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深度訪談:AI如何打開教育的口子?NLP、ML、CV有哪些改變力?
【 圖片來源:中國教育報所有者:中國教育報 】
3月8日,堯德中(中)、黃榮懷(左)做客中國教育報刊社“兩會E政錄”演播室,就“利用智能技術(shù)改變?nèi)瞬排囵B(yǎng)模式和教學方式”的話題接受中國教育報記者(右)的專訪。
全國人大代表、電子科技大學教授堯德中認為:每一次人類的技術(shù)進步,都會淘汰一部分職業(yè),也會創(chuàng)造新的機會。教師也可以發(fā)揮優(yōu)勢,做人工智能無法做的事。教師應(yīng)該順應(yīng)“智能+”時代的變化,掌握和利用好人工智能。
互聯(lián)網(wǎng)教育智能技術(shù)與應(yīng)用國家工程實驗室主任、北京師范大學教授黃榮懷認為:為了適應(yīng)智慧社會的到來,教育可以從三個方面著手。培養(yǎng)下一代的好奇心、自控力和學習能力等數(shù)字化生存能力。教師角色需轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新支持者、活動設(shè)計者、溝通協(xié)調(diào)者、技術(shù)擁抱者。在學習環(huán)境中引入智能教學服務(wù),助力教師實現(xiàn)“因材施教”,促進學生的個性化學習。
國務(wù)院2017年印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,標志著人工智能作為產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力和引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略技術(shù),已上升為國家戰(zhàn)略。《規(guī)劃》中明確提出要加快培養(yǎng)人工智能高端人才,強調(diào)“利用智能技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式、教學方法改革,構(gòu)建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系”。
人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用
記者:目前人工智能依然處在行業(yè)發(fā)展的初期,還局限于某些問題的局部應(yīng)用,處于弱人工智能等階段。針對于目前人工智能在行業(yè)中的基本應(yīng)用現(xiàn)狀,兩位有著怎樣的判斷?
堯德中:伴隨大數(shù)據(jù)、超級計算以及深度網(wǎng)絡(luò)等概念興起來的人工智能在醫(yī)學圖像、語音識別等方面取得了很大的成功。人工智能在缺少人力的一些活動領(lǐng)域展現(xiàn)出了很大的潛力。例如人工智能在解決我國邊遠地區(qū)缺師少教方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但教育是事關(guān)國計民生的事情,在推動人工智能應(yīng)用的時候需要謹慎。
黃榮懷:從教與學方面看,人工智能應(yīng)用于教育通常分為三類。第一種是智能教學系統(tǒng),從計算機輔助教學(CAI)發(fā)展而來的智能教學系統(tǒng)(ITS),可以在一定程度上代替教師輔導學生以提升學生學習績效。第二種是教學機器人,在未來五到十年可能會有比較大的發(fā)展。第三種是學習分析,利用大數(shù)據(jù)和學習分析技術(shù)采集和分析學生的各種數(shù)據(jù),幫助教師了解學生,實現(xiàn)個性化的教與學。
記者:黃教授您剛參加了聯(lián)合國教科文組織的移動學習周活動,請您談?wù)剬ξ覈谌斯ぶ悄芘c教育結(jié)合方面的研究處于什么樣的國際水平?
黃榮懷:這次會議主要探討人工智能如何更好地服務(wù)可持續(xù)發(fā)展。從目前的發(fā)展來看,美國的人工智能走在世界最前列,我國的人工智能發(fā)展勢頭也比較好,研究成靠前正被全球抱以很高的期待。在研究內(nèi)容上,歐美更關(guān)注現(xiàn)代人工智能的透明性、安全性和倫理等;聯(lián)合國教科文組織則更關(guān)心人權(quán)問題,關(guān)注女性、兒童的權(quán)利,如怎么去培養(yǎng)他們的信息素養(yǎng)和操作技能,以及像某些連供電都存在問題的地區(qū)該如何實現(xiàn)人工智能,等等。
人工智能促進教師職業(yè)發(fā)展
記者:社會上曾經(jīng)流行著一種擔憂,說是人工智能出現(xiàn)以后,很多職業(yè)會消失,如統(tǒng)計員、繪圖員、報關(guān)員等,教師這個職業(yè)也會受到?jīng)_擊。請問人工智能時代,教師獨特的價值在哪里,人工智能會帶給教師帶來哪些機遇和挑戰(zhàn)?
