美國人工智能研究生培養(yǎng)策略探析

甘宜濤 林穎

摘 要：卡內(nèi)基梅隆大學(xué)最早開設(shè)人工智能專業(yè)，“人工智能與創(chuàng)新理學(xué)碩士”項(xiàng)目旨在培養(yǎng)解決實(shí)際問題的應(yīng)用型專業(yè)碩士研究生，培養(yǎng)過程中注重交叉學(xué)科課程設(shè)置，跨學(xué)科師資隊(duì)伍建設(shè)，項(xiàng)目式實(shí)習(xí)實(shí)踐，為我國人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)提供些許參考。

關(guān)鍵詞：人工智能研究生;卡內(nèi)基梅隆大學(xué);人工智能與創(chuàng)新理學(xué)碩士;培養(yǎng)策略

2020年2月，教育部公布的新增專業(yè)名單中，180所高校新增“人工智能”專業(yè)，與智能領(lǐng)域相關(guān)的專業(yè)也成為多所高校的新增備案熱門[1]。高校在大力發(fā)展人工智能本科教育的同時(shí)，研究生的人才培養(yǎng)也在同步加快。《關(guān)于“雙一流”建設(shè)高校促進(jìn)學(xué)科融合 加快人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)的若干意見》提出，構(gòu)建基礎(chǔ)理論人才與“人工智能+X”復(fù)合型人才并重的培養(yǎng)體系，適度擴(kuò)大研究生培養(yǎng)規(guī)模[2]。但是，我國高校人工智能相關(guān)學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)與發(fā)達(dá)國家相比還存在著一定的差距，尤其是研究生培養(yǎng)。作為最早開設(shè)人工智能專業(yè)的卡內(nèi)基梅隆大學(xué)，已經(jīng)構(gòu)建了系統(tǒng)、完備的人才培養(yǎng)體系，其“人工智能與創(chuàng)新理學(xué)碩士”（Master of Science in Artificial Intelligence and Innovation，MSAII）人才培養(yǎng)在實(shí)踐中形成自身鮮明的特征，為我國人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)提供了參考。

培養(yǎng)人工智能研究生的應(yīng)然訴求

1. 國家戰(zhàn)略驅(qū)動(dòng)人工智能研究生培養(yǎng)

《關(guān)于“雙一流”建設(shè)高校促進(jìn)學(xué)科融合 加快人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)的若干意見》將人工智能納入“國家關(guān)鍵領(lǐng)域急需高層次人才培養(yǎng)專項(xiàng)招生計(jì)劃”范圍，要求安排相關(guān)學(xué)科研究生招生計(jì)劃轉(zhuǎn)向增量，精準(zhǔn)擴(kuò)大人工智能高層次人才培養(yǎng)規(guī)模。《2019全球人工智能人才報(bào)告》（2019 Global AI Talent Report）指出，美國、中國、英國、澳大利亞、加拿大分別為人工智能領(lǐng)域影響前五的國家，報(bào)告中分析了22，400名論文作者，在美國獲得博士學(xué)位的人數(shù)超過44%，中國的比例則為接近11%;46%的論文作者在美國工作，在中國的比例為11%[3]。由此看來，無論是相關(guān)人才培養(yǎng)還是人才吸引力，我國與美國還存在一定差距。

人工智能是新一輪產(chǎn)業(yè)革命的核心驅(qū)動(dòng)力，催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式。從國家戰(zhàn)略的視角看，人工智能將是未來國家之間競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵賽場(chǎng)，美國啟動(dòng)了人工智能國家計(jì)劃，率先發(fā)力軍事國防、類人仿真等應(yīng)用;英國審慎發(fā)展人工智能技術(shù)，大力推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和布局;日本投入大量科研精力發(fā)展機(jī)器人、腦信息通信、語音識(shí)別、大數(shù)據(jù)分析等 [4]。從某種程度上講，大國間競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)質(zhì)是人工智能人才競(jìng)爭(zhēng)，研究生是不可或缺的組成部分。

2.人才需求的現(xiàn)實(shí)推動(dòng)人工智能研究生培養(yǎng)

