時代召喚智能科學技術人才大軍

　　摘要：論述信息科學技術和智能科學技術的基本概念以及信息科學技術必須提升到智能科學技術的原因，指出這種提升已經水到渠成，提出培育智能科學技術人才大軍已經迫在眉睫。最后分析了培育智能科學與技術人才大軍的要求、措施和方法。
　　關鍵詞：信息科學技術；智能科學技術；現代化；人才培養
　　
　　無論人們是否已經清醒地意識到，理論分析與社會實踐都已清楚表明，信息化走向智能化的時代已經來臨。這就是為什么當今社會如此頻繁地出現各種各樣的“智能”前綴：智能交通、智能電網、智能城市、智能農業、智能建筑、智能儀器、智能計算、智能控制、智能機器人、智能通信、智能服務、智能防務、智能互聯網、智能物聯網、智能信息處理等。
　　那么，什么是信息化？什么是智能化？它們有什么聯系與區別？
　　信息化的基本任務，是利用信息技術向社會提供便捷的信息共享服務，智能化的基本任務，是在此基礎上利用智能技術，向社會提供智能化的生產方式、工作方式、服務方式、交流方式和生活方式。智能化是信息化發展的高級階段。毫無疑問，能否根據社會
　　的實際需求，不失時機地推進智能化，將直接影響我國現代化的進程。
　　高等學校應當建設和發展什么樣的學科和專業，需要考慮眾多因素，但最重要的是社會需求。筆者旨在闡明，盡管我國當前面臨多元化的社會需求，但是其中最具本質意義和關鍵地位的社會需求是信息化必須走向智能化。這是振興民族大業、建設小康社會、建設創新型國家、建設資源節約型社會和環境友好型社會、應對全球氣候異常變化、保障可持續發展的根本舉措。為此，大力發展智能科學與技術本科專業，努力建設研究生學科，精心培養各層次智能科學技術人才大軍，就成為我國高等學校的重要任務。
　　1信息化與智能化：基本內涵及相互關系
　　簡要地說，信息化，就是在人類活動的各個可能領域充分利用信息技術來提高人類活動的質量和效率的過程；而智能化，則是在此基礎上，進一步在人類活動的各個可能領域充分利用智能技術來提高人類活動的質量、效率和創新能力的過程。
　　可見，為了準確理解信息化與智能化的含義，需要了解“信息技術”和“智能技術”的概念，以及它們之間的聯系與差別。為此，我們有必要考察一下人類認識問題和解決問題(也可以抽象為認識世界和改造世界)這一典型活動的抽象模型[1]，如圖1所示。
　　該模型的含義是：為了處理現實世界的實際問題，人們必須首先通過自己的感覺器官獲取與問題相關的信息，并通過傳導神經系統把獲得的信息傳到思維器官，在這里使用古舊皮層對這些信息進行預處理，使信息更加便于利用；在此基礎上，通過新皮層把信息轉換為知識，并進而轉換為解決問題的智能策略，再通過傳導神經系統把智能策略傳到效應器官，后者把智能策略轉換為智能行為，作用于面對的問題，使問題的狀態轉變為期望的目標狀態。這就是人們認識問題和解決問題的一個基本回合。
　　之所以說是一個基本回合，是因為獲得的信息可能不夠充分，導致生成的知識不夠完善，制定的策略不夠合理。因此，當把這樣產生的智能行為作用于問題時，問題的狀態不一定能夠完全轉變到預期的目標狀態。這時，就要把偏離目標狀態的“誤差”作為新的信息，經由感覺器官反饋到思維器官，通過學習來修正和優化策略，以期更好地接近目標。通常，這種“反饋—學習—優化—控制”的過程可能要進行多次，逐次逼近預期目標。也就是說，人類認識問題和解決問題的過程是一個充滿反饋、學習和優化的過程。
　　通過進一步的分析，我們還可以發現，從功能性質上看，圖1所示的人類“認識問題和解決問題”的過程，實際上包含相互聯系、相互作用而又相輔相成的兩個相繼階段，具體內容如下。
　　1) 獲取信息的感覺器官和它的技術延長物傳感系統、傳遞信息的傳導神經系統和它的技術延長物通信系統以及處理信息的大腦古舊皮層和它的技術延長物計算系統，都是直接與“信息”打交道的器官和技術系統。
