發布時間:2024-01-31 16:27:56
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇對人工智能教育的建議,期待它們能激發您的靈感。
行業策略:結合國內相關企業現狀,我們認為科技巨頭未來看生態布局和底層技術發展。其他公司短期看應用落地,中長期看數據積累構建的行業壁壘。行業方面優先選擇安防、智能駕駛和語音、圖像識別能夠落地商業化的行業。
推薦組合:
從基礎層、技術層、應用層的劃分上,短期關注能成功商業化的企業。建議關注新三板企業海鑫科金(430021.OC)、捷尚股份(832325.OC)
在主流的機器學習框架下,從人工智能的數據+算法+計算能力的三要素構成上考慮,建議關注地平線機器人和中科寒武紀。
在細分領域,建議關注圖像和視覺識別的曠視科技(face++)、格靈深瞳、商湯科技、云從(佳都科技),語音識別領域的捷通華聲(Q169597)、云知聲、思必馳,智能客服領域的智臻智能(834869.OC)、中通網絡(835426.OC),服務機器人相關的圖靈機器人、優必選,智能駕駛相關的Minieye、馭勢科技、國科微(新三板待掛牌)等。
行業觀點
算法+數據+計算能力三輪驅動人工智能加速到來:人工智能的發展經歷兩起兩落,目前是第三次崛起。算法、數據和計算能力不同程度的造成了人工智能歷史上發展的低谷期。深度學習是目前最主流的機器學習方法和基礎算法框架,也在不斷的發展和完善中,現在使用不同算法的結合在圖像和語音處理中取得了更好的效果。機器學習的目標是真正實現無監督學習,在朝這個目標發展的過程中,遷移學習和聚焦模型是最有前景的方向之一。人工智能所需要的計算能力未來將適應“云+端”的模式,在IOT時代,用于“端”的機器學習計算能力,低功耗、低成本、低體積均是重要的發展目標。
政策助力,巨頭加碼,人工智能發展如火如荼:發達國家已充分認識到人工智能的戰略意義,紛紛從國家戰略層面對人工智能加緊布局。美國、歐盟和日本均開始大腦研究計劃。國內對于人工智能的相關扶植政策已出臺。互聯網公司和科技巨頭也加大力度進行人工智能領域的布局,人才爭奪激烈。人工智能相關的創業公司也不斷涌現,風險資本競相進入。
人工智能的技術逐漸成熟,應用逐步落地:語音識別、圖像和視頻識別是相對成熟的技術,國內公司在相關領域處于世界領先水平。自然語言處理是認知智能的更高層級目標,未來進步空間巨大。隨著技術的不斷走向成熟,各細分領域的應用已開始逐步落地。
“+人工智能”成為行業和場景未來智能化的趨勢:人工智能是未來產業變革的基礎力量,對不同行業和場景的智能化改造是未來趨勢。安防、金融、醫療、汽車、制造業、教育、廣告、傳媒、法律、智能家居、農業等均是人工智能落地的方向。
相關公司梳理:國內BAT已布局不同的人工智能領域,諸多創業企業或上市、掛牌公司也參與著產業的基礎層、技術層、應用層,形成了從軟到硬兼顧的產業鏈布局。新三板和諸多創業企業都處于風投等早期階段。
[關鍵詞]人工智能 信息技術 智能教育
人工智能是多種學科相互滲透而發展起來的交叉性學科,其涉及計算機科學、信息論、數學、哲學和認知科學、心理學、控制論、不定性論、神經生理學、語言學等多種學科。隨著科技的飛速發展和人工智能技術應用的不斷擴延,其涉及的學科領域將愈來愈多,它已和人們的學習、生活息息相關,時代和社會需要此方面的大量人才。在高中信息技術課中開設人工智能初步模塊是十分必要的,本文擬從其發展現狀、存在問題等幾個方面對我國高中信息課程中人工智能教育做一下探討。
一、高中開設人工智能課程的意義
(1)人工智能定義
人工智能(AI,Artificial Intelligence)是計算機科學的一個分支,己成為一門具有廣泛應用的交叉學科和前沿學科。它研究如何用計算機模擬人腦所從事的推理、證明、識別、理解、設計、學習、規劃以及問題求解等思維活動,來解決人類專家才能解決的復雜問題,例如咨詢、探測、診斷、策劃等。
(2)開設人工智能課程的意義
現實世界的問題可以按照結構化程度劃分成三個層次:結構化問題,是能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類問題;非結構化問題難以用確定的形式來描述,主要根據經驗來求解;半結構化問題則介于上述兩者之間。
