的某一部分效果不佳。在開發(fā)專家計(jì)劃系統(tǒng)支持教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)（ISD）程序的領(lǐng)域中最有名的是梅里爾（Merrill）的教學(xué)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)（ID Expert）。[6]
教學(xué)專家系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)（如知識(shí)水平、性格等），以最合適的教案和教學(xué)方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)和輔導(dǎo)。其特點(diǎn)為：同時(shí)具有診斷和調(diào)試等功能；具有良好的人機(jī)界面。已經(jīng)開發(fā)和應(yīng)用的教學(xué)專家系統(tǒng)有美國(guó)麻省理工學(xué)院的MACSYMA符號(hào)積分與定理證明系統(tǒng)，我國(guó)一些大學(xué)開發(fā)的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言、物理智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)以及聾啞人語言訓(xùn)練專家系統(tǒng)等。[7]
目前，在教育中，專家系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用更多的集中于遠(yuǎn)程教育，為現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的智能化提供了有力的技術(shù)支撐。基于專家系統(tǒng)構(gòu)造的智能化遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)具有以下幾個(gè)方面的功能：具備某學(xué)科或領(lǐng)域的專門知識(shí)，能生成自己的提問和應(yīng)答； 能夠分析學(xué)生的特征，評(píng)價(jià)和記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，診斷學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的錯(cuò)誤并進(jìn)行補(bǔ)救教學(xué)；可以選擇不同的教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的個(gè)別化教學(xué)。[8]目前應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育的專家系統(tǒng)有智能決策專家系統(tǒng)、智能答疑專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源專家系統(tǒng)、智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡(luò)組卷系統(tǒng)等。
二 機(jī)器人學(xué)
機(jī)器人學(xué)是人工智能研究是一個(gè)分支，其主要內(nèi)容包括機(jī)器人基礎(chǔ)理論與方法、機(jī)器人設(shè)計(jì)理論與技術(shù)、機(jī)器人仿生學(xué)、機(jī)器人系統(tǒng)理論與技術(shù)、機(jī)器人操作和移動(dòng)理論與技術(shù)、微機(jī)器人學(xué)。[9]機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一代機(jī)器人是以 “示教―再現(xiàn)”方式進(jìn)行工作；第二代機(jī)器人具有一定的感覺裝置，表現(xiàn)出低級(jí)智能；第三代機(jī)器人是具有高度適應(yīng)性的自治機(jī)器人，即智能機(jī)器人。目前開發(fā)和應(yīng)用的機(jī)器人大多是智能機(jī)器人。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展對(duì)人類的生活和社會(huì)都產(chǎn)生了重要影響，其研究和應(yīng)用逐漸由工業(yè)生產(chǎn)向教育、環(huán)境、社會(huì)服務(wù)、醫(yī)療等領(lǐng)域擴(kuò)展。
機(jī)器人技術(shù)涉及多門科學(xué)，是一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平和國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化、信息化的重要標(biāo)志，因此，機(jī)器人技術(shù)是世界強(qiáng)國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)，也是世界公認(rèn)的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，很多國(guó)家已經(jīng)將機(jī)器人學(xué)教育列為學(xué)校的科技教育課程，在孩子中普及機(jī)器人學(xué)知識(shí)，從可持續(xù)和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度，為本國(guó)培養(yǎng)機(jī)器人研發(fā)人才。[10]在機(jī)器人競(jìng)賽的推動(dòng)下，機(jī)器人教育逐漸從大學(xué)延伸到中小學(xué)，世界發(fā)達(dá)國(guó)家例如美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本等已把機(jī)器人教育納入中小學(xué)教育之中，我國(guó)許多有條件的中小學(xué)也開展了機(jī)器人教育。
機(jī)器人在作為教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，也為教育提供了有力的技術(shù)支撐，成為培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的新的載體與平臺(tái)，大大豐富了教學(xué)資源。多年來，我國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)教育的主要載體是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)，教學(xué)資源單一，缺乏前瞻性。教學(xué)機(jī)器人的引入，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還為教學(xué)提供了豐富的、先進(jìn)的教學(xué)資源。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)機(jī)器人種類越來越多，目前在中小學(xué)較為常用的教學(xué)機(jī)器人有：能力風(fēng)暴機(jī)器人、通用機(jī)器人、未來之星機(jī)器人、樂高機(jī)器人、納英特機(jī)器人、中鳴機(jī)器人等。
三 機(jī)器學(xué)習(xí)
機(jī)器學(xué)習(xí)是要使計(jì)算機(jī)能夠模仿人的學(xué)習(xí)行為，自動(dòng)通過學(xué)習(xí)來獲取知識(shí)和技巧，[11]其研究綜合應(yīng)用了心理學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、邏輯學(xué)、模糊數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科。機(jī)器學(xué)習(xí)的方法與技術(shù)有機(jī)械學(xué)習(xí)、示教學(xué)習(xí)、類比學(xué)習(xí)、示例學(xué)習(xí)、解釋學(xué)習(xí)、歸納學(xué)習(xí)和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)等，近年來，知識(shí)發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘是發(fā)展最快的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。機(jī)器學(xué)習(xí)（自動(dòng)獲取新的事實(shí)及新的推理算法）是使計(jì)算機(jī)具有智能的根本途徑，對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)的研究有助于發(fā)現(xiàn)人類學(xué)習(xí)的機(jī)理和揭示人腦的奧秘。[12]
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)器學(xué)習(xí)研究的深入，機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的性能大大提高，各種學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，例如將連接學(xué)習(xí)用于圖文識(shí)別，歸納學(xué)習(xí)、分析學(xué)習(xí)用于專家系統(tǒng)等，大大推動(dòng)了在教育中的應(yīng)用，例如在建構(gòu)適應(yīng)性教學(xué)系統(tǒng)中，用機(jī)器學(xué)習(xí)與樸素的貝葉斯分類器動(dòng)態(tài)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好，有較高的準(zhǔn)確率[13]。基于案例的推理（case-based reasoning，CBR）是一種新興的機(jī)器學(xué)習(xí)和推理方法，其核心思想是重用過去人們解決問題的經(jīng)驗(yàn)解決新問題，在計(jì)算機(jī)輔助教育方面，已經(jīng)出現(xiàn)了基于CBR的圖形仿真教育系統(tǒng)，并且，針對(duì)個(gè)體特征的教育教學(xué)方法研究也有所突破。[14]另外，數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)在生物醫(yī)學(xué)、金融管理、商業(yè)銷售等領(lǐng)域的成功應(yīng)用，不僅給機(jī)器學(xué)習(xí)注入新的生機(jī)，也為機(jī)器學(xué)習(xí)在教育中的應(yīng)用提供了新的前景。
四 自然語言理解
自然語言理解就是研究如何讓計(jì)算機(jī)理解人類的自然語言，以實(shí)現(xiàn)用自然語言與計(jì)算機(jī)之間的交流。一個(gè)能夠理解自然語言信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看起來就像一個(gè)人一樣需要有上下文知識(shí)以及根據(jù)這些上下文知識(shí)和信息用信息發(fā)生器進(jìn)行推理的過程。[15]自然語言理解包括口語理解和書面理解兩大任務(wù)，其功能為：回答問題，計(jì)算機(jī)能正確地回答用自然語言提出的問題；文摘生成，計(jì)算機(jī)能根據(jù)輸入的文本產(chǎn)生摘要；釋義，計(jì)算機(jī)能用不同的詞語和句型來復(fù)述輸入的自然語言信息；翻譯，計(jì)算機(jī)能把一種語言翻譯成另外一種語言。由于創(chuàng)造和使用自然語言是人類高度智能的表現(xiàn)，因此對(duì)自然語言處理的研究也有助于揭開人類高度智能的奧秘，深化對(duì)語言能力和思維本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。[16]
自然語言理解最早的研究領(lǐng)域是機(jī)器翻譯，隨著應(yīng)用研究的廣泛開展，也為機(jī)器人和專家系統(tǒng)的知識(shí)獲取提供了新的途徑，例如由MIT研制的指揮機(jī)器人的自然語言理解系統(tǒng)SHRDLU就可以接收自然語言，進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，回答關(guān)于桌面上積木世界中的各種問題。同時(shí)，對(duì)自然語言理解的研究也促進(jìn)了計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)和計(jì)算機(jī)語言設(shè)計(jì)等方面的發(fā)展，例如“希賽可”網(wǎng)絡(luò)智能英語學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的“人-機(jī)”語境的建立，突破了普通英語教師和傳統(tǒng)的單機(jī)的多媒體教學(xué)軟件所能具備能力限制，也比建立于網(wǎng)絡(luò)的“人-人”語境更具靈活性，可以為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者提供良好的英語學(xué)習(xí)支持，在國(guó)內(nèi)第一次系統(tǒng)地將用自然語言進(jìn)行的人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)輔助外語教學(xué)上，在國(guó)際上也是一種創(chuàng)新。[17]