　　2) 生成知識和制定智能策略的大腦新皮層和它的技術延長物人工智能系統PBII4NqMopmd+p7MJfnuJaT5jkDBzTOo7YsTrBfCPK8=、其后傳遞智能策略的傳導神經和它的技術延長物通信系統以及執行智能策略的效應器官和它的技術延長物控制系統則是與“知識和智能策略”打交道的器官和技術系統。
　　既然過程1)是與信息打交道的過程，因而就稱為“信息過程”；而過程2)是與知識和智能策略打交道的過程，因而就稱為“知識與智能過程”，后者也可以更簡潔地稱為“智能過程”。不過，“生成知識”的過程也可以看做是“理解信息”的過程，“制定策略”的過程則可以看做是“再生策略信息”的過程(策略可以看做是人類大腦再生出來的一種指示“如何解決問題”的高級信息)，而“傳遞和執行策略”的過程也可以看做是“傳遞和執行策略信息”的過程。因此，在這種意義之下，過程2)也可以稱為“信息過程”。為了體現這兩個信息過程之間的聯系與區別，過程1)可以稱為“基本信息過程”，過程2)則可以稱為“高級信息過程”。于是，技術范疇的傳感技術、通信技術、計算技術就可以稱為“基本信息技術”，人工智能技術和控制技術就稱為“高級信息技術”。
　　這樣，人們就可以更確切地說，信息化，就是在人類活動的各個可能領域充分利用傳感、通信和計算這類“基本信息技術”，來提高人類活動的質量和效率的過程；而智能化，則是在此基礎上，進一步在人類活動的各個領域充分利用智能和控制這類“高級信息技術”，來提高人類活動的質量、效率和創新能力的過程。
　　頗為有趣的是，在圖1所示的模型中，如果只考慮通信系統的功能，這當然就是“電信網絡(和電視網絡)”的模型；在此基礎上，如果把計算系統的功能增加進來，它就演變成了“互聯網”的模型；進一步，如果再把傳感系統和控制系統的功能也增加進來，它就演變成了當前人們正在熱切關注的“物聯網”模型。而如果再加上智能系統的功能，它就會演變成為“智能信息網絡”的模型。
　　顯而易見，物聯網和智能信息網絡的根本區別，就在于有沒有“智能”。也可以說，智能信息網絡就是智能化了的物聯網。當然，目前的物聯網還處在發展的起始階段，它的基本形態還只是互聯網與傳感系統的結合，連控制系統的作用也還遠遠沒有充分考慮，更不要說是智能信息網絡了。
　　值得注意的是，我國當前階段的“信息化”，主要只利用了通信技術和計算技術，還沒有完全利用到全部的“基本信息技術”。只是到了最近，人們開始關注“物聯網”的時候，才把傳感技術與通信技術和計算技術聯系起來。
　　所以，基于通信技術和計算技術的“信息化”的主要作用，是利用通信的傳遞能力和計算技術的處理能力，為社會提供便捷的信息共享服務，使社會的各種供需關系得到及時的溝通。人們在獲得這些供需信息后，就可以調整自己的產品方向和生產計劃，提高社會整體的運行效率。但是，產品方向和生產計劃的調整都需要通過人類管理者和勞動者自己的實踐來實現，基本信息技術本身對此無能為力。
　　原因很顯然，信息所表現的是事物的現象，只告訴“是什么(What)”；知識所反映的則是事物的本質，可以告訴“為什么(Why)”；智能所體現的才是解決問題的策略，因此可以告訴“怎樣做(How)”。僅僅利用通信和計算技術的“信息化”工具，不能直接改變生產過程本身，因此就只有依靠人類工作者自己來實際調整產品方向和生產規模。
　　發展到“物聯網”階段以后，網絡中的信息比互聯網的信息更豐富了，因為在原有的“人類輸入的信息”基礎上，增加了不計其數的“物”的信息。不過，如果物聯網沒有智能技術和控制技術的支持，它的功能仍然還是“信息共享”，只不過信息的來源更加豐富了而已。
　　
　　然而，采用智能技術之后，由于生產工具自身具有相應的知識和智能，它就不僅可以根據供需信息自主調整產品方向和生產計劃，還可以自主地改善生產過程，提高產品質量，增加新的產品品種，來適應社會需求，甚至可以預測社會需求的走向，創造全新的產品，引領社會的需求。