將人工智能課程引入到我國現行的教育中,可以讓學生在了解人工智能基本語言特征、理解智能化問題求解的基本策略過程中,體驗、認識人工智能技術的同時獲得對非結構化、半結構化問題解決過程的了解,從而使學生了解計算機解決問題方法的多樣性,培養學生的多種思維方式,更好的解決現實問題。
二、高中人工智能教育現狀及存在問題
目前,該學科的教育正處于摸索階段,由于中學信息技術師資水平、學校硬軟件設備等條件的制約,我國尚未在中學專門開設獨立的人工智能類課程,Internet上與人工智能教育相關的中文信息資源也十分貧乏,在教學環境上大致存在以下問題:
(一)教學條件參差不齊
開設好人工智能課程,就要求安排更多的實踐課程和活動來增強課程的趣味性,讓廣大師生切實體會到人工智能對我們生活的影響。這些活動大部分要求上機操作或利用網絡資源來學習交流,這就對教學條件提出了較高的要求,尤其是一些偏遠農村、條件相對落后的中學在開設人工智能課程上存在很大困難。
(1)對硬件性能的要求
人工智能課程中有較多的實踐課程需要老師和學生利用網絡資源,使用計算機進行操作。這就需要學校配備計算機網絡教學機房,若其性能較差,會延長學生在線進行人機對話的時間,一旦遇到網絡堵塞,可能連網頁都打不開,這不僅浪費了僅有的上課時間,而且大大降低了學生的學習興趣。
(2)對軟件性能的要求
為了降低成本,學校可以利用互聯網上提供的免費下載軟件和免費在線教學網站等進行實踐教學,可大大減少自研開發軟件和軟件維護的費用。但一旦遇到網絡不通、網絡擁擠或在線網站停止服務等情況,將無法使用網絡資源進行教學,可見,軟件的依賴性較強也存在很大的問題。
(二)對人工智能科學的認識不足
(1)學生的認識誤區
提及人工智能,給大多數學生的感覺是一門神秘、遙不可及的科學。很多學生認為人工智能技術是很高深的科學,離我們現實生活有一定距離,研究和接觸這門科學是少數科學家的事情,從而對該科學的關注程度不高。其實,人工智能學科是一門漸漸成長的科學,它將應用在我們生活的方方面面。我們應在教學中讓學生多去體驗人工智能的魅力所在,吸引更多對該學科感興趣的人去研究和使用它。
(2)教師對人工智能學科開設存在偏見
一些從事該學科教學的教師沒有接觸過人工智能方面的知識,在接觸過后被其中深奧難理解的知識所嚇倒,認為即使開設了這門課程也不易被同學們所接受;而一些在大學接觸過人工智能課程的教師則認為,其理論枯燥乏味,知識內容艱深,不適合放在高中開設。
(三)一線教師經驗不足
在我國大學教育中,開展人工智能專業課程的大學為數不多,師范類院校更是少之又少。從事人工智能領域的專業人才輸出少,所以,缺乏具備一定知識結構、有專業素養的教師來擔任高中信息技術課中人工智能課程的教育工作。絕大多數的一線教師并沒有接受過人工智能課程的專業培訓,在授課內容上的著重點掌握不好,教學目標不夠明確;在授課形式上也沒有前人的經驗可尋,這就給一線教師帶來了極大的挑戰。
三、解決上述問題的幾點建議
(一)加強軟、硬件建設
在學校條件允許的條件下,應加大硬件設施的投入,改善網絡傳遞信息的效率,同時加強軟件資源建設。鼓勵師生上網搜索更多適合AI教學的網站,教師應整理出和AI相關的趣味小故事、電影、光盤等和教材相關的素材,以便更好的配合硬件教學。
(二)端正認識,增強支持
作為教師要樹立對高中人工智能選修課程的正確認識。通過對課標中規定的相關內容的深入了解和學習,克服對人工智能的神秘感或恐懼感,理性而客觀的看待人工智能技術及其應用,明確在高中開設該課程的目的。同時,教師也不能因為該課程的“選修”性質,從而輕視該課程的作用。
作為學生不應該僅僅看見這門課程的娛樂趣味性,應把一些重要的技術理論知識重視起來,不能過分的放松自己而偏離了我們的教學目標。家長也應該支持和贊同學生選擇該課程,不能應認識不到這門課程的作用、怕耽誤學生主干課的學習而反對學生積極參與。
校方領導也不應條件限制就輕易放棄這門課程的開設,應給予積極的配合。社會各界也應加強輿論與正確引導,讓更多的人們認識人工智能并予以肯定。
總之,人工智能是一門逐漸成長的科學,開設好該課程需要廣大教育工作者和校方領導不斷努力,互相交流,共同克服困難。
參考文獻:
[1]張劍平.人工智能技術與“問題解決”[J].中小學信息技術教育,2003(10).
