智能增強時代的學習革命

編者按：人工智能是一系列前沿科技的統(tǒng)稱，其范圍不斷擴大。近年來，人工智能聚集了巨大潛力，將給可持續(xù)發(fā)展和社會變革帶來新的可能。在這種背景下，國際人工智能與教育大會于5月16日在北京召開。大會以“規(guī)劃人工智能時代的教育：引領(lǐng)與跨越”為主題，吸引人工智能行業(yè)的決策者、學術(shù)專家、從業(yè)者等參會。浙江大學校長吳朝暉先生在會議上以“智能增強時代的學習革命”為題作主題發(fā)言。本刊全文刊載，以饗讀者。

眾所周知，當前的世界正處于百年未有之大變局，新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)革命和教育革命正在加速會聚發(fā)展，第四次工業(yè)革命和第二次機器革命向縱深推進，全球力量格局加快重塑。從數(shù)次工業(yè)革命來看，每次技術(shù)變革都帶來生產(chǎn)力革命，進而引發(fā)整個社會大變革。

作為最為典型的顛覆性科技代表，人工智能有望進一步引領(lǐng)科技變革，推動生產(chǎn)力成為大變局的根本動力，決定大變局的歷史選擇和演進方向，特別是在移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級計算、傳感網(wǎng)、腦科學等新理論、新技術(shù)，以及經(jīng)濟社會發(fā)展強烈需求的共同驅(qū)動下，新一代人工智能在學科發(fā)展、理論建模、技術(shù)創(chuàng)新、軟硬件升級等方面呈現(xiàn)整體推進的態(tài)勢，形成了深度學習、跨界融合、人機協(xié)同、群智開放、自主操控等新特征，推動著包括教育在內(nèi)的經(jīng)濟社會各領(lǐng)域從數(shù)字化、網(wǎng)絡化向智能化加速躍升。

基于這樣的背景，我今天想作題為《智能增強時代的學習革命》的發(fā)言，主要是與大家分享三個總體判斷。

第一個判斷是以人工智能為標志的智能增強時代正在加快到來，更加呼喚面向21世紀的通識教育。

正如評論家布雷特·金（Brett King）在《智能浪潮：增強時代來臨》一書中所指出的那樣，今天所探索的人工智能等科技，將徹底重新定義人類的下一個時代，這一時代可稱之為智能增強時代。隨著科技革命的深入發(fā)展，人工智能將引發(fā)鏈式突破，人類體力勞動或部分腦力勞動將被替代，不斷引領(lǐng)人類進入充滿期待的信息智慧社會，越來越多的“未來場景”正一步一步變?yōu)楝F(xiàn)實。其標志性的特征是人工智能成果的廣泛應用，對世界的改變將與人類個體和生活息息相關(guān)，從根本上增強人類的日常生活及行為?？梢灶A見，未來的人機將共存、物理世界與虛擬信息世界將更加交互并行，人、物理世界的二元空間將轉(zhuǎn)變?yōu)槿?、物理世界、智能機器、虛擬信息世界的四元空間。

四元空間中的人工智能必將迎來更加高級的發(fā)展形態(tài)，在智慧特征、普惠價值、顛覆意義方面呈現(xiàn)新趨勢。

一是人工智能將越來越顯示智慧特征。隨著腦科學、認知科學、類腦計算的迅猛發(fā)展，人工智能在感知、記憶、推理等方面的功能“短板”有望得到補齊，人與智能機器不僅可以在物理世界開展溝通對話，還可以在虛擬信息世界實現(xiàn)高效互動，如我國曠視科技（Face++）人臉識別技術(shù)的準確率可達到99.5%，超過人類肉眼的水平（約97.52%）;IBM的“沃森”（Watson）認知專家系統(tǒng)學習綜合了大量醫(yī)療專家的經(jīng)驗和知識，可實施有針對性的精準診療，其提出的乳腺癌治療方案與專家的一致率達到93%;谷歌的Alpha Zero不再需要人為積累棋譜數(shù)據(jù)，可以自主學習生成對弈策略;浙江大學的足球機器人可以像人類那樣進行比賽，完成攔截、傳球、射門等一系列動作。

