美國華盛頓大學(xué)人工智能專業(yè)課程體系研究

白媛媛

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?人工智能活躍于各種各樣的研究領(lǐng)域，美國華盛頓大學(xué)是一所世界頂尖的著名大學(xué)，人工智能專業(yè)頗有建樹，與當(dāng)代生活息息相關(guān)。故主要對美國華盛頓大學(xué)人工智能專業(yè)，從發(fā)展情況、課程體系內(nèi)容構(gòu)成、課程體系的啟示三個(gè)方面進(jìn)行研究，以期對我國的人工智能專業(yè)的課程建設(shè)有所幫助。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?華盛頓大學(xué);人工智能;課程體系

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）25-0162-02

一、美國華盛頓大學(xué)人工智能專業(yè)的發(fā)展情況

（一）美國華盛頓大學(xué)簡介

華盛頓大學(xué)創(chuàng)建于1861年，坐落在美國西雅圖，是一所世界頂尖的著名大學(xué)，2017年度世界大學(xué)排名：路透社世界最具創(chuàng)新力大學(xué)排名第5位，US News 全球最佳大學(xué)排名第11。華盛頓大學(xué)具有世界一流的商學(xué)院、法學(xué)院、醫(yī)學(xué)院、教育學(xué)院、海事學(xué)院、藥學(xué)院等。為了引領(lǐng)全球科技，華盛頓大學(xué)和清華大學(xué)聯(lián)合于2015年在美國西雅圖創(chuàng)建了全球創(chuàng)新學(xué)院，2016年習(xí)近平主席專程訪問了全球創(chuàng)新學(xué)院，華盛頓大學(xué)校長安娜熱情接待了習(xí)主席。

（二）美國華盛頓大學(xué)人工智能專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

人工智能組研究智能活躍于各種各樣的研究領(lǐng)域，包括機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、概率推理、自動規(guī)劃、機(jī)器閱讀和智能用戶界面。UW CSE是全球領(lǐng)先的人工智能研究中心之一，在該領(lǐng)域的頂級會議上取得的成績、個(gè)別學(xué)生和教師的榮譽(yù)，以及與艾倫人工智能研究所（Allen Institute for Artificial Intelligence， AI2）的合作等備受矚目的研究成果都證明了這一點(diǎn)。

1.專業(yè)教師介紹

（1）Emily M. Bender

主要研究方向是多語語法工程、語言內(nèi)部和跨語言的變異研究以及語言學(xué)和計(jì)算語言學(xué)之間的關(guān)系。語法工程工作集中在術(shù)語語法矩陣上，這是一個(gè)開源的入門工具包，用于開發(fā)廣泛覆蓋的精確的HPSG語法。聚合項(xiàng)目正在研究利用語法矩陣從IGT中自動創(chuàng)建語法，以便于語言文檔。

（2）Jeffrey Bilmes

華盛頓大學(xué)西雅圖電子工程學(xué)系副教授，主要研究計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程和語言學(xué)。從2011年3月開始，一個(gè)全新的源代碼發(fā)布和新的文檔即將發(fā)布。這是由國家科學(xué)基金會資助的，也是來自英特爾和微軟的禮物。離散優(yōu)化，特別是應(yīng)用于機(jī)器學(xué)習(xí)的子模函數(shù)。子模函數(shù)是一類離散函數(shù)，它一方面強(qiáng)大、靈活，適用于實(shí)際問題，但另一方面也不是無限制的，因此需要放棄對高效算法的期望。

2.近期成果

（1）新星：我們能造出大腦嗎？在“真正智能”的人工智能發(fā)展中，研究我們所處的位置以及我們的方向。這個(gè)長達(dá)一小時(shí)的節(jié)目由奧倫·埃齊奧尼（Oren Etzioni）、阿里·法爾哈迪（Ali Farhadi）和佩德羅·多明戈斯（Pedro Domingos）教授主持。

（2）《紐約時(shí)報(bào)》（New York Times）上的一篇報(bào)道稱，科技巨頭們正在為稀缺的人工智能人才支付巨額費(fèi)用。這篇報(bào)道的主題是吸引來自學(xué)術(shù)界的專家，其中包括Oren Etzioni教授和Luke Zettlemoyer教授。

（3）凱文·詹姆森（Kevin Jamieson）加入艾倫學(xué)院（Allen School），擔(dān)任格斯特林（Guestrin）人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)教授。《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道了由UW CSE和AI2開發(fā)的二元權(quán)重網(wǎng)絡(luò)和xnorn網(wǎng)絡(luò)以及Imsitu公司。