[2]段東輝.淺談信息技術課程中人工智能教育[J].新鄉教育學院學報,第19卷第二期2006,6.
關鍵詞:人工智能技術;教學方法;編程能力
中圖分類號:TP3 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2014)16-3865-02
1 概述
2008年11月16日,中國科協成立50周年新聞會在北京召開。在新聞會上,“五個10”系列評選活動,即10位傳播科技的優秀人物、10部公眾喜愛的科普作品、10個公眾關注的科技問題、10個影響中國的科技事件、10項引領未來的科學技術評選結果揭曉。10項引領未來的科學技術是:基因修飾技術;未來家庭機器人;新型電池;人工智能技術;超高速交通工具;干細胞技術;光電信息技術;可服用診療芯片;感冒疫苗;無線能量傳輸技術。
人工智能技術學科是計算機科學中涉及研究、設計和應用智能機器的一個分支。指人類的各種腦力勞動或智能行為,諸如判斷、推理、證明、判別、感知、理解、通信、設計、思考、規劃、學習和問題求解等思維活動,可以用某種智能化的機器來予以人工實現[1]。
通過《人工智能技術》課程的學習,使學生對人工智能技術的發展概況、基本原理和應用領域有深入了解、對主要技術及應用有一定掌握,并對現代人工智能技術發展的方向有所研究。通過人工智能技術課程的學習與研究,啟發學生對人工智能技術的興趣,培養知識創新和技術創新能力,并能將人工智能技術融入到今后所開發的計算機軟件之中。
《人工智能技術》是一門眾多學科交叉的新興課程,其涵蓋范圍廣,涉及知識點多,知識更新快,內容抽象,不容易理解,理論性強,而且需要較好的數學基礎和較強的邏輯思維能力,這給該課程的講授帶來了一定困難。《人工智能技術》也是一門應用型學科,怎樣將理論運用到實踐中,使學生將學到的人工智能技術知識和思想運用到自己的實際課題,這也是該課程需要解決的問題之一。
因此,對《人工智能技術》課程教學來說,我們要了解課程的最新信息,把握課程的特點,幫助學生找到好的學習方法,使他們能充分發揮自己的創新思維能力,提高學習興趣,該文給出了《人工智能技術》課程的教學與實踐的探索。
2 教學與實踐的探索
2.1 教材和實驗教學內容的選取
1) 人工智能技術是整個計算機科學領域發展最快,知識更新最快,最前沿的學科之一。在教材選用方面,我們采用了蔡自興教授等主編,由高等教育出版社出版的《人工智能基礎》這本教材。蔡自興教授的主要研究領域為人工智能、機器人學和智能控制等。這本教材是作者在美國國家工程院院士、普度大學教授傅京孫先生的指導和鼓勵下編寫,借鑒了國內外人工智能技術研究領域專家的最新研究成果和學術書籍的長處,該書比較全面地介紹了人工智能技術的基礎知識與技術,材料新,易于理解,兼顧基礎及應用[2]。
此外,我們還給學生自主學習提供多種類型的學習資料,其中包括參考書目,如:Russel S, Norvig P.等編著的《Artificial Intelligence: A Modern Approach》一書,人工智能技術國內外期刊,如電子學報,計算機學報,人工智能與模式識別,Artificial Intelligence,Journal of Artificial Intelligence Research,Engineering Applications of Artificial Intelligence和International Joint Conference on Artificial Intelligence,AAAI: American Association for AI National Conference等人工智能技術會議,使學生能夠掌握人工智能技術的更多前沿動態,提高學習興趣。
2) 配套的實驗教學內容。《人工智能技術》是一門理論性和實踐性都很強的課程,實踐性教學環節對該課程尤為重要。除了完成課本上的作業之外,還注重實驗教學,培養學生的創新能力、算法設計能力和編程能力。首先,每個章節設置相應的實驗,而實驗內容經過嚴格的考慮,如:五子棋游戲,產生式系統,旅行商問題,傳教士和野人問題,BP神經網絡實現簡單的分類,遺傳算法、人工生命程序等,要求學生運用所學章節的知識,獨立地設計和實現實驗內容。實驗報告包括簡述實驗原理及方法,給出程序設計流程圖,源程序清單,實驗結果及分析等內容,通過這種方式,進一步加強學生的信息獲取能力和研究能力。
2.2 教學方法和手段的改革
人工智能技術課程交叉性強,涉及面廣,傳統的教學方法手段單一,缺少交流,課堂氣氛沉悶,激發不起學生的學習興趣,教學效果不理想。人工智能技術這門課程內容抽象,如何激發學生的學習興趣是本課程需要解決的主要問題,也是關系教學改革成敗的關鍵。本課程需采用多種方法進行教學,以此來激發學生的學習興趣。
