賓夕法尼亞大學人工智能專業(yè)課程概況與目標體系研究

王盼盼

關(guān)鍵詞 賓夕法尼亞大學 人工智能 課程

中圖分類號：G649.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.09.006

Abstract Artificial Intelligence （AI） has a history of more than 60 years. It has experienced two ups and downs. Today， thanks to breakthroughs in big data and in-depth learning technology， it has promoted the rise of the third wave of AI. From October to December 2016， the relevant departments of the United States published three consecutive heavyweight reports. These reports mark the arrival of the era of artificial intelligence. As a pioneer in the field of global computer science and a leading private research university in the United States， the rapid development of artificial intelligence at the University of Pennsylvania has played an important role in the dissemination of intelligent system technology and the promotion of school reputation. At the same time， the artificial intelligence specialty of the University of Pennsylvania is near. Over the past few years， remarkable achievements have been made. The general situation of the development of AI specialty and the curriculum objective system are worthy of our reference and learning.

Keywords University of Pennsylvania; artificial intelligence; course

1 賓夕法尼亞大學人工智能專業(yè)的發(fā)展概況

1.1 關(guān)于賓夕法尼亞大學

賓夕法尼亞大學（University of Pennsylvania ），簡稱賓大（Penn），由本杰明·富蘭克林創(chuàng)建于1740年，是美國第四古老的高等教育機構(gòu)，也是美國第一所從事科學技術(shù)和人文教育的現(xiàn)代高等學校。在至今數(shù)百年的學校歷史中，賓夕法尼亞大學一次又一次在教育以及科學技術(shù)上推動了人類文明的發(fā)展，誕生了人類歷史上第一臺通用電子計算機ENIAC，被譽為現(xiàn)代計算機科學文明的發(fā)源地。在世界大學的排名中賓夕法尼亞大學取得較高的成績，其中賓夕法尼亞大學在2018年US News大學綜合排名中位列全美第8名，在2018年泰晤士世界大學排名中位列全球第10名。

1.2 賓夕法尼亞大學人工智能專業(yè)的歷史考察

人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學，是計算機科學的一個分支，它通過了解智能的實質(zhì)，生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器。

賓夕法尼亞大學的人工智能專業(yè)的發(fā)展歷史主要分為兩個階段：

（1）萌芽階段——現(xiàn)代計算機的誕生地，奠定了人工智能專業(yè)開展的資源基礎(chǔ)。1914年賓夕法尼亞大學成立了一個獨立的電氣工程系，1923年Alfred Fitler Moore的遺贈賦予Towne大樓電氣工程系的摩爾電氣工程學院學位，計算機工程學院的雛形逐漸建立起來。1935年差分分析儀完成，這是世界上最大的機械計算機器。1946年2月15日，世界上第一臺通用電子數(shù)字計算機“埃尼阿克”（ENIAC）在美國賓夕法尼亞大學研制成功。它當時由1.8萬個電子管組成，是一臺又大又笨重的機器，體重達30多噸，占地有兩三間教室般大。當時的運算速度為每秒5000次加法運算。雖然現(xiàn)在看來是微不足道，但這在當時是相當了不起的成就，賓夕法尼亞大學為計算機及人工智能的專業(yè)的發(fā)展提供了得天獨厚的資源基礎(chǔ)，與此同時在賓夕法尼亞大學第一個計算機課程也提供（畢業(yè)級，通過電氣工程）了。