中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，“智能制造”進(jìn)入發(fā)展關(guān)鍵期。理論研究者認(rèn)為智能制造是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)[5]。人工智能技術(shù)和機(jī)械制造設(shè)備的結(jié)合是以人工智能技術(shù)為支撐的，其實(shí)質(zhì)是依靠人工智能技術(shù)以實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。要實(shí)現(xiàn)智能制造業(yè)的不斷升級(jí)和發(fā)展，僅僅依靠人工智能技術(shù)這一支撐是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，它的核心驅(qū)動(dòng)力是推動(dòng)人工智能技術(shù)進(jìn)步的“人的智能”，即創(chuàng)新型人工智能人才。

我國人工智能發(fā)展僅次于美國，但最核心、最原創(chuàng)的內(nèi)容方面貢獻(xiàn)不多，基礎(chǔ)性、開創(chuàng)性研究能力還有待進(jìn)一步提高?！?018人工智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新評(píng)估白皮書》顯示：語音交互、文本識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)四大技術(shù)領(lǐng)域的高級(jí)專業(yè)人才，美國超過1.3萬人，中國不足0.5萬人;其中，計(jì)算機(jī)視覺相關(guān)的高端人才占比最高，達(dá)38%，美國5，432人，中國1，892人;有關(guān)人士估計(jì)，我國整個(gè)人工智能領(lǐng)域的人才數(shù)量缺口在百萬級(jí)別，各高校培養(yǎng)輸送的人才只占市場(chǎng)所需人才的30%至40% [6]。

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)“人工智能與創(chuàng)新理學(xué)碩士”人才培養(yǎng)特征

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)MSAII依托計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院語言技術(shù)研究所培養(yǎng)。該項(xiàng)目設(shè)立于2018年，在生物技術(shù)、創(chuàng)新和計(jì)算理學(xué)碩士（Master of Science in Biotechnology，Innovation and Computation，MSBIC）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，[7]經(jīng)過多年的實(shí)踐，形成了系統(tǒng)、完備的人才培養(yǎng)體系及鮮明的特征。

1. 學(xué)科交叉課程設(shè)置

課程是人才培養(yǎng)的基石，是人才培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的保障。MSAII學(xué)科交叉課程既重視學(xué)生專業(yè)知識(shí)和技能的訓(xùn)練，同時(shí)不忽視學(xué)生人文素養(yǎng)的培養(yǎng)，由預(yù)備課程、核心課程、知識(shí)領(lǐng)域課程、選修課程四部分組成，一般分四個(gè)學(xué)期完成（如表1所示）[8]。

預(yù)備課程是針對(duì)被卡內(nèi)基梅隆大學(xué)錄取的、尚未入學(xué)的學(xué)生開設(shè)的課程，旨在為研究生的正式學(xué)習(xí)儲(chǔ)備必備知識(shí)。在入學(xué)前學(xué)生應(yīng)以遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的方式通過“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論”這門課程的學(xué)習(xí)，但所修學(xué)分不計(jì)入畢業(yè)學(xué)分。如果該課程未能通過，學(xué)生可以選擇在秋季或春季學(xué)期重修。但是，該課程是攻讀學(xué)位課程的前提，如果不通過，則不允許在秋季學(xué)期開始攻讀學(xué)位課程。核心課程旨在強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，以備學(xué)生掌握所需的核心知識(shí)及專業(yè)技能。依據(jù)創(chuàng)新發(fā)展的四個(gè)階段，核心課程按順序開設(shè)如下：“人工智能與未來市場(chǎng)”，第一個(gè)秋季學(xué)期，學(xué)生被分成多個(gè)小組，調(diào)查人工智能的應(yīng)用，向教師和同學(xué)介紹人工智能發(fā)展成熟的領(lǐng)域，并必須設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品;“計(jì)算機(jī)技術(shù)法律”，第一個(gè)秋季學(xué)期，主要是學(xué)習(xí)適用于計(jì)算機(jī)發(fā)展的法律原則;“人工智能工程”，第一個(gè)春季學(xué)期，該課程致力于使用TensorFlow①和Python②構(gòu)建深度學(xué)習(xí)應(yīng)用程序，以使學(xué)生能夠使用高級(jí)工具設(shè)計(jì)有效的機(jī)器學(xué)習(xí)模型;“人工智能創(chuàng)新”，第二個(gè)秋季學(xué)期，學(xué)生通過開發(fā)團(tuán)隊(duì)產(chǎn)品的業(yè)務(wù)模型及策略來學(xué)習(xí)如何創(chuàng)辦企業(yè);“頂點(diǎn)課程”，第二個(gè)春季學(xué)期，學(xué)生通過完成一些實(shí)用性、真實(shí)性的項(xiàng)目將所學(xué)知識(shí)及技能用于解決實(shí)際問題，為其進(jìn)入真實(shí)世界及職業(yè)生涯做準(zhǔn)備。[9]知識(shí)領(lǐng)域課程主要是針對(duì)人工智能領(lǐng)域所需技術(shù)、技能而開設(shè)的課程，幫助研究生掌握開發(fā)、設(shè)計(jì)解決人工智能領(lǐng)域?qū)嶋H問題所需技術(shù)、技能，以確保能夠開發(fā)高級(jí)人工智能應(yīng)用程序。根據(jù)MSAII培養(yǎng)方案規(guī)定，這些課程為必修課程，并且必須按照規(guī)定的順序修讀。學(xué)院為學(xué)生提供了多門選修課程，按照要求學(xué)生修滿36學(xué)分即可。從選修課的內(nèi)容來看，大致包括對(duì)專業(yè)知識(shí)補(bǔ)充的課程、培養(yǎng)學(xué)生興趣愛好的課程、培養(yǎng)與人工智能有關(guān)的人文素養(yǎng)課程。

