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智能增强时代的学习革命——在国际人工智能与教育大会上的发言
发布时间:2019-07-17 18:18 来源:世界教育信息 作者:吴朝晖
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摘要：人工智能是一系列前沿科技的统称, 其范围不断扩大。近年来, 人工智能聚集了巨大潜力, 将给可持续发展和社会变革带来新的可能。在这种背景下, 国际人工智能与教育大会于5月16日在北京召开。大会以“规划人工智能时代的教育:引领与跨越”为主题, 吸引人工智能行业的决策者、学术专家、从业者等参会。浙江大学校长吴朝晖先生在会议上以“智能增强时代的学习革命”为题作主题发言。本刊全文刊载, 以飨读者。
众所周知, 当前的世界正处于百年未有之大变局, 新一轮科技革命、产业革命和教育革命正在加速会聚发展, 第四次工业革命和第二次机器革命向纵深推进, 全球力量格局加快重塑。从数次工业革命来看, 每次技术变革都带来生产力革命, 进而引发整个社会大变革。
作为最为典型的颠覆性科技代表, 人工智能有望进一步引领科技变革, 推动生产力成为大变局的根本动力, 决定大变局的历史选择和演进方向, 特别是在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论、新技术, 以及经济社会发展强烈需求的共同驱动下, 新一代人工智能在学科发展、理论建模、技术创新、软硬件升级等方面呈现整体推进的态势, 形成了深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征, 推动着包括教育在内的经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。
基于这样的背景, 我今天想作题为《智能增强时代的学习革命》的发言, 主要是与大家分享三个总体判断。
第一个判断是以人工智能为标志的智能增强时代正在加快到来, 更加呼唤面向21世纪的通识教育。
正如评论家布雷特·金 (Brett King) 在《智能浪潮:增强时代来临》一书中所指出的那样, 今天所探索的人工智能等科技, 将彻底重新定义人类的下一个时代, 这一时代可称之为智能增强时代。随着科技革命的深入发展, 人工智能将引发链式突破, 人类体力劳动或部分脑力劳动将被替代, 不断引领人类进入充满期待的信息智慧社会, 越来越多的“未来场景”正一步一步变为现实。其标志性的特征是人工智能成果的广泛应用, 对世界的改变将与人类个体和生活息息相关, 从根本上增强人类的日常生活及行为。可以预见, 未来的人机将共存、物理世界与虚拟信息世界将更加交互并行, 人、物理世界的二元空间将转变为人、物理世界、智能机器、虚拟信息世界的四元空间。
四元空间中的人工智能必将迎来更加高级的发展形态, 在智慧特征、普惠价值、颠覆意义方面呈现新趋势。
一是人工智能将越来越显示智慧特征。随着脑科学、认知科学、类脑计算的迅猛发展, 人工智能在感知、记忆、推理等方面的功能“短板”有望得到补齐, 人与智能机器不仅可以在物理世界开展沟通对话, 还可以在虚拟信息世界实现高效互动, 如我国旷视科技 (Face++) 人脸识别技术的准确率可达到99.5%, 超过人类肉眼的水平 (约97.52%) ;IBM的“沃森” (Watson) 认知专家系统学习综合了大量医疗专家的经验和知识, 可实施有针对性的精准诊疗, 其提出的乳腺癌治疗方案与专家的一致率达到93%;谷歌的Alpha Zero不再需要人为积累棋谱数据, 可以自主学习生成对弈策略;浙江大学的足球机器人可以像人类那样进行比赛, 完成拦截、传球、射门等一系列动作。
二是人工智能将越来越具备普惠价值。人工智能的成果将更加广泛地应用到物理世界和虚拟信息世界, 进一步链接起人类智能和机器智能, 重塑行业模式和产业格局。如全球人工智能领军企业相继推出了开源平台, 逐渐形成了芯片、新型体系结构、智能操作系统和认知计算平台, 谷歌、腾讯、亚马逊、百度、微软、IBM等均推出了深度学习平台, 其中谷歌自动驾驶汽车的行驶里程数已超1600万千米;百度无人驾驶汽车已在乌镇、港珠澳大桥等地试跑;阿里巴巴将人工智能带入新零售、移动支付等领域;腾讯开始进军无人农业;科大讯飞的智慧教育产品已经覆盖全国2.5万余所学校。