堯德中:人工智能的每一次技術(shù)進步,都是為了提高效率。雖然會淘汰一部分人,但同時也會創(chuàng)造新的機會,這些新的機會就是給那些能夠利用最新技術(shù)的人準備的。比如,人工智能與教育結(jié)合會導致應(yīng)試教育的方式被取代。但是教育除了知識的傳播以外,還有道德和情感的培養(yǎng),這些是人工智能難以取代的。人工智能技術(shù)只是打開更大一個空間的引子,這涉及的不是簡單的適應(yīng)與否的問題,而是如何更好地適應(yīng)新時代的問題。對教師而言,需要掌握和利用好人工智能,成為新技術(shù)的主人,利用人工智能一起培養(yǎng)好下一代學生,從而有效提升國家的國際競爭力。
黃榮懷:現(xiàn)在中國社會正處于高速轉(zhuǎn)型期,人工智能只是新一輪科技革命的代表,此外還有3D打印技術(shù)、基因技術(shù)、納米技術(shù)等。在這個轉(zhuǎn)型期中,確實有很多職業(yè)會發(fā)生變化,有的職業(yè)將被淘汰。但就教育來說,從目前的情況看,教師隊伍的需求反而有要擴大的趨勢,且教師角色正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。為了應(yīng)對新一輪的科技革命,國家培養(yǎng)人才的模式會發(fā)生很大的變化,學校的轉(zhuǎn)型離不開教師的改變,因此教師反而會更加被重視。
記者:加大對貧困地區(qū)教師ICT(信息與通信技術(shù))培訓、校長信息化領(lǐng)導力培訓,是促進教育和信息技術(shù)結(jié)合的重要舉措。黃教授多次參加了“三區(qū)三州”校長的培訓,您在這方面有什么心得體會?
黃榮懷:從聯(lián)合國教科文組織的角度看,每個人都有接受教育和享有信息技術(shù),享有人工智能的權(quán)利。大家都談到盡量縮小和彌補鴻溝,但其實鴻溝存在擴大的趨勢。我們國家在彌補數(shù)字鴻溝方面取得了不錯的成就。比如過去這些年中實施的“三通兩平臺”等,給邊遠地區(qū)提供了比較完善的設(shè)施設(shè)備、培訓和數(shù)字資源,幫助所有教學點開齊開好國家規(guī)定的課程,方法和經(jīng)驗都值得國際社會借鑒。
人工智能帶動跨學科人才培養(yǎng)
記者:人工智能是重構(gòu)人才培養(yǎng)方式的“摧化劑”跨學科學習對人才培養(yǎng)有什么樣的啟示?深度學習、機器學習、計算機視覺等技術(shù)的作用,可以發(fā)揮人工智能在跨學科學習上的作用嗎?
堯德中:現(xiàn)在人工智能最經(jīng)典的深度學習可以分成三類。一類通過不斷地學習,類似應(yīng)試教育的刷題政策,直到最后把這類問題做好,但這個培養(yǎng)出來的智能適應(yīng)能力有限,這也是應(yīng)試教育帶來的問題??鐚W科則有可能把兩個打通,既學圖像又學聲音,就能適應(yīng)融媒體的需要。但人需要的不只是監(jiān)督學習,還有增強學習。增強學習就是讓學生與環(huán)境交互,跟老師交互,幫助學生體會到過程中的細節(jié)。還有遷移學習,就是舉一反三的能力。現(xiàn)在的人工智能在這方面表現(xiàn)很差??鐚W科讓人接觸各方面的東西,融合起來放大能力,開闊人對問題的理解。所以跨學科是一個放大,而不是一個簡單的加法。
黃榮懷:在未來這兩者存在一定的趨同。人類的學習是帶有情緒、意愿和背景的,機器學習就不具備這一點。但是在機器學習研究方面,也開始涉及腦科學、人的心智方面的研究,使未來的人工智能越來越靠近人類的智能。
人工智能幫助因材施教,教育教學管理更加精準
記者:人工智能是幫教師讀懂學生的“分析師”,重組課程的“設(shè)計師”,整合信息的“策劃師”。在人工智能支持服務(wù)高校的學習方式、管理方式等方面的研究,有哪些突破和成果?