1) 問題啟發式教學。《人工智能技術》這門課程中有很多似是而非、引人入勝的問題,主要是用計算機模擬人類的智能來解決這種問題。在教學中,有目的的提出這些問題,鼓勵學生思考,提出自己的想法和解決方案,并進行分析和比較,這樣強化學生的主動學習意識,提高學習積極性[3]。
2) 個性化學習和因材施教。學生中存在計算機專業和非計算機專業本科畢業的差別,由于他們每個人的基礎不同,有的計算機知識比較匱乏,因此有必要針對每個學生的學習進度,課堂作業和實驗報告情況進行及時評估,對學生提出個性化的教學。例如:在實驗教學中,要求有能力和興趣的學生可以做探究性和創新性的附加實驗,從而引導學生發揮個性的空間,而對稍微吃力的學生則要求完成基本的實驗,更注重基礎知識的學習和夯實,這樣就能達到因材施教的目的。同時對不同層次的學生進行分析,進一步提出學習建議,并進行有針對性的指導。
3) 多媒體使用和多學科知識的融合。本課程PPT課件圖文并茂,提綱挈領,便于學生理解。課堂講授、板書與PPT手段相結合,注重課程中的關鍵詞用英文表示,并適當指定英文參考書,使學生能夠接觸國外文獻資料,加深對學習內容的理解,獲得更寬廣的知識。PPT課件運用了大量多媒體技術,如動畫、聲音、圖像,通過動畫和視頻演示抽象的概念、算法和過程,使人工智能技術中抽象的知識形象化,在課件中融入了文學,歷史等其他學科的相關知識,便于學生較好地理解知識難點和重點[4]。
4) 師生互動和課內外答疑。在教學中,改變了傳統的老師講,學生聽的教學模式。針對人工智能技術的實用性,適當提問,收集學生學習情況,盡量使用實例進行講解。設置了實驗講解互動課程,對于實驗的講解,學生可以提出疑問,然后在課堂上展開討論,學生可以看到問題從提出、分析到解決的整個過程,讓學生自己在討論中總結結論。為了解決教學中存在的疑難問題,還設有課后答疑,使學生能將所有的問題都理解透徹。
5) 理論研究與實踐結合。在教學內容的安排上,注重學生的理論研究和動手能力,適當布置一些課程相關的論文和實驗編程。通過課程論文,可以培養學生鉆研問題的興趣; 通過查閱科技文獻使學生掌握如何查找相關文獻的技能,可以培養學生撰寫科技論文的能力。通過實驗實踐,使學生可以更加清楚地了解人工智能技術基本概念和難點,也能了解算法的設計具體運行過程,并對其進行驗證,提高了學生的編程能力和和學習興趣。
6) 考試考核方式改革。本課程的考核考試也是一個值得探討的問題,本課程應采用多種綜合考試方法,注重學生對基礎概念、知識和基本的技能的掌握以及理論聯系實際的能力。平時作業考核成績,實驗實踐教學成績、提交課程論文成績,以及最后的期末考試成績形成一種有效的考試考核方法,促進學生主動學習,提高教學質量。實驗的評價指標在于算法設計、編程的準確性和實驗結果及分析。課程論文評價指是選題是否嚴謹科學和具可研究性,論文結構、思路是否嚴謹,論文內容科學性、正確性,能否提出自己的見解。考查查閱科技文獻的能力主要通過是否查找到權威的、最新文獻以及撰寫是否規范。
2.3 學生學好《人工智能技術》課程的建議
《人工智能技術》是一門理論與實踐相結合的應用課程,學生如何學習這么課程,也是我們應該探討的問題。
學生應該正確看待《人工智能技術》這門科學的發展。人工智能技術孕育于20世紀30、40年代,形成于60、70年代,發展至今,人工智能技術只有短短60多年的歷史,它是一門不斷發展和完善的嶄新學科,還有許多課題處于探索中,理論和技術還遠未成熟,我們應該對它有科學的認識。
針對非計算機專業本科畢業的學生,除了課堂聽講之外,還應該課下自學該課程的先修課程,如:數據結構、離散數學等課程。人工智能技術中涉及到大量的數學知識,如:模式識別需要具有較好的概率論,數理統計知識,另外還會用到少量隨機過程、模糊數學的一些知識。人工智能技術是一門應用課程,編程語言的掌握必不可少,涉及到SVM算法,粒子群算法,免疫算法神經網絡,遺傳算法等算法,實現這些算法要求學生具有較強的編程能力。
學生應該多讀,多查閱資料,特別是國外的期刊文獻和重要國際會議論文,多了解人工智能技術最前沿的信息,理論聯系實際,加深對基本算法的理解,并將人工智能技術的知識運用到自己所研究的領域,以做到學以致用。
3 結論
人工智能技術在一定程度上代表著信息技術的前沿,該文對《人工智能技術》的課程教學進行了一些探討,教學與實踐效果有了顯著提高,但仍然有許多方面還需要我們繼續探討和改進。
參考文獻:
[1] 蔡自興,徐光佑.人工智能技術及其應用[M].北京: 清華大學出版社,2003.