2. 跨學(xué)科師資隊(duì)伍建設(shè)

人工智能專業(yè)知識(shí)的特殊性、跨學(xué)科性、復(fù)雜性及多樣性決定其教育教學(xué)需要多元化的師資隊(duì)伍。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)MSAII項(xiàng)目的師資隊(duì)伍建設(shè)注重學(xué)科交叉、單位交叉、領(lǐng)域交叉，以課程或教學(xué)研究項(xiàng)目為牽引，打破以往的學(xué)院邊界，構(gòu)建不同學(xué)科教師共同參與的、新的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，共同承擔(dān)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)任務(wù)。

從教師的隸屬關(guān)系來看，MSAII項(xiàng)目相關(guān)的教師分為三種類型，即專職教師、附屬教員、兼職教師，這樣的教師構(gòu)成決定了其教師并不完全隸屬于負(fù)責(zé)人工智能研究生培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院語言技術(shù)研究所。不少教師來自于卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)系、機(jī)器學(xué)習(xí)系、軟件研究所以及企業(yè)等其他單位。這樣就打破了原有師資隊(duì)伍固定的隸屬關(guān)系，有利于教師間的交流，促進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)的傳授。從學(xué)科屬性看，MSAII項(xiàng)目相關(guān)教師除人工智能學(xué)科的專業(yè)教師外，還有生物、環(huán)境工程、哲學(xué)、藝術(shù)、公共政策等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的教師[10]。這種跨學(xué)科領(lǐng)域的師資組合，保障了研究生培養(yǎng)兼顧專業(yè)知識(shí)、技能與人文素養(yǎng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。差異化的學(xué)科背景為學(xué)科交叉融合提供了保障。從教師的所屬領(lǐng)域看，學(xué)校和企業(yè)之間通過合作關(guān)系確保師資雙向跨界、自由流轉(zhuǎn)。一方面，學(xué)校里的人工智能專家可以主持與企業(yè)合作的項(xiàng)目，為項(xiàng)目的開展提供理論及知識(shí)支持;另一方面，學(xué)院引進(jìn)企業(yè)科學(xué)家、工程師對(duì)研究生進(jìn)行實(shí)踐性指導(dǎo)，尤其是為研究生開設(shè)實(shí)踐課程。

3. 項(xiàng)目式實(shí)習(xí)實(shí)踐

實(shí)習(xí)實(shí)踐是MSAII培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。學(xué)院建議學(xué)生在第一學(xué)年和第二學(xué)年之間的暑假參加實(shí)習(xí)，但并不是強(qiáng)制性要求，這一時(shí)期的實(shí)習(xí)能讓學(xué)生有機(jī)會(huì)運(yùn)用第一學(xué)年所學(xué)的知識(shí)和技能，深入了解人工智能和未來的市場(chǎng)需求，以進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，為第二學(xué)年的專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。研究生實(shí)習(xí)優(yōu)先選擇與自己研究領(lǐng)域或職業(yè)目標(biāo)相吻合的單位。所有在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)以外獲得帶薪實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)的學(xué)生，按要求必須注冊(cè)實(shí)習(xí)課程，獲得3學(xué)分計(jì)入畢業(yè)學(xué)分，國際留學(xué)生另有規(guī)定。國際留學(xué)生必須通過國際教育辦公室申請(qǐng)實(shí)踐課程，申請(qǐng)時(shí)必須提交一份包含工作時(shí)間、就業(yè)日期、工資或津貼等內(nèi)容的錄用通知。另外，學(xué)校職業(yè)發(fā)展中心（Career and Professional Development Center）和學(xué)院就業(yè)中心（Career Center）會(huì)通過招聘會(huì)、會(huì)議或其他活動(dòng)為學(xué)生與雇主搭建平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)踐及就業(yè)。