五 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是在對(duì)大腦的生理研究的基礎(chǔ)上，用模擬生物神經(jīng)元的某些基本功能的元件（即人工神經(jīng)元），按各種不同的聯(lián)結(jié)方式組織起來的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其目的在于模擬大腦的某些機(jī)理與機(jī)制，實(shí)現(xiàn)某個(gè)方面的功能，例如可以用于模仿視覺、模式識(shí)別、聲音信號(hào)處理、控制、故障診斷等領(lǐng)域，人工神經(jīng)元是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單元。[18]人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有兩種基本結(jié)構(gòu)：遞歸（反饋）網(wǎng)絡(luò)和多層（前饋）網(wǎng)絡(luò)，兩種主要學(xué)習(xí)算法：有指導(dǎo)式學(xué)習(xí)和非指導(dǎo)式學(xué)習(xí)。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從模擬人類大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和行為出發(fā)，具有大規(guī)模并行、分布式存儲(chǔ)和處理、自組織、自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力，特別適合于處理需要同時(shí)考慮許多因素和條件的、不精確和模糊的信息處理問題，[19]這使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有更大的發(fā)展?jié)撃埽壳耙呀?jīng)開發(fā)和應(yīng)用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型有30多種。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在教育中的應(yīng)用大多是與教學(xué)專家系統(tǒng)相結(jié)合，以此來改進(jìn)教學(xué)專家系統(tǒng)的性能，提高智能性，使其在教學(xué)過程中對(duì)突發(fā)問題具有更好的應(yīng)對(duì)能力。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在學(xué)校管理中也得到應(yīng)用，例如采用誤差反傳算法（BP）的多層感知器已應(yīng)用于高校管理之中。
六 分布式人工智能(Distributed Artificial Intelligence，DAI)
分布式人工智能是分布式計(jì)算與人工智能結(jié)合的結(jié)果，研究目標(biāo)是要?jiǎng)?chuàng)建一種能夠描述自然系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)的精確概念模型，主要研究問題是各Agent之間的合作與對(duì)話，包括分布式問題求解和多Agent系統(tǒng)兩個(gè)領(lǐng)域。[20]分布式人工智能系統(tǒng)一般由多個(gè)Agent組成，每個(gè)Agent又是一個(gè)半自治系統(tǒng)，Agent之間及Agent與環(huán)境之間進(jìn)行并發(fā)活動(dòng)并進(jìn)行交互來完成問題求解。[21]由于分布式人工智能系統(tǒng)具有并行、分布、開放、協(xié)作和容錯(cuò)等優(yōu)點(diǎn)，在資源、時(shí)空和功能上克服了單智能系統(tǒng)的局限性，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。
分布式人工智能中的Agent和多Agent技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注。在教學(xué)中引入Agent可以有效地提高教學(xué)系統(tǒng)的智能性，創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)情境，并能激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)行個(gè)性化教育。目前，Agent和多Agent技術(shù)多用于遠(yuǎn)程智能教學(xué)系統(tǒng)，通過利用其分布性、自主性和社會(huì)性等特點(diǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的智能性，使教學(xué)資源得到充分利用，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，為學(xué)習(xí)者的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)創(chuàng)造合作性的學(xué)習(xí)環(huán)境。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件中應(yīng)用Agent技術(shù)的一個(gè)典型是美國(guó)南加利福尼亞大學(xué)（USC）開發(fā)的教學(xué)Adele（Agent for Distance Education - Light Edition） [22]。Agent技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件中取得的良好效果，促進(jìn)了研究者對(duì)分布式人工智能在教育中的應(yīng)用研究。
綜上所述，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將會(huì)推動(dòng)人工智能技術(shù)在教育中應(yīng)用的廣度和深度。從人工智能的應(yīng)用趨勢(shì)來看，人工智能在教育中應(yīng)用的擴(kuò)展可以通過以下三個(gè)方面進(jìn)行：一是人工智能與其他先進(jìn)信息技術(shù)結(jié)合。人工智能已經(jīng)與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等有效的融合，為提高學(xué)習(xí)效率和效度提供了有力的技術(shù)支持，而引起教育技術(shù)界廣泛關(guān)注。[23]例如人工智能技術(shù)通過與多媒體技術(shù)相結(jié)合，可以提高智能教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)效果；與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)相結(jié)合，可以提高和改進(jìn)遠(yuǎn)程教育的智能性。二是人工智能應(yīng)用研究領(lǐng)域間的集成。人工智能應(yīng)用研究領(lǐng)域之間并不是彼此獨(dú)立，而是相互促進(jìn)，相互完善，它們可以通過集成擴(kuò)展彼此的功能和應(yīng)用能力。例如自然語言理解與專家系統(tǒng)、機(jī)器人的集成，為專家系統(tǒng)和機(jī)器人提供了新的知識(shí)獲取途徑。三是人工智能的研究和應(yīng)用出現(xiàn)了許多新的領(lǐng)域，它們是傳統(tǒng)人工智能的延伸與擴(kuò)展，這些新領(lǐng)域有分布式人工智能與Agent、計(jì)算智能與進(jìn)化計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)以及人工生命等[24]，這些發(fā)展與應(yīng)用蘊(yùn)藏著巨大潛能，必將對(duì)教育產(chǎn)生重要的影響。
技術(shù)發(fā)展不斷發(fā)揮著引導(dǎo)教育技術(shù)研究的作用，一種新興技術(shù)的出現(xiàn)總是會(huì)掀起相應(yīng)的研究熱潮, 引發(fā)對(duì)技術(shù)在教育中應(yīng)用的探討、評(píng)價(jià)以及與傳統(tǒng)技術(shù)的對(duì)比。[25] 人工智能作為一門交叉的前沿學(xué)科，雖然在基本理論和方法等方面存在著爭(zhēng)論，但從其研究成果與應(yīng)用效果來看，有著廣闊的應(yīng)用前景，值得進(jìn)一步的開發(fā)和利用。
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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、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，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.受訪頁面分析
受訪頁面是指用戶訪問該專題網(wǎng)站時(shí)所停留的頁面。通過對(duì)受訪頁面的統(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埽沟糜脩糇约嚎梢孕侣劇⑻砑游恼拢蟼髻Y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
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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關(guān)鍵詞：人工智能；教育；新模式；改革；構(gòu)想
教育是著眼于未來的事業(yè)，教育的首要任務(wù)就是為未來社會(huì)培養(yǎng)相適應(yīng)的合格人才。隨著人工智能的誕生和發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)開始將人工智能應(yīng)用于教育領(lǐng)域，并顯示出人工智能對(duì)于彌補(bǔ)當(dāng)前教育存在的種種缺陷和不足，推動(dòng)教學(xué)現(xiàn)代化和教育發(fā)展改革進(jìn)程起著越來越重要的作用。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展中，工程科學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)不斷融合，相互進(jìn)步。近幾年，隨著人工智能技術(shù)，機(jī)器人技術(shù)，虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，3D打印技術(shù)與醫(yī)學(xué)不斷的融合發(fā)展，衍生出一系列的醫(yī)學(xué)診療技術(shù)，儀器，大大推進(jìn)了醫(yī)學(xué)發(fā)展。從2013年到2017年，國(guó)務(wù)院、發(fā)改委、FAD連續(xù)發(fā)文，多次提及醫(yī)療走智能化、云化的趨勢(shì)，為推動(dòng)智能醫(yī)療領(lǐng)域保駕護(hù)航。智能與醫(yī)學(xué)的結(jié)合已經(jīng)是大勢(shì)所趨，因此，為培養(yǎng)大量智能醫(yī)學(xué)人才極有必要對(duì)智能醫(yī)學(xué)教育新模式進(jìn)行深入研究。
一、目前醫(yī)學(xué)教育以及醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)狀況
智能醫(yī)學(xué)工程是一門將人工智能、傳感技術(shù)等高科技手段綜合運(yùn)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新興交叉學(xué)科，研究?jī)?nèi)容包括智能藥物研發(fā)、醫(yī)療機(jī)器人、智能診療、智能影像識(shí)別、智能健康數(shù)據(jù)管理等。
智能醫(yī)學(xué)工程的畢業(yè)生掌握了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)理論，對(duì)智慧醫(yī)院、區(qū)域醫(yī)療中心、家庭自助健康監(jiān)護(hù)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的醫(yī)學(xué)現(xiàn)象、醫(yī)學(xué)問題和醫(yī)療模式有較深入的理解，能熟練地將電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)，應(yīng)用于醫(yī)療信息大數(shù)據(jù)的智能采集、智能分析、智能診療、臨床實(shí)踐等各個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是融合型創(chuàng)新人才的最好培養(yǎng)方式。智能醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)需要各學(xué)科間的相互交融更為緊密，學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力才能得到更好的培養(yǎng)。與此同時(shí)，由于絕大部分醫(yī)工結(jié)合的專業(yè)大部分歸屬與工科學(xué)院下，缺乏必要的臨床經(jīng)驗(yàn)，因而學(xué)生不能很好的把握新技術(shù)的應(yīng)用。
而國(guó)內(nèi)相關(guān)人才缺口還非常大，目前，國(guó)內(nèi)僅僅有生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)信息工程等工科專業(yè)培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合人才。但是囿于培養(yǎng)時(shí)間與培養(yǎng)模式，他們往往只能針對(duì)具體某一方向，并且目前的培養(yǎng)體系還多著重于工學(xué)技術(shù)的研究，缺乏臨床實(shí)踐。
