美國人工智能方向的研究生培養案例研究

郭嬌 秦奕萱 朱雅潔

摘 ? 要：對2019年美國人工智能領域排名前三的高校（卡內基梅隆大學、麻省理工學院和斯坦福大學）進行個案分析，從學制與學位、招生要求、師資建設、課程設置四個維度比較上述三校人工智能方向研究生培養的異同，并為國內決策者與管理者提供建議：出臺人工智能方向研究生培養關鍵環節的指導方針，推動新建人工智能學院、研究院或研究中心的組織架構升級，完善人工智能方向研究生獎學金、競賽、學術會議資助等配套激勵機制。

關鍵詞：人工智能 研究生培養 案例研究 國際比較

高校在人工智能領域的基礎科研攻關與高端人才培養具有不可替代的作用，這在強調科研的研究生教育階段更為突出。2019年5月，習近平在致國際人工智能與教育大會的賀信中明確提出，教育的重要使命是“培養大批具有創新能力和合作精神的人工智能高端人才”[1]。從人才培養的層次來看，2019年3月，教育部印發《2018年度普通高等學校本科專業備案和審批結果》，全國共有35所高校獲首批人工智能專業建設資格[2]。這意味著國家在本科教育層面已對人工智能的人才培養進行統一把關與正式認可。研究生教育作為水平更高且更重視科研的“人才蓄水池”，亟需在人工智能領域的國家層面的指導意見。高校究竟該保持現狀（即在計算機科學等相關學科領域培養人工智能方向的研究生），還是需要出臺針對人工智能方向的研究生培養方案？對于這一復雜且具有爭議性的問題，目前尚無定論。

目前處在對人工智能高端人才培養的探索階段，政府決策者與高校管理者不但要立足本土國情與本校特色，總結國內院校的相關舉措及實施效果，而且要放眼全球，考察國外同行開展的類似項目以取長補短。基于2017-2018年的論文引用指數，《2019年全球AI人才報告》（Global AI Talent Report 2019）列出對人工智能領域影響最大的國家，前五位依次是美國、中國、英國、澳大利亞、加拿大。在該報告分析的22400名論文作者中，超過44%的人在美國獲得博士學位，近11%在中國獲得博士學位;46%論文作者的工作地點在美國，其次是中國（11%）[3]。可見，現階段美國與中國在人工智能領域的角逐最為激烈。這種較量集中體現在兩國對該領域高端人才的培養（如相關博士學位授予情況）與吸引力（如其對工作地點的選擇）。中國在這兩項指標上均緊隨美國之后，但差距仍然明顯。與已有的國外案例研究不同[4]，筆者集中從美國這一“趕超目標”選取人工智能高端人才培養的高校案例，聚焦在研究生教育階段進行分析，并且深入到招生、師資、課程、學制等培養過程中的關鍵環節。

一、美國人工智能方向

研究生培養的個案分析

根據《美國新聞與世界報道》（US News & World Report）發布的2019年美國最佳研究生院排名（2019 Best Grad Schools Rankings），卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon University，CMU）、麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學在人工智能領域位列前三[5]。因此，筆者選取這三所高校作為標桿進行案例研究，具體從學制與學位授予、招生要求、師資建設、課程設置四個維度展開。

（一）卡內基梅隆大學

2017年6月，CMU啟動人工智能計劃（CMU AI），其目的是整合全校人工智能的研究資源，開展跨學科的人工智能協作，組建世界上規模最大、經驗最豐富的AI研究團隊之一，同時促進本校人工智能方向的人才培養。CMU人工智能領域的人才培養始于研究生教育階段，一年之后才向下延伸到本科教育階段。2018年5月，CMU宣布設置美國首個人工智能本科專業。

1.學制與學位授予

CMU人工智能方向的研究生教育主要依托計算機科學學院（School of Computer Science，SCS）的機器學習系、語言技術研究所、人機交互研究所、機器人研究所、計算機科學系這5個培養單位。該學院授予的5個人工智能理學碩士學位（以及5個哲學博士學位）相應專業為機器學習、語言技術、人機交互、機器人、計算機科學。通常情況下，碩士學制為1.5～2年，博士學制為5～6年。

2.招生要求

CMU人工智能方向的研究生招生工作由計算機科學學院統一負責。申請者必須提交研究生入學考試（GRE）成績、簡歷、本科成績單、推薦信以及個人陳述。個人陳述需要對研究興趣進行具體描述，尤其要回答“為什么人工智能是一個重要的研究領域？”“為什么我適合來探索人工智能這一領域？”等問題。國際學生且母語非英語者還需提交托福（TOEFL）成績。除此之外，不同系所還有細微差別。例如，人機交互研究所要求在個人陳述的第一段明確申請者的重點研究方向;機器人研究所要求申請者提供學術/企業任職的經歷。