項(xiàng)目式實(shí)習(xí)實(shí)踐是研究生在企業(yè)完成源于企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的真實(shí)項(xiàng)目，在相關(guān)專家的指導(dǎo)下運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決項(xiàng)目中的真實(shí)問題，可以有效檢驗(yàn)研究生專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)效果，發(fā)現(xiàn)問題，為下一步的學(xué)習(xí)提供指引。

我國人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)策略

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)MSAII項(xiàng)目培養(yǎng)應(yīng)用型人才以解決人工智能領(lǐng)域的實(shí)際問題為目標(biāo)，交叉學(xué)科課程設(shè)置、跨學(xué)科師資隊(duì)伍建設(shè)、項(xiàng)目式實(shí)習(xí)實(shí)踐等特征，為我國人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)，尤其是專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)提供些許參考。

1. 優(yōu)化課程體系建設(shè)

第一，豐富選修課程。人工智能領(lǐng)域涉及多學(xué)科、多類型的知識(shí)。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)為MSAII研究生提供選修課程既涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，數(shù)量又多達(dá)二十多門，這不僅增加了學(xué)生選擇的自由，而且也為學(xué)有余力的學(xué)生提供了更多學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)?；诖?，我國人工智能領(lǐng)域研究生的培養(yǎng)應(yīng)該盡可能豐富選修課程，在條件允許的情況下，可以引入企業(yè)相關(guān)研究人員為研究生開設(shè)選修課程，以使課程更加貼近現(xiàn)實(shí)，也能為研究生未來的職業(yè)生涯做準(zhǔn)備。

第二，及時(shí)更新課程，切中行業(yè)發(fā)展的真實(shí)痛點(diǎn)。課程體系更新是課程發(fā)展的必然選擇，也是時(shí)代發(fā)展對(duì)課程體系建設(shè)提出的基本要求。國外領(lǐng)先高校的課程體系也無例外，也會(huì)適時(shí)對(duì)其課程予以更新，如麻省理工學(xué)院對(duì)其計(jì)算與人工智能學(xué)院進(jìn)行“重塑”，實(shí)施項(xiàng)目式中心課程。鑒于人工智能更新?lián)Q代速度之快，我國人工智能領(lǐng)域課程體系的優(yōu)化應(yīng)該尋找行業(yè)發(fā)展的真實(shí)痛點(diǎn)，直擊要點(diǎn)，與企業(yè)、行業(yè)進(jìn)行深度融合，基于行業(yè)發(fā)展對(duì)人工智能提出的新要求，為行業(yè)發(fā)展急需知識(shí)開設(shè)相關(guān)的課程。

第三，開設(shè)基于真實(shí)項(xiàng)目的實(shí)踐課程?；谡鎸?shí)項(xiàng)目的實(shí)踐課程，以問題為導(dǎo)向，以解決項(xiàng)目中的實(shí)際問題為最終目的，注重學(xué)生系統(tǒng)性思維、解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，學(xué)生以項(xiàng)目為載體，將理論知識(shí)與實(shí)踐融為一體，實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練、能力培養(yǎng)相融合。這種課程不僅使學(xué)生的專業(yè)綜合技能得到培養(yǎng)，而且在解決項(xiàng)目提供的真實(shí)問題過程中，了解真實(shí)工作環(huán)境，提高分析、判斷及解決實(shí)際問題的能力，也為將來的職業(yè)生涯做準(zhǔn)備。

