人工智能在奔跑 教育的機遇與挑戰
——在“北京聯合大學智能機器人產學研合作與人才培養創新發展研討會暨機器人學院成立大會”上的報告

李德毅

（中國電子系統工程研究所，北京 100141）

人工智能在奔跑 教育的機遇與挑戰
——在“北京聯合大學智能機器人產學研合作與人才培養創新發展研討會暨機器人學院成立大會”上的報告

李德毅

（中國電子系統工程研究所，北京 100141）

人工智能的發展改變了人類的認知方式和生活方式，人工智能延伸了人類的體力和腦力，將會讓人類更加有尊嚴、更加優雅、更加智慧地生活。人工智能給人類帶來的影響將遠遠超過計算機、互聯網在過去幾十年對世界的改變，也為教育帶來了前所未有的機遇和挑戰。北京聯合大學在全國率先成立機器人學院，突破傳統教學的邊界，采取科學任務帶動創新人才培養的模式，致力于培養面向先進機器人、智能汽車及無人系統等領域的高素質、應用型專門人才。

人工智能；智能機器人；產學研合作；人才培養

人工智能可望成為人類社會發展的一個新時代印記。北京聯合大學成立機器人學院可突破傳統教學的邊界，實現跨界創新，將分隔的垂直學科劃分，轉變為交叉、協作式的科學研究，采取科學任務帶動創新人才培養的模式，注重能力導向、科研訓練、應用創新的遞進式教學過程，為教育帶來了前所未有的機遇和挑戰。

1 人工智能在奔跑

1.1 大數據和云計算成就了人工智能

目前，人工智能已經成為家喻戶曉的事情，當前最熱門的人工智能是深度學習。如將“互聯網+”比作一個大鵬鳥，云計算和大數據構成雙翼，而騎在這只大鵬鳥上的就是人工智能，它成為全人類關注的焦點，人工智能有望成為人類社會發展的一個新時代印記。當前更多研發的應不止是人型機器人，而是云機器人。云機器人依托云計算優勢，重在認知，體現在端設備上是感知和行動，先研發語言和圖像豐富、認知復雜、動作相對簡單的特定認知域的云機器人，如導航機器人，其智商和情商容易取得小眾的共識。研發云機器人成為人工智能的又一個突破口。在云計算數據中心，用成千上萬臺的CPU+GPU服務器架構，通過大數據樣本做混合大規模深度學習的并行訓練，可確定幾十億個參數的人工神經網絡。利用云+端的形態和深度學習，涌現出大量的云機器人雛形，它們和自然人相比神似形不似，太多的記憶認知和計算認知可從云上獲得，當前的感知、交互、認知、行為控制和協調在云端，有自主學習和主動尋求幫助的能力，能夠滿足移動生活中的人群對特定領域工作機器人的迫切需求。

1.2 對人工智能要有點敬畏之心——“AlphaGo”引起的思考

當前人工智能的兩個亮點，一個是“圍棋腦”，一個是“駕駛腦”。谷歌機器人阿爾法圍棋（AlphaGo）戰勝了世界圍棋冠軍李世石；汽車自主駕駛上路行駛，都已成為事實。圍棋因為其巨大的搜索空間和困難的棋局態勢表達被認為“千古無同局”，歷來是人工智能的最大挑戰。圍棋腦和駕駛腦雖然不是一回事，但是架構均采用雙總線。在這一次的人機大戰中并未看到有“天外來客”下著“不食人間煙火”的奇招，學習總線在其中起到很大的作用，說明機器人還是在向人類學習（見圖1所示）。所以，在全世界一片震動之后，有以下4個問題值得思考：第一，如果讓AlphaGo與李世石再下一次復盤，讓李世石原來怎么下還怎么下，AlphaGo是否能夠復盤，能下出跟原來一樣的棋盤嗎？第二，在比賽之前以及比賽之后，這個程序變了沒有，還是原來的程序嗎？如果我們的手機壞了，實在不行就重新啟動，還是原來的。而AlphaGo的程序還是原來的嗎？它與李世石下了5盤棋學到了什么東西？第三，與李世石下棋之前，AlphaGo與別人下過，如果用相同的版本對比的話，結局如何，還有沒有意義，能不能提高AlphaGo的水平？第四，讓AlphaGo從此以后不再與水平高的棋手下棋，AlphaGo的程序水平會不會降低？