[2] 蔡自興,肖曉明,蒙祖強,等.樹立精品意識搞好人工智能技術課程建設[J].中國大學教學,2004(1):28-29.
關鍵詞: 人工智能;創新驅動;發展建議
人類對于智能機器的探索活動,古已有之。不過,以“人工智能”來命名這一探索并成為一個學科領域,卻發生于1956年夏季在Dartmouth舉行的一次小規模學術研討會上。因此,2016年是人工智能學科問世的60周年,在這個不同尋常的年份,世界各地的人工智能科技工作者都在密切關注人工智能的發展動向。
2016年3月,DeepMind研制的人工智能圍棋系統AlphaGo以4:1的戰績擊敗了韓國的圍棋高手李世石,把世界對人工智能的關注推向了前所未有的。各種各樣的議論噴涌而出。悲觀者大呼:“人工智能對于人類的潛在威脅太嚴重,應當通過立法限制甚至禁止人工智能的研究”;樂觀者高喊:“人工智能是人類的真正福音,只要把自己的思想意愿轉嫁給人工智能機器,人類就可以通過機器來實現長生不老的千年夢想”。在科技界,人們則在激動著、討論著:我們應當在什么樣的熱點技術上發力?是深度學習?是認知技術?還是類腦計算?
回想這些年來,互聯網、云計算、大數據、物聯網、移動互聯、智能制造、智慧城市、人工智能、機器人一波又一波的高新技術登臺亮相,中國科技界、教育界和產業界都在一個個地緊緊追趕。雖然在跟蹤追趕的過程中取得了不菲的進展,但是人們不禁都在思考:對于人工智能來說,當前社會的需求是什么?什么才是有效的創新戰略?怎樣才可以擺脫跟蹤追趕的被動局面,爭取到引領創新的話語權?
發展人工智能不應當是一種孤立性、局部性的行動,而應當是能夠帶動和引領整個科學技術的創新和發展。
1 人工智能是當代重要交叉科學群的創新前沿
為了闡明“人工智能是當代重要交叉科學群的創新前沿”這個論斷,需要逐個澄清相關的基本概念,包括:什么是人工智能?什么是當代的重要交叉科學群?以及什么是當代重要交叉科學群的創新前沿?
1.1 什么是人工智能
人工智能是一門“探索人類智能機理,創制人工智能機器,增強人類智力能力”的科學技術。從這個意義上可以理解,只要人類的智力能力得到了增強和擴展,人們從事各種科學技術以至各種經濟社會活動的智力能力就會得到有效提升,從而能夠有效促進各行各業的創新與發展。
那么,什么是人類智能?人類智能主要表現在人類主體為了不斷改善生存發展的水平而發現問題、定義問題、解決問題的能力。其中,發現問題和定義問題的能力依賴于主體的目的、知識、直覺、理解力、想象力、靈感、頓悟、審美等內在能力,因此被稱為“隱性智能”;解決問題的能力則主要依賴于獲得信息,生成知識,創生策略等外顯能力,因此被稱為“顯性智能”。
顯然,隱性智能十分抽象,幾近神秘,不僅研究起來甚為困難,就連理解起來也頗感玄奇,而顯性智能則相對可理解,可研究。因此,人工智能研究遵循的原則是:基于人類主體給定的問題、知識、目標(這就是人類發現問題和定義問題的能力)這些前提,研究如何利用信息、生成知識、創生策略來解決問題,達到目標。也就是說,人工智能的研究遵循人類智能與人工智能相結合的原則:人類智能負責發現和定義問題,人工智能則負責在人類所給定的問題框架下解決問題。這樣,人工智能機器就可以成為人類認識世界和改造世界的聰明助手。
由此可見,沒有生命,沒有目的,沒有靈感,也沒有審美能力的人工智能機器系統,原則上不具有隱性智能的能力,因而不可能獨立地發現問題和定義問題,只能在人類所發現和所定義的問題框架下去解決問題。因此,人工智能超越人類的恐懼缺乏科學根據。
1.2 什么是當代重要的交叉科學群
當今的時代是信息時代,認識信息資源和利用信息資源為人類服務的信息科學是當今時代的標志性科學。具體來說,信息科學是“研究信息的性質及其運動規律的科學”,也就是以信息為研究對象,以信息的性質及其運動規律為研究內容,以信息科學方法論為研究指南,以增強和擴展人類信息功能(全部信息功能的有機整體就是人類的智力功能)為研究目標的科學。換言之,信息科學的研究目標就是擴展人類的智力功能,而研究信息的性質及其運動規律和信息科學方法論都是為了實現擴展人類智力功能這個目標服務的。