二、智能+醫(yī)學(xué)教育的必要性探究
2.1技術(shù)進(jìn)步對(duì)醫(yī)療人員的診療幫助
以癌癥的治療為例，由于針對(duì)癌癥藥物的研究何藥物數(shù)量非常巨大，對(duì)于普通醫(yī)生在短時(shí)間內(nèi)難以進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷針對(duì)癌癥的研究和藥物數(shù)量非常巨大，具體來說，目前已有800多種藥物和疫苗用于治療癌癥。但是，這對(duì)于醫(yī)生來說卻有負(fù)面的影響，因?yàn)橛刑喾N選擇可供選擇，使得為病人選擇合適的抗癌藥物變的更加困難。同樣，精確醫(yī)學(xué)的進(jìn)步也是非常困難的，因?yàn)榛蛞?guī)模的知識(shí)和推理成為決定癌癥和其他復(fù)雜疾病的最終瓶頸。今天，許多受過專業(yè)訓(xùn)練的醫(yī)學(xué)研究員需要數(shù)小時(shí)的時(shí)間來檢查一個(gè)病人的基因組數(shù)據(jù)并作出治療決定。
上述問題在擁有工學(xué)、醫(yī)學(xué)雙背景的醫(yī)生手中已經(jīng)不是問題，通過目前日漸成熟的AI技術(shù)，對(duì)于大量的醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，通過可靠的編程手段，通過人工智能技術(shù)，建立完備的醫(yī)療數(shù)據(jù)庫，幫助醫(yī)生進(jìn)行診療。據(jù)調(diào)查，美國(guó)微軟公司已經(jīng)研制出幫助醫(yī)生治療癌癥的人工智能機(jī)器，其原理是對(duì)于所有關(guān)于癌癥的論文進(jìn)行檢索，并提出對(duì)于病人治療最有效的參考方案，它可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)來幫助醫(yī)生找到最有效，最個(gè)性化的癌癥治療方案，同時(shí)提供可視化的研究數(shù)據(jù)。
2.2智能醫(yī)學(xué)對(duì)于新時(shí)代醫(yī)生培養(yǎng)的影響
人工智能通過計(jì)算機(jī)可為學(xué)生提供圖文并茂的豐富信息和數(shù)據(jù)，一方面加強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，從而提高了教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，人工智能可幫助教師完成繁雜的、需適應(yīng)各種教學(xué)的教學(xué)課程、課件等設(shè)計(jì)，使教師將更多的精力專注于學(xué)與教的行為和過程，從而提高教學(xué)效率。正如前面所述例子，智能網(wǎng)絡(luò)模塊化學(xué)習(xí)平臺(tái)可使教學(xué)擺脫以往對(duì)于示教病例的依賴，拓展了學(xué)生們的學(xué)習(xí)空間和時(shí)間，可極大地提高醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量。
教育與人工智能相結(jié)合將會(huì)創(chuàng)新教育方式和理念。北京師范大學(xué)何克抗教授在《當(dāng)代教育技術(shù)的研究?jī)?nèi)容與發(fā)展趨勢(shì)》中提到當(dāng)代教育技術(shù)的五大發(fā)展趨勢(shì)之一就是“愈來愈重視人工智能在教育中應(yīng)用的研究”。結(jié)合上述人工結(jié)合上述人工智能在醫(yī)學(xué)教育中的創(chuàng)新作用，下面就人工智能結(jié)合醫(yī)學(xué)學(xué)教育新模式提出一些構(gòu)想。
三、交叉醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)
3.1建立智能醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)體系的必要性
目前智能醫(yī)學(xué)的研發(fā)和臨床還存在隔閡，臨床醫(yī)生并沒有很好地理解人工智能，無法從實(shí)踐出發(fā)提出人工智能能夠解決的方向，而人工智能的產(chǎn)業(yè)界熱情高漲，卻未必能踩準(zhǔn)點(diǎn)，所以產(chǎn)業(yè)界需要和臨床深度溝通融合，才能真正解決看病難、看病貴的問題，緩解醫(yī)療資源緊張。目前，國(guó)內(nèi)僅僅有生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)信息工程等工科專業(yè)培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合人才。
3.2醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)體系初步構(gòu)想
據(jù)悉，目前已經(jīng)有天津大學(xué)、南開大學(xué)等幾所院校開設(shè)了智能方向的醫(yī)學(xué)本科教育，旨在彌補(bǔ)上述缺口，相關(guān)院校也在積極探索新型人才培養(yǎng)方案。應(yīng)當(dāng)為醫(yī)學(xué)生開設(shè)人工智能課程，應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)具備生命科學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息科學(xué)有關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)以及醫(yī)學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合的科學(xué)研究能力。該專業(yè)的學(xué)生主要學(xué)習(xí)生命科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息科學(xué)的基本理論和基本知識(shí)，充分進(jìn)行計(jì)算機(jī)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用的訓(xùn)練，具有智能醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的研究和開發(fā)的基本能力。
[關(guān)鍵詞]人工智能；中學(xué)輔助教育；教育資源
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.36.197
1 中學(xué)教育現(xiàn)狀
教育乃立國(guó)之本，而中學(xué)教育乃是重中之重。一方面，中學(xué)生處于青春的成長(zhǎng)期，各項(xiàng)綜合素質(zhì)逐漸完善中，中學(xué)教育意義和責(zé)任重大；另一方面，中學(xué)教育仍然是應(yīng)試教育為主，仍然需要面對(duì)千軍萬馬過獨(dú)木橋的“中考”“高考”，中學(xué)教育很大程度左右了學(xué)生的未來。
目前的中學(xué)教育資源，分為公共教育資源――公辦/民辦學(xué)校教育，和社會(huì)教育資源――私人家教、補(bǔ)習(xí)班等，有如下兩個(gè)特點(diǎn)。
1.1 學(xué)生得到的公共教育資源不足
學(xué)校班級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成是：一名班主任教師，多名科任教師。在大多數(shù)學(xué)校中，無論是班主任教師，還是科任教師，均會(huì)承擔(dān)其他班級(jí)的教學(xué)任務(wù)。可以看出，教師資源是非常有限的，加上“中考”“高考”的上線壓力，教師往往會(huì)將有限的精力分散關(guān)注在所有的學(xué)生上，每個(gè)學(xué)生得到的公共教育資源并不多。
1.2 學(xué)生獲取的社會(huì)教育資源不公
學(xué)生若在學(xué)校無法獲取更多的教育資源，將不得不轉(zhuǎn)向社會(huì)教育資源去求助。據(jù)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生參與社會(huì)教育資源的成本在200元/小時(shí)，學(xué)習(xí)費(fèi)用成本過高，進(jìn)一步造成普通學(xué)生的社會(huì)教育資源也無法獲取。
本文要探討的，正是通過人工智能這一現(xiàn)代信息化技術(shù)，構(gòu)建智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，使中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。
2 智能輔助學(xué)習(xí)
2.1 人工智能簡(jiǎn)介
人工智能（Artificial Intelligence）是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，是一門研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科，能夠?qū)θ说囊庾R(shí)、思維等信息過程進(jìn)行模擬。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是近年來大數(shù)據(jù)技術(shù)的成功應(yīng)用，人工智能在越來越多的行業(yè)展現(xiàn)出蓬勃的沖擊力。以谷歌圍棋機(jī)器人“阿爾法”、微軟助理機(jī)器人“小娜”等為代表的虛擬智能機(jī)器人，能像人那樣思考，也具備超過常人的智能。
在國(guó)內(nèi)，人工智能在教育領(lǐng)域的理論研究和教學(xué)實(shí)踐表現(xiàn)得越來越活躍，盡管人工智能并不是為教育專門研發(fā)的，但是人工智能的不斷發(fā)展，使得其在教育中的應(yīng)用也越來越廣泛，教育的智能化一直是教育界和教育技術(shù)領(lǐng)域的理想和目標(biāo)。
2.2 智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)
智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其表現(xiàn)形式是能夠?yàn)槊總€(gè)學(xué)生，配備一個(gè)虛擬教師。學(xué)生能夠通過電子設(shè)備（如手機(jī)、計(jì)算機(jī)），與虛擬教師進(jìn)行交流對(duì)話，咨詢虛擬教師各學(xué)科的問題，并得到有效的學(xué)習(xí)輔助。
該智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，具備以下幾個(gè)特征。
2.2.1 虛擬教師跨學(xué)科能力
與傳統(tǒng)的教師專一某一學(xué)科不同，虛擬教師并沒有學(xué)科邊界劃分。只要學(xué)習(xí)系統(tǒng)研發(fā)出某一學(xué)科的學(xué)習(xí)算法，該虛擬教師就能夠獲取該門學(xué)科的能力。
2.2.2 虛擬教師深度自學(xué)習(xí)
虛擬教師的“智能”來源于三方面。一是學(xué)生基本信息檔案，該檔案涵蓋了從小學(xué)教育開始的學(xué)科成績(jī)、綜合能力、愛好特長(zhǎng)等，虛擬教師得到學(xué)生的人物畫像。二是虛擬教師對(duì)學(xué)生的自學(xué)習(xí)，每一次雙方的溝通交流，虛擬教師都能夠不斷更新發(fā)展學(xué)生的畫像。三是虛擬教師對(duì)學(xué)校課堂內(nèi)容的自學(xué)習(xí)，虛擬教師并不是獨(dú)立于學(xué)校教育存在的，而是作為學(xué)習(xí)教育資源的一個(gè)補(bǔ)充，虛擬教師能夠掌握課堂進(jìn)展、作業(yè)部署、考試動(dòng)態(tài)等信息。
2.2.3 接近自然語義的溝通
學(xué)生與虛擬教師之間，可以通過自然語義的語音和文字進(jìn)行溝通，如 “今天數(shù)學(xué)作業(yè)第2題不會(huì)”“《荷塘月色》全文中心思想是什么”“Lets start a conversation”等。其他計(jì)算輔助手段為補(bǔ)充，如上傳某道數(shù)學(xué)題圖片，虛擬教師通過圖形識(shí)別匹配，給出該題的解題思路和講解。
2.3 優(yōu)勢(shì)分析
智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，有三大核心優(yōu)勢(shì)。
一是“即學(xué)即問”，相比目前的學(xué)校教育和社會(huì)教育，學(xué)生在學(xué)習(xí)遇到困難時(shí)，只有有限的時(shí)間與教師交流，在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)中學(xué)生將不受空間、時(shí)間限制，隨時(shí)隨地可以與虛擬教師互動(dòng)，獲取充足的教育資源。
二是“定制教學(xué)”，相比目前的教育形式，課堂上教師與學(xué)生是一對(duì)多的關(guān)系，教師不可能專為某個(gè)學(xué)生定制教學(xué)方案，在智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)虛擬教師與學(xué)生是一對(duì)一的關(guān)系，虛擬教師能夠更了解學(xué)生，根據(jù)學(xué)生的具體情況制訂最佳學(xué)習(xí)方案。