堯德中:人工智能在大學學生管理方面已經(jīng)廣泛應(yīng)用,包括了解學生每天生活工作的情況,預測情景、去圖書館情況、吃飯規(guī)律等,大概都能預判。但是目前的人工智能本身面臨升級換代的問題。以深度學習技術(shù)為基礎(chǔ)的人工智能只模擬了人腦分層結(jié)構(gòu),屬于人智能中很小的一部分,還需要進一步發(fā)展?,F(xiàn)在全球開始集中研究比人工智能更高級的“類腦”智能,國家應(yīng)該下大力氣支持。這次李克強總理在全國兩會提的是“智能+”,當然可以加到教育里面來,現(xiàn)在以深度學習為代表的人工智能的應(yīng)用,下一步要更廣更寬的應(yīng)用。
記者:有一個案例講通過信息技術(shù)監(jiān)測學生的考勤,發(fā)現(xiàn)有學生連續(xù)一個月都是一個人去做事,老師擔心其跟同伴不合。而科學研究表明很多天才或者出類拔萃的人物,在學生時代就顯示出和別人不是很密接觸的狀態(tài)。黃教授,從這個角度講,這種個案能不能進行分析?
黃榮懷:剛才說到這個情況是存在的,有不同的人格和特點是很正常的。在教育中存在許多運用這種監(jiān)測分析技術(shù)的例子。比如在管理方面,某些大學通過監(jiān)測學生一學期或者三個月的消費情況,發(fā)現(xiàn)有些女生消費很少,這個時候可以分析這些女生是因為減肥還是家庭困難,校方就可以通過及時發(fā)出提醒來確認具體原因;如果是有困難,就可以進一步提供幫助。再比如在教學方面,通過數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù),幫助教師全方位了解學生。過去只是關(guān)注學生的知識掌握度、考試水平,現(xiàn)在還可以分析學生的學習方法、學習特征,可以更多地輔助“因材施教”的實施。
記者:黃教授您同時還是北師大智慧學習研究院的院長,從智慧學習環(huán)境和方式對孩子影響方面,進一步介紹一下你們以前取得了哪些成果,對提升孩子學習的自信心,特別是在精準扶貧扶教、教育公平等方面產(chǎn)生什么樣的作用?
黃榮懷:智慧學習更多地指智慧學習環(huán)境。環(huán)境可以改變和塑造人的行為,但這不僅指設(shè)備和環(huán)境的條件,還包括很多人文氛圍和行為方式?,F(xiàn)在我們只考慮學校中的學習就有點兒窄化了,因為家庭、社會場館、工作場所等都是典型的學習場域。我們把“智慧教育”“智慧學習環(huán)境”納入到“智慧城市”中,可以幫助提升學校教育的地位,有助于拓展學習場域。但通過分析發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在將“智慧學習環(huán)境”納入“智慧城市”建設(shè)的不足三分之一。另外在建設(shè)新的環(huán)境或者使用新的技術(shù)時,應(yīng)該把更多的精力放到技術(shù)、工具和環(huán)境的用戶體驗上,避免增加教師的負擔。
堯德中:在中國這個問題相對來講容易解決,我們國家的制度有優(yōu)越性。人工智能最后拉大溝還是縮小信息鴻溝,取決于人們是否公平占有這個資源。有了人工智能的資源,至少可以讓城里和山區(qū)的孩子擁有同樣的資源,我們國家在這方面應(yīng)該是有優(yōu)勢的。
以前沒有精準扶貧的時候,山區(qū)的小孩根本不了解外面的世界,現(xiàn)在他們有機會了解外面的世界。就出現(xiàn)了那種把小孩送到城里讀書的家庭,比如說涼山送到綿陽讀書。孩子接觸了外面的世界,產(chǎn)生了新的想法,最后到北京讀了大學。他整個價值觀和對世界的看法完全變了。然后又通過他這一個人的改變影響了周圍的一個村莊或者鎮(zhèn),這樣就產(chǎn)生了代際傳動。但這影響很難簡單量化。
人工智能將使未來發(fā)展更加個性化和智慧化
記者:技術(shù)和教育本應(yīng)是兩條平行線,但在現(xiàn)實中產(chǎn)生了交叉點?,F(xiàn)在的交叉點很可能是人工智能,也可能是大數(shù)據(jù)、云計算。大數(shù)據(jù)是運行的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),云計算是運行方式,人工智能是表現(xiàn)的形式和實現(xiàn)的結(jié)果。這三者的關(guān)系可以這么考慮嗎?