3.師資建設

CMU AI由計算機科學學院院長與上述5個系所的主任共同領導，因此在管理層架構上更接近于國內高校的交叉研究中心。CMU AI共有近200名教師，其覆蓋的學科領域實際上超出了計算機科學本身，涉及生物、環境工程、哲學、藝術、公共政策等。

4.課程設置

5個系所的人工智能方向研究生課程設置各不相同，在此僅以課程體系最為完整的機器學習系為例①。機器學習碩士的課程體系（見表1）包括4門“套餐”核心課程（Set Core courses）②、 4門“菜單”核心課程（Menu Core courses）（碩士生從中任選3門）、14門選修課程（碩士生從中任選2門）及1門實習課程。

CMU機器學習博士生的必修課程體系分為核心課程和選修課。核心課程包括3門“套餐”核心課程，8門“菜單”核心課程（博士生從中任選2門）及1門數據分析課程（見表2）。選修課分為普通選修課和“迷你”課程，博士生共需修讀12個學分。官網列出的選修課共34門（包括《計算基因組學》《搜索引擎》等），每門課12學分?！懊阅恪闭n程每門6個學分，共5門，包括《自然語言處理工具》《網絡模型》等。如果學生想選官網上沒有列出的選修課，則需得到導師的批準。

（二）麻省理工學院

MIT尚未成立人工智能學院，但校方在2018年10月宣布投入10億美元新建蘇世民計算學院（MIT Schwarzman College of Computing）。新學院將成為MIT計算機科學、人工智能、數據科學及相關領域的跨學科中心。由于新學院尚在籌建中，本文的案例分析集中在MIT計算機科學與人工智能實驗室（Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory，CSAIL）。該實驗室圍繞人工智能、計算生物學、圖形和視覺、語言和學習、計算理論、機器人、系統七大主要領域，使機器更智能、易于使用、安全且高效。

1.學制與學位授予

CSAIL由工程學院牽頭管理、理學院等相關院系共同參與。學位授予取決于研究生所在的具體院系。人工智能方向的碩士學位通常為理學碩士或工程碩士，學制2～3年;博士學位通常為理學博士或哲學博士，學制在6年左右。

2.招生要求

CSAIL不負責招生工作，其生源主要來自工程學院及理學院的不同系所[6]。學生直接向相關院系（如電氣工程與計算機科學系、數學系、航空航天系等）提出讀研申請。電氣工程與計算機科學系在工程學院里規模最大，為CSAIL輸送的生源最多。該系只招收博士（類似國內的直博項目），現有約700名在讀博士生（筆者未能找到人工智能方向所占具體比例）。博士申請需提交本科平均績點（GPA）、3封推薦信及個人陳述來表明申請者在數學、物理、工程或計算機領域有較高天賦。

3.師資建設

CSAIL的師資團隊由來自全校11個院系的122名教師組成。這些教師里近1/3都是美國國家科學院院士，其中包括9位圖靈獎得主、7位麥克阿瑟獎得主。他們組成了60多個課題組，致力于數百個項目，創辦了100多家公司。

4.課程設置

CSAIL不設置課程要求。如前文所述，工程學院電氣工程與計算機科學系招生口徑為直博，該系授予哲學（或理學）博士學位的基本要求包括：第一，完成主要的人工智能專業課程（官網并未列出具體課程），并順利通過博士資格考試;第二，完成一篇原創性的學位論文并通過答辯;第三，最少在校居住滿4個學期。[7]

（三）斯坦福大學

斯坦福大學人工智能方向研究生的培養由工程學院計算機科學系負責，但科研訓練主要在斯坦福人工智能實驗室（Stanford Artificial Intelligence Laboratory，SAIL）進行。SAIL有100多名博士生以及眾多碩士生參與人工智能領域的計算機視覺、自然語言處理、機器人、基因組學等課題。

1.學制與學位授予

斯坦福大學對人工智能碩士生的就讀年限沒有具體說明，但碩士生必須修滿45個學分。只有計算機背景較強的學生才能在一年內拿到碩士學位。該校研究生院規定碩士必須在三年內畢業，因此筆者推測其碩士學制為1～3年，授予的學位是計算機科學理學碩士;博士學制通常為4～6年，授予的學位是計算機科學哲學博士。