二是人工智能將越來越具備普惠價值。人工智能的成果將更加廣泛地應用到物理世界和虛擬信息世界，進一步鏈接起人類智能和機器智能，重塑行業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)格局。如全球人工智能領(lǐng)軍企業(yè)相繼推出了開源平臺，逐漸形成了芯片、新型體系結(jié)構(gòu)、智能操作系統(tǒng)和認知計算平臺，谷歌、騰訊、亞馬遜、百度、微軟、IBM等均推出了深度學習平臺，其中谷歌自動駕駛汽車的行駛里程數(shù)已超1600萬千米;百度無人駕駛汽車已在烏鎮(zhèn)、港珠澳大橋等地試跑;阿里巴巴將人工智能帶入新零售、移動支付等領(lǐng)域;騰訊開始進軍無人農(nóng)業(yè);科大訊飛的智慧教育產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋全國2.5萬余所學校。

三是人工智能將越來越彰顯顛覆意義。人工智能的發(fā)展將產(chǎn)生超級智能、融合智能等形態(tài)，深刻改變物理世界、虛擬信息世界的生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系，引發(fā)社會對智能機器道德倫理等問題的全新思考，如人工智能發(fā)展的視角從僅以“機器”為中心開始轉(zhuǎn)向人機混合，人的智能將引入并作為智能系統(tǒng)的重要組成部分。以浙江大學為例，我們針對機器智能與人類智能的互補性，探索了從“人在環(huán)路”到“腦在回路”的人機混合增強智能過程，在嚙齒類、非人靈長類等生物體上研制了原創(chuàng)性混合增強智能原型系統(tǒng)。此外，法律與社會倫理沖突、個人隱私泄露等問題，將對政府管理、經(jīng)濟安全、社會穩(wěn)定乃至全球治理產(chǎn)生深遠影響，如智能助手、情感陪護機器、人機混合體的滲透，可能改變傳統(tǒng)的人際關(guān)系、家庭理念、道德觀念等。

在智能增強時代，教育格局、學習模式和育人需求將發(fā)生深刻變革，教育教學創(chuàng)新的步伐不斷加快。學校將由封閉走向更加開放，學習將由被動走向主動，學生將由知識獲取走向全面發(fā)展。我們認為，只有推行面向21世紀的新通識教育，才可能應對智能增強時代帶來的教育變革，回歸尊重生命的教育本源，提供更多基于智慧創(chuàng)造、協(xié)同合作、意義建構(gòu)的教育體驗，使受教育者適應智能增強時代的教育智慧性、普惠性和顛覆性，達到知識、能力、素質(zhì)、人格并重，成為德才兼?zhèn)洹⑷姘l(fā)展的世界公民。具體來講，21世紀的通識教育將為以下問題提供答案。

一是將回答智能增強時代的知識傳授問題。智能增強時代的知識獲取方式將被顛覆，傳統(tǒng)的感知、記憶形式將無法跟上知識更新的速度，我們需要借助人工智能的手段開展深度學習，讓受教育者在課堂教育、慕課教學、移動學習、網(wǎng)絡平臺的創(chuàng)新互動中，建立廣博深厚的知識結(jié)構(gòu)和融會貫通的行為方式。

二是將回答智能增強時代的能力培育問題。智能增強時代的能力不再是一般意義上的聽說讀寫能力，我們需要借助人工智能跨界融合、人機協(xié)同的特征，提升受教育者的建構(gòu)能力，特別是在深度學習基礎上的新智慧建構(gòu)、方法論建構(gòu)能力，讓受教育者在四元空間中形成整合資源的創(chuàng)造力和把握全局的領(lǐng)導力。

三是將回答智能增強時代的素質(zhì)提升問題。智能增強時代的素質(zhì)有別于物理世界的傳統(tǒng)素質(zhì)，我們需要借助人工智能群智開放的屬性，提升受教育者應對四元空間的計算思維和數(shù)據(jù)素養(yǎng)，讓他們在自我激勵和交互培養(yǎng)中，推進社會科學、人文科學與自然科學的交叉會聚，進一步感受人文與科技融通的魅力。