堯德中:人工智能主要可以實現(xiàn)把傳統(tǒng)應(yīng)試教育中的一些知識傳授做得更快,或者跟學習輔助的電子設(shè)備結(jié)合來節(jié)省師資,促進教育發(fā)展。比如,對缺少師資的貧困地區(qū),跟人工智能結(jié)合之后,有可能把很多基礎(chǔ)的內(nèi)容充實起來。
黃榮懷:這個問題涉及人工智能和大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等其他技術(shù)之間的關(guān)系,我更傾向于使用“智能技術(shù)”一詞把這些概念都囊括進去。如VR未來的發(fā)展重心,一定是有人工智能支持的虛擬現(xiàn)實。而這次人工智能浪潮的形成本身就是因為有大數(shù)據(jù)的支持、計算能力的提升以及典型應(yīng)用場景的成熟。人工智能技術(shù)在一些如自動駕駛、智能醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用,使人們看到了更多的可能性,從而產(chǎn)生期待,促使人工智能有了進一步發(fā)展的機會。
記者:1930年著名經(jīng)濟學家凱恩斯曾預測說,過了100年到2030年左右,人類每周工作時間可能只有8到10個小時。2030年到現(xiàn)在也就十來年的時間,兩位專家覺得這種可能性大嗎?如果真的實現(xiàn),閑暇時光怎么度過,特別對教師來說?
堯德中:這個問題很大,整個經(jīng)濟社會的普遍看法也是消費占的比重越高,社會的層次越高,整個勞動效率提高后,人在娛樂公益方面消費占比會增高。精神生活這個層面會產(chǎn)生很多其他需求。對于教師而言,可以花更多的時間跟學生一起“玩”,應(yīng)試教育的知識傳遞交給人工智能做,智商、情感,如舉一反三等遷移能力則由教師帶領(lǐng)學生在“玩中學”。
黃榮懷:目前我國經(jīng)濟和社會結(jié)構(gòu)快速發(fā)展,財富積累、環(huán)境設(shè)施以及技術(shù)條件越來越好,人們的生活方式越來越多元化,可能有人可以工作20年,剩下的10年不怎么工作而自由生活。但在非洲的一些貧困國家中,財富和技術(shù)的差距正在拉大,而這個差距很難通過技術(shù)本身縮小。這就需要更多從全球的視角關(guān)注信息技術(shù)給這些國家和貧困地區(qū)帶來的發(fā)展。
記者:大膽地設(shè)想,未來發(fā)展到機器人和人已經(jīng)難辨真假時,您希望機器人代替您給學生開會和布置日常的活動嗎?再者,到機器人發(fā)展到很便宜的時候,一些學生用機器替身來上課該怎么辦?