2.招生要求

人工智能方向研究生的招生工作由斯坦福大學工程學院計算機科學系負責。招生標準與該系其他方向的研究生相似，并無特殊要求。申請者不要求有計算機本科背景，但需具備較強的定量分析能力。如果GPA最高績點為4.0，那么博士項目申請者需要達到3.6，碩士項目申請者需要達到3.5。申請碩士時需提交GRE成績，國際學生且英語非母語者需提交托福成績。已獲得其他高校計算機碩士學位的申請者不能再申請斯坦福大學的計算機碩士學位，但可申請該校的計算機博士項目。

3.師資建設

SAIL目前有18位專聘教師、16位聯聘教師、6位榮聘教授。師資團隊的研究興趣覆蓋機器人、計算生物學、計算機視覺等多個領域。SAIL主任李飛飛兼任斯坦福大學以人為本人工智能研究院（Stanford Institute for Human-Centered Artificial Intelligence，HAI）的聯合院長。該研究院在2019年3月正式成立。這一新建的研究院由斯坦福大學7所學院的200名教師組成，組建了計算機、腦科學、經濟、哲學等跨學科研究團隊。

4.課程設置

斯坦福大學人工智能方向對博士生的課程要求較少，因此筆者對其課程設置的分析側重于碩士階段。共有五種課程類型。其一，公共基礎課。一類是公共必修課，包括《邏輯自動機與可計算性》《算法分析》《計算機組織與系統》《計算機系統原理》;另一類是公共選修課，學生可從《計算機科學概率介紹》《概率論》《概率分析》《工程師的概率與統計學概論》4門課里選擇1門。如果學生修過類似課程并獲得導師批準，即可免修這些公共課。其二，軟件操作課。人工智能方向的碩士生要從14門軟件操作課中至少選擇1門。14門課程包括《操作系統和系統編程》《編譯器》《程序分析和優化》等。其三，廣度（Breadth）課程③。人工智能方向的研究生需要在數學理論基礎、計算機系統、計算與社會這三類廣度課程里至少選擇2門，并且這2門課程不能屬于同一類廣度課程。其四，人工智能方向的專業課。專業課至少需要21個學分。這些專業課程分為三類：A類，即專業必修課《人工智能：原理與技術》，學生可在獲得導師批準之后免修這門課;B類，即專業選修課，學生要從11門課程中至少選修4門;C類，即公共選修課，學生從系里列出的另外70門課程里選出自己感興趣的課來滿足學分總數的要求。其五，技術選修課。人工智能碩士生還要選修相關的技術課程。工程學院提供的部分研討課可作為技術選修課程。部分技術選修課程的考核沒有具體成績，授課教師只需判定“給學分/不給學分”。選修這些技術課程需要導師批準。

二、美國人工智能方向

研究生培養的異同比較

基于以上對CMU、MIT、斯坦福大學人工智能方向研究生培養的個案分析，在此從組織架構、培養目標、招生機構、培養年限、師資規模、學分要求、學位授予7個維度對上述三校進行比較（見表3）。

從組織架構看，三校主要依托原有的計算機學科來培養人工智能方向研究生，但該學科在各校歸屬的機構層級存在差異。對于CMU言，計算機科學是一個學院;而對于其余兩校，計算機科學是其工程學院下設的一個系。人工智能方向在原有組織架構下通常由一個實驗室（如CSAIL、SAIL）來整合人員、經費等科研資源。這種機構設置造成了“人才培養在院系，科研訓練在實驗室”的相對割裂。從2016年阿爾法狗（Alphago）擊敗圍棋世界冠軍李世石的“人機大戰”以來，一方面，人工智能領域備受矚目，由此吸引到的人力、經費等資源超出原先一個實驗室的人員編制與預算額度;另一方面，人工智能領域的跨學科性較為突出，其教學與科研涉及到跨系所甚至跨學院合作，這也需要在組織架構上打破原有分割。這種調整在上述三校都有所體現（見圖1）。按時間先后來看，CMU率先在2017年6月啟動CMU AI計劃。由于該計劃在計算機科學學院的五個系所之間展開合作，對原有組織架構沖擊較小，可謂是一種“微調整”。比較之下，其余兩校原先的計算機學科并未單列成學院，因此動作較大，需要圍繞人工智能來新建學院或研究院。MIT在2018年10月16日宣布擬建蘇世民計算學院，斯坦福大學也在一周之后（即10月22日）宣布新建人工智能研究院，并在2019年3月將其命名為HAI并正式落地。依托本校原有的計算機學科，通過升級實驗室或強化系所合作來新建人工智能學院、研究院、交叉研究中心是上述三校近期的重大舉措之一。以HAI為例，該研究院的兩名聯合院長分別是主管科研的SAIL實驗室主任李飛飛與主管教學的斯坦福大學教務長約翰·赤門德（John Etchemendy）。這一任命凸顯了HAI的重要任務在于整合全校在人工智能方向的科研攻關與人才培養。