上述4個問題對人工智能工作者的學習研究很有幫助。人工智能的深度學習也有局限性：首要的問題是有多少個卷積和參數選取，隨意性太大；第二，不能保證收斂性；第三，缺少大反饋；第四，對樣本的學習沒有累積性。故深度學習不可能是人工智能的終結者。

人類的發展史就是人類學會擁有工具、制造工具、發明機器的歷史，機器使人類更強大，曾經的很多工作崗位將會被智能機器人所替代，當然，被機器人替代后還會涌現出許多新的工作，所以人類將會更加有尊嚴、更加優雅、更加智慧。今天，機器人一定會讓人類自身更智能。人類始終是人與機器人當中的靈魂。不能簡單地認為人類是強智能，機器人是弱智能，對人工智能要有敬畏之心。

1.3 駕駛腦：駕駛認知的形式化

與下圍棋相比，駕駛活動更多的是技巧，是記憶或經驗，而不是知識、推理和計算，這和AlphaGo很不一樣。而駕駛腦的差異，反映個人智力和運動協調能力的差異，世界上沒有兩個完全相同的駕駛腦，從汽車到自動汽車再到輪式機器人，這個歷程比從圍棋手發展到圍棋腦要困難得多。人腦中最重要的有記憶認知、計算認知和交互認知，尤其在記憶認知中有長期記憶、工作記憶和瞬間記憶，都是不一樣的，這一點在駕駛腦中得到了充分的應用。而駕駛認知的形式化，強調如何用人工智能技術代替駕駛員的感知、認知和行為，確保車輛自主行駛，不必糾結于機器駕駛腦和駕駛員腦是否在微觀上具有相似性。三路傳感器能讓汽車自主駕駛：GPS北斗+IMU、雷達、攝像頭，來解決定位、路權檢測和導航問題。在已有認知（路口地圖和路段地圖）的協助下，類比人的視覺通道，三路傳感器各負其責，不僅做基于視覺的感知深度神經網絡學習（也叫做先視后覺），尤其感興趣的是視而不覺、邊視邊覺和先覺后視，特點是利用已有的認知幫助當前感知，強調3種記憶的不同形態。

當今，深度學習正站在全球人工智能的風口，普遍把卷積神經網絡用于點云圖像識別、完成感知階段的自學習，把卷積神經網絡用于形式化之后的、基于可用路權的駕駛態勢圖和反映駕駛操作全部內容的認知箭頭生成碎片化的“駕駛態勢-認知箭頭”圖對，用于認知階段的深度學習，大大減少、簡化了實時處理的數據量。

機器駕駛腦在駕駛員開車時應該能“悄悄地”自學習，將“腦和機器融合在一起”，實現這樣一個可望而不可及的人類夢想！駕駛腦數據流程見圖2所示。世界上沒有兩個完全相同的駕駛腦，所以我們不希望路上跑的是完全相同的車。

2 人工智能對教育的機遇與挑戰

2.1 人工智能給人類帶來的影響將遠遠超過計算機和互聯網在過去幾十年對世界的改變

工業機器人、農業機器人、醫療康復機器人、服務機器人、國防機器人等將會改變整個社會的運作方式。可以做一個設想，到2030年，爭取我國每一萬名產業工人擁有的工業機器人數量達到300臺左右。農村城鎮化導致了一個非常重要的問題，農民進城了。日本的新一代農民平均年齡65歲，美國的新一代農民平均年齡60歲，估計中國下一代農民平均年齡50歲。怎么辦？“黃牛退休，鐵牛耕地”，那就是無人拖拉機、農用無人機、農用無人收割機等，所以我們希望“農民進城，專家種田”。此外，能不能把全國大中醫院的微創手術機器人有一半國產化，在全社會普及使用形形色色的服務機器人？我國的老年人、殘疾人和兒童如能擁有形態各異的服務機器人，社會市場將很大。我們的教育應考慮這個事情。在我們這個星球上將會迎來有個性、有行為能力甚至還有情感的機器人，機器人給人類帶來的影響將遠遠超過計算機、互聯網在過去幾十年已經對世界的改變。

