作者:李耀平 段宝岩 杨会科 来源:中国科学报 发布时间:2021/3/16 16:54:43
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人工智能趋势下工程科技拔尖人才培养的思考

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 段宝岩作报告

当前全球新一轮科技革命与产业变革风起云涌,颠覆性技术、战略性新兴产业的发展,给社会生产生活带来了极大的变革,对政治、经济、文化的影响愈加深刻。以人工智能、量子信息等颠覆性技术为引领的前沿趋势,将重塑世界工程科技的未来发展模式,对于人类生产力的创新提升意义重大。

面临世界百年未有之大变局,我国工业制造正经历着转型升级、迭代发展、突破瓶颈的关键时期,面向“十四五”规划及2035年远景目标需求,科技创新与产业发展亟需一大批工程科技拔尖创新人才,支撑科技创新的自立自强。人工智能发展趋势下,如何培养具有世界一流水平的工程科技拔尖人才,振兴我国先进制造业、实现工程科技的新跨越,是一个亟待解决的重要问题。

其一,科技变革带来了人才培养的需求变化。目前,全球在前沿科技领域的变革与竞争日趋激烈,特别是以云计算、物联网、大数据、边缘计算、智能传感为代表的技术研发,以及在能源、制造、农业、交通、教育、医疗、金融、环保等各个领域的广泛应用,为智能制造、人工智能开辟了广阔前景和空间,推动着工业4.0的前沿发展。机器学习、知识图谱、类脑计算、模式识别构架了人工智能的通用体系,智能芯片、系统软件搭建了软硬件平台,计算机视觉、语音语义理解、人机交互、深度卷积神经网络、生成对抗网络等成为AI突破的关键技术,人工智能的发展,已经将知识、经验的学习、积累与应用,从数据、程序、算法的综合推向认知、推理、决策乃至思维、情绪、情感的高级演进,机器智能正在部分替代人的脑力劳动,乃至不断模仿、接近于人脑的高级机能,实现从弱人工智能向强人工智能的迈进。

这种发展趋势,对人才培养的知识传输、技能训练、素质养成提出了新挑战,未来所需要的工程科技拔尖人才的创新思维、工程能力、潜质素养,与工程教育的传统内涵存在鲜明差异,人才培养的需求将发生重大变化。

其二,拔尖人才是支撑科技自立自强的根本。科技创新的根本要素在于拔尖人才,人才是世界发达国家科技强国的重要支撑。历史上,美国二战前后延揽全球顶尖人才,以开放的移民政策吸引世界一流学者,为科技创新奠定了坚实的人才基础。如今,美国、英国、加拿大纷纷布局人工智能发展战略,美欧等制造强国在智能制造、人工智能人才培养发展上,不仅厚植STEAM 教育(科学Science、技术Technology、工程Engineering、艺术Art、数学Mathematics)学科基础,而且强化CDIO工程教育(构思Conceive、设计Design、实现Implement、操作Operate)创新模式,探索未来拔尖人才培养的新路,以期实现在一流人才培养上持续的竞争力。

我国在人工智能发展上加强战略布局,出台了新一代人工智能发展规划、人才培养创新行动计划等,抢占人工智能发展先机。而我国的工程教育,限于现阶段工业发展迭代升级的现实,在应对新一轮颠覆性技术挑战、切实支撑制造强国战略上跟进不足,仍存在学科基础较为薄弱、工程实践创新不强、校企合作融合欠缺的短板。现实中,工业制造一线和实体经济主流领域的拔尖创新人才缺乏,学校教育与企业培训之间存在衔接空白,人才的知识理论与实践应用的结合出现脱节、错位;在高端制造的设计、生产、服务方面,缺少大量具有创造精神、创新思维和卓越能力的人才支撑,从根本上制约着我国高水平制造的全面突破。从长远发展供给看,智能制造、人工智能拔尖创新人才的数量、质量还有很大缺口,亟待完善加强。而科技创新的自主自立自强,仍需要厚实持久的高质量人才培养作为坚强后盾。

其三,培养拔尖创新人才需要突破传统模式。人工智能发展趋势下,工程领域的创新,更多地体现为从创意、设计到生产、制造以及材料、装备、工艺乃至管理、服务等上中下游的全产业链覆盖,体现出技术突破、知识运用、管理渗透的综合集成,对拔尖人才的思维、能力、素养提出了系统、跨界和广域融合的复杂要求。而强人工智能的未来发展,更在工程科技的类脑机理、类人智能方面提出机器思维、自主意识的建立,预示着智能化的高级发展方向。2018年美国国家科学院、工程院和医科院出台了《高等教育中人文、艺术与科学、工程和医学的整合:同根同源》,阐述了人工智能发展趋势下,工程教育跨界融合、交叉渗透的必要性和重要性,对未来工程科技人才培养提出了整合、交融、跨界的创新模式思考,值得我们借鉴学习。

故而,我国面向未来的工程科技拔尖人才培养,在不断加强数理基础、强化实践能力、夯实专业素养的前提下,也应更侧重思维能力和原创能力的培养,结合实践凸显工程需求;其教育评价的标准也应当聚焦在创意构思、求新求异乃至非惯常思维力的培养上,能够切实解决行业发展中的实际问题,取得鲜明成效;能力培养的重点在于突破常规、发现问题、迸发灵感、解决难题;素质养成的要点在于具有广博视野、缜密逻辑、强烈的好奇心、对探索新事物保持极大的兴趣等;同时要具备卓越的人文素养、文化素质以及突出的交流组织能力,以适应人工智能发展趋势下工程科技创新的新变化、新要求,为我国“两个一百年”奋斗目标提供高质量高水平的工程教育核心支撑。

(段宝岩为中国工程院院士、西安电子科技大学教授,李耀平为西安电子科技大学高级工程师,杨会科为西安电子科技大学讲师)

 
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