在生源建設上，這三所高校的人工智能方向研究生招生與錄取工作分別由對應的院系負責。申請者須具有計算機學科相關的優勢或特長，如深入理解復雜性理論、熟練掌握編程技能，以及較強的數學背景。就招生機構而言，三所高校因其架構不同而存在差異。斯坦福大學的組織架構較為單一，人工智能方向研究生招生直接由工程學院的計算機科學系負責，即“一院一系”。CMU由計算機科學學院的5個系共同參與招生工作，在學院統一的招生要求下補充每個系所的特殊要求，即“一院多系”。MIT人工智能方向研究生的生源來自工程學院與理學院等院系，因此招生工作體現出“多院多系”的特點。

從人才培養的過程來看，這三所高校人工智能方向研究生的修讀年限大致相同，但課程設置、學分要求、師資規模還存在差異。在修讀年限上，碩士的學制以2～3年居多，只有計算機基礎很好的學生能在1～1.5年內修完;博士學制較長，通常為4～6年。在課程設置上，CMU與斯坦福大學對人工智能領域方向的研究生均有系統的核心課程要求，而MIT較不明確。在學分要求上，斯坦福大學的人工智能方向研究生集中在“一院一系”（即工程學院計算機科學系）內培養，學分總數要求達到45（其中選修課學分占80%），并且平均績點不能低于3.0（相當于B）。其余兩所高校的人工智能方向研究生培養涉及到多個系所甚至不同學院，因此對學分總數、選修比例以及平均績點都無統一要求，而是由系所自定。

從師資團隊來看，CMU計算機科學學院的師資規模已達到200人;MIT的CSAIL原有師資122人，擬建的蘇世民計算學院將新招50人;相比之下，斯坦福大學的SAIL師資規模較?。▋H40人），但其新建的HAI師資團隊將達到200人。

從人才培養的出口來看，在學位授予上，這三所高校大致相同，最常授予的人工智能方向碩士與博士學位分別是理學碩士與哲學博士。只有MIT另外增加了工程碩士與理學博士學位，這也反映了在該校人工智能方向研究生培養過程中，工程學院與理學院“雙軌并行”的架構特點。在畢業去向上，三校培養的人工智能方向研究生也一致：碩士生在畢業之后成為人工智能領域的專業技術人員;博士生在畢業之后成為推動人工智能領域創新的科學家與研究者。

三、對人工智能高端人才培養的政策

與管理建議

（一）出臺人工智能方向研究生培養關鍵環節的指導方針

國內的研究生培養尚未設置人工智能學位授予點，這與案例里分析的美國三所高校做法一致，即繼續由計算機學院或工程學院授予理學碩士或哲學博士學位?；谌Ρ?，人工智能方向研究生培養的目標、招生、學制、學位授予等關鍵環節都具有共同特征。這種相似性為從宏觀層面（國家、地區或某一類型高校群體）給予指導的合理性與可行性提供了實踐基礎。尤其在經歷中興與華為被美國實施制裁事件之后，自主培養計算機核心技術（包括人工智能方向）的高端人才是研究生培養的重要使命之一。[8]

（二）推動新建人工智能學院、研究院或研究中心的組織架構升級

過去三年是國內外高校在人工智能領域對人才培養的組織架構進行新舊轉換的關鍵窗口期，就連案例里美國三所高校這樣的“老牌實力選手”也調整步伐來迎接新一輪挑戰。這給國內高校留下了彎道超車的機會。從政策引導來看，教育部在《高校人工智能創新行動計劃》里提出，到2020年建立50個人工智能學院、研究院或交叉研究中心[9]。從高校響應來看，截至2019年5月，據不完全統計，已有43所國內高校新建人工智能學院或研究院[10]。這意味著下一步的工作重點不在于追求規模，而在于通過優化布局與深化改革來推動這些新建機構的順利落地與有效運轉。