四是將回答智能增強時代的人格塑造問題。智能增強時代的人格將更加豐富，展現(xiàn)出物理世界、虛擬信息世界情況下的多重特點，我們需要借助人工智能同時鏈接人、物理世界、智能機器、虛擬信息世界的優(yōu)勢，進一步開展立體式、多維度的人格塑造，讓受教者在四元空間中形成正確的價值取向和關(guān)懷生命的情懷。

第二個判斷是人工智能科技正推動教育1.0轉(zhuǎn)向?qū)W習2.0，不斷構(gòu)建教與學互動的新空間。

隨著人工智能科技的創(chuàng)新發(fā)展，人機將共生互存，人類智能與機器智能協(xié)同的模式也將不斷向?qū)W習領(lǐng)域延伸，推動教育1.0迅速轉(zhuǎn)向?qū)W習2.0。學習2.0是指學習者在數(shù)字化學習環(huán)境中，利用數(shù)字化學習資源，以數(shù)字化方式進行學習的過程。學習2.0相較于教育1.0，其進步之處在于：在目標上，學習2.0將有別于掌握知識為主的傳統(tǒng)教育，轉(zhuǎn)向知識、能力、素質(zhì)、人格“四位一體”的全人教育;在觀念上，學習2.0從以教為主轉(zhuǎn)向以學為主;在環(huán)境上，學習2.0將不再單純依賴傳統(tǒng)教室，而是注重課堂學習、校內(nèi)實踐、社會實習、全球交流的實質(zhì)性融通;在方法上，學習2.0將改變記憶式學習的做法，更加強調(diào)自主學習、在線學習和深度學習。

更為重要的是，在教育1.0向?qū)W習2.0轉(zhuǎn)變的過程中，將不斷產(chǎn)生教與學互動的新空間。這種新空間主要體現(xiàn)在以下三個層面。一是物理世界與虛擬信息世界交互產(chǎn)生的新空間。眾多語音圖像識別、可穿戴設備、虛擬現(xiàn)實成像等人工智能科技將滲透到任何物理或虛擬形式的課堂，使現(xiàn)行的教學媒介、師生評價反饋、深度學習等都發(fā)生深刻改變，受教育者的任務單式的學習、團隊項目式的學習、多學科的交叉學習等都能變得更加便捷。二是教師與輔助教學智能機器交互產(chǎn)生的新空間。在這種空間范疇下，除了師生關(guān)系外，還存在教師與輔助教學智能機器的關(guān)系;輔助教學智能機器將部分扮演以往教師的角色，如承擔自動出題與批閱、學習障礙診斷與及時反饋、問題解決能力測評、學生心理素質(zhì)測評與改進等功能。三是學生利用輔助學習智能機器交互產(chǎn)生的新空間。在未來，學生除了與教師進行教與學的互動外，更多的情況是與輔助學習智能機器共同學習、相互提高，如學生將在智能學習伴侶、個性化智能教學機器的陪伴下完成自主學習。

可見，學習2.0將由學生、教師、智能機器共同參與，其中的學生是探究者、發(fā)現(xiàn)者、合作者，教師是支持者、引導者、組織者，智能機器在物理世界、虛擬信息世界并存，具有協(xié)同開放、多維共生、智能增強的特點，表現(xiàn)出以下的優(yōu)勢。

一是將解放教學生產(chǎn)力。讓教師從枯燥乏味的重復性勞動中解放出來，更加專注于教學創(chuàng)新，如批改作業(yè)、考試閱卷、答疑等工作量大的教學工作可被人工智能取代，優(yōu)秀教師資源的稀缺與不平衡問題或?qū)⒌玫骄徑狻?/p>

二是將引起學習中心的轉(zhuǎn)移。個性化學習將逐步成為主旋律，真正實現(xiàn)以學生為中心的教學，如可以提供全面的個性化學習方案。

三是將形成人機共生的學習環(huán)境。教與學兩者間的交互耦合變得前所未有地緊密，形成人機共生的學習系統(tǒng)，可以時時刻刻地學習，如智能交互技術(shù)可以推動人與機更加融洽地互動。