　　馬克思曾經預言，隨著大工業的充分發展，勞動者不再是生產流程的一個環節，而是站在生產流程的旁邊，對生產流程進行監督和管理。我們知道，農業時代的人力工具和工業時代的動力工具都不可能實現馬克思所預見的社會生產方式，基于通信與計算技術的信息化工具和沒有智能技術的物聯網工具也不可能實現馬克思所預見的社會生產方式。這是因為，農業時代的生產工具(人力工具)、工業時代的生產工具(動力工具)以及信息化階段的生產工具(基本信息技術工具)不具備智能，勞動者不得不成為“生產流程的一個環節”，只有智能化的生產工具，才有可能使勞動者“不再成為生產流程的一個環節”，從而能夠“站在生產流程的旁邊對生產流程進行管理和監督”，使馬克思預言的社會生產方式變為真正的現實[2]。
　　可見，智能化的生產工具可以使社會生產方式得到根本的改變：由被動跟蹤的生產變為主動引領的生產，由人力承擔的生產變為機器自主的生產，使勞動者可以站在生產流程的旁邊，對生產流程進行管理和監督。這就是“由工業時代的社會生產方式轉變到了智能時代的社會生產方式”。顯然，這種轉變將使社會勞動生產力水平得到質的提高。
　　這就是信息化、智能化以及它們的聯系與區別。
　　2信息化走向智能化：社會需求與歷史必然
　　信息化必須走向智能化，這是人類社會追求進步的內在和固有要求。反之，如果信息化不能適時地走向智能化，社會的進步就會延緩甚至停頓下來。
　　根據“科學技術擬人律”的啟示[3]，信息化走向智能化這種內在和固有的要求可以從人類自身的進化過程中得到直接啟發。
　　考察人類進化的歷史就知道，當人類的感覺器官、傳導神經系統、人腦古舊皮層系統和效應器官的功能發展起來之后，人腦新皮層功能的強化就成了人類整體能力進化的焦點；可以看出，只有完成了新皮層功能的強化，人類才進化成了完全意義上的現代人類。反之，如果沒有新皮層功能的強化，人類的進化就可能依舊停留在“猿猴”階段，不能成為真正的現代人類。
　　與此相應，當今時代，傳感技術、通信技術、計算技術、控制技術都獲得了長足進步。因此，智能技術的強化就成了整個技術能力進步的焦點。同樣，只有當智能技術發展起來，人類的智力能力才能得到有效的擴展。反之，如果智能技術不能獲得充分的發展和應用，信息技術就會停留在“信息共享”這個初級的發展階段。
　　因此，為了適應社會不斷發展的需要，為了不斷改善人們生存的條件，信息化必須走向智能化。只有這樣，人類“認識世界和改造世界”的活動才能得到現代科學技術的全面支持，人類的充分解放才能成為現實。
　　事實上，人們可以舉出無數的事例來說明信息化為什么必須走向智能化，以及如果信息化不走向智能化就不能真正解決問題的原因。不過，限于篇幅，這里只能擇要略述一二。
　　1) 例1：物聯網研究與應用。
　　如上所述，目前人們所研究的物聯網，其實只是增加了傳感器的互聯網而已，不要說還沒有考慮智能技術的作用，就連控制技術的因素也考慮得很不充分。可是，沒有智能技術的物聯網又有什么意義呢？一般來說，智能技術在物聯網中至少有如下幾個重要作用：第一，不同傳感器獲得的信息之間的智能融合；第二，把這樣得到的形式化信息轉換為“能夠顯示內容和價值因素”的信息(稱為“全信息”)；第三，從這些信息中提煉相應的知識；第四，以這些知識為基礎，在目標的引導下生成解決問題的智能策略。
　　試想，如果得不到“正確融合起來的信息”，也得不到能夠顯示內容和價值因素的“全信息”，得不到相應的“知識”，也得不到解決問題的“智能策略”。一句話，如果沒有智能技術的支持，這樣的網聯網能夠發揮多大作用呢？
　　可見，物聯網的研究與應用必須由“基本信息技術”的層次進入到“智能技術”(高級信息技術)的層次。舍此，不可能解決問題。
　　2) 例2：轉變經濟發展方式。
　　轉變經濟發展方式的核心是“轉變社會生產方式”，其中一個最受關注的問題是“節能減排”，即節約能源消耗和減少廢棄物排放。考察當前的社會生產，主流的生產方式是工業時代遺留下來的產物。工業時代生產系統設計的通用理念是“按照最惡劣條件下的資源需求來提供高倍資源備份，以保證在任何條件下生產系統的連續運轉”。正是基于這個理念，導致了所有工業生產系統的“資源高投入”：材料的高投入、能源的高投入、人力的高投入、資金的高投入。“高投入”則導致“高排放”和“高污染”。所以，“三高”是工業時代生產方式固有的本質特征。
