人工智能人才培養(yǎng)是變革核心

人工智能、基因工程、納米科學(xué)並列為21世紀(jì)三大尖端技術(shù)，是工業(yè)革命4.0的變革核心。其中，人工智能涉及廣泛的知識領(lǐng)域，包括技術(shù)體系內(nèi)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)、機器學(xué)習(xí)方法、問題域，以及應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)、智能寫作、機器翻譯、智慧交通、智慧農(nóng)業(yè)、智慧金融、智慧醫(yī)療、機器人、輔助教育、智能制造等?？梢哉f，人工智能的科研創(chuàng)新和人才培養(yǎng)，決定著一國在國際競爭中的優(yōu)劣地位。

當(dāng)前，全球人工智能領(lǐng)域人才分布極不平衡，美國佔比近一半，我國雖位於第二梯隊但差距仍然較大，不僅人才儲備規(guī)模較小，頂尖人才更為稀缺。國際上，英美等國人工智能研究開展較早，發(fā)展較好。自20世紀(jì)50年代，美國人工智能專業(yè)形成了初期邊界，出現(xiàn)了一批研究生參與研究的實驗室﹔80年代，人工智能研究生專業(yè)建立，逐步配備了跨學(xué)科的軟件與硬件支持，極大促進(jìn)了專業(yè)人才的培養(yǎng)、技術(shù)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。英國政府近年來也十分關(guān)注人工智能領(lǐng)域的研究和應(yīng)用，投入了大量的資金扶持人工智能產(chǎn)業(yè)和初創(chuàng)公司﹔通過政策工具鼓勵大學(xué)進(jìn)行知識更新、產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)化和人才培養(yǎng)，計劃自2017年起新增450個與人工智能相關(guān)的博士點﹔還支持建立了艾倫·圖靈研究所，加強關(guān)鍵算法領(lǐng)域的研究。

麻省理工學(xué)院

麻省理工學(xué)院在計算機科學(xué)和人工智能方面有著深厚的積累，從早期的理論到后來的實踐，已經(jīng)歷了大半個世紀(jì)。目前，該校沒有設(shè)立人工智能專業(yè)，人才培養(yǎng)主要集中在施瓦茨曼計算機學(xué)院，該院與計算科學(xué)與工程中心、電子工程與計算機科學(xué)系、數(shù)據(jù)系統(tǒng)和社會研究所、運算研究中心這五個學(xué)院以共享的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行協(xié)同培養(yǎng)、研究和創(chuàng)新。計算科學(xué)與工程中心提供計算科學(xué)與工程碩士項目，課程涵蓋從航空航天到納米技術(shù)、從互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議到電信系統(tǒng)設(shè)計的知識，聚焦於先進(jìn)的計算方法和應(yīng)用。計算科學(xué)與工程博士項目與八個院系聯(lián)合開設(shè)博士課程，專注於與科學(xué)和工程學(xué)科相關(guān)的新計算方法的開發(fā)?？蛇x的課程由八個院系提供，包括土木與環(huán)境工程，機械工程，材料科學(xué)與工程，化學(xué)工程，地球、大氣和行星科學(xué)，航空航天，數(shù)學(xué)，核科學(xué)與工程。電子工程與計算機科學(xué)系的課程主要由電子工程、計算機科學(xué)、人工智能與決策三部分內(nèi)容構(gòu)成。該系提供面向不同學(xué)生層次和需求的若干種學(xué)位項目，包括計算與認(rèn)知工程碩士（MEng），計算機科學(xué)博士（PhD），計算機科學(xué)與工程博士（PhD），計算機科學(xué)和分子生物學(xué)工程碩士（MEng），電氣工程博士（PhD），電氣工程和計算機科學(xué)工程碩士（MEng）/理學(xué)碩士（SM）/博士（PhD）等。除了參加學(xué)位課程之外，學(xué)生被要求一學(xué)期參加三次行業(yè)討論會、參加行業(yè)實習(xí)、完成行業(yè)聯(lián)合項目/專利/共同出版物、學(xué)生收到行業(yè)邀請進(jìn)行學(xué)術(shù)分享、在政府實習(xí)、在學(xué)術(shù)機構(gòu)實習(xí)、參加學(xué)術(shù)培訓(xùn)、提交創(chuàng)業(yè)項目。在施瓦茨曼計算機學(xué)院授予的項目中，哲學(xué)博士PhD學(xué)位與科學(xué)博士ScD學(xué)位被視為可以互換授予。計算機科學(xué)與人工智能實驗室（CSAIL）是MIT最大的實驗室，也是世界上最重要的信息技術(shù)研發(fā)中心。CSAIL的研究領(lǐng)域涉及算法與理論、人工智能與機器學(xué)習(xí)，計算生物學(xué)，計算機架構(gòu)，圖形與視覺，人機交互，編程語言與軟件工程，機器人，安全與密碼學(xué)，系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，是該校特色的交叉培養(yǎng)與研究的平臺。