三是人工智能将越来越彰显颠覆意义。人工智能的发展将产生超级智能、融合智能等形态, 深刻改变物理世界、虚拟信息世界的生产力和生产关系, 引发社会对智能机器道德伦理等问题的全新思考, 如人工智能发展的视角从仅以“机器”为中心开始转向人机混合, 人的智能将引入并作为智能系统的重要组成部分。以浙江大学为例, 我们针对机器智能与人类智能的互补性, 探索了从“人在环路”到“脑在回路”的人机混合增强智能过程, 在啮齿类、非人灵长类等生物体上研制了原创性混合增强智能原型系统。此外, 法律与社会伦理冲突、个人隐私泄露等问题, 将对政府管理、经济安全、社会稳定乃至全球治理产生深远影响, 如智能助手、情感陪护机器、人机混合体的渗透, 可能改变传统的人际关系、家庭理念、道德观念等。
在智能增强时代, 教育格局、学习模式和育人需求将发生深刻变革, 教育教学创新的步伐不断加快。学校将由封闭走向更加开放, 学习将由被动走向主动, 学生将由知识获取走向全面发展。我们认为, 只有推行面向21世纪的新通识教育, 才可能应对智能增强时代带来的教育变革, 回归尊重生命的教育本源, 提供更多基于智慧创造、协同合作、意义建构的教育体验, 使受教育者适应智能增强时代的教育智慧性、普惠性和颠覆性, 达到知识、能力、素质、人格并重, 成为德才兼备、全面发展的世界公民。具体来讲, 21世纪的通识教育将为以下问题提供答案。
一是将回答智能增强时代的知识传授问题。智能增强时代的知识获取方式将被颠覆, 传统的感知、记忆形式将无法跟上知识更新的速度, 我们需要借助人工智能的手段开展深度学习, 让受教育者在课堂教育、慕课教学、移动学习、网络平台的创新互动中, 建立广博深厚的知识结构和融会贯通的行为方式。
二是将回答智能增强时代的能力培育问题。智能增强时代的能力不再是一般意义上的听说读写能力, 我们需要借助人工智能跨界融合、人机协同的特征, 提升受教育者的建构能力, 特别是在深度学习基础上的新智慧建构、方法论建构能力, 让受教育者在四元空间中形成整合资源的创造力和把握全局的领导力。
三是将回答智能增强时代的素质提升问题。智能增强时代的素质有别于物理世界的传统素质, 我们需要借助人工智能群智开放的属性, 提升受教育者应对四元空间的计算思维和数据素养, 让他们在自我激励和交互培养中, 推进社会科学、人文科学与自然科学的交叉会聚, 进一步感受人文与科技融通的魅力。
四是将回答智能增强时代的人格塑造问题。智能增强时代的人格将更加丰富, 展现出物理世界、虚拟信息世界情况下的多重特点, 我们需要借助人工智能同时链接人、物理世界、智能机器、虚拟信息世界的优势, 进一步开展立体式、多维度的人格塑造, 让受教者在四元空间中形成正确的价值取向和关怀生命的情怀。
第二个判断是人工智能科技正推动教育1.0转向学习2.0, 不断构建教与学互动的新空间。
随着人工智能科技的创新发展, 人机将共生互存, 人类智能与机器智能协同的模式也将不断向学习领域延伸, 推动教育1.0迅速转向学习2.0。学习2.0是指学习者在数字化学习环境中, 利用数字化学习资源, 以数字化方式进行学习的过程。学习2.0相较于教育1.0, 其进步之处在于:在目标上, 学习2.0将有别于掌握知识为主的传统教育, 转向知识、能力、素质、人格“四位一体”的全人教育;在观念上, 学习2.0从以教为主转向以学为主;在环境上, 学习2.0将不再单纯依赖传统教室, 而是注重课堂学习、校内实践、社会实习、全球交流的实质性融通;在方法上, 学习2.0将改变记忆式学习的做法, 更加强调自主学习、在线学习和深度学习。
更为重要的是, 在教育1.0向学习2.0转变的过程中, 将不断产生教与学互动的新空间。这种新空间主要体现在以下三个层面。一是物理世界与虚拟信息世界交互产生的新空间。众多语音图像识别、可穿戴设备、虚拟现实成像等人工智能科技将渗透到任何物理或虚拟形式的课堂, 使现行的教学媒介、师生评价反馈、深度学习等都发生深刻改变, 受教育者的任务单式的学习、团队项目式的学习、多学科的交叉学习等都能变得更加便捷。二是教师与辅助教学智能机器交互产生的新空间。在这种空间范畴下, 除了师生关系外, 还存在教师与辅助教学智能机器的关系;辅助教学智能机器将部分扮演以往教师的角色, 如承担自动出题与批阅、学习障碍诊断与及时反馈、问题解决能力测评、学生心理素质测评与改进等功能。三是学生利用辅助学习智能机器交互产生的新空间。在未来, 学生除了与教师进行教与学的互动外, 更多的情况是与辅助学习智能机器共同学习、相互提高, 如学生将在智能学习伴侣、个性化智能教学机器的陪伴下完成自主学习。