三是“受眾廣闊”，相比目前的公共教育資源緊缺、社會(huì)教育資源費(fèi)用昂貴，智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)一旦推廣，受眾學(xué)生可無限增加，邊際效應(yīng)非常明顯。并且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特有的水平擴(kuò)展能力，能夠隨著學(xué)生人數(shù)的增加而增加，支撐廣大的學(xué)生輔助學(xué)習(xí)。
2.4 前景預(yù)測(cè)
筆者比較看好人工智能在中學(xué)輔助教育中的落地前景，除了前文所述的人工智能技術(shù)發(fā)展，為中學(xué)教育帶來的價(jià)值外，當(dāng)前國(guó)家政策和社會(huì)環(huán)境也非常有利。
第一，未來10年國(guó)家政府和教育部門會(huì)大幅增加在教育信息化產(chǎn)業(yè)上的投入，隨著《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展綱要（2010―2020年）》和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011―2020年）》等相關(guān)規(guī)劃相繼出臺(tái)，各級(jí)地方政府和教育部門都非常重視教育信息化產(chǎn)業(yè)的投入，人工智能+云計(jì)算是重中之重，人工智能技術(shù)的興起必將教育信息化推向一個(gè)新的高度。
第二，教育信息化逐漸成為風(fēng)口，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究《中國(guó)在線教育市場(chǎng)前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2015年在線教育市場(chǎng)規(guī)模大約為479億美元，而這一數(shù)字在2020年預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到504億美元。這個(gè)持續(xù)迅猛增長(zhǎng)的市場(chǎng)正在吸引越來越多的創(chuàng)意和資本，教育領(lǐng)域中的人工智能也很快會(huì)成為熱點(diǎn)，涉足其中的高科技公司也會(huì)越來越多。
3 結(jié) 論
本文通過智能輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，探索了人工智能在中學(xué)輔助教育中的一個(gè)應(yīng)用。雖然沒有介紹具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)研發(fā)，但對(duì)現(xiàn)狀痛點(diǎn)、應(yīng)用前景做了綜合性分析概述，相信隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展、教育領(lǐng)域的融合開放，本文探索的這個(gè)應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)于市場(chǎng)，使廣大中學(xué)生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：人工智能；高職；技能培訓(xùn)
一、人工智能概述
人工智能（Anificail Intelligence）是指利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)與自動(dòng)化處理的技術(shù)，讓計(jì)算機(jī)能夠模擬與擴(kuò)展某些人類特定智能的學(xué)科，最近幾年來發(fā)展非常迅猛，在智能接口，數(shù)據(jù)挖掘，主體系統(tǒng)等方面取得了豐碩的成果。智能接口技術(shù)是研究如何實(shí)現(xiàn)人類與機(jī)器的便利溝通，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了文字，語音，自然語言理解等方面實(shí)用化的功能。數(shù)據(jù)挖掘則是如何從大量不完備的數(shù)據(jù)中自動(dòng)生成可應(yīng)用的知識(shí)的技術(shù)，在大數(shù)據(jù)時(shí)代里將會(huì)有非常廣泛的應(yīng)用；主體系統(tǒng)則是指的讓計(jì)算機(jī)具備愿望，能力，選擇等心智狀態(tài)的實(shí)體，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自主性。從當(dāng)前的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)來看，在未來的5～10年內(nèi)，人工智能將會(huì)應(yīng)用在教育，醫(yī)療，管理，生產(chǎn)等絕大多數(shù)的社會(huì)領(lǐng)域中，將推動(dòng)社會(huì)的全面發(fā)展與進(jìn)步。在本文中，作者將以高職技能教育為切面，分析人工智能在該領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的前景，并提出建立一套基于人工智能的高等職業(yè)技術(shù)輔助教學(xué)系統(tǒng)的思路，方便進(jìn)行人工智能應(yīng)用的相關(guān)人士研究與借鑒。
二、人工智能在高職教育教學(xué)領(lǐng)域的典型應(yīng)用及其不足
將人工智能應(yīng)用到教育方面是很久以來的教育現(xiàn)代化的熱點(diǎn)，從最近幾年來的人工智能在教育方面的應(yīng)用來看，主要有三種應(yīng)用的層面：一是智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（ICAI），它是將人工智能的技術(shù)引入至CAI系統(tǒng)中來，實(shí)現(xiàn)更加智能化的教學(xué)支持，減輕教師的工作量。二是智能，即讓某些特定的課程與教學(xué)的內(nèi)容，由人工智能來取代教師進(jìn)行授課，即時(shí)答疑，提高教學(xué)的效率；三是智能數(shù)據(jù)庫，對(duì)于課程相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用人工智能的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提高數(shù)據(jù)庫的訪問速度與交互功能，便于快速搜索與整理數(shù)據(jù)。但是對(duì)于高等職業(yè)技能教學(xué)來說，上述的三大應(yīng)用領(lǐng)域還有些不夠契合，主要體現(xiàn)在如下的方面：
（1）對(duì)于學(xué)習(xí)者的活動(dòng)流程的監(jiān)控與記錄能力不夠。傳統(tǒng)的CAI系統(tǒng)，側(cè)重于對(duì)理論思維知識(shí)的輔助教學(xué)，而對(duì)于學(xué)習(xí)者的身體活動(dòng)的記錄能力不佳，這樣無法即時(shí)準(zhǔn)確地保存技能學(xué)習(xí)過程中與身體活動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)。眾所周知，技能的教學(xué)是與學(xué)習(xí)者身體的活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的，行動(dòng)數(shù)據(jù)的獲取量不足就會(huì)導(dǎo)致無法對(duì)學(xué)習(xí)者的技能及其效果進(jìn)行評(píng)估與糾偏。
（2）與使用者的交互功能不佳。傳統(tǒng)的人工智能交互是文本與圖像，雖然簡(jiǎn)單直觀但形式單一，還無法通過生動(dòng)的語音和動(dòng)作與使用者進(jìn)行交互。這樣在教學(xué)輔助方面的效果不盡如人意。
（3）智能水平有待于提升。現(xiàn)代的人工智能輔助系統(tǒng)，雖然已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)的排序、統(tǒng)計(jì)、匯總等簡(jiǎn)單的操作，但是離真正智能化的工作還有一定的差距。系統(tǒng)無法根據(jù)學(xué)生操作的具體情況做出個(gè)性化的情況統(tǒng)計(jì)分析，提出個(gè)性化的建議。在即時(shí)交互方面也還有很大的提升空間。
三、高職技能輔助教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路
針對(duì)上述教學(xué)人工智能應(yīng)用的不足，結(jié)合高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校的教學(xué)情況，特地提出一套人工智能輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路：
（1）使用高級(jí)的智能接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)行動(dòng)數(shù)據(jù)的采集。
智能接口是為建立和諧的人機(jī)交互環(huán)境，使得人與機(jī)器之間的交流像人與人之間的交流一樣自然和方便。學(xué)習(xí)者在進(jìn)行練習(xí)的過程中，無法像傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式一樣將數(shù)據(jù)錄入至計(jì)算機(jī)中，而是需要智能系統(tǒng)通過攝像頭，運(yùn)動(dòng)傳感器等等高級(jí)的智能接口技術(shù)來感知學(xué)習(xí)者的活動(dòng)，對(duì)活動(dòng)進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)，并轉(zhuǎn)化為大數(shù)據(jù)存放至海量數(shù)據(jù)庫中。至于具體采用哪種智能接口技術(shù)，需要根據(jù)具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容而定。
（2）應(yīng)用專家系統(tǒng)對(duì)于學(xué)習(xí)者在技能操作中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。專家系統(tǒng)是目前人工智能領(lǐng)域最有實(shí)效的一個(gè)領(lǐng)域，它是利用人工智能的技術(shù)讓計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)特定領(lǐng)域內(nèi)的大量知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)。利用它來對(duì)技能學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，從中提煉出具有個(gè)性化的知識(shí)體系，發(fā)現(xiàn)學(xué)生與老師都沒有發(fā)覺到的某些特殊的學(xué)習(xí)狀態(tài)，能夠?yàn)檫M(jìn)一步的學(xué)習(xí)反饋?zhàn)龊贸浞值臏?zhǔn)備。這樣可以使得學(xué)習(xí)的針對(duì)性更強(qiáng)，效率更高。
（3）使用智能檢索與生成技術(shù)對(duì)于分析結(jié)果進(jìn)行輸出與展示。通過使用人工智能的檢索系統(tǒng)，可以快速地對(duì)分析的結(jié)果進(jìn)行展示，可以利用網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境，用生動(dòng)形象的方式將結(jié)果展現(xiàn)在學(xué)習(xí)者或教師面前，方便掌握學(xué)習(xí)的過程。
四、輔助教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用展望
通過應(yīng)用了上述的基于人工智能的輔助教學(xué)系統(tǒng)，將對(duì)于高職院校的教學(xué)產(chǎn)生非常強(qiáng)大與積極的影響。首先，該系統(tǒng)可以將教師從重復(fù)機(jī)械的日常教學(xué)環(huán)境中解放出來，不再通過傳統(tǒng)的測(cè)驗(yàn)，考試，交流等方式獲知學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，由系統(tǒng)監(jiān)控學(xué)習(xí)者在技能培訓(xùn)過程中的一舉一動(dòng)，自動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的定性與定量的分析，積極地反饋給教師，從而使得教學(xué)更具備了明確的方向。其次，該系統(tǒng)也會(huì)增加技能教學(xué)的趣味性，將培訓(xùn)的活動(dòng)轉(zhuǎn)化為類似于電子競(jìng)技的效果，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中隨時(shí)可以觀察到自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)，以及與其他同學(xué)的差異，更能夠培養(yǎng)自學(xué)的能力。第三，該系統(tǒng)可以與現(xiàn)有的高職院校校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無縫的對(duì)接，將全院校的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的智能加工與挖掘，可以更加方便高職院校的管理工作，也可以方便地?cái)U(kuò)展成為完備的高校智能管理系統(tǒng)。