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)是人工智能研究的領(lǐng)導(dǎo)者，在本科設(shè)有人工智能專業(yè)﹔研究階段的培養(yǎng)分布在多個院系，主要集中在計算機學(xué)院、軟件工程研究所、機器人研究所、人機交互研究所、語言技術(shù)研究所、機器學(xué)習(xí)系。CMU的師資擁有多元的背景，近200名教職人員來自11個院系，研究范圍涵蓋從數(shù)理到計算機、藝術(shù)到經(jīng)管、多個與人工智能相關(guān)的領(lǐng)域?！皺C器人學(xué)”博士項目在計算機學(xué)院開展。每個學(xué)生必須完成核心課程和專業(yè)課程，核心課程需要選自四個核心領(lǐng)域，專業(yè)課程需要由學(xué)生選擇一個特定核心領(lǐng)域，並完成該方向內(nèi)的48個學(xué)分，通常需要有四個研究生課程。四個核心領(lǐng)域為：感知（視覺、圖像傳感器、距離數(shù)據(jù)解讀、觸覺和力傳感器、慣性制導(dǎo)等傳感器）、認(rèn)知（機器人的人工智能、知識、表示、規(guī)劃、任務(wù)調(diào)度和學(xué)習(xí)）、運動（運動學(xué)、動力學(xué)、控制、操縱和運動）、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（最優(yōu)估計，微分幾何，計算幾何和運籌學(xué)）。自動化科學(xué)碩士（MSAS）是世界上第一個自動化科學(xué)專業(yè)碩士項目。它主要提供三個方面的培訓(xùn)：一是使用科學(xué)實驗機器人儀器的實踐培訓(xùn)，二是使用機器學(xué)習(xí)和相關(guān)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和建模，三是使用人工智能選擇實驗。該項目要求的專業(yè)課程包括四個模塊，分別為背景知識、建模與分析、自動化科學(xué)、實習(xí)和職業(yè)研討。項目為學(xué)生提供專業(yè)和研究選項，學(xué)生在第二年開始之前，可以根據(jù)其未來進(jìn)入勞動力市場或進(jìn)入科研市場的職業(yè)發(fā)展意向，選擇進(jìn)一步的課程模塊，選擇研究的學(xué)生將匹配一位研究導(dǎo)師。人機交互碩士（MHCI）是世界上第一個致力於為與人機交互、用戶體驗設(shè)計和以用戶為中心的研究相關(guān)的專業(yè)學(xué)位項目。課程的核心是跨學(xué)科性，學(xué)生來自設(shè)計、社會科學(xué)、商業(yè)和計算機科學(xué)等不同背景。在第一學(xué)期，學(xué)生需要在課堂學(xué)習(xí)核心方法論和技術(shù)，在第二三學(xué)期學(xué)生進(jìn)行選修課，並與外部客戶共同完成一個重要的行業(yè)項目。CMU還通過建立交叉領(lǐng)域的實驗室與中心，促進(jìn)人工智能的研究與應(yīng)用。機器人研究所在1979年成立，定期與政府、行業(yè)和非營利組織在贊助研究和教育領(lǐng)域合作。

伊利諾伊大學(xué)

伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校未單獨設(shè)置人工智能專業(yè)，培養(yǎng)集中於計算機科學(xué)系、電子計算機工程系、信息科學(xué)系，並設(shè)置了人工智能方向。計算機科學(xué)系提供學(xué)碩、專碩、普博、直博培養(yǎng)項目。項目的課程涵蓋編譯、AI、生物信息等十個大方向，學(xué)生首先需要在基礎(chǔ)課序列選擇三個大方向﹔其次，需在基礎(chǔ)課所選方向之一，選擇至少一門進(jìn)階課程﹔選修部分可選十個大方向中的至少三門課程，以保証學(xué)生計科基礎(chǔ)的涉獵廣度。近年在研究領(lǐng)域，校內(nèi)各學(xué)部間、與校外企業(yè)協(xié)會、政府機構(gòu)聯(lián)合開展了多樣的AI科研合作，建立了多個交叉研究的中心實驗室。智能機器人實驗室（IRL）成立於2015年，高度聯(lián)合航空工程、電子工程等工學(xué)院七大學(xué)部、農(nóng)學(xué)消費者及環(huán)境科學(xué)學(xué)院並與協(xié)調(diào)科學(xué)實驗室（CS）攜手打造智能機器人。2019年11月，人工智能創(chuàng)新研究中心（CAII）依托國家超算中心（NCSA）建設(shè)，致力於促進(jìn)AI研究、為學(xué)生提供AI就業(yè)機會、通過合作科研創(chuàng)新應(yīng)對行業(yè)重大挑戰(zhàn)，成為校園內(nèi)鏈接學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的紐帶。2020年8月，美國國家科學(xué)基金會（NSF）及國家糧食和農(nóng)業(yè)研究所（NIFA）給予UIUC數(shù)字農(nóng)業(yè)中心兩千萬美元經(jīng)費以建立智能農(nóng)場研究所。2021年5月，伊利諾伊州、IBM擬與UIUC工學(xué)院開展為期長達(dá)十年的戰(zhàn)略合作，斥資2億美元，主要關(guān)注AI及混合雲(yún)等快速發(fā)展領(lǐng)域。

倫敦大學(xué)學(xué)院

倫敦大學(xué)學(xué)院在人工智能領(lǐng)域有著良好的學(xué)術(shù)聲譽，學(xué)部體系龐大、交叉培養(yǎng)特色較強，特別是其強化學(xué)習(xí)和神經(jīng)計算方向在英國處於優(yōu)勢地位，研究與應(yīng)用涉及數(shù)據(jù)科學(xué)、信息科學(xué)、電子電氣、生物醫(yī)藥、教育、建筑、腦科學(xué)、金融等領(lǐng)域。UCL於2020年加入了歐洲學(xué)習(xí)和智能系統(tǒng)研究實驗室（ELLIS），並在校內(nèi)聯(lián)合計算神經(jīng)科學(xué)組、計算機系，統(tǒng)計科學(xué)學(xué)院和電子電氣工程學(xué)院建立了UCL ELLIS Unit，側(cè)重於基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)創(chuàng)新和社會影響的研究。該校人工智能相關(guān)專業(yè)植根於工程科學(xué)學(xué)院計算機系，計算機系下設(shè)有人工智能研究中心。中心開設(shè)了基礎(chǔ)人工智能博士項目、機器學(xué)習(xí)碩士項目、計算統(tǒng)計與機器學(xué)習(xí)碩士項目、數(shù)據(jù)科學(xué)與機器學(xué)習(xí)碩士項目、計算機視覺碩士項目。博士項目的課程，注重學(xué)科基礎(chǔ)與交叉學(xué)科的研究訓(xùn)練，也有神經(jīng)科學(xué)、創(chuàng)業(yè)、人工智能道德準(zhǔn)則等方面的選修課程，還要求接受演講與溝通技巧、寫作技巧等綜合能力訓(xùn)練，同時有機會參加艾倫圖靈中心開設(shè)的專業(yè)研討課和合作組織提供的實習(xí)。碩士課程通常由必修課、核心選修課、一般選修課和畢業(yè)項目組成。學(xué)生選課自由度高，非同一專業(yè)學(xué)生的選課也可以趨近一致。課程對學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)如線性代數(shù)、微積分沒有做過高要求，而是更加注重人工智能的算法實現(xiàn)及與其他學(xué)科的融合發(fā)展，在應(yīng)用層面上的發(fā)展較為突出。近些年來隨著UCL與Deepmind公司在教學(xué)和研究方面合作逐漸加深，雙方合作開設(shè)了“深度學(xué)習(xí)講座”，由多位Deepmind工作人員和UCL的教授共同授課，包括用於圖像識別的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、變分判斷等12個主題，是頗為熱門的研究生課程。另外，UCL為教師和研究人員的職業(yè)發(fā)展建立了一套學(xué)術(shù)職業(yè)框架，該框架設(shè)定了四個等級，並通過科研/教學(xué)活動、核心能力、專業(yè)特長和影響力衡量升遷與否。針對人工智能相關(guān)專業(yè)，UCL與校外企業(yè)深度合作，聘請產(chǎn)業(yè)資深人士作為機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的教授，促進(jìn)理論與實踐的互通。