因此，學習2.0將重塑教與學的關(guān)系，通過智能輔助教學，如VR/AR 、虛擬交互等，打造教與學從信息感知到信息反饋的信息回路，形成兩者不斷交互、迭代、互進的過程，進而達到教與學增強的功效，在環(huán)境、主體、方式、階段等方面掀起新一輪的學習革命。

一是人機協(xié)作將成為常態(tài)。人類智能與機器智能將進一步協(xié)同發(fā)展，信息網(wǎng)絡將放大學習成效，認知技術(shù)將增強教育效果，推動形成人機共生的學習系統(tǒng)。

二是師生交互將成為必然。師生可以成為學習共同體，教師更加專注于教學創(chuàng)新，學生更加喜歡在探究基礎上的自主學習，以“學生”為主的教學將迅速發(fā)展。

三是終身學習將成為主流。學習將不再限于某一人生階段，而是放眼世界、追求一生的全面發(fā)展，終身學習的機會更加普適，人人有望通過深度學習實現(xiàn)個人的卓越。

四是泛在學習將成為普遍。新的教學思想和技術(shù)手段將深度改造傳統(tǒng)的教育教學方式，開放式、泛在式、個性化的在線學習得到持續(xù)偏愛，多次數(shù)、多地點、多時段的共同學習得到廣泛認可。

第三個判斷是人工智能的賦能應用將成為基礎教育、高等教育、社會教育聯(lián)動的關(guān)鍵，加快形成終身教育共識。

人工智能科技在教育的賦能與應用，將帶來全新的教育理念與教育方式，可以為加快教育現(xiàn)代化提供有力支撐，進一步打破教育階段的界限，打通人才培養(yǎng)鏈條，串聯(lián)小學、中學、大學、社會的教育形式，使教育走向一貫性、聯(lián)動性和終身性，形成基礎教育、高等教育、社會教育的共同體格局。人工智能對于終身教育的作用主要表現(xiàn)在以下三個方面。

一是通過人工智能的賦能應用可以提供聯(lián)動工具，讓終身教育更加容易。人工智能作為一組技術(shù)的統(tǒng)稱，幾乎可以將所有的技術(shù)內(nèi)容應用到基礎教育、高等教育、社會教育領(lǐng)域，如機器學習、自然語言處理、計算機視覺、語音識別等人工智能科技可以幫助打造數(shù)字化的教科書，為所有年齡段的學生創(chuàng)建可定制的“智能”內(nèi)容，幫助受教育者開展深度學習與有效記憶。在這種情況下，終身教育的門檻將大大降低，使人人可學成為可能。

二是通過人工智能的賦能應用可以提供聯(lián)動方法，讓終身教育更加方便。人工智能科技以計算和數(shù)據(jù)的方法來處理教育內(nèi)容，可以簡單地將教育從傳統(tǒng)課堂“搬向”物理世界、虛擬信息世界的任何“場所”，如通過數(shù)據(jù)方法可以從全局角度對基礎教育、高等教育、社會教育的教學內(nèi)容進行整合。在這種情況下，終身教育各階段內(nèi)容的專屬性將被打破，使處處可學不再是幻想。

三是通過人工智能的賦能應用可以提供聯(lián)動平臺，讓終身教育更加普遍。人工智能科技可以創(chuàng)建不同年齡、不同背景、不同學科的受教育者共同學習的平臺，形成涵蓋不同專業(yè)、課程、學科、師資等方面的豐富資源庫，如智能機器可替代輔導老師或講師，在虛擬學習環(huán)境幫助受教育者完成從小學到大學再到社會的整個學習過程。在這樣的情況下，教育的時間限制將被突破，使時時可學成為現(xiàn)實。

智能增強時代的學習革命已經(jīng)來臨，相信“人工智能+教育”下的未來教育必將超越想象，能夠帶領(lǐng)教育回歸教育本源，提供更好的教育體驗。讓我們共同努力，推動教育不斷朝著更高質(zhì)量、更有效率、更加公平、更可持續(xù)的方向前進，為實現(xiàn)人類更加美好的生活貢獻智慧和力量！

編輯 呂伊雯 ? 校對 朱婷婷