教育要主动助力新一代人工智能发展
2018-11-20 14:09 文章来自:光明日报 收藏(0) 阅读(165) 评论(0)
原标题:教育要主动助力新一代人工智能发展

【论教】

编者按

习近平总书记在中共中央政治局第九次集体学习时强调,人工智能是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量,加快发展新一代人工智能是事关我国能否抓住新一轮科技革命和产业变革机遇的战略问题。今年9月召开的全国教育大会,又一次突出强调了教育的战略 地位、人才培养的目标、任务。习近平总书记在讲话中指出,“教育对实现中华民族伟大复兴具有决定性意义”“培养什么人是教育的首要问题”“要积极投身实施创新驱动发展战略”。审视教育的发展历史,科技革命对教育的变革影响巨大,新的科学技术会融入和革新教育体系。当今,以人工智能为核心的科技革命正在引领第四次工业革命,将在教育现代化中发挥积极作用。因此,教育要主动助力新一代人工智能的发展。

1.新一代人工智能的爆发

人工智能发展在20世纪50年代末和80年代初先后经历两次小的高潮,但因为技术瓶颈、数字化数据局限、应用成本过高等问题而未能实现有效突破,对社会经济生活产生的影响很小。

近年来,在信息科技持续进化的推动下,人工智能发展环境发生了深刻变化,从互联网到万物互联,从人到物都被打上了“数字标签”,再加上数据处理能力的大幅提升,新一代人工智能呈现出全面快速发展之势。

与以往工业革命主要替代人的体力劳动不同,新一代人工智能开始越来越多地替代人的脑力劳动,并成为行业的基础设施,尤其在一些知识经验密集型行业,如医疗、教育、金融等行业,更是如此。不管问题多少、喜欢与否,这股潮流已经不可阻挡,每个人都将被裹挟向前。

总体来看,新一代人工智能的爆发主要有四个方面的推动因素:

第一,海量数据为人工智能提供了富饶土壤。与早期基于推理的人工智能不同,新一代人工智能是由大数据驱动的。得益于互联网、社交媒体、移动终端和传感器的大量普及,产生并存储的数据量呈指数急剧增加。海量的数据为训练人工智能算法模型提供了重要基础要素,人工智能正从各行业、各领域的海量数据中积累经验、发现规律,从监督式学习向无监督学习演进、持续提升。

第二,人工智能芯片实现运算能力大幅提升。各种人工智能专用芯片的出现,对视频、图像类多媒体数据的处理更快捷准确,让大规模的数据处理效率显著提升,极大地推动了人工智能行业的发展。

第三,算法模型持续优化。2006年,杰弗里辛顿教授提出了深度学习的概念,极大地发展了人工神经网络算法,提高了机器自学习的能力。目前,深度学习等算法已经广泛应用在自然语言处理、语音处理以及计算机视觉等领域。

第四,深入商业应用市场。新一代人工智能技术已走出实验室,加速向产业领域渗透。商业应用带来了资本的介入,实现了资本与技术深度结合。新一代人工智能产业化水平大幅提升,商业应用需求与技术发展实现了良性循环,投资并购活跃。

目前,人工智能在金融、医疗、安防、驾驶、教育、智能机器人等领域均得到广泛应用。

2.当前人工智能在教育领域的主要应用

因为行业的特殊属性,教育成为新一代人工智能的重要创新领域。目前,我国新一代教育人工智能技术的开发与应用主要是由企业主导,集中于商业应用领域。

人工智能的核心能力实际上是人类自身已拥有的能力,但与人类相比,最大优势在于计算能力的高效,尤其在数据密集型、知识密集型、脑力劳动密集型行业领域。我国教育数据异常丰富,2016年,全国共有学校51.2万所,各级各类学生近3.2亿人,专任教师共计1578万人。高等教育在学总规模3699万人,占世界高等教育总规模的比例达到20%。庞大的基数产生了庞大的教育教学基础数据以及伴生数据,是国家的核心数据资源之一。教育行业的特殊性还在于有大量的标准化教材,有统一规范的制度和教程模式,学校每天都存在大量重复性工作任务。同时,教师和学生信息数据相对精准,这为人工智能和大数据技术在该行业的应用提供了便利要素和许多可能。另外,我国教育行业市场规模庞大,据不同统计口径和分析报告显示,目前中国教育市场总规模已达数万亿至十万亿元,而且还在快速增长之中。巨大的市场规模吸引了大量资本的注入,带动了新一代人工智能在教育领域的应用开发。丰富而优良的数据、标准规范的教育系统、庞大的应用市场等诸多有利因素,使教育成为新一代人工智能的重要创新应用领域。

新一代人工智能已经切入教育主环节,利用语音语义识别、图像识别、知识图谱和深度学习等技术,应用于教学和测评等教育场景,开始重构教育教学中各方关系。实现了规模化的自动批改和个性化反馈,实现了智能化推荐学习内容和自动化辅导等,显著地提升了教育规模效率和优质教育资源的可获取度,产生了教育新形态、新业态:

在线虚拟教职人员。通过语义识别、语音识别功能,在线虚拟教职人员可以捕获学习者问题,并通过深度学习功能,理解学生的语言和行为含义,模仿人类的行为模式与学生进行智能化的沟通。随着人工智能技术发展,这一模式,将来有希望能够替代部分教职人员功能。

教育智能机器人。企业在教育智能机器人领域已经推出了许多产品,逐渐拓宽了陪伴学生个人成长机器人的应用路径,丰富了教育多样性。未来,用机器人进行判题、个性化指导、学生管理、家校沟通和改进教学方案等都具备可能性。