（4）UW CSE機(jī)器學(xué)習(xí)衍生產(chǎn)品Turi被蘋果公司收購。Dan Weld教授在GeekWire的嘉賓專欄中討論了人工智能的真正威脅。

二、美國華盛頓大學(xué)人工智能專業(yè)的課程體系構(gòu)成

（一）基礎(chǔ)課程（部分）：

1.CSE 100：信息技術(shù)的流利性引入了有效利用信息技術(shù)所必需的技能、概念和能力。包括邏輯推理、管理復(fù)雜性、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的操作以及當(dāng)代應(yīng)用，如有效的網(wǎng)絡(luò)搜索和數(shù)據(jù)庫操作、倫理方面以及信息技術(shù)的社會影響。提供：與INFO 100聯(lián)合提供。

2.CSE 131：數(shù)碼攝影的科學(xué)與藝術(shù)涵蓋數(shù)碼攝影的基礎(chǔ)，包括計(jì)算影像、攝影構(gòu)圖和設(shè)計(jì)的要素以及互聯(lián)網(wǎng)攝影的未來。

計(jì)算機(jī)編程為基本的編程能力和概念，包括程序編程（方法、參數(shù)、返回、值）、基本的控制結(jié)構(gòu)（序列，if/else， for loop， while loop）、文件處理、數(shù)組和定義對象的介紹。適合沒有編程經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生。提供：AWSpS。

3.CSE 143：計(jì)算機(jī)編程Ii CSE 142的延續(xù)。數(shù)據(jù)抽象和封裝的概念，包括堆棧、隊(duì)列、鏈表、二叉樹、遞歸、復(fù)雜指令和預(yù)定義集合類的使用。先決條件：CSE 142。提供：AWSpS。

4.CSE 154：Web編程涵蓋了開發(fā)交互式和動態(tài)Web頁面的語言、工具和技術(shù)。主題包括頁面樣式、設(shè)計(jì)和布局，客戶端和服務(wù)器端腳本，網(wǎng)絡(luò)安全，以及與數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)源的交互。先決條件：CSE 160、CSE 142或CSE 143的最低等級為2.0。

（二）理論課程（部分）：

1.CSE 331：軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)探索在現(xiàn)代高級語言中設(shè)計(jì)和構(gòu)建可靠和可維護(hù)的軟件系統(tǒng)的概念和技術(shù)、程序結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)、程序的正確性的方法，包括測試以及事件驅(qū)動編程（例如：圖形用戶界面）。包括豐富的項(xiàng)目和軟件團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)。先決條件：CSE 143。

2.CSE 333：系統(tǒng)編程包括在暴露機(jī)器特性和低層次數(shù)據(jù)表示（例如：C和C++）的語言中豐富的編程經(jīng)驗(yàn)、顯式的內(nèi)存管理、與操作系統(tǒng)交互服務(wù)、支持緩存和編程。先決條件：CSE 351。

3.CSE 344：數(shù)據(jù)管理介紹引入數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和編寫使用這些系統(tǒng)的應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)模型（如關(guān)系、半結(jié)構(gòu)化）、查詢語言（如SQL、XQuery）、語言綁定、概念建模、事務(wù)、安全性、數(shù)據(jù)庫調(diào)優(yōu)、數(shù)據(jù)倉庫、并行性和Web數(shù)據(jù)管理。先決條件：CSE 311。

4.CSE 352：硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)包括數(shù)字電路設(shè)計(jì)、處理器設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成和嵌入式系統(tǒng)問題，包括大量的硬件實(shí)驗(yàn)室。先決條件：CSE 311;CSE 351。

（三）實(shí)踐課程（部分）：

1.CSE 456：計(jì)算機(jī)動畫的故事設(shè)計(jì)原理和故事開發(fā)設(shè)計(jì)的制作。設(shè)計(jì)、開發(fā)和生產(chǎn)幾個(gè)故事線，這是一個(gè)工具為預(yù)先制作動畫特征和短片。學(xué)生使用創(chuàng)作工具來展示完成的作品。

2.CSE 458：計(jì)算機(jī)動畫介紹計(jì)算機(jī)生成動畫的基本原理。關(guān)注動畫角色的造型和燈光。來自藝術(shù)、CSE和音樂系的學(xué)生組成了一個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目將建立在可獲得的商業(yè)模型和照明設(shè)備上。先決條件：CSE 457、建議、老師的許可。