2.2 機器人學院成立的意義

加快從要素驅動到創新驅動發展的轉變，人工智能是一個重要的解決方案。機器人是人工智能的實際載體，是集新材料、新工藝、新能源、機械、電子、通信、自動化、人工智能、互聯網、云機算、大數據、語言學、認知科學、腦科學乃至人文藝術類的多學科交叉融合，它將成為人類社會走向智慧社會的重要發展要素，將給教育帶來重大的機遇與挑戰。

1）機器人教育對制造業的貢獻

我國將成為機器人最大的制造市場，機器人是制造業皇冠頂端的明珠，故機器人教育要先行。機器人學院的教育必須從多角度、多層次進行跨界合作，彌補當前“教師奇缺、教材奇缺、教具奇缺”的短板，培養具有跨界創新能力的優秀人才。機器人學院教育應該有明確的載體，輪式機器人系、無人機系和特種機器人系，都會有明確的載體，選擇載體常常比確定科學問題更難。載體不必是當前產品的再開發，也未必有巨大的工程量，載體要體現學科研究的基礎性和前瞻性。多做實踐中的研究，少做研究中的實踐；做有用的研究，做有影響的研究，爭取得到政府、企業或社會的穩定支持。不必太在意傳統學科的邊界，問題導向常常導致跨界越界，產生新的交叉學科。機器人實踐創新中心設有系所合一的創新工場，本科生、研究生們在此碰撞思想火花、施展才華，是實現理想的實驗基地。

2）機器人對教育的改革問題

隨著機器人革命的到來，機器換人首先不是換掉理發師之類的勞動者，而可能是產業工人、文秘人員、醫生、服務員，甚至士兵，他們將如何升級轉型成為機器人的創造者和使用者。培養懂得集成、維修、管理機器人的人才，跨界滲透和跨界創新誕生的智能機器人教育，是我國教育改革抓住時代機遇的一個亮點，而由教育機器人引發的教育轉型也許是教育改革的另一個亮點。云計算和大數據成就了人工智能，也為教育自身的改革帶來機遇，慕課、微課、翻轉課堂和個性化教學等交互認知手段，將逐漸把教師轉型為教練，今后的大學里也許會出現更多的教練機器人替代人類教師。教學，就是教和學的交互互動，教育的本質是交互認知和交互認知的方法學。

人工智能帶給教育最核心的精神是“改變”，在云計算、大數據和人工智能技術的支撐下，教育資源的優化和集中使用，教學內容的碎片化和多媒體重構，可即時靈活產生新的聚焦和新的知識點，十分有利于培養受教育者隨時隨地的知識獲取能力，特定問題的決策能力，以及解決現實問題的能力，以明確的載體匯聚不同學科，培養研究中國智能機器人產業人才。

（責任編輯 李亞青）

The Developing of Artificial Intelligence and the Opportunities and Challenges of Education——The Speech on the Seminar of BUU Intelligent Robots University-industry Cooperation and Talent-cultivation Innovation and Development and the Founding Conference of the Robotics College

LI De-yi
（Institute of Electronic System Engineering，Beijing 100141，China）

The development of artificial intelligence has changed the cognitive style and life style of human beings，extended our physical and mental power，and brought us a more decent，graceful，andsapiential life.The influence of artificial intelligence is far beyond the changes brought by computer and internet to the world in the past decades，and it also brings unprecedented challenges and opportunities to education.BUU takes the lead to establish Robotics College，breaks through the boundary of traditional teaching，adopts the new mode of“science task driving the cultivation of innovative talents”，and strives for the cultivation of high-quality，applicationoriented professionals dealing with advanced robots，intelligent vehicles，and unmanned system.

Artificial intelligence；Intelligent robot；University-industry cooperation；Talent-cultivation

TP 18

A

1005-0310（2016）03-0001-04

10.16255/j.cnki.ldxbz.2016.03.001

2016-07-04

李德毅（1944-），男，江蘇泰縣人，中國工程院院士，國際歐亞科學院院士，博士生導師，計算機工程及人工智能專家，清華大學、國防大學兼職教授，北京聯合大學特聘教授，現任中國指揮與控制學會名譽理事長，中國人工智能學會理事長，國家信息化專家咨詢委員會委員。

*本文根據李德毅院士2016年5月19日在“北京聯合大學智能機器人產學研合作與人才培養創新發展研討會暨機器人學院成立大會”上的報告整理，整理人：馬楠、袁嬌嬌、佟曉露，經作者本人審閱。