　　怎樣才能轉變以“三高”為本質特征的工業時代生產方式呢？
　　肯定的回答是：僅僅運用信息技術不足以解決問題，必須在此基礎上運用智能技術，也就是“高級信息技術”(即圖1所示的全部技術)才能達到目的。
　　道理很明顯，要想真正轉變以“三高”為特征的工業時代生產方式，必須從這種生產方式的初始源頭——設計理念——進行徹底變革。這就是用“智能設計”的理念取代原有的“以高投入保障可靠生產”的設計理念。只有設計理念革新了，才能從源頭上消除“三高”，達到節能減排和轉變經濟發展方式的目的。
　　智能設計的理念是：通過智能技術的“自主學習與自主優化”策略，使生產系統的資源投入和產品產出實現動態的優化配置，從而消除“高倍資源備份”。可見，沒有智能技術的應用，就不可能從源頭上轉變以“三高”為特征的工業時代生產方式。
　　總之，只有智能技術的普遍應用(即“智能化”)，才能使“物聯網”走向智能化，發揮應有的作用；只有智能技術的普遍應用，才能使工業時代遺留下來的社會生產方式得到根本轉變；同樣，也只有智能技術的普遍應用，才能使整個國民經濟、社會文明、大眾民生和國家安全獲得蓬勃的發展，朝著21世紀意義下的現代化目標不斷前進。
　　需要特別指出的是，物聯網的智能化也好，經濟發展方式轉變也好，應對全球氣候異常變化也好，維護世界和平與國家安全也好，種種跡象都表明，“審時度勢，把信息化推向智能化”已經是擺在我國人民和世界人民面前的緊迫任務。
　　3智能化人才大軍：特有的素質
　　為了推進智能化，需要在各個領域大力發展和普遍應用智能科學技術。但是，人是社會生產力的第一要素。發展和應用智能科學技術，需要一支規模宏大、結構合理、訓練有素的智能科學技術人才大軍。
　　所謂“規模宏大”，主要是指智能科學技術人才大軍在數量上要能適應國民經濟、社會文明、大眾民生、國家安全智能化的規模要求。智能無處不需，智能化是全社會的需要，不是個別領域、個別部門和個別地區的需求。因此，規模必然相當宏大。
　　所謂“結構合理”，主要是指培養這支人才大軍的教育系統應當具有博士、碩士、學士的合理層次結構。智能科學技術是新興的、快速發展的，而且體現了當代最先進、最復雜、最前沿的科學技術，沒有這樣一支結構合理的人才大軍，就不可能適應智能化的需求。
　　所謂“訓練有素”，主要是指國家應當設置面向智能科學與技術學科和專業的高等學校人才培養的專門體系，按照智能科學與技術學科的知識結構和能力結構進行系統培養與訓練，而不宜由其他學科的培養體系來代行兼顧。
　　圖1的模型表明，在學科關系上，智能科學與技術的前端與計算機科學與技術學科相銜接，后端則通過信息與通信工程學科和控制科學與工程學科相溝通。其中，計算機學科定位于“信息處理”；它輸出的是經過處理便于應用的信息，正好提供給智能科學與技術學科，支持“生成知識”，并在此基礎上“制定策略”；后者通過信息與通信工程學科的“策略傳遞”功能傳遞給控制科學與工程，支持“策略執行”。可見，它們的功能定位分別是“信息處理”、“知識生成與策略制定”、“策略傳遞”和“策略執行”，它們各就各位，各司其職，互相銜接，互相合作，形成和諧的流程，但不能互相取代。
　　
　　那么，智能科學與技術學科人才大軍應當具備怎樣的整體素質呢？
　　由于篇幅所限，這里不可能細致地展開討論。考慮到我國目前已經有眾多學校制訂了詳盡的智能科學與技術學科的人才培養計劃，這里將著重指出：除了其他科學技術學科人才必須具備的共性素質之外，智能科學技術學科人才大軍應具備的特殊素質。
　　3.1智能科學與技術本科專業的特殊知識結構