3.CSE 459：合作設(shè)計(jì)動畫短片的前期制作。深入分析經(jīng)典和計(jì)算機(jī)生成的作品。人物設(shè)計(jì)和預(yù)先計(jì)劃、模型板、角色操縱、故事線和動畫、人物動作、多人物的設(shè)計(jì)和動畫的原則應(yīng)用于人物動作和效果。先決條件：CSE 458。

4.CSE 460：Animation Capstone運(yùn)用之前動畫課程的知識制作一部動畫短片。主題包括場景規(guī)劃、數(shù)字?jǐn)z影、生物和硬表面建模、動畫和基本的角色動畫和渲染技術(shù)。先決條件：CSE 458、CSE 459。

三、美國華盛頓大學(xué)人工智能專業(yè)課程體系的啟示

（一）加強(qiáng)人工智能教材體系建設(shè)

人工智能目前在各高校中使用的人工智能教材的種類比較繁多，內(nèi)容上有不少差別。在對多個(gè)版本的教材進(jìn)行比較會發(fā)現(xiàn)，有些教材不太適合實(shí)際教學(xué)情況，有些內(nèi)容講得太模糊，有些內(nèi)容講得太深奧。在教學(xué)過程中經(jīng)常要對教材進(jìn)行各種補(bǔ)充和解釋，究其原因在于有些教材不是面向?qū)W生學(xué)習(xí)，而變成教師晉升職稱的一種手段。

對本科類的學(xué)生，應(yīng)該選用偏重原理性的新教材，內(nèi)容除了包括人工智能的基本原理及基本技術(shù)之外，還應(yīng)該包含機(jī)器學(xué)習(xí)、知識發(fā)現(xiàn)等新內(nèi)容。研究生階段的教材盡量引進(jìn)經(jīng)典性、高水平教材，同時(shí)在教學(xué)內(nèi)容上盡量避免與本科階段的重復(fù)。博士研究生階段的教材可能比較少，應(yīng)在學(xué)科前沿的探索基礎(chǔ)上，形成有前沿性的教學(xué)講義，要與碩士研究生、本科生的課程有明顯的區(qū)別，深度和難度要有所增加。

（二）注重教學(xué)的針對性

在確定好教材的同時(shí)，根據(jù)不同層次人才對課程的要求，結(jié)合我國和院校自身人工智能的教學(xué)、科研和應(yīng)用開發(fā)的需要，根據(jù)專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況，制訂一個(gè)具有學(xué)科特色的分階段教學(xué)計(jì)劃。

在本科生階段開設(shè)人工智能課程，主要是為了讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)，對人工智能的發(fā)展概況、基本原理和應(yīng)用領(lǐng)域有初步了解， 掌握一定的主要技術(shù)及應(yīng)用方法，啟發(fā)學(xué)生對人工智能學(xué)科的興趣，培養(yǎng)知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力，為以后深入學(xué)習(xí)人工智能、智能控制等相關(guān)理論，進(jìn)行人工智能研究和應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

在碩士研究生階段，圍繞提高研究生學(xué)員實(shí)踐能力，較大幅度地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)比例， 明確各項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置和學(xué)分要求;走好校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)和校外實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的路子，大力開展各類以研究生為主體的自主創(chuàng)新實(shí)踐活動、高水平的學(xué)術(shù)交流活動以及教學(xué)、科研等實(shí)踐活動。

在博士研究生階段，應(yīng)該圍繞人工智能研究的熱點(diǎn)問題開展教學(xué)計(jì)劃，立足學(xué)科前沿、開展創(chuàng)新研究，培養(yǎng)人工智能研究領(lǐng)域的高級人才，對前沿問題如環(huán)境認(rèn)知、智能推理等進(jìn)行大綱設(shè)計(jì)，突出創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

（三）合理安排各階段的教學(xué)重點(diǎn)

經(jīng)過本科生階段教育，要求學(xué)生掌握人工智能的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)，選擇合適的人工智能方法應(yīng)用于特定的工程問題，并比較準(zhǔn)確地評價(jià)方法的適用性。研究生的課程學(xué)習(xí)是在理論專業(yè)知識學(xué)習(xí)過程中，達(dá)到激發(fā)自身學(xué)習(xí)動機(jī)，積極地探索復(fù)雜問題，培養(yǎng)研究生獨(dú)立擔(dān)負(fù)技術(shù)工作的能力。實(shí)踐因素對教師教學(xué)能力的培養(yǎng)具有重要的作用，只有實(shí)踐型的導(dǎo)師才能培養(yǎng)具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的學(xué)生。

參考文獻(xiàn)：

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[5]UW.Academics[EB/OL].https：//www.cs.washington.edu/ac-ademics.

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編輯 李 靜