可见, 学习2.0将由学生、教师、智能机器共同参与, 其中的学生是探究者、发现者、合作者, 教师是支持者、引导者、组织者, 智能机器在物理世界、虚拟信息世界并存, 具有协同开放、多维共生、智能增强的特点, 表现出以下的优势。
一是将解放教学生产力。让教师从枯燥乏味的重复性劳动中解放出来, 更加专注于教学创新, 如批改作业、考试阅卷、答疑等工作量大的教学工作可被人工智能取代, 优秀教师资源的稀缺与不平衡问题或将得到缓解。
二是将引起学习中心的转移。个性化学习将逐步成为主旋律, 真正实现以学生为中心的教学, 如可以提供全面的个性化学习方案。
三是将形成人机共生的学习环境。教与学两者间的交互耦合变得前所未有地紧密, 形成人机共生的学习系统, 可以时时刻刻地学习, 如智能交互技术可以推动人与机更加融洽地互动。
因此, 学习2.0将重塑教与学的关系, 通过智能辅助教学, 如VR/AR、虚拟交互等, 打造教与学从信息感知到信息反馈的信息回路, 形成两者不断交互、迭代、互进的过程, 进而达到教与学增强的功效, 在环境、主体、方式、阶段等方面掀起新一轮的学习革命。
一是人机协作将成为常态。人类智能与机器智能将进一步协同发展, 信息网络将放大学习成效, 认知技术将增强教育效果, 推动形成人机共生的学习系统。
二是师生交互将成为必然。师生可以成为学习共同体, 教师更加专注于教学创新, 学生更加喜欢在探究基础上的自主学习, 以“学生”为主的教学将迅速发展。
三是终身学习将成为主流。学习将不再限于某一人生阶段, 而是放眼世界、追求一生的全面发展, 终身学习的机会更加普适, 人人有望通过深度学习实现个人的卓越。
四是泛在学习将成为普遍。新的教学思想和技术手段将深度改造传统的教育教学方式, 开放式、泛在式、个性化的在线学习得到持续偏爱, 多次数、多地点、多时段的共同学习得到广泛认可。
第三个判断是人工智能的赋能应用将成为基础教育、高等教育、社会教育联动的关键, 加快形成终身教育共识。
人工智能科技在教育的赋能与应用, 将带来全新的教育理念与教育方式, 可以为加快教育现代化提供有力支撑, 进一步打破教育阶段的界限, 打通人才培养链条, 串联小学、中学、大学、社会的教育形式, 使教育走向一贯性、联动性和终身性, 形成基础教育、高等教育、社会教育的共同体格局。人工智能对于终身教育的作用主要表现在以下三个方面。
一是通过人工智能的赋能应用可以提供联动工具, 让终身教育更加容易。人工智能作为一组技术的统称, 几乎可以将所有的技术内容应用到基础教育、高等教育、社会教育领域, 如机器学习、自然语言处理、计算机视觉、语音识别等人工智能科技可以帮助打造数字化的教科书, 为所有年龄段的学生创建可定制的“智能”内容, 帮助受教育者开展深度学习与有效记忆。在这种情况下, 终身教育的门槛将大大降低, 使人人可学成为可能。
二是通过人工智能的赋能应用可以提供联动方法, 让终身教育更加方便。人工智能科技以计算和数据的方法来处理教育内容, 可以简单地将教育从传统课堂“搬向”物理世界、虚拟信息世界的任何“场所”, 如通过数据方法可以从全局角度对基础教育、高等教育、社会教育的教学内容进行整合。在这种情况下, 终身教育各阶段内容的专属性将被打破, 使处处可学不再是幻想。
三是通过人工智能的赋能应用可以提供联动平台, 让终身教育更加普遍。人工智能科技可以创建不同年龄、不同背景、不同学科的受教育者共同学习的平台, 形成涵盖不同专业、课程、学科、师资等方面的丰富资源库, 如智能机器可替代辅导老师或讲师, 在虚拟学习环境帮助受教育者完成从小学到大学再到社会的整个学习过程。在这样的情况下, 教育的时间限制将被突破, 使时时可学成为现实。
智能增强时代的学习革命已经来临, 相信“人工智能+教育”下的未来教育必将超越想象, 能够带领教育回归教育本源, 提供更好的教育体验。让我们共同努力, 推动教育不断朝着更高质量、更有效率、更加公平、更可持续的方向前进, 为实现人类更加美好的生活贡献智慧和力量!