（2）發(fā)展階段：智能系統(tǒng)發(fā)展從在校實驗研究面向市場競爭。GRASP（ General ?Robotics， Automation，Sensing and Perception）實驗室成立，是首屈一指的機器人孵化器，促進學生、研究人員和教師之間的合作，致力于視覺、感知、控制系統(tǒng)、自動化和機器學習方面的基礎(chǔ)研究，這所實驗室是學習人工智能專業(yè)學生的實踐基地，更是他們不斷提升自己專業(yè)知識的平臺，在這所實驗室的幫助下，學習人工智能專業(yè)的學生能夠參加各種競賽，不斷提升自己的專業(yè)能力與實踐能力。如2007年11月，本·富蘭克林賽車隊的小型本田自主車在DARPA城市挑戰(zhàn)賽總決賽中名列前六，賓大的Robot cup隊在2009年Robot Cup美國公開賽上參加比賽并獲得第二名，UPennalizers參加Robot cup標準平臺聯(lián)盟比賽，使用Nao人形機器人，并且是參賽隊中的4支美國隊之一，2011年賓夕法尼亞大學工程學院的GRASP實驗室，沃頓商學院的麥克研究所獲得Y-Prize Global獎，2018年GRASP實驗室參與了賓夕法尼亞大學的教學等。這些競賽的成功都是建立在機器人實驗室的多次實驗基礎(chǔ)上的，在實驗室研究成功的智能機器人，通過面向市場的多次競賽走進大眾的視野范圍中，發(fā)展成熟的智能機器人即將會投放市場之中。

1.3 賓夕法尼亞大學人工智能專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

賓夕法尼亞大學人工智能專業(yè)不管是從其學生規(guī)模、專業(yè)排名來看都展現(xiàn)了其良好的發(fā)展現(xiàn)狀。

（1）學生規(guī)?！嗟膶W生投入到學習人工智能專業(yè)的行列。賓夕法尼亞大學計算機科學學院人工智能專業(yè)本科生有 1700多名、研究生人數(shù)有1000多名，專門研究機器人（智能系統(tǒng)）方面的有18名教職人員和約20名博士后研究人員，75名博士生和90名碩士學生，越來越多的加入人工智能專業(yè)的學習行列。

（2）賓夕法尼亞大學的計算機研究方向。賓夕法尼亞大學的計算機研究方向包括人工智能，圖形圖像，信息管理，計算機軟件原理，計算機系和計算機理論。在各個方向下又有具體的細分。圖形圖像包括計算幾何、人體建模與仿真中心;信息管理包括生物信息學、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)管理;計算機軟件包括形式化方法與軟件工程、編程語言與信息安全;計算機系統(tǒng)包括處理器、嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng);計算機理論包括算法與復雜性、邏輯與計算。

（3）排名現(xiàn)狀—全球排名、影響力較高。賓夕法尼亞大學計算機專業(yè)在全美排名第十，另外其計算機學院的六個研究方向，十數(shù)個細分中，最強的三個研究方向應該是人工智能、編程語言和計算機理論，同時這三個方向在世界上都是排在前 20 的。

（4）機器人實驗室——對人工智能專業(yè)的理論與實踐結(jié)合的闡釋。機器人實驗室的簡稱是 GRASP ，實驗室集計算機科學、電氣工程、機械工程學院組成，是一個充滿活力又具有合作協(xié)調(diào)氛圍的地方。GRASP 現(xiàn)在有一千萬美元的研究經(jīng)費用于研究技術(shù)發(fā)明，主要用于自主飛行器和自主機器人，研發(fā)類人機器人，使機器人更加的真實。賓夕法尼亞大學在這所機器人實驗室專門開設(shè)機器人專業(yè)，本科生和研究生可以在這所實驗室里學習有關(guān)人工智能專業(yè)的理論知識，在課余時間機器人實驗室的學生還可以自主研發(fā)各種機器人，這所實驗室是學習人工智能專業(yè)理論知識與實踐操作的最佳場所。