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《新聞周刊》12月9日
自動(dòng)加油泵的出現(xiàn)讓很多人失業(yè)，然而以其為代表的工業(yè)自動(dòng)化給人類帶來的
>> 人工智能如何促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展？ 人工智能：現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的發(fā)動(dòng)機(jī) 人工智能促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)展 人工智能發(fā)展簡(jiǎn)史 人工智能發(fā)展進(jìn)程 人工智能發(fā)展預(yù)測(cè) 人工智能現(xiàn)狀和發(fā)展 關(guān)于人工智能發(fā)展的思考 人工智能發(fā)展前景解讀 誰在引領(lǐng)人工智能發(fā)展 人工智能的發(fā)展之路 人工智能的應(yīng)用和發(fā)展 BAT如何布局人工智能 人工智能超越人類會(huì)如何 人工智能如何改變教育 人工智能將促進(jìn)制造業(yè)升級(jí) 人工智能促進(jìn)泛中心化商業(yè)時(shí)代 淺談如何促進(jìn)林下經(jīng)濟(jì)發(fā)展 “人工智能”之父 人工智能 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：中國(guó) > 政治 > 人工智能如何促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展? 人工智能如何促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展? 雜志之家、寫作服務(wù)和雜志訂閱支持對(duì)公帳戶付款！安全又可靠！ document.write("作者： 本刊編輯部")
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自動(dòng)加油泵的出現(xiàn)讓很多人失業(yè)，然而以其為代表的工業(yè)自動(dòng)化給人類帶來的便利確是難以估量的。經(jīng)濟(jì)學(xué)家一再表示，自動(dòng)化有助于總體生活水平提高、受教育程度提高、平均壽命延長(zhǎng)和犯罪率下降。有人說這種發(fā)展對(duì)那些底層的勞動(dòng)者來說并非好事，實(shí)際上它仍然給這些人帶去更實(shí)惠的產(chǎn)品。現(xiàn)在人工智能發(fā)展帶來的自動(dòng)化程度更高，也有跡象表明，這種技術(shù)創(chuàng)造的就業(yè)機(jī)會(huì)比破壞的更多。9月份公布的美國(guó)人口普查數(shù)據(jù)顯示，自1999年以來，貧困人口的年均下降幅度最大。從2014年到2015年，美國(guó)創(chuàng)造了近300萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。以谷歌、IBM為代表的世界頂尖的科技公司正在競(jìng)相捕捉這個(gè)大規(guī)模的市場(chǎng)，建立最好的人工智能，這意味著這項(xiàng)技術(shù)將更快惠及到所有人。
關(guān)鍵詞：航天類專業(yè) 人工智能 教學(xué)探索
中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（b）-0155-02
面對(duì)航天科技迅猛發(fā)展，現(xiàn)代軍備技術(shù)快速提升，培養(yǎng)具有專業(yè)性的高素質(zhì)航天類人才，是我國(guó)航天科技發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，也是航天重點(diǎn)高校面向并有效服務(wù)航天事業(yè)的歷史責(zé)任。航天類本科生的教育形式也需要突破傳統(tǒng)的方式，著重多樣性、前沿性、工程性，因此，該專業(yè)的各門課程教育都應(yīng)該結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，探索新的教學(xué)模式。
人工智能自1956年誕生50多年以來，引起眾多科研機(jī)構(gòu)、政府和企業(yè)的空前關(guān)注，已成為一門具有日臻完善的理論基礎(chǔ)、日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和廣泛交叉的前沿學(xué)科。由于航天領(lǐng)域的特殊要求，人工智能在其發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的重要作用，各發(fā)達(dá)國(guó)家都相繼開展了人工智能與航天技術(shù)相結(jié)合的研究，致力于實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的、具有容錯(cuò)能力的、智能的飛行系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。因此，“人工智能”作為航天類專業(yè)的一門特色選修課，應(yīng)結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)展開更具有實(shí)用性和創(chuàng)新性的教學(xué)。
1 人工智能課程特點(diǎn)
一方面，“人工智能”是一門多學(xué)科交叉的綜合學(xué)科，它涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等眾多領(lǐng)域，具有知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣、內(nèi)容抽象、不易理解、理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，使得該課程的教學(xué)具有較大的靈活度和較高的難度。另一方面，“人工智能”是一門正在發(fā)展中的學(xué)科，具有較強(qiáng)的前沿性，計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、生物科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展不斷的提出了許多新的研究目標(biāo)和研究課題，使得人工智能的技術(shù)和算法也需要不斷更新，這在很大程度上增加了“人工智能”課程的教學(xué)難度。
2 航天類專業(yè)特點(diǎn)
首先，航天類專業(yè)具有較強(qiáng)的工程性。在專業(yè)的教學(xué)改革中有統(tǒng)一的特點(diǎn)，即強(qiáng)調(diào)要體現(xiàn)航天工程技術(shù)的綜合性、系統(tǒng)性， 注重培養(yǎng)復(fù)合型人才。其次，航天類專業(yè)具有一定的前沿性。因?yàn)楹教祜w行器作為現(xiàn)代高科技和多種學(xué)科技術(shù)綜合應(yīng)用的結(jié)晶，應(yīng)及時(shí)把現(xiàn)代先進(jìn)科技融入到了專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)類的課程教學(xué)中， 專業(yè)知識(shí)更新快成為又一特點(diǎn)；另外，航天類專業(yè)應(yīng)注重實(shí)踐性教育。尊重個(gè)性和興趣，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開放，要求學(xué)生自主地設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)理念和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。最后，航天類專業(yè)應(yīng)重視產(chǎn)學(xué)合作。產(chǎn)學(xué)合作的目的在于推動(dòng)學(xué)校與航天產(chǎn)業(yè)的持續(xù)全面合作，造就一支科學(xué)技術(shù)研究和工程實(shí)踐兼?zhèn)涞慕處熽?duì)伍。
3 教學(xué)模式的探索
3.1 教材的選擇
人工智能作為一門新興的學(xué)科，其理論與方法都還在不斷的發(fā)展與完善中。就目前來看，關(guān)于人工智能的定義和范圍都沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的教材所介紹的內(nèi)容也不盡相同。在教材選用方面，需要綜合考慮專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)生的知識(shí)背景。本課程主要針對(duì)航天類專業(yè)高年級(jí)本科生，該類學(xué)生具有一定的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、信息論、通信理論等基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)航天應(yīng)用的基本需求有初步的了解，因此，“人工智能”課程難度應(yīng)該控制在中級(jí)，可以較深入的介紹人工智能的基礎(chǔ)算法和應(yīng)用案例。
中南大學(xué)蔡自興教授積累了多年的教學(xué)與科研經(jīng)驗(yàn)，借鑒了國(guó)內(nèi)外其他專家和作者的最新研究成果，吸取了國(guó)內(nèi)和國(guó)外人工智能領(lǐng)域?qū)W術(shù)書籍的長(zhǎng)處，于1987年編寫了“人工智能及其應(yīng)用”一書，該書根據(jù)人工智能學(xué)科的新發(fā)展不斷修訂，推出四個(gè)版本。本課程采用“人工智能及其應(yīng)用（第4版）”，其中大部分內(nèi)容適合本科生學(xué)習(xí)。另外，本課程還給學(xué)生提供其他一些參考書目，如N.J.Nilsson 的“Artificial Intelligence：A New Synthesis.Morgan Kanfmann”等經(jīng)典教材。
3.2 課堂教學(xué)形式的探索
“人工智能”課程內(nèi)容較抽象，概念較為繁多，若采用單一的課堂講授的方式，學(xué)生容易概念混淆、理解不透，逐漸產(chǎn)生厭倦情緒，導(dǎo)致教學(xué)效果差。本文探索不同的課堂教學(xué)手段，根據(jù)不同內(nèi)容采用不同的教學(xué)手段，有利于學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解與吸收。另外，考慮到航天類的專業(yè)特點(diǎn)，突出課程內(nèi)容的工程應(yīng)用，增加研究性質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容與形式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。
（1）課件采用圖文并茂的PPT。綜合利用文字、圖像、聲音、視頻等多種媒體表示方法，在介紹原理和概念時(shí)采用精辟的文字，介紹算法流程時(shí)采用圖像，介紹算法應(yīng)用時(shí)采用視頻。在PPT中適當(dāng)利用不同的字體、顏色或動(dòng)畫來突出重點(diǎn)，細(xì)化流程，引導(dǎo)學(xué)生的思路，便于集中注意力接受重點(diǎn)內(nèi)容。
（2）適當(dāng)增加課堂討論與練習(xí)。對(duì)于人工智能的一些基本問題，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行調(diào)研和討論，來深化課程內(nèi)容的了解，并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；對(duì)于重要的算法和理論，可以增加課堂練習(xí)，讓學(xué)生實(shí)際動(dòng)手進(jìn)行公式的推導(dǎo)或演算，并在練習(xí)中分析學(xué)生對(duì)問題的理解程度，有針對(duì)性的增加講解或指導(dǎo)。
（3）適當(dāng)采用類比的講解方式。對(duì)人工智能的不同學(xué)派，不同方方法，以及方法的不同應(yīng)用，廣泛的采用類比的形式進(jìn)行講解，不僅可以復(fù)習(xí)已學(xué)習(xí)的內(nèi)容，也利于對(duì)新內(nèi)容的理解。并且，通過對(duì)不同內(nèi)容的比較總結(jié)相似點(diǎn)、區(qū)分不同點(diǎn)，可以避免概念的混淆，清晰的掌握課程內(nèi)容。
（4）增加研究性教學(xué)。研究性教學(xué)強(qiáng)調(diào)通過問題來進(jìn)行學(xué)習(xí)，有必要將實(shí)際應(yīng)用案例或者授課教師的科研項(xiàng)目融入日常的教學(xué)工作中去，用“啟發(fā)式”、“案例式”教學(xué)激發(fā)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”能力。
3.3 課程內(nèi)容的探索
一方面，鑒于本科生知識(shí)結(jié)構(gòu)還不夠完善，“人工智能”課程的內(nèi)容要控制在適應(yīng)本科生學(xué)科基礎(chǔ)的中等難度；另一方面，鑒于航天類專業(yè)的特點(diǎn)，課程內(nèi)容應(yīng)更注重與航天應(yīng)用相結(jié)合的內(nèi)容，并且在課程中增加具體應(yīng)用的介紹。具體的課程內(nèi)容如表1所示。
