泽南、蛋酱报道

人工智能怎么教?清华张钹院士刚刚给我们讲了一堂课

今天上午,张钹院士畅谈了清华是怎样办人工智能专业的。


在上一个十年里,我们见证了人工智能的「复兴」,见证了人工智能技术对于众多行业的颠覆性变革,也感受到了人工智能对每个人生活的深刻影响。随之而来的,人工智能专业也成为了当前高校中最热门的专业之一。

2020 年 3 月,教育部公布的新增备案本科专业名单中,约 180 所高校通过了新增人工智能专业的审批,其中既包括理工类、综合类高校,也包括语言类、医药类等专业性较强的高校。

有人说,人工智能是当前最好的计算机专业。但作为新兴专业,如何办好还需要教育者们的大量探索。

4 月 30 日,中国科学院院士、清华大学人工智能研究院院长张钹为分享了关于清华大学计算机系人工智能专业建设的经验与思考。
在著名计算机科学排名「CS Ranking」中,清华大学的人工智能学科在 2010 年至今排名仅次于 CMU,如果时间拉近到 2015 年至今范围内,清华则排名第一。

清华大学计算机系成立于 1958 年,是我国计算机学科领域教学水平最高、科研综合实力最强、影响力最广的计算机系之一。

2018 年 6 月 28 日,清华大学人工智能研究院正式成立。中国科学院院士、清华大学计算机系教授张钹出任首任院长,图灵奖获得者、清华大学交叉信息研究院院长姚期智担纲学术委员会主任。

一年后,清华大学宣布成立「人工智能学堂班」,也就是「智班」。这是「清华学堂人才培养计划」的第 8 个实验班,由姚期智院士出任智班首席教授,此前,姚期智也是清华学堂计算机科学实验班「姚班」的牵头者。

清华大学并非国内最早开设人工智能专业的高校,但无疑是专业建设水平最高的高校。张钹认为,这与教职员工多年来的不懈努力与跨学科合作是分不开的。

以智班为例,智班从 2019 年秋季开始招收本科生,首批名单的 30 人中,有就十几位奥赛国家集训队选手。在本科低年级,智班学生将通过数学、计算机与人工智能的核心课程,打下扎实宽广的基础;在本科高年级,通过交叉联合 AI+X 课程项目的方式,有机会将人工智能与其他学科前沿相结合,推动人工智能前沿的发展。同时,智班的学生将获得与相关产业的联合实习机会,深入了解实际产业中的前沿基础科学问题,并通过人工智能知识与技术,加强人工智能在不同产业中的推广与应用。

张钹院士今天的演讲主要分为五个部分:

一、人工智能方向本科教学
二、着力培养一流的研究生
三、建设一流实验室
四、国际合作与交流
五、在教学和科研实践中培养一流的师资队伍

一、本科教学

虽是人工智能专业,但本科教育的定位是培养以「通识」为主,需要适当兼顾「专识」的高端智能技术人才。

作为国内顶尖高校,清华大学早在 1978 年就在计算机系内部成立了「人工智能与智能控制教研组」开展了人工智能方向的本科教学。在 1979 年,清华为本科生开设了《人工智能导论》选修课。

目前清华大学对本科生的培养方案包含专业主修课程《人工智能导论》和多门专业限选课程。
清华大学的人工智能研究所已开设了面向本专业,以及面向全校的课程。
其中不乏姚期智、沈向洋、马少平等知名学者亲自讲授的课程。

二、着力培养一流研究生

多年的发展历程中,清华已为国内学界、工业领域培养了大批人才。该校在 1978 年招收了第一批 6 名人工智能方向的研究生,第一批学生在学成之后大部分成为了国内各所高校的教授、院长和副校长。
张钹院士表示,清华人工智能方向研究生培养方案的覆盖范围很宽,覆盖从模式识别、计算机控制论、计算语言学、计算生物学、神经认知计算到大数据分析等等方向。

从成果来看,清华自 1978 年开始招收人工智能方向的硕士生,迄今为止毕业的硕士已超过 400 名;1986 年开始招收 AI 方向的博士生,迄今为止已培养超过 250 名。其中也包括朱军、刘知远等留校教授。

目前,清华大学人工智能研究所在读的硕士生有 67 人,在读博士为 124 人。

近年来,随着人工智能技术逐渐升温,清华大学的研究者也积极参与了各类国际 AI 竞赛,并获得了不错的成绩。其中包括 NIPS 2017 对抗样本攻防赛的多项冠军,2019 GeekPwn CAAD CTF 图像对抗样本挑战赛冠军等等。

三、建设一流实验室

清华大学早在 1985 年就成立了「智能机器人」实验室,进口了国内第一台 PUMA560 机器人。有了这个实验室之后,学生们陆续开展了手眼协调的计算机视觉等工作。

在 1990 年,清华成立了智能技术与系统国家重点实验室。在其中不仅有人工智能基础方法的研究,还有面向应用的研究,清华大学的研究者在其中还进行了很多交叉研究。
四、国际合作与交流