由此就可以清楚地理解:人工智能的研究是信息科W的最高目標,也是信息時代科學技術發展的基本目的;而為了使人工智能系統能夠在人類發現和定義的問題框架下成功地解決問題,人工智能的研究必須從人類求解問題的能力中得到啟發。這表明,人工智能的研究需要向認知科學學習,因為認知科學就是研究人類自己是如何面對問題解決問題的。另一方面,認知科學所研究的人類解決問題的機理又建立在腦科學的基礎之上,因此,人工智能的研究必須理解腦科學的工作機理。再者,人類發現問題、定義問題、解決問題的能力并不是永遠固定不變的,而是不斷進化和發展的。因此人工智能的研究還必須學習信息生物學,后者深刻地研究和揭示了人類能力不斷進化的機制。可見,腦科學、認知科學、信息科學、信息生物學、人工智能是當代最具重要意義的交叉科學群。這個科學群還包含更多的學科,恕不一一闡述。
1.3 什么是當代重要科學群的創新前沿
雖然腦科學、認知科學、信息科學、信息生物學、人工智能各有各的研究內容,但是所有這些學科共同的目標都是智能,如人類的智能(腦科學)、生物的智能(信息生物學)、人類智能的物質基礎(腦科學)、人類智能和生物智能的工作機理(認知科學)、人類智能和生物智能的進化機制(認知科學與信息生物學)、人類智能的信息基礎和研究方法論(信息科學)、人類智能的機器模擬和實現(人工智能)等。
所以,人類智能和人工智能是當代這一重要交叉科學群共同的創新前沿。人們對于腦科學、認知科學、信息科學、信息生物學的理解深化了,就會促進人工智能研究的發展;反之,一旦人工智能的研究取得了突破和創新,也必然能夠帶動腦科學、認知科學、信息科學、信息生物學的突破與創新。
2 中國人工智能發展的現狀:差距與優勢
中國人工智能的發展現狀,大家平日都親身感受得到,應當比較熟悉,似乎無需贅言;但是國情是我們思考問題的基礎,因此不可不察。而且,我們對于中國在人工智能發展方面所存在的差距和優勢的認識,確實還有必要進一步深化。
2.1 差距:顯差距,隱差距
大家都意識到,中國在人工智能的發展方面確實存在不少的差距。普遍J為,由于中國缺失了工業革命這個歷史階段的洗禮,因此在工業基礎和工藝水平方面天然存在明顯的不足。特別是中國微電子工業領域的高性能芯片制造能力有待進一步加強,人工智能硬件系統的水平也有待進一步提高等,這些都是眾所周知的顯差距。
然而,更值得深思的問題是:在人工智能的科學研究方面,長期以來,中國同行普遍習慣于跟蹤學習,缺乏突破創新的民族自信心,更缺乏引領國際的強烈意識。無論是互聯網、物聯網、語義網、云計算、大數據、移動互聯這些大概念,還是深度學習、無人駕駛、類腦計算這些技術思想,都是外國學者率先提出,然后才是中國學者蜂擁而上。加上這些年滋長蔓延起來的急功近利和學術誠信缺失,往往在蜂擁而上之后的一夜之間就會冒出許多“新成果”!這是中國人工智能發展存在的隱差距。
需要指出的是,顯差距正因為“顯”,已經得到各有關方的高度重視,并且正在不斷地被縮小;但是,隱差距則因為“隱”,不容易被察覺,至今還沒有引起各方面必要的重視,因此仍然是實現突破創新和引領戰略的隱患。
2.2 優勢:現優勢,潛優勢
那么中國在人工智能研究中是否也存在什么優勢呢?表面看來,似乎中國在人工智能研究領域一直處于跟蹤學習狀態,談不上存在什么優勢;但是仔細考察發現其實不然,中國在人工智能研究中的確存在不可忽視的優勢。
中國目前雖然在整體上還處于相對落后狀態,但在某些技術研究上卻處于國際領先地位。例如:語音識別技術,中國已經在近期多次國際評測大賽中奪得世界冠軍;在汽車自動駕駛方面,中國的研發水平也與國際上旗鼓相當;特別是在理論研究方面,中國在人工智能通用理論研究方面的機制主義人工智能理論、人工智能邏輯理論研究方面的泛邏輯學、人工智能數學方面的因素空間理論都是國際領先的成果。這些都是已經涌現出來的現優勢。