3.4 考核形式的改革
“人工智能”課程注重學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)的試卷形式不能全面的反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，因此，應(yīng)采用課堂表現(xiàn)和課程報(bào)告相結(jié)合的方式進(jìn)行綜合考核。
一方面，重視學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，對(duì)學(xué)生課堂討論與練習(xí)的表現(xiàn)進(jìn)行考核評(píng)分，作為總成績(jī)的參考；另一方面，注重學(xué)生課題調(diào)研和實(shí)踐的能力，采取提交課程論文的形式進(jìn)行考核。正確引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣、課程內(nèi)容、可行性、實(shí)踐難度進(jìn)行合理選題，并根據(jù)所選題目進(jìn)行文獻(xiàn)查閱和總結(jié)，完成調(diào)研報(bào)告或算法實(shí)現(xiàn)報(bào)告。結(jié)合者兩個(gè)方面進(jìn)行最終成績(jī)的評(píng)定，綜合衡量學(xué)生問題分析能力、論文寫作能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。
4 結(jié)語
航天類專業(yè)的本科生教學(xué)需針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)有的放矢，該專業(yè)的課程教育都應(yīng)該趨向于前沿性、專業(yè)性和實(shí)用性。本文的“人工智能”課程教學(xué)改革方案不僅考慮到該課程屬于前沿叉學(xué)科的特點(diǎn)，也綜合考慮了航天類專業(yè)的特點(diǎn)。為了使課程教學(xué)更好地服務(wù)于學(xué)生，本文提出的改革方案打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將課堂理論講解、課堂討論、課后調(diào)研、項(xiàng)目實(shí)踐等相結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，有利于培養(yǎng)真正符合航天領(lǐng)域所需要的綜合型高級(jí)人才。
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人工智能到底神在哪里？
張海濤：的確，2015~2016一年多的時(shí)間里，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)生了轉(zhuǎn)折性的變化。大數(shù)據(jù)、精準(zhǔn)醫(yī)療、人工智能這些成為醫(yī)療領(lǐng)域的“爆款”詞匯。智能醫(yī)療已經(jīng)不是從科幻片中看到，是真實(shí)世界的真實(shí)事件。人工智能有多神，要回答這個(gè)問題，得先了解醫(yī)療的人工智能完成了哪些了不起的事。
第一是認(rèn)知計(jì)算，人工智能可以24小時(shí)不間斷的讀取海量文獻(xiàn)，具備最全面的基礎(chǔ)知識(shí)和最新進(jìn)展，這屬于認(rèn)知，很好理解。但重點(diǎn)在于智能要做到的不僅是錄入，而是讀懂，將海量外部信息轉(zhuǎn)化為自身知識(shí)和結(jié)論。比如從文獻(xiàn)中獲取了他汀在某個(gè)數(shù)值下使用會(huì)減少冠心病發(fā)生，它會(huì)給出相應(yīng)治療建議，這是計(jì)算，即學(xué)習(xí)能力。人工智能能快速將患者病情的相關(guān)信息搜索一遍，通過統(tǒng)計(jì)運(yùn)算給出最個(gè)性最優(yōu)化的治療方案。再拿現(xiàn)有的可穿戴設(shè)備舉例，雖然它能監(jiān)測(cè)人的心率運(yùn)動(dòng)量等，但無法給出進(jìn)一步建議，未來的人工智是能根據(jù)不同患者的狀況給出不同的解決方案的，告訴你食物攝入不足還是過多，運(yùn)動(dòng)量還需多少達(dá)標(biāo)等等。
第二是深度學(xué)習(xí)，等同于人類直覺。打個(gè)比方，我們讓機(jī)器人對(duì)某個(gè)物品做出鑒別，它需要根據(jù)這個(gè)物品的大小、重量及其他特定屬性做出判斷并得出結(jié)論。而具備深度學(xué)習(xí)的智能機(jī)器可以不需通過數(shù)據(jù)和邏輯得出結(jié)論，當(dāng)它看到一位急癥患者，會(huì)根據(jù)患者的痛苦面容、喘氣速度、所選醫(yī)院和科室等，迅速反應(yīng)出他是急性左心衰。這種推測(cè)不需要輸入患者信息，反應(yīng)快，但不一定準(zhǔn)確。
第三是智能數(shù)據(jù)。以前講到的數(shù)據(jù)其實(shí)是小數(shù)據(jù)，我們對(duì)小數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣研究去尋找規(guī)律，但這種推理只能預(yù)測(cè)大概率事件，無法認(rèn)識(shí)小概率事件。例如他汀輸注后的橫紋肌溶解是小概率事件，如果發(fā)病率為十萬分之一，我們很難收據(jù)足夠樣本進(jìn)行研究分析。相反，如果通過智能錄入一千萬例患者，按比例將有一百例患者，假設(shè)一百例都出現(xiàn)在北京，那么可認(rèn)為發(fā)病與地域相關(guān)，如果其中九成是男性則可認(rèn)為疾病與性別有關(guān)，如果其中又有九成是抽煙者，說明疾病與煙草有關(guān)。這對(duì)我們定位和救治小概率事件中的人群有重大意義。通過這種方式發(fā)現(xiàn)小概率事件的規(guī)律，可以理解為將架構(gòu)師的腦袋放在大數(shù)據(jù)庫中，可使我們的認(rèn)識(shí)更接近真實(shí)世界。另一方面，通過大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律可以更好的預(yù)測(cè)未來。再比如，人工智能根據(jù)患者身高體重、血糖血脂以及個(gè)人生活方式進(jìn)食方式等預(yù)測(cè)他在某個(gè)時(shí)間可能發(fā)生低血糖，可以在此之前提醒患者補(bǔ)充糖類來預(yù)防惡性事件發(fā)生。
用于心臟疾病的人工智能可以實(shí)現(xiàn)什么？
張海濤：現(xiàn)在來看至少能實(shí)現(xiàn)兩方面的問題。我們知道心臟病患者在出院后要滿足用藥達(dá)標(biāo)和生活方式達(dá)標(biāo)，如果患者僅有高血壓，用藥達(dá)標(biāo)是較容易實(shí)現(xiàn)的，如果患者在高血壓基礎(chǔ)上還合并高血脂、消化道出血，或合并前列腺問題，有闌尾手術(shù)史、腦梗史，有牙科問題等，這時(shí)需要綜合各專科的知識(shí)來做決策。但人腦的知識(shí)儲(chǔ)備是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的，人工智能卻可具備最全面正確的知識(shí)和診療標(biāo)準(zhǔn)，可以指導(dǎo)醫(yī)生臨床用藥。另外，它可以連續(xù)觀察患者出院后的運(yùn)動(dòng)狀況，根據(jù)其身高體重心律血壓用藥狀況等給予運(yùn)動(dòng)方式建議，并做出評(píng)估。
在6月17-19日舉辦的第五屆中國(guó)心臟重癥大會(huì)上，人工智能作為會(huì)議的亮點(diǎn)之一會(huì)有很多精彩的報(bào)告。可以說，心臟重癥領(lǐng)域要正式“觸電”大數(shù)據(jù)、智能醫(yī)療、精準(zhǔn)醫(yī)療，去擁抱新思潮、新設(shè)備、新話題和新模式，非常希望屆時(shí)與更多醫(yī)生探討這一話題。
人工智能可以治病，醫(yī)生做什么呢？
張海濤：智能醫(yī)生只能為數(shù)字人看病。什么是數(shù)字人呢？從某種意義上，人具有生物人和數(shù)字人兩種基本屬性，血型、身高、體重等構(gòu)成數(shù)字人。人工智能可像人一樣讀文獻(xiàn)，超過人的精力，24小時(shí)不間斷的讀錄文獻(xiàn)，具備最全面的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和最新進(jìn)展，并且具備超強(qiáng)的運(yùn)算能力，可快速將患者信息統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，給出最個(gè)體優(yōu)化的治療方案，但它無法與患者進(jìn)行情感交流。說到底，醫(yī)學(xué)是文明的產(chǎn)物，醫(yī)生不是修理工，我們的醫(yī)療過程會(huì)涉及到感情、文化、患者意愿等，這是機(jī)器無法復(fù)制的。未來，人工智能是醫(yī)生的助手，為醫(yī)生的決策提供參考，醫(yī)生根據(jù)患者意愿、經(jīng)濟(jì)能力、依從性等綜合考量并做出決定。
醫(yī)生在臨床決策出現(xiàn)沖突時(shí)怎么辦？醫(yī)生的權(quán)威性會(huì)受到挑戰(zhàn)嗎？
張海濤：這是個(gè)很關(guān)鍵的問題。首先，不但人與人工智能間會(huì)遇到?jīng)Q策不一致，人工智能本身也會(huì)遇到，它能錄入巨大數(shù)據(jù)，其中必然有觀點(diǎn)相悖的信息，但它比人更理性，會(huì)一遍遍學(xué)習(xí)從而得出最優(yōu)建議，而人類在治療中感性成分更多。從另外的角度想想，其實(shí)沒有一種方式是非常完美的，任何一種方式都有利弊，所謂的決策的沖突和矛盾屬于真實(shí)現(xiàn)象，是允許存在的。
醫(yī)生的決策與人工智能發(fā)生沖突時(shí)呢？通常覺得，醫(yī)生對(duì)同一種疾病應(yīng)該有相同的診斷、相似治療方案，實(shí)際不同醫(yī)生在同一疾病的診療方案會(huì)相差很大，這受醫(yī)生教育、利益、地域文化的影響。比如女性更年期后服用雌激素的比例在美國(guó)是28%，在中國(guó)不到7%。中國(guó)女性的觀念傾向于不用，因?yàn)榉么萍に乜赡芤l(fā)腫瘤，而美國(guó)人對(duì)生活質(zhì)量的要求高，她會(huì)選擇使用。醫(yī)生與智能出現(xiàn)決策沖突并不奇怪，醫(yī)生需要根據(jù)不同需求確定醫(yī)囑，無關(guān)對(duì)錯(cuò)。所以，醫(yī)生仍需查文獻(xiàn)、不斷學(xué)習(xí)，需要綜合判斷，智能給出的只是參考，它只是醫(yī)生的助手或患者的顧問，絕不會(huì)取代。
未來，手術(shù)也可以被機(jī)器取代嗎？
張海濤：手術(shù)操作其實(shí)是創(chuàng)造“藝術(shù)”的過程，需要更多層面的知識(shí)和技能，而且機(jī)器在精細(xì)操作方面遠(yuǎn)不如人類手指靈活，它的優(yōu)勢(shì)是運(yùn)算速度和自我學(xué)習(xí)能力。雖然現(xiàn)在達(dá)芬奇機(jī)器人下的手術(shù)在很多醫(yī)院開展，但真正實(shí)現(xiàn)機(jī)器人做手術(shù)還很長(zhǎng)遠(yuǎn)。
如果人工智能能可實(shí)現(xiàn)基本醫(yī)療任務(wù)，患者來院的剛需是什么？
張海濤：患者需要醫(yī)生的建議以及最終的處方權(quán)。人工智能得出的結(jié)論只是一個(gè)參考，醫(yī)生可信可不信，如果它提供的數(shù)據(jù)比醫(yī)生知識(shí)所涵蓋的要準(zhǔn)確，醫(yī)生要考慮依從。
這個(gè)超前的預(yù)言，會(huì)不會(huì)有些夸張？
劉慶峰正以激情昂揚(yáng)的斗志，帶領(lǐng)科大訊飛接近這個(gè)現(xiàn)實(shí)。
事實(shí)或許如此。人工智能誕生60年以來，從未像今天這樣炙手可熱。細(xì)數(shù)很多領(lǐng)域，都能發(fā)現(xiàn)人工智能所能觸及并產(chǎn)生顛覆性影響的例子。其中，廣為人們熱議的，是2016年3月谷歌公司的AlphaGo（阿爾法圍棋）戰(zhàn)勝韓國(guó)名將李世石的驚人壯舉，并且未來還有“好戲”。
而據(jù)劉慶峰的預(yù)測(cè)，隨著萬物互聯(lián)時(shí)代到來，以語音為主、鍵盤觸摸為輔的人機(jī)交互正逐漸成為剛需，人工智能產(chǎn)業(yè)迎來第三次發(fā)展浪潮。
今天對(duì)人工智能未來的預(yù)測(cè)是不是過于樂觀？它是一個(gè)真正的產(chǎn)業(yè)大潮還是概念的泡沫？當(dāng)人工智能產(chǎn)業(yè)爆發(fā)，它會(huì)怎樣改變我們所生存的現(xiàn)實(shí)世界？我們是興奮，還是如霍金所警示的“恐慌”？
黑科技，興奮還是恐慌？
2016年11月23日，北京國(guó)家會(huì)議中心的一場(chǎng)數(shù)千人會(huì)上，演講者在臺(tái)上聲情并茂地演說著，兩側(cè)的大屏幕上一行行字幕實(shí)時(shí)跳躍顯現(xiàn)，速度和準(zhǔn)確率遠(yuǎn)超人工速記。據(jù)《中外管理》了解，這種在業(yè)界率先實(shí)現(xiàn)演講和會(huì)議場(chǎng)景下的語音轉(zhuǎn)寫技術(shù)突破的智能語音系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)識(shí)別率達(dá)95%。