2. 組建跨學(xué)科師資隊(duì)伍

第一，去除教師組織邊界?，F(xiàn)有的“校—院—系—專業(yè)”教師組織模式已經(jīng)對(duì)教師的跨學(xué)科合作、交流以及人才培養(yǎng)產(chǎn)生了一定消極影響。為了適應(yīng)人工智能研究生培養(yǎng)，可以在保持教師原有隸屬關(guān)系不變的情況下，以人才培養(yǎng)中的學(xué)科、科研項(xiàng)目為依托，以科研所需人才為指引，引導(dǎo)教師管理、承擔(dān)相應(yīng)的人才培養(yǎng)工作。

第二，組建跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的教師團(tuán)隊(duì)。人工智能作為交叉學(xué)科，沒有固定的邊界，涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的知識(shí)，這就要求其教學(xué)應(yīng)該由跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的教師來承擔(dān)?；诖耍咝?yīng)該開放教師合作機(jī)制，在校內(nèi)形成交叉學(xué)科教師團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)上，吸納相關(guān)企業(yè)的資源，尤其是加強(qiáng)與行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的合作，靈活吸納高端人才，提升人工智能專業(yè)師資隊(duì)伍水平。

第三，靈活引進(jìn)人才。人才引進(jìn)是補(bǔ)充師資力量的重要途徑。一方面，要加大人才引進(jìn)力度，尤其是加大引進(jìn)綜合素質(zhì)高、能力強(qiáng)、適合人工智能教學(xué)科研的海外人才;另一方面，要適當(dāng)引進(jìn)人工智能領(lǐng)域以外的人才，實(shí)現(xiàn)人工智能領(lǐng)域師資隊(duì)伍的多元化發(fā)展。

3. 完善校企協(xié)同合作機(jī)制

人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)應(yīng)盡可能地發(fā)揮企業(yè)的主體作用，完善企業(yè)和高校的協(xié)同合作機(jī)制。

第一，建立雙向交流渠道，為校企之間的人才雙向流動(dòng)提供保障。一方面，企業(yè)可以為高校人才培養(yǎng)提供實(shí)踐崗位或協(xié)同建立實(shí)踐基地，實(shí)現(xiàn)研究生培養(yǎng)的理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合，促進(jìn)理論知識(shí)的轉(zhuǎn)化及解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng);另一方面，高校可以引進(jìn)企業(yè)內(nèi)的人工智能領(lǐng)域的專家為研究生開設(shè)相關(guān)課程，承擔(dān)相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，這能幫助研究生及時(shí)了解人工智能發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)，對(duì)未來職業(yè)生涯形成初步認(rèn)識(shí)，同時(shí)也是優(yōu)化學(xué)校師資隊(duì)伍建設(shè)的重要舉措。

第二，校企合作制定人工智能研究生培養(yǎng)方案。企業(yè)的參與能促使人才培養(yǎng)更加貼近現(xiàn)實(shí)需求，增強(qiáng)人工智能研究生社會(huì)適應(yīng)性。企業(yè)可以從自身發(fā)展需求出發(fā)，為高校提供課程設(shè)置的依據(jù)。企業(yè)所需人才應(yīng)該具備的知識(shí)，尤其是事實(shí)知識(shí)需要通過教育活動(dòng)獲得。企業(yè)參與課程開發(fā)，可以提升課程的針對(duì)性、科學(xué)性。

人工智能發(fā)展處于重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域研究生既是國家戰(zhàn)略需求，也是人工智能學(xué)科發(fā)展的必然選擇。這將加快推進(jìn)人工智能多層次人才培養(yǎng)，進(jìn)一步推動(dòng)智能制造建設(shè)。人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)還有很長的路要走，加快人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)還需要多方參與，共同推動(dòng)人工智能領(lǐng)域研究生教育高質(zhì)量發(fā)展。

注釋：

① TensorFlow 是一個(gè)端到端的開源機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái).

② Python是由荷蘭計(jì)算機(jī)程序員吉多·范羅蘇姆設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)語言.

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[8]Language Technologies Institute.Learn at Language Technologies Institute[EB/OL].[2020-08-06].https：//www.lti.cs.cmu.edu/learn#quicktabs-master_of_science_in_intelligent=2&quicktabs-master_of_science_in_biotechnolo=3.

[9]Carnegie Mellon University.Curriculum[EB/OL].[2020-08-06].https：//msaii.cs.cmu.edu/curriculum-0.

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（作者單位：揚(yáng)州大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院）

[責(zé)任編輯：卜 珺]