2 賓夕法尼亞大學人工智能專業(yè)的課程目標定位

2.1 價值取向

（1）靈敏性。靈敏性主要是指在設(shè)置課程目標時能夠捕捉到時代發(fā)展現(xiàn)狀，同時能夠了解到社會對人工智能專業(yè)所提出的要求。賓夕法尼亞大學從事人工智能專業(yè)教學的教師近30位，每個教師都有自己的個人網(wǎng)站介紹，包括其開設(shè)的相關(guān)課程介紹，課程目標的設(shè)定都是基于專業(yè)教師的從教經(jīng)歷并結(jié)合國際（尤指美國人工智能發(fā)展較突出的學校）設(shè)定出來的，能夠率先捕捉到人工智能專業(yè)的發(fā)展實況，如從事機器學習領(lǐng)域的：Eric Eaton， Ph.D.課程目標的定位就從人工智能的發(fā)展史開始，結(jié)合IBM的深藍國際象棋程序擊敗了卡斯帕羅夫、DARPA城市挑戰(zhàn)賽等人工智能技術(shù)成功的例子，將課程目標定位在學習人工智能在更多領(lǐng)域中的應用。

（2）實用性。實用性主要是指人工智能專業(yè)課程目標具備可實施性、再現(xiàn)性、有益性。人工智能專業(yè)要求學生學習自然語言處理、機器學習、機器人技術(shù)、視覺等課程，每個課程的目標都具有實用性，如計算機的語言學主要研究語言語義的信息處理;機器學習主要從事生物系統(tǒng)的建模、聽力機、機器學習、結(jié)構(gòu)預測、弱監(jiān)督學習、多模態(tài)視頻的理解、機器統(tǒng)計、計算機博弈;機器人技術(shù)主要包括分布式機器人、傳感器、生物系統(tǒng)控制、兼容機制、無人機、運動規(guī)劃等;計算機視覺包括圖像分割、目標識別、攝像機網(wǎng)絡(luò)、立體視覺等。每一領(lǐng)域的專業(yè)課的學習都是為了更好地應用于各個領(lǐng)域之中，因此課程的目標帶有一定的“有益性”能夠填補社會需求。

2.2 基本要求

人工智能專業(yè)的課程目標體現(xiàn)了課程發(fā)展現(xiàn)狀，目前賓夕法尼亞大學人工智能專業(yè)的課程目標呈現(xiàn)出具體性與整體性的要求。

具體性是指課程目標的針對性與特定性，而整體性是指課程目標的總體性。如在賓夕法尼亞大學，工程與應用科學學院及計算機與信息科學學院都開設(shè)人工智能專業(yè)的課程，兩個學院人工智能專業(yè)的總的目標是一樣的——培養(yǎng)自主創(chuàng)新型人才，因而具有整體性，但是每個學院針對學生的未來發(fā)展又有不同且具體的課程培養(yǎng)目標，因此又有具體性，如計算機與信息科學學院的課程目標是培養(yǎng)在計算機方面杰出的應用型人才，而工程與應用科學學院的課程目標則是培養(yǎng)工程設(shè)計方面的人才。

參考文獻

[1] 孫柏林.美國新的人工智能報告及其對我們的啟示[J].自動化技術(shù)與應用，2017.36（10）：1-7.

[2] US. News最新2018美國大學排名出[EB/OL].http：//edu.sina.com.cn/a/doc-ifykuffc5319802.shtml，2017-09-12.

[3] 泰晤士高等教育2018年世界大學排名發(fā)布[EB/OL]. http：//www.sohu.com/a/190044983_105067，2017-09-06.

[4] Penn. History of CIS at Penn[EB/OL]. http：//www.cis.upenn.edu/about-cis/cis-history.php，2018-04-14.

[5] Penn. The GRASP's history and mission[EB/OL]. https：//www.grasp.upenn.edu/history，2018-04-14.

[6] Penn. The GRASP's history and mission[EB/OL]. https：//www.grasp.upenn.edu/history，2018-04-14

[7] Penn. The GRASP's history and mission[EB/OL]. https：//www.grasp.upenn.edu/history，2018-04-14.

[8] Penn. CIS Course Descriptions [EB/OL]. https：//www.cis.upenn.edu/about-academics/courses.php#500，2018-04-14.

[9] Penn.http：//www.cis.upenn.edu/about-people/staff.php[EB/OL]http：//www.cis.upenn.edu/about-people/staff.php，2018-04-15.