更加重要的是,像人工智能這樣既十分復雜又極其深刻的科學研究,勢必自覺或不自覺地受到科學方法論的影響。幾十年來,國際人工智能的研究形成三大學派,就是受了以分而治之為特征的機械還原方法論的影響,把復雜的人工智能研究分為結構模擬的人工神經網絡學派、功能模擬的物理符號系統學派、行為模擬的感知動作系統學派,而且長久以來互不認可,不能形成人工智能研究的合力。科學論證充分表明,適于人工智能研究的科學方法論不是“機械還原論”的方法論,而應當是“信息生態論”的方法論。后者與中國歷來的“整體論”和“辨證論”思維傳統息息相通。因此,在人工智能的研究領域,中國握有方法論的潛在優勢(潛優勢),只要自覺地加以運用,這種潛在優勢完全可以轉化為強大的現實優勢(現優勢)。
3 人工智能的社會需求和發展中國人工智能的戰略建議
3.1 人工智能的社會需求
中國的信息化建設全面啟動于20世紀90年代,得益于現代信息技術的支持,取得了舉世矚目的輝煌成就,進入了迎接復雜問題的新時期,面臨著巨大挑戰。從整個經濟社會發展和全面改革的大局判斷,在多次講話中也明確指出,中國的改革開放進入了攻堅克難的深水區。眾所周知,人工智能技術是信息技術的高端前沿;因此,為了迎接復雜問題的挑戰,為了成功走出深水區到達勝利的彼岸,中國亟需人工智能科學技術的全面支持。
另一方面,縱觀當今的國際環境不難發現,一些發達國家在中國黃海、臺海、東海、南海不斷制造緊張局勢,企圖以武力遏制中國的和平崛起。他們聲稱要長期投資人工智能,要用人工智能武器戰勝中國,對此不能不高度警惕,并采取果斷措施。
3.2 加快發展中國人工智能的建議
為加快發展中國人工智能,從戰略性、系統性、可操作的角度出發提出5項建議。
(1)頂層規劃。
火車跑得快,全靠車頭帶。建議設立國家級智能科學技術發展規劃與協調專家委員會,負責研究和提出中國智能科學技術發展的中長期規劃,制訂智能科學技術產學研發展的實施政策,協調和促進中國智能科學技術的快速有序健康發展。
(2)人才培養。
萬事都緊要,人才是根本。建議國務院學位委員會把中國現有的“智能科學與技術”二級學科提升為一級學科,以形成系統完整的智能科學技術人才培養體系;同時建議教育部在中小學開設智能科學與技術基礎知識課程,開展課外興趣培育活動。
(3)創新研究。
跟蹤不可廢,創新更關鍵。在國家自然科學基金設置“智能科學技術基礎理論”專門領域,大力推進智能科學基礎理論的突破創新;同時在國家“十三五”規劃設立智能制造、智能農業、智能服務業、智能交通、智能網絡空間安全、智能教育等應用專項。
(4)產業標準。
創新是尖兵,產業是后盾。大力促進中國智能化產業的發展,并在國家標準委員會建立智能產品標準工作委員會,鼓勵有條件的單位和學術團體開展各類智能技術產品的測試、評價和檢驗標準的研究,引導智能化產業和產品市場有序健康發展。
(5)持續發展。
關鍵詞: 游戲開發 人工智能 教學方法
1.背景
隨著互聯網時代的到來,人們的生活方式發生了許多重大的變革,其中之一便是網絡游戲的盛行。如同雨后春筍般冒出來的網吧,以及快速增長的PC,使得人們接觸到互聯網的機會越來越多,這就為網絡游戲的傳播與發展創造了可能。一方面,數量龐大的網民群體中,年輕人占了絕大部分,網絡游戲豐富了社會公眾的文化娛樂生活,深受廣大年輕人喜愛,這更促進了游戲產業的蓬勃發展。另一方面,現代社會生活節奏加快,人們壓力日益增大,許多人傾向于在網游中尋求安慰,釋放壓力,因而全球市場對于網游的需求有增無減。同時,隨著科技的發展和人們對游戲越來越高的要求,游戲逐漸向真實體驗、感覺、觸覺等人性化發展,讓玩家有身臨其境的感覺,在整個游戲過程中得到享受游戲的一種特別的快樂和放松。[1]
近年來3D影像和仿真科技的不斷發展,讓游戲開發人員得以創建出更吸引人、更令人沉迷其中的游戲環境。然而要做出更能令人流連忘返的游戲就得應用人工智能(AI)。AI的應用使游戲角色能夠任意走動、角色可以走進障礙物、能夠控制非玩家角色是否按照團隊運動等,同時,AI還能延長游戲的生命周期,讓游戲更加有趣和更具有挑戰性。