张钹认为,要办好世界一流的人工智能专业学科,必须加强国际合作和交流,引进、联合培养学生与科研工作。

在国际合作方面,清华大学举办了三期讲席教授组,所邀请到的学者每年都会有累计 9 个月的时间在清华大学工作,参与学生授课及联合博士生培养等工作。

2003 年,第一期讲席教授组开办,图灵奖获得者姚期智受聘担任首席教授。2004 年,姚期智回国,后加入清华大学高等研究中心,受聘成为清华大学长期教授。当时讲席教授组的成员还包括美国威斯康辛大学蔡进一教授、香港城市大学邓小铁教授、美国德州大学达拉斯分校堵丁柱教授、加拿大滑铁卢李明教授和美国波士顿大学腾尚华教授等。
时隔六年,第二期讲席教授组在 2009 年开办,主要围绕「神经与认知科学」,首席科学家为美国科学院院士 Michael Merzenach,其余成员也大多是该领域的知名学者,包括王小勤和李兆平教授等。

2013 年到 2016 年,第三期讲席教授组的主题为「人工智能与机器人」,首席教授为美国工程院院士庄炳煌,其他成员还包括 IEEE Fellow、计算机视觉专家田奇,斯坦福大学教授李飞飞等人。

2012 年开始,清华大学开展了与 CMU 的联合培养双硕士学位项目,学制两到三年,在两所大学各学一年。自 2010 年起,清华大学还有先进计算英文硕士班,在机器学习、分布式系统、未来网络等领域面向全球招收外籍学生进行精英化教育。

此外,清华大学也和海外多所著名学府成立了覆盖各学科的研究中心,包括 2006 年开展的中德博士生合作研究项目,由汉堡大学的张建伟与清华大学孙富春教授共同负责,第一期围绕「自然与人工认知系统中的模式交相感应」研究课题,第二期围绕「跨模态学习的自适应、预测和交互」研究课题;此外还包括 2009 年与滑铁卢大学成立的互联网信息获取联合研究中心,2010 年与新加坡国立大学成立的下一代搜索技术联合研究中心等。在今年,清华大学还与博世公司成立了研究中心,面向机器学习方面的研究。

五、在教学和科研实践中培养一流的师资队伍

从 1978 年开始,清华大学就开展人工智能方面的研究,并开始招收研究生。最初只是进行了有限范围的研究工作,包括人工智能理论、专家系统、机器人等,发展到到今天已经覆盖 AI 的各个分领域。

目前,清华大学计算系拥有国内计算机专业最全的学科方向,涵盖了人工智能基础理论与方法、知识智能(知识表示、推理、不确定性处理和知识图谱等)、感知(视觉智能、听觉智能、触觉等)、人机交互、大数据智能、知识获取、自然语言处理、智能控制和机器人系统、多学科交叉研究(数学、神经与认知、心理学、社会科学等)多个方面。

2018 年 6 月,清华大学人工智能研究院成立。这一跨系、跨学科的联合研究机构是清华大学在人工智能专业建设上具有非凡的意义。研究院下设 9 个研究中心,全校 18 个院系都有学者参加。

成立之初,研究院就确定了「一个核心、两个融合」的发展战略,即以人工智能基础理论和基本方法研究为核心,积极推进大跨度的学科交叉融合,积极推进大范围的技术与产业、学校与企业融合。充分发挥清华大学在多学科综合、优秀人才汇聚、高水平国际合作等方面的独特优势,在人工智能的基础理论和基本方法上开展源头性和颠覆性创新。

人工智能研究的基础上,清华大学已经在开源工作方面形成了独特影响力:2017 年 5 月,清华大学朱军团队发布可微分概率编程库「珠算」,迄今在 GitHub 上收获 1800 多星;还有最近发布的纯基于 PyTorch 代码的强化学习编程库「天授」,两位主要作者都是清华大学的本科生,这些都是清华大学在人工智能教学实践中所取得的成果。
「天授」自 3 月开源以来,已经在 GitHub 上获得了 1400 多 star 量。

与此同时,在清华大学计算机系的教师队伍中,可以看到许多年轻优秀人才的成长。包括朱纪洪、应明生、刘洋、孙富春、刘奕群、朱军、刘知远等人。

在 CS ranking 全球计算机科学专业排行榜中,2010 年-2020 年期间,清华大学在人工智能方向上排名世界第二,仅次于卡内基梅隆大学;如果是 2015 年-2020 年期间的评估,清华大学排名第一。在 2019 年度计算机科学综合榜上,清华大学和麻省理工学院并列第二。

最后,张钹总结说,从 1978 年开办人工智能课程内容以来,多年的专业建设经验表明,人工智能是一门发展迅速的学科,我们一方面需要让人才培养跟上时代,另一方面,高等院校的理工科教育也有其共性的规律,特别是本科教育,需要保持一定的稳定性。

如何平衡两者之间的关系,是办好人工智能学科的关键。

入门清华智能机器人人工智能
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