自适应学习应用。随着标签技术进步和海量数据的支撑,人工智能技术被广泛应用于自适应学习。自适应题库系统,自适应课程系统,分级阅读系统构成了自适应学习的主要产品模式。根据不同程度学习者实际情况,可以科学提升题目难度、制定不同类别课程、自动推荐适合的阅读材料等。

学习信息智能管理。人工智能技术应用到学习管理系统,能够记录学生的学习轨迹,统计学习数据,实现作业、测评、课程的自动适配和评估,进行学情管理,方便实现家长与学校的交互。该模式在教学针对性、学生的学情数据化可视化等方面,挑战了传统教学体系。

3.人工智能与教育融合创新的广阔前景

我国举办着世界上最大规模的教育,并将教育信息化作为推进教育现代化的强大动力和教育制度变革的内生要素,在“三通两平台”(宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通,建设教育资源公共服务平台、教育管理公共服务平台)建设的推动下,中国中小学互联网接入率上升到90%,多媒体教室的比例增加到83%,老师和学生网络学习空间数量激增到6300多万个。教育数字化基础设施及硬件设施的配备,使教育数字化快速推进,多媒体数据呈现爆炸式增长。文本、图像、语音、视频等信息突破了各自属性的局限,实现跨媒体交互,这为“三通两平台”实现有效数字整合成为可能,可大幅提高我国教育数据的广度和深度。海量重复性教育场景,是人工智能最先突破的一些应用场景。通过人工智能辅助,教育专家经验型场景以更快广度和更有效深度惠及大众,降低社会成本,促进教育公平。在多领域多空间协同环境下,借助人工智能进行科学安排,提高决策管理水平。

教育从教育技术化转向智能化已是无法回避的现实,面临着诸多高深问题,这些问题可能对未来教育的发展产生革命性影响,如区块链技术在教育领域的应用问题。区块链技术已在金融领域得到了重要应用,并开始改变行业规则,那么,区块链技术能否以及如何在教育领域得到推广?工信部颁布的《中国区块链技术和应用发展白皮书》指出“区块链系统的透明化、数据不可篡改等特征,完全适用于学生征信管理、升学就业、学术、资质证明、产学合作等方面,对教育就业的健康发展具有重要的价值”。区块链技术的去中心化和不可更改性将会直接挑战现有的教育评价体系,而教育评价体系是整个教育体系的核心体系之一,涉及包括高考在内的各级考试,各种学历学位证书。区块链技术的引进,人们可以不再需要按部就班地从小学升到大学,会不会终结源于18世纪现在仍在沿用的普鲁士教育体系,从而产生全新的教育体系呢?一些重大教育应用问题,涉及多行业多知识领域,都需要深入协同研究。

4.教育部门要主动谋划推动发展

习近平总书记在全国教育大会上的讲话中指出:“教育是民族振兴、社会进步的重要基石,是功在当代、利在千秋的德政工程”。教育事业以公益性为主导,办人民满意教育,是重大民生工程,政府承担着巨大责任。新一代人工智能对教育改革发展影响深远,教育部门应未雨绸缪,主动谋划推动发展。

制定人工智能与教育融合发展整体性规划。党的十八大以来,中央对以新一代人工智能发展的重视程度前所未有,《互联网+人工智能三年行动实施方案》《促进大数据发展行动纲要》《新一代人工智能发展规划》《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018—2020年)》等有关规划密集出台。这些政策规划切中了人工智能在互联网浪潮、商业应用、生物识别和智能机器人等快速发展的脉搏。国家教育主管部门也积极行动,制定了《高等学校人工智能创新行动计划》,开展了人工智能助推教师队伍建设行动试点等工作,引导教育机构不断提高人工智能领域科技创新、人才培养等能力。人工智能不仅改变了教与学的方式,而且开始渗透影响教育的理念、文化和生态,对教育的变革性影响业已显现。除了教与学,教育主管部门应该适时出台整体性人工智能与教育融合发展规划,做好顶层设计,引导鼓励地方和教育各行业根据各自实际,多层次、多样化推进人工智能在教育领域的创新发展。

建设利于教育人工智能发展的基础设施。大数据是新一代人工智能快速发展的基石,建设教育大数据是《促进大数据发展行动纲要》中具体要求,是国家大数据战略的一项重要基础工程。建设教育大数据平台是一项重大基础工程,需要政府协调主导,整合“三通两平台”,为教育领域人工智能的开发打下坚实基础。人工智能企业是新一代人工智能创新与应用的主体,教育部门应建设好基础设施,主动向企业和社会开放,建立起对人工智能友好的教育生态。探索企业参与教育部门人工智能应用与开发的有效机制,加强产学研合作,探讨共同制定数据标准和建立起框架算力。

加强对教育人工智能行业监管。新一代人工智能的飞速发展,带来了应用的快速落地。人工智能不仅有技术性,还具有社会性,面临技术、商业、法律和政策层面的诸多挑战。人工智能作为人为制造的系统,受到设计局限和开发质量的影响,存在侵犯个人隐私安全、违反道德与法律等风险。政府在最近几年一直大力推进人工智能产业的发展,重心仍然放在鼓励技术研发方面,对于人工智能技术应用所带来的产业与社会转型冲击,以及监管方面的及时调整和跟进,目前还缺乏整体认识和积极部署。教育人工智能的研发必须符合党的教育方针,符合国家整体教育改革方向,符合道德良俗,遵守法律法规。教育主管部门须加强监管,构建促进教育人工智能产业良好发展的创新应用生态环境。

(作者:张伟,系国家教育发展研究中心战略部副研究员;马陆亭,系教育部教育发展研究中心战略部主任)