以跨學(xué)科多元交叉為特色

在專業(yè)設(shè)置方面，英美人工智能領(lǐng)域出現(xiàn)早、發(fā)展快，案例院校中人工智能作為專業(yè)已出現(xiàn)在本碩博各階段，但更多還是以跨院系、跨學(xué)科的方式進(jìn)行培養(yǎng)和科研。很多院系提供多種學(xué)位授予，學(xué)生可以根據(jù)自身能力與職業(yè)規(guī)劃，選擇碩士或博士層次、學(xué)術(shù)學(xué)位項目或?qū)I(yè)學(xué)位項目。

在課程結(jié)構(gòu)方面，雖然各校模塊結(jié)構(gòu)的名稱不同，但基本是將課程根據(jù)領(lǐng)域和方向進(jìn)行分類，允許學(xué)生選擇若干“寬領(lǐng)域”課程、隨后進(jìn)階學(xué)習(xí)“特定領(lǐng)域”課程。這樣既可以保証培養(yǎng)的專業(yè)性、完成學(xué)分硬性要求，也可以盡可能滿足學(xué)生個性化的、更貼近於職業(yè)發(fā)展的實用需求。相較而言，美國課程更注重學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)，英國課程更注重算法實現(xiàn)及與其他學(xué)科的融合應(yīng)用。

在培養(yǎng)方案方面，相較於學(xué)術(shù)學(xué)位，專業(yè)學(xué)位項目對實踐性產(chǎn)出要求更高，對學(xué)術(shù)成果要求更加靈活。一些方案中，學(xué)生不僅需要完成課程學(xué)分和（論文、實踐、報告等）環(huán)節(jié)學(xué)分，並達(dá)到最低要求的累計GPA，有的還需要完成特定的項目（如MIT的“專業(yè)視角要求”、CMU要求的“頂點行業(yè)項目”），才能獲取學(xué)位。

在特色課程方面，“AI+X”的趨勢明顯，出現(xiàn)了愈加細(xì)化多元的交叉課程，從涉及計算機、機械、電子、機器人，擴展到航空航天、生物、醫(yī)學(xué)、語言、社會、經(jīng)管、建筑、教育、藝術(shù)、哲學(xué)、人文、土木、交通、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。有些課程特別注重對學(xué)生動手實操的能力培養(yǎng)，還會結(jié)合社區(qū)與產(chǎn)業(yè)需求，要求學(xué)生在現(xiàn)實環(huán)境完成特定項目。同時，還設(shè)置了人文素養(yǎng)、法律、倫理、表達(dá)溝通、寫作等培養(yǎng)綜合能力的課程。

在交叉培養(yǎng)方面，案例高校均建立了貫通產(chǎn)學(xué)研的交叉平臺，積極與校內(nèi)多學(xué)科的學(xué)術(shù)資源、社區(qū)內(nèi)的多種產(chǎn)業(yè)資源、政府項目資源相結(jié)合，為人才培養(yǎng)和科研創(chuàng)新提供良好的支撐。

在師資隊伍方面，各高校不斷擴充優(yōu)秀的科研隊伍，既包括來自多學(xué)科、關(guān)鍵領(lǐng)域的教授，或聘為終身教職，或授予名譽/講席教授﹔也吸納很多了解行業(yè)產(chǎn)業(yè)的資深人士，作為兼職教授/企業(yè)導(dǎo)。一些學(xué)校通過設(shè)立新的交叉研究平臺創(chuàng)造新的崗位（如教學(xué)崗位、交叉研究崗位、或校外參與的崗位），一定程度上幫助解決了青年學(xué)者的教職/科研身份。

同時人工智能學(xué)科和培養(yǎng)也體現(xiàn)出若干國際趨勢。首先，院系合作、設(shè)立交叉培養(yǎng)平臺是促進(jìn)“AI+X”廣度和深度發(fā)展的重要方式。其次，與校外的公司、政府、研究機構(gòu)緊密合作，可以吸納外部優(yōu)勢資源和力量，構(gòu)建“產(chǎn)學(xué)研一體化”的學(xué)科生態(tài)。再次，實踐類、項目類、應(yīng)用類課程增多，課程內(nèi)容更加跨學(xué)科、更貼近產(chǎn)業(yè)需求，同時注重對工科學(xué)生的人文素養(yǎng)、綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。培養(yǎng)方案的設(shè)計愈加體現(xiàn)專業(yè)性與靈活性的統(tǒng)一。最后，持續(xù)擴充多元背景的師資隊伍，是促進(jìn)人工智能學(xué)科發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

（作者：李鋒亮 龐雅然，分別系清華大學(xué)教育研究院副教授和博士生）

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