（三）完善人工智能方向研究生獎學金、競賽、學術會議資助等配套激勵方案

限于篇幅，本文無法對人工智能方向研究生培養的相關環節一一窮盡。舉例來說，與研究生資助相關的激勵機制就是一個值得探討的未來研究方向[11]。從政府獎學金來看，2019年2月，特朗普簽署《維護美國人工智能領導地位》，呼吁美國各機構設置獎學金來提升勞動力的人工智能相關技能[12]。從企業獎學金來看，2019年，美國Simplr公司冠名的人工智能與技術獎學金為一名在人工智能、物聯網、貨幣鏈或知識產權法領域提交優秀論文的學生提供7500美元獎學金[13]。從國際競賽來看，2010年，斯坦福大學推出基于ImageNet數據庫的大規模視覺識別挑戰賽[14]。人工智能方向研究生可組團參賽與國內外高手同場競技。從學術會議來看，美國人工智能領域的頂級會議（如NeurIPS）都為提交論文的研究生提供參會資助[15]。國內高校在設計人工智能方向研究生的培養方案時也要綜合考慮獎學金、挑戰賽、學術會議參與等配套激勵機制。

注釋：

①除了機器學習系之外，卡內基梅隆大學計算機科學學院參與人工智能計劃的還有四個系所，分別是語言技術研究所、人機交互研究所、機器人研究所、計算機科學系。

②“套餐”核心課程指一組打包好的課程，每門都為碩士生必修課程?！安藛巍焙诵恼n程指一系列專業相關課程，碩士生可從中選擇。

③廣度課程是指人工智能碩士生除專業課之外，還需要修讀與計算機科學密切相關的其他領域的課程，以反映學科廣度，拓寬知識面。

參考文獻：

[1]新華網.習近平向國際人工智能與教育大會致賀信[EB/OL]. （2019-05-16）[2019-07-23].http：//www.xinhuanet.com/politics/leaders/2019-05/16/c_ 1124502111.htm.

[2]中華人民共和國教育部.教育部關于公布2018年度普通高等學校本科專業備案和審批結果的通知[EB/OL]. （2019-03-25）[2019-07-05]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_1034/s4930/201903/t20190329_376012.html.

[3]Element AI. 2019 Global AI Talent Report[EB/OL]. （2019-04-02）[2019-07-29].https：//www.elementai.com/news/2019/2019-global-ai-talent-report.

[4]吳寒天. 公立研究型大學在人工智能熱潮中的應對策略——以多倫多大學人工智能向量學院為例[J]. 世界教育信息， 2018（16）： 58-63.

[5]U.S. News. Best Artificial Intelligence Programs[EB/OL].[2019-04-23].https：//www.usnews.com/best-graduate-schools/top-science-schools/artificial-intelligence-rankings.

[6]MIT EECS. Graduate Admissions[EB/OL]. [2019-07-26].http：//www.eecs.mit.edu/academics-admissions/graduate-program/admissions.

[7]MIT EECS. Degrees Offered in EECS Graduate Program[EB/OL].[2019-07-26].http：//www.eecs.mit.edu/academics-admissions/graduate-program/degree-programs/degrees-offered.

[8]李騏， 袁春風， 陳朔鷹. 從“中興事件”看研考計算機學科“系統能力”的考查[J]. 學位與研究生教育， 2019（10）： 53-58.

[9]中華人民共和國教育部. 教育部關于印發《高等學校人工智能創新行動計劃》的通知[EB/OL]. （2018-04-03）[2019-05-07].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s7062/201804/t20180410_332722.html.

[10]新浪網. 北京大學成立人工智能研究院！43所高校布局AI，35個首批“人工智能”新專業建設[EB/OL]. （2019-04-30）[2019-06-01].http：//k.sina.com.cn/article_1914880192_7222c0c002000kb7t.html.

[11]陳翠榮， 魯智丹. 美國聯邦政府對科學與工程領域研究生資助的現狀及特點分析[J]. 學位與研究生教育， 2017，（12）： 71-77.

[12]The White House. Executive order on maintaining American leadership in Artificial Intelligence[EB/OL]. （2019-02-11）[2019-05-07].https：//www.whitehouse.gov/presidential-actions/executive-order-maintaining-american-leadership-artificial-intelligence/.

[13]Simplr. The 2019 Simplr Artificial Intelligence and technology scholarship[EB/OL].[2019-08-01].https：//www.simplr.ai/scholarships.

[14]Stanford Vision Lab. Imagenet[EB/OL]. [2019-08-01].http：//imagenet.stanford.edu/.

[15]NeuraIPS. 33rd Conference on Neural Information Processing System（2019）[EB/OL].[2019-08-01].https：//neurips.cc/.

編輯 呂伊雯 ? 校對 徐玲玲