它，叫“訊飛聽見”。其功能是實(shí)時(shí)將語音轉(zhuǎn)寫成文字。更加“不可思議”的是，它在實(shí)時(shí)中文語音轉(zhuǎn)寫的基礎(chǔ)上，還融合了全新的多語種翻譯技術(shù)，實(shí)時(shí)將中文演講翻譯成英語、日語、韓語等同步展示在大屏幕上，引發(fā)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)烈反響。
看起來，這項(xiàng)基于人工智能技術(shù)的實(shí)時(shí)機(jī)器多語種翻譯技術(shù)，似乎可以直接顛覆速記和翻譯的工作了！而事實(shí)上，此“神器”已實(shí)際應(yīng)用于在浙江烏鎮(zhèn)舉辦的第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)，令使用者贊不絕口。 “讓機(jī)器能會(huì)說，首先要給機(jī)器裝上一個(gè)人工的嘴巴。”科大訊飛董事長(zhǎng)劉慶峰以一個(gè)形象的比喻，來印證科大訊飛在“黑科技”上“耍”出的成果。“訊飛聽見”僅僅是其中之一。此次，科大訊飛一口氣的萬物互聯(lián)輸入法、智能家居、智能車機(jī)、智能服務(wù)機(jī)器人、智慧教育、個(gè)性化語音合成等創(chuàng)新產(chǎn)品，均是基于“訊飛超腦”人工智能最新技術(shù)的產(chǎn)物。
并非嘩眾取寵。這些搶眼的黑科技產(chǎn)品，事實(shí)上已經(jīng)讓這家以智能語音技術(shù)見長(zhǎng)的公司執(zhí)著地走過了17年。早在1999年成立時(shí)，科大訊飛便堅(jiān)信無論人工智能如何發(fā)展，交互和后臺(tái)的理解和學(xué)習(xí)都是剛需，通過人機(jī)耦合以及迭代學(xué)習(xí)進(jìn)步，人工智能會(huì)逐步替代人類簡(jiǎn)單重復(fù)的勞動(dòng)。
先見之明可以引領(lǐng)一家公司的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略，但沒有堅(jiān)忍的投入也無法結(jié)出果實(shí)。對(duì)未來的深入洞察，使科大訊飛在創(chuàng)新的道路上不斷突破，而連續(xù)多年的研發(fā)投入占銷售收入的25%，更是少有公司能夠比擬的。在人工智能的前沿技術(shù)，如語音識(shí)別、合成以及機(jī)器翻譯等領(lǐng)域，科大訊飛在國(guó)際比賽上包攬很多項(xiàng)目的冠軍。例如語音合成技術(shù)，能夠做到將人的音色和語言要素分離出來，從而實(shí)現(xiàn)這些要素的重新組合。
成績(jī)背后，是科大訊飛構(gòu)建的擁有1000余研發(fā)人員的核心研發(fā)平臺(tái)，以及外部1500人的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，基于人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的長(zhǎng)期研發(fā)。
用速度戰(zhàn)勝自己。你可以說是一種“顛覆”，但也何嘗不是進(jìn)步？
是什么驅(qū)動(dòng)一家公司始終保持著專業(yè)與專注的文化特質(zhì)，在一個(gè)垂直領(lǐng)域深耕十幾年？劉慶峰給出的答案是：人工智能的發(fā)展不會(huì)是一蹴而就的，創(chuàng)業(yè)者要有堅(jiān)守的心態(tài)、毅力和恒心。
“人工智能+”，顛覆還是改變？
不僅讓機(jī)器能聽會(huì)說，還要讓它能理解會(huì)思考。實(shí)現(xiàn)所謂的“人機(jī)交互”。
完成這個(gè)“神奇”的使命，光靠激情和暢想肯定不行，用劉慶峰的話說，“用一種爬山的企業(yè)精神，坐十年冷板凳，然后厚積薄發(fā)。”
資料顯示：人工智能概念在1956年達(dá)特莫斯會(huì)上被專家提出以后，于1970年掀起第一次浪潮，那時(shí)已經(jīng)通過第一代的人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法證明了《數(shù)學(xué)原理》一書的絕大部分?jǐn)?shù)學(xué)原理。而第二次浪潮發(fā)生在1984年，當(dāng)時(shí)霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)被推出來，讓人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備了歷史記憶的功能。
“但是前兩次的大潮，后來都破滅了，為什么？”劉慶峰描述著，是因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)本身算法的局限性，同時(shí)也受到當(dāng)時(shí)整個(gè)運(yùn)算能力的一些限制。那么今天，以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算運(yùn)算平臺(tái)，再加上移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)源源不斷地將各種訓(xùn)練數(shù)據(jù)收集到后臺(tái)，以目前的時(shí)間節(jié)點(diǎn)看，人工智能的第三次大潮已經(jīng)切實(shí)到來了。”令他興奮的是，科大訊飛17年的堅(jiān)持，正在驗(yàn)證一個(gè)“算法”與圍繞它的科技和產(chǎn)業(yè)界持續(xù)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。
“人工智能+”，或許可以改變更多我們頭腦中的認(rèn)知――盡管現(xiàn)在還沒有清晰地為我們感知到。
但是科大訊飛的研究表明，這是我們面臨的時(shí)代趨勢(shì)。人工智能進(jìn)入產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域并釋放它的智慧，或許更值得期待。
一個(gè)頗為有趣的例證，便是2015年科大訊飛在教育領(lǐng)域推出的機(jī)器閱卷技術(shù)。這一技術(shù)在2016年進(jìn)一步迭代――在以往語文、英語作文學(xué)生手寫文字精準(zhǔn)識(shí)別、可靠評(píng)分基礎(chǔ)上，應(yīng)用“訊飛超腦”最新成果，又重點(diǎn)突破了中英文作文綜合反饋和逐句精批并在多校持續(xù)打磨形成新型作文教學(xué)模式，將原來最難開展教學(xué)的作文課從月頻提高到周頻授課和測(cè)練。
如此“智慧”的個(gè)性化教學(xué)產(chǎn)品，科大訊飛目前已經(jīng)推廣至全國(guó)220多個(gè)地市、超過10000所學(xué)校，1500萬師生受惠于此。并且在數(shù)、理、化教學(xué)的應(yīng)用同樣亦不遜色。
關(guān)鍵詞：人工智能；Prolog語言；專家系統(tǒng)；虛擬足球機(jī)器人 新一輪課程改革亮點(diǎn)之一：技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)，由信息技術(shù)和通用技術(shù)組成。作為技術(shù)領(lǐng)域的集大成者：人工智能貫穿于整個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。信息技術(shù)開設(shè)人工智能初步選修模塊，通用技術(shù)也有簡(jiǎn)易機(jī)器人選修模塊，面向中學(xué)生有青少年機(jī)器人大賽。經(jīng)過兩年準(zhǔn)備，筆者在部分學(xué)生中開展人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)，深受學(xué)生歡迎。下面是筆者的一些做法和感受。
一、聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
信息技術(shù)必修課中“用智能工具解決問題”一節(jié)，學(xué)生已對(duì)身邊的智能工具及其使用已經(jīng)有一定的感性認(rèn)識(shí)。但是對(duì)什么是人工智能，人工智能給人類生活帶來哪些好處等問題還不是很清楚。哪里沒有興趣，哪里就沒有記憶。通過生活中的一些實(shí)例，如，俄羅斯國(guó)際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫與電腦“深藍(lán)”間“人機(jī)大戰(zhàn)”視頻，英國(guó)eliza機(jī)器人對(duì)話，滅火機(jī)器人、足球機(jī)器人等引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入人工智能的多彩世界當(dāng)中，也可以讓學(xué)生通過百度搜索其他方面如軍事等方面的應(yīng)用。讓學(xué)生明白人工智能技術(shù)已經(jīng)滲透到人們的社會(huì)生活，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
二、由淺入深，介紹人工智能
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，它是由計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、哲學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科相互滲透而發(fā)展起來的。其主要內(nèi)容是：人工智能語言、搜索技術(shù)、知識(shí)表示、自然語言理解與機(jī)器翻譯、專家系統(tǒng)等。要實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)，使機(jī)器具有智能，則需要人們給它設(shè)計(jì)智能程序。因此，讓學(xué)生掌握一種簡(jiǎn)單實(shí)用的人工智能語言是必要的。Prolog是一種邏輯編程語言。它建立在邏輯學(xué)的理論基礎(chǔ)之上，最初被運(yùn)用于自然語言等研究領(lǐng)域。現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用在人工智能方面，利用它可以建造專家系統(tǒng)、自然語言理解、智能知識(shí)庫等。Prolog教學(xué)主要結(jié)合“找醫(yī)生看病”這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例，了解Prolog語言的謂詞邏輯、事實(shí)、規(guī)則和目標(biāo)，進(jìn)而介紹Prolog程序的運(yùn)行機(jī)理，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)在Prolog程序中一般不需要告訴計(jì)算機(jī)“怎么做”，而只要告訴它“做什么”。一旦給Prolog提供必要的事實(shí)和規(guī)則之后，它就能使用內(nèi)部的演繹推理機(jī)制自動(dòng)求解指定的問題，而不需要在程序中列出詳細(xì)的解決步驟，這也正是人工智能語言與其他計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言的不同之處。如果系統(tǒng)完善，將機(jī)器人專家引入醫(yī)院，不但能大大減輕醫(yī)生的工作量，而且專家就在我們身邊，讓看病難、就醫(yī)難成為歷史。
三、虛擬智能，體驗(yàn)人工智能
由于學(xué)校資金和條件限制，筆者利用AI-RCJ虛擬足球機(jī)器人作為教育載體。AI-RCJ是一套虛擬足球機(jī)器人的制作平臺(tái)軟件和競(jìng)技仿真環(huán)境。該軟件以寓教于樂的方式，打破了傳統(tǒng)教育的模式，為使用者提供了一個(gè)新穎的教育平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)由五部分組成，《初識(shí)機(jī)器人》和《足球機(jī)器人》是基礎(chǔ)類，《進(jìn)攻機(jī)器人》《守門員》《我的球隊(duì)》三個(gè)模塊是整個(gè)競(jìng)技仿真環(huán)境的核心部分。在這三個(gè)模塊中滲透給學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的基本思想、順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)；讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)平面坐標(biāo)、體會(huì)不同質(zhì)量的物體碰撞帶來的不同效果和狀態(tài)。使用者可根據(jù)自己的策略建立一個(gè)虛擬足球機(jī)器人，用戶可選用圖形化編輯器――機(jī)器人快車或者代碼編輯器――CodeCanvas來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的策略及算法。編寫好的機(jī)器人控制代碼經(jīng)過編譯以后，就可以導(dǎo)入到AI-RCJ仿真競(jìng)技環(huán)境下和其他的足球機(jī)器人進(jìn)行比賽。不斷地在比賽中總結(jié)和改進(jìn)，在競(jìng)技中品味學(xué)習(xí)人工智能的樂趣。
四、實(shí)際操作，挑戰(zhàn)機(jī)器人設(shè)計(jì)