　　眾所周知，智能是由信息資源加工出來的最高級產物。因此，智能科學技術是信息科學技術的核心、前沿和制高點，智能也是人類一切能力的最高級體現。因此，智能科學技術也是生命科學技術最為精彩的篇章。因此，智能科學技術是信息科學技術與生命科學技術兩者的交叉學科，應當按照這樣的學科性質設計學生的知識結構和能力結構。
　　基于這樣的特點，智能科學與技術本科專業的知識結構(課程設置)應當形成如下最基本的連貫的標志性核心知識體系。
　　第一學期，智能科學與技術導論(人文基礎)。
　　第二學期，智能科學史與科學方法論(人文基礎)。
　　第三學期，腦與認知科學基礎(專業基礎)。
　　第四學期，智能數學(數理邏輯與模糊邏輯)(專業基礎)。
　　第五學期，機器智能通論(核心課程)。
　　第六學期，機器學習(核心課程)。
　　第七學期，智能機器人(應用基礎)。
　　第一學期必須開設“導論”。這是因為新生剛從中學走進大學，需要通過“導論”引導學生快速了解什么是智能科學與技術，為什么要學習它，它的發展前景是什么，它對經濟發展與社會進步的意義是什么，它的知識結構和能力結構是什么，它與相鄰學科的關系是什么，怎樣才能學好智能科學與技術(包括大學與中學的學習方法和學習規律有何異同)。
　　第二學期必須開設“方法論”。這是因為新的正確的方法論對于理解和發展智能科學與技術具有特別重要的意義，而傳統科學方法論會妨礙學生理解和把握智能科學與技術。“工欲善其事，必先利其器”，方法論的教育必須走在前頭。
　　第三學期必須開設“腦與認知科學基礎”。這是因為人工智能的最佳原型就是大腦結構及其支持的認知能力。沒有這個基礎，我們培養的人才大軍就會基礎淺薄，缺乏創新的功力，他們在智能科學與技術發展的道路上就走不遠。所以，要在二年級一開始就學好這個基礎。
　　第四學期必須開設“智能數學”。學生要著重學好集合論、數理邏輯、模糊邏輯和算法理論，這是智能科學與技術對數學知識的特殊需要，也是學習后續課程必須具備的數學基礎。必須在第四學期完成這個準備。
　　第五學期必須開設“機器智能”。這是本專業的核心課程。考慮到歷史上“人工智能”與“計算智能”和“行為智能”長期處于鼎足三分的狀態，而事實上，只有它們三者結合在一起，才能覆蓋基本的智能技術，因此需要設置統一闡述這個“三位一體”的新的課程，稱之為“機器智能”。
　　第六學期必須開設“機器學習”。這是因為上述三種智能技術的共同要害都是“學習”，因此有必要開設“機器學習”來深化智能的核心技術。
　　第七學期應當開設“智能機器人”。這是因為智能機器人是智能技術實際應用的最典型和最普遍形態，應當讓學生在進入畢業設計之前對智能機器人做“解剖麻雀”式的學習和掌握。
　　其他課程的設置可以、也完全應該結合各個學校的特點自行選擇。
　　還要強調的是，整個培養過程要努力貫徹理論與實踐相結合、已有進展與存在問題相依托、啟發式和教學雙方互動等原則，使學生不僅高度熱愛本專業，而且具備很強的創新精神和實踐能力。
　　3.2智能科學技術學科研究生的知識結構
　　同樣，由于篇幅所限，這里僅指出：鑒于智能科學與技術的內涵非常豐富，應用又無處不在，智能科學與技術研究生一級學科不宜按照應用領域設置二級學科。分析表明，按照學科的層次結構設置如下三個二級學科比較適宜。
　　1) 智能理論。
　　2) 智能技術。
　　3) 智能應用。
　　當然，這些二級學科名稱的具體表述方法還有待繼續論證和優化。
　　4結語
　　今天，無數的事實(智能A、智能B……智能Z)告訴我們，社會對于“智能”的需求已經不止是母腹中躁動的嬰兒，也已經不止是大海平面上依稀可見的航船桅桿，而是已如初升的太陽普照大地，如大潮的奔涌席卷四方。
　　面對時代的召喚和社會的需求，高等學校的教育和科研工作者義不容辭，責無旁貸。讓我們一起努力，共同推進智能科學與技術本科專業和研究生學科的建設，為我國和世界智能科學技術的發展，作出無愧于時代、無愧于華夏學人的積極貢獻！
　　
　　參考文獻：
　　[1] 鐘義信. 機器知行學原理[M]. 北京:科學