堯德中:人工智能分弱人工智能和強人工智能?,F(xiàn)在是弱人工智能時代,描述的這個必須是強人工智能,現(xiàn)在有人認為是可行的。但機器人也是人設(shè)計和創(chuàng)造的,一定有局限性,不會真正達到人的細膩程度,對于人不會被取代,同時能夠跟機器人時代共進步,我還是有信心的。復制人類可能就涉及人工智能的倫理問題了??梢酝ㄟ^一些約束來保障技術(shù)發(fā)展走到正確的道路上。
黃榮懷:我比較看好這件事,比如說我經(jīng)常出國出差,這個時候如果有一些小的智能化管理軟件幫忙,就可以進一步減少工作量,若干年后或許就有機器人幫助管理。
但是從學生方面看,也有不太樂觀的情況?,F(xiàn)在就有學生會在網(wǎng)上找人做作業(yè),找人寫論文。在智能技術(shù)越來越成熟以后,這種情況可能會更嚴重。所以歐美有“可信賴人工智能計劃”,它強調(diào)人工智能的所有算法必須是公開的,數(shù)據(jù)必須是透明的,人類必須保持智能技術(shù)的可控性。盡管有些行為可以被倫理約束,但是有些則需要通過法律制度來限制。
記者:校園安全最終的目的是防止任何安全事故的發(fā)生,比如說現(xiàn)在的圖像識別,對潛在的犯罪分子進入校園50米的范圍能否有人工預警?如何采用心理學或者神經(jīng)科學等多方面的手段預防這種情況的發(fā)生?另外,未來將如何培養(yǎng)數(shù)字化生存能力?
堯德中:每個人的狀態(tài)是波動的。有數(shù)據(jù)表明,人在一生中有點精神癥狀的比例相當高,不能把這些都歸為潛在罪犯,還需要其他輔助判斷。機器人也許能夠通過微表情、情緒識別做一些工作,但最終判斷還是不能完全離開人的。
黃榮懷:這個問題非常復雜。比如說會有一些特別的人或者犯罪集團想利用人工智能犯罪,而人都有一種惰性會依賴環(huán)境改變自身的行為,那么當強人工智能普及以后,人的行為可能會發(fā)生更大的變化,所以需要不斷加強網(wǎng)絡(luò)信息的安全,防止智能犯罪。
在培養(yǎng)面向未來的人才方面,全球都在提倡培養(yǎng)創(chuàng)新能力。另外一個能力也特別值得關(guān)注,就是數(shù)字化生存能力。第一是好奇心和興趣?,F(xiàn)在信息過剩,很多信息撲面而來使人忘記探究和思考事物本質(zhì),好奇心越來越弱。第二是合作和學習能力。有些人長時間宅在屋里,而新的事物又層出不窮,因而需要不斷地學習來適應(yīng)社會發(fā)展。第三是自律和自控能力。在未來智能技術(shù)進一步發(fā)展,推送的信息將更“貼合”人的需要其產(chǎn)生的影響也就會更大,這就對人的自控力提出了新的要求。
記者:我們在采訪中曾遇到過一些特殊兒童,比如說視障或聽障的孩子,該怎么樣用信息技術(shù)的手段幫助他們體驗到一個更加美好的世界?
堯德中:這個其實目前是非?;鸬念I(lǐng)域,屬于腦科學和人文科學交叉的領(lǐng)域,就是腦機交互。比如說眼睛看不到,就可以把攝像頭“看”到的內(nèi)容,通過人工智能的方式“翻譯”成語言讓他聽到,他聽了之后會在大腦里面進行處理轉(zhuǎn)換,彌補視力的缺陷,這方面研究現(xiàn)在還是有很大進展的。通過不斷對本人表情、身體參數(shù)等進行分析,機器大概知道你需要什么,一定是推薦與人生理狀態(tài)和精神狀態(tài)相匹配的東西,這個很容易就能實現(xiàn)。
黃榮懷:不光是人工智能,虛擬現(xiàn)實、移動設(shè)備等技術(shù)在輔助個體發(fā)展方面就展現(xiàn)出很強大的功能。首先是輔助語言學習,如音視頻學習材料、APP小程序等,這已算是基本共識。其次是輔助特殊殘障群體,通過應(yīng)用技術(shù)來彌補人的某些能力缺陷。最后是自閉癥治療,這屬于康復和健康的范疇,這種利用技術(shù)治療成功的案例非常多。
(本文轉(zhuǎn)自:中國教育報)