如果資金允許，可采購一些機(jī)器人組件，進(jìn)行實(shí)際的組裝和設(shè)計(jì)。以小型足球機(jī)器人為例，其硬件結(jié)構(gòu)主要由6部分組成：行走機(jī)構(gòu)、擊球機(jī)構(gòu)、帶球機(jī)構(gòu)、電路部分（決策，控制和通信等電路）、電源裝置及輔助部分（小車底盤，外罩）。機(jī)器人小車應(yīng)能準(zhǔn)確地接收上位機(jī)指令，并根據(jù)指令要求迅速完成決策子系統(tǒng)的意圖（帶球，射門，攔截等戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作）。決策系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，它主動(dòng)完成知識(shí)提取并確定機(jī)器人的協(xié)同任務(wù)。機(jī)器人的通信系統(tǒng)特別是無線通信系統(tǒng)是保證從主機(jī)端到機(jī)器人底層之間的數(shù)據(jù)傳送是可靠的，從而使得機(jī)器人能夠比較順利流暢地進(jìn)行。
經(jīng)過兩年實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)，積極性很高，都想成為機(jī)器人制作的高手，與往日的玩游戲和上QQ不可同日而語，信息技術(shù)課真正成為學(xué)生的主人。遺憾的是由于經(jīng)費(fèi)問題不能讓每位學(xué)生親自設(shè)計(jì)機(jī)器人，讓自己的作品在綠茵場(chǎng)上一展英姿。但筆者相信隨著國(guó)家教育投入的增加，這一難題必將迎刃而解。
關(guān)鍵詞：人工智能計(jì)算機(jī)技術(shù)
一、人工智能的定義
“人工智能”(ArtificialIntelligence)一詞最初是在1956年Dartmouth學(xué)會(huì)上提出的。人工智能是指研究、開發(fā)用于模擬、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)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,它企圖了解智能的實(shí)質(zhì),并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器。目前能夠用來研究人工智能的主要物質(zhì)手段以及能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能技術(shù)的機(jī)器就是計(jì)算機(jī),人工智能的發(fā)展歷史是和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展史聯(lián)系在一起的。人工智能理論進(jìn)入21世紀(jì),正醞釀著新的突破,人工智能的研究成果將能夠創(chuàng)造出更多更高級(jí)的智能“制品”,并使之在越來越多的領(lǐng)域超越人類智能,人工智能將為發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)和改善人類生活做出更大貢獻(xiàn)。
二、人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域
1.在管理系統(tǒng)中的應(yīng)用
(1)人工智能應(yīng)用于企業(yè)管理的意義主要不在于提高效率,而是用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人們非常需要做,但工業(yè)工程信息技術(shù)是靠人工卻做不了或是很難做到的事情。在《談?wù)勅斯ぶ悄茉谄髽I(yè)管理中的應(yīng)用》一文中劉玉然指出把人工智能應(yīng)用于企業(yè)管理中,以數(shù)據(jù)管理和處理為中心,圍繞企業(yè)的核心業(yè)務(wù)和主導(dǎo)流程建立若干個(gè)主題數(shù)據(jù)庫,而所有的應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該圍繞主題數(shù)據(jù)庫來建立和運(yùn)行。換句話說,就是將企業(yè)各部門的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一集成管理,搭建人工智能的應(yīng)用平臺(tái),使之成為企業(yè)管理與決策中的關(guān)鍵因子。
(2)智能教學(xué)系統(tǒng)(ITS)是人工智能與教育結(jié)合的主要形式,也是今后教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展方向。信息技術(shù)的飛速發(fā)展以及新的教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)模式的提出和不斷完善,推動(dòng)人們綜合運(yùn)用超媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和人工智能技術(shù)區(qū)開發(fā)新的教學(xué)系統(tǒng),計(jì)算機(jī)智能教學(xué)系統(tǒng)就是其中的典型代表。計(jì)算機(jī)智能教學(xué)系統(tǒng)包含學(xué)生模塊、教師模塊,體現(xiàn)了教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)的全部?jī)?nèi)容,擁有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)和極大的吸引力。
2.在工程領(lǐng)域的應(yīng)用
(1)醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)是人工智能和專家系統(tǒng)理論和技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要應(yīng)用,具有極大的科研和應(yīng)用價(jià)值,它可以幫助醫(yī)生解決復(fù)雜的醫(yī)學(xué)問題,作為醫(yī)生診斷、治療的輔助工具。事實(shí)上,早在1982年,美國(guó)匹茲堡大學(xué)的Miller就發(fā)表了著名的作為內(nèi)科醫(yī)生咨詢的Internist2Ⅰ內(nèi)科計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)的研究成果,由此,掀起了醫(yī)學(xué)智能系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用的。目前,醫(yī)學(xué)智能系統(tǒng)已通過其在醫(yī)學(xué)影像方面的重要作用,從而應(yīng)用于內(nèi)科、骨科等多個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中,并在不斷發(fā)展完善中。
(2)地質(zhì)勘探、石油化工等領(lǐng)域是人工智能的主要作用發(fā)揮領(lǐng)地。1978年美國(guó)斯坦福國(guó)際研究所就研發(fā)制成礦藏勘探和評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)“PROSPECTOR”,該系統(tǒng)用于勘探評(píng)價(jià)、區(qū)域資源估值和鉆井井位選擇等,是工業(yè)領(lǐng)域的首個(gè)人工智能專家系統(tǒng),其發(fā)現(xiàn)了一個(gè)鉬礦沉積,價(jià)值超過1億美元。
3.在技術(shù)研究中的應(yīng)用
(1)在超聲無損檢測(cè)(NDT)與無損評(píng)價(jià)(NDE)領(lǐng)域中,目前主要廣泛采用專家系統(tǒng)方法對(duì)超聲損傷(UT)中缺陷的性質(zhì)、形狀和大小進(jìn)行判斷和歸類;專家運(yùn)用超聲無損檢測(cè)儀器,以其高精度的運(yùn)算、控制和邏輯判斷力代替大量人的體力與腦力勞動(dòng),減少了任務(wù)因素造成的無擦,提高了檢測(cè)的可靠性,實(shí)現(xiàn)了超聲檢測(cè)和評(píng)價(jià)的自動(dòng)化、智能化。
(2)人工智能在電子技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用可謂由來已久。隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的安全是我們關(guān)心的重點(diǎn),因此我們必須在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的改進(jìn)和變更,大力發(fā)展數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、人工免疫技術(shù)等高效的AI技術(shù),開發(fā)更高級(jí)AI通用和專用語言,和應(yīng)用環(huán)境以及開發(fā)專用機(jī)器,而與人工智能技術(shù)則為我們提供了可能性。
三、人工智能的發(fā)展方向
1.專家系統(tǒng)是目前人工智能中最活躍、最有成效的一個(gè)研究領(lǐng)域,它是一種具有特定領(lǐng)域內(nèi)大量知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)。近年來,在“專家系統(tǒng)”或“知識(shí)工程”的研究中已出現(xiàn)了成功和有效應(yīng)用人工智能技術(shù)的趨勢(shì)。人類專家由于具有豐富的知識(shí),所以才能達(dá)到優(yōu)異的解決問題的能力。那么計(jì)算機(jī)程序如果能體現(xiàn)和應(yīng)用這些知識(shí),也應(yīng)該能解決人類專家所解決的問題,而且能幫助人類專家發(fā)現(xiàn)推理過程中出現(xiàn)的差錯(cuò),現(xiàn)在這一點(diǎn)已被證實(shí)。
2.智能信息檢索技術(shù)的飛速發(fā)展。人工智能在網(wǎng)絡(luò)信息檢索中的應(yīng)用,主要表現(xiàn)在:(1)如何利用計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)模仿、延伸與擴(kuò)展人類智能的理論、方法和技術(shù)。(2)由于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)信息既包括規(guī)律性的知識(shí),如一般原理概念,也包括大量的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)這些知識(shí)不可避免地帶有模糊性、隨機(jī)性、不可靠性等不確定性因素對(duì)其進(jìn)行推理,需要利用人工智能的研究成果。
3.SOAr是一種通用智能體系結(jié)構(gòu),其始終處在人工智能研究的前沿,已顯示出強(qiáng)大的問題求解能力,它認(rèn)為機(jī)器人的開發(fā)是人工智能應(yīng)用的重要領(lǐng)域。在它的研究中突出4個(gè)概念:(1)所處的境遇機(jī)器人不涉及抽象的描述,而是處在直接影響系統(tǒng)的行為的境地。(2)具體化機(jī)器人有軀干,有直接來自周圍世界的經(jīng)驗(yàn),他們的感官起作用后會(huì)有反饋。(3)智能的來源不僅僅是限于計(jì)算裝置,也是由于與周圍進(jìn)行交互的動(dòng)態(tài)決定。(4)浮現(xiàn)從系統(tǒng)與周圍世界的交互以及有時(shí)候系統(tǒng)的部件間的交互浮現(xiàn)出智能。目前,國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者都對(duì)機(jī)器人足球系統(tǒng)頗感興趣,足球機(jī)器人涉及機(jī)器人學(xué)、人工智能以及人工生命、智能控制等多個(gè)領(lǐng)域。足球機(jī)器人系統(tǒng)本身既是一個(gè)典型的多智能體系統(tǒng),是一個(gè)多機(jī)器人協(xié)作自治系統(tǒng),同時(shí)又為它們的理論研究和模型測(cè)試提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
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(訊)2016年3月，AlphaGo計(jì)算機(jī)程序輕取圍棋九段棋手李世石，立刻引發(fā)全世界的討論。這一里程碑事件向世界證明，機(jī)器可以像人類一樣思考，甚至比人類做得更好。樂觀人士相信人工智能技術(shù)的突破將極大推動(dòng)生產(chǎn)力的提高。但同時(shí)也激發(fā)了對(duì)人工智能或?qū)⑷〈祟惞ぷ鞯慕箲]情緒，甚至有人擔(dān)心人類最終會(huì)創(chuàng)造出連自己都無法控制的智能機(jī)器。在紛繁的觀點(diǎn)背后，有一點(diǎn)毋庸置疑:人工智能有著改變?nèi)蛏鐣?huì)的巨大潛力。
隨著人口紅利的快速消失，中國(guó)急需尋找新的增長(zhǎng)引擎。基于人工智能的自動(dòng)化可以提升生產(chǎn)力，幫助中國(guó)實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)。
在這一背景下，理解人工智能的發(fā)展及其對(duì)中國(guó)的影響尤為重要。本文將涵蓋以下內(nèi)容:
第一部分簡(jiǎn)要介紹人工智能的發(fā)展歷程、現(xiàn)有技術(shù)水平及未來展望。
第二部分分析中國(guó)在人工智能領(lǐng)域的實(shí)力并論述相關(guān)挑戰(zhàn)，以及人工智能在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和地緣政治方面的影響。
第三部分對(duì)中國(guó)在產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、教育、社會(huì)及國(guó)際政策方面就人工智能發(fā)展提出五大戰(zhàn)略建議。（來源：麥肯錫管理咨詢 編選：）