AI能夠處理游戲角色的追趕、躲避、聚集、避障和尋徑問題;AI給游戲角色賦予模糊邏輯和有限狀態機等基于基本規則的推理能力;AI腳本可以擴充AI引擎,讓設計者和玩家更好地設計和玩游戲,等等。因此,將AI應用在游戲開發中以設計實現游戲角色的各種行為勢在必行,有著重要的現實意義。
2.教學內容及其特點
本系人工智能課程的教學內容主要是處理追趕、躲避、聚集、攔截和避障等問題,使用經典A*算法及其改進算法解決尋路問題,以及有限狀態機,等等。本文主要針對游戲中游戲角色的尋路問題進行探討。游戲設計中游戲角色的尋路問題是設計的關鍵,傳統的方法是應用A*算法及其改進算法等來實現游戲角色的尋路問題,目前逐漸有學者應用神經網絡、遺傳算法、粒子群算法等智能算法來實現游戲角色的尋路問題。如:迷宮尋路游戲中《幫助Bob找到回家的路》應用遺傳算法,《智能采礦》游戲中應用神經網絡,用粒子群實現坦克大戰游戲,等等。嘗試應用魚群算法、螢火蟲算法等智能算法求解游戲角色的尋路問題中,以實現游戲的更加智能化、人性化,同時,新的仿生算法的學習和應用能吸引學生的學習注意力、增強學生的學習興趣。
智能算法是解決智能計算問題的方法,已成為人工智能界一個研究的熱點領域,研究的最終目標就是為了讓計算機和集成有計算功能的各種工具及設備更加獨立、更加聰明,能夠自主思考和行動,最終成為我們工作和生活中必不可少的一部分。智能算法主要包括:人工神經網絡、進化算法、人工免疫算法、模擬退火算法、蟻群算法、粒子群算法、蜂群算法、人工魚群算法、人口遷移算法、人工螢火蟲算法等。[2]智能算法是一類仿生算法,就是向自然界學習,采用類比的方法,通過模仿自然界中動物飛行、覓食、求偶等行為以得到解決問題的一般方法,如蟻群、粒子群、蜂群、魚群、螢火蟲算法等。此外,還有很多智能算法通過模仿一些自然或物理現象和規律,如模擬退火算法通過模擬液體的結晶過程設計,免疫算法是模擬生物、植物或動物免疫系統自適應調節功能設計的,人工神經網絡是模擬人的大腦結構及信號處理過程而設計的,進化算法是基于達爾文的“優勝劣汰、適者生存”原理設計的。[3]
針對本系人工智能課程的教學內容,建議補充人工智能中幾種簡單的智能算法的知識點,選取相關人工智能教材的一些內容結合智能算法進行教學。
3.教學方法
針對人工智能課程內容,根據高校教育規律、高校學生學習的特點,采用教學、實踐相結合的教學方法,大小課結合,大課講授理論知識,小課進行課堂實驗,小課的課堂實驗中嚴格要求學生親手編寫代碼,應用大課所學理論知識完成簡單小游戲以實現理論和實踐知識的掌握。同時,借助游戲系的優勢,制作動漫,采用動漫技術來實現人工智能中各種算法的仿生機制,讓學生深刻體會每一種算法的原理和仿生機制,這樣能增強學生學習人工智能課程的興趣,可以取得更好的教學效果。
4.教學效果評價方法
人工智能這門課,最重要的是注重學生對人工智能理論及在游戲中應用的知識和能力的培養。因此,本課程學習結束后主要采用以下方式進行考查:(1)閉卷考試。主要考查對人工智能理論的理解、掌握和綜合運用能力。(2)課堂練習。要求對課堂上介紹過的算法理解、分析、應用,編程實現游戲中的某個功能,最終課程結束時能完成一個功能完整的小游戲。(3)大作業。檢查學生的動手編程能力,要求從介紹過的算法中找一種算法實現一個小游戲中游戲角色的移動、尋路等行為,形成一個演示游戲。該門課成績分配如下:成績=閉卷考試(70%)+課堂練習(10%)+大作業(20%)。
5.結語
人工智能是隨著計算機技術的飛速發展和人們對自然界的深入理解而發展起來的,人工智能的應用逐漸廣泛。游戲開發中人工智能的應用實現了游戲逐漸向真實體驗、感覺、觸覺等人性化發展,讓玩家有身臨其境的感覺。因此,在網絡游戲相關專業開設人工智能課程勢在必行,有著重要的現實意義。
參考文獻:
[1]周樂.韓國游戲產業概況..