人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)特征解析與評(píng)價(jià)要素研究

楊 霞，王 凱

(天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402)

人工智能技術(shù)已經(jīng)在深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同等多個(gè)領(lǐng)域呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展空間，人工智能技術(shù)正在重塑人類社會(huì)的生活方式、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展方式。人工智能已經(jīng)成為引領(lǐng)和創(chuàng)造未來發(fā)展空間的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，世界各國對(duì)于人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都高度重視。構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強(qiáng)國，已經(jīng)成為國家層面的發(fā)展戰(zhàn)略。

一、人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動(dòng)多層級(jí)的人才培養(yǎng)體系建立

追溯人工智能的發(fā)展歷程，2016年是令人記憶猶新的，谷歌的AlphaGo在被認(rèn)為計(jì)算機(jī)無法涉足的圍棋領(lǐng)域，一舉擊敗了代表國際圍棋最高水平之一的人類選手李世石。這一事件將人工智能技術(shù)蘊(yùn)含的強(qiáng)大能力瞬間展現(xiàn)在全世界大眾的面前。其后在2017年，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)算法的加持下，以Master的稱號(hào)與中日韓數(shù)十位圍棋高手對(duì)弈，連續(xù)60局無一敗績。從此，人工智能技術(shù)一路高歌猛進(jìn)，在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用上取得了突破。尤瓦爾·赫拉利的《未來簡(jiǎn)史》一書更是認(rèn)為人工智能技術(shù)的出現(xiàn)將對(duì)人類社會(huì)未來的發(fā)展產(chǎn)生重大影響，需要人類社會(huì)處理好與人工智能的關(guān)系。

我國高度重視人工智能技術(shù)推動(dòng)的下一次產(chǎn)業(yè)革命所產(chǎn)生的深刻影響。2017年7月8日，國務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》。人工智能作為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動(dòng)力，將進(jìn)一步釋放歷次科技革命和產(chǎn)業(yè)變革積蓄的巨大能量，并創(chuàng)造新的強(qiáng)大引擎，重構(gòu)生產(chǎn)、分配、交換、消費(fèi)等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)各環(huán)節(jié)，形成從宏觀到微觀各領(lǐng)域的智能化新需求，催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，引發(fā)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)重大變革，深刻改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式和思維模式，實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)力的整體躍升。

人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是知識(shí)、人才、資源在產(chǎn)業(yè)鏈上高度匯集的結(jié)果，我國發(fā)展人工智能產(chǎn)業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是構(gòu)建起多層次、能夠覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的人才培養(yǎng)體系。從普通高校到職業(yè)院校，都需要在其所擅長的細(xì)分領(lǐng)域中，尋找和發(fā)現(xiàn)與人工智能產(chǎn)業(yè)鏈相結(jié)合的機(jī)會(huì)。職業(yè)教育更需要深入研究人工智能專業(yè)建設(shè)的特點(diǎn)，分析產(chǎn)業(yè)生態(tài)在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下對(duì)人才能力的需求，做出相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，提出職業(yè)院校高水平培養(yǎng)應(yīng)用型人才的專業(yè)建設(shè)路徑。

據(jù)高盛發(fā)布的《全球人工智能產(chǎn)業(yè)分布》報(bào)告統(tǒng)計(jì)，2017年全球新興人工智能項(xiàng)目中，中國占據(jù)51%。但在全球人工智能人才儲(chǔ)備一項(xiàng)中，中國只有5%左右。在我國人工智能領(lǐng)域人才儲(chǔ)備嚴(yán)重短缺的現(xiàn)實(shí)情況下，普通高等院校率先在人工智能專業(yè)的建設(shè)方面取得了顯著的成果。職業(yè)教育也開始在人工智能領(lǐng)域?qū)で蟀l(fā)展。根據(jù)教育部公布的“2020年高等職業(yè)教育專業(yè)設(shè)置備案和審批結(jié)果”，2020年全國共有171所高職院校獲批開設(shè)“人工智能技術(shù)服務(wù)”專業(yè)，2021年專業(yè)名稱調(diào)整為“人工智能技術(shù)應(yīng)用”專業(yè)。這一切的規(guī)劃也彰顯了我國對(duì)人工智能人才的重視和對(duì)培養(yǎng)出專業(yè)人才的迫切需求。

二、人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)能力要素分布

職業(yè)教育關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域在人工智能產(chǎn)業(yè)鏈的中、下游環(huán)節(jié)，聚焦于人工智能技術(shù)發(fā)展成果的應(yīng)用，立足于人工智能技術(shù)同各個(gè)行業(yè)結(jié)合的應(yīng)用場(chǎng)景。為此職業(yè)教育層面的人才輸出，需要在各個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高水平的人機(jī)協(xié)作、智能化應(yīng)用場(chǎng)景的建設(shè)和智能化應(yīng)用程序的開發(fā)。人工智能技術(shù)應(yīng)用類專業(yè)所構(gòu)建的人才培養(yǎng)體系，雖然能力培養(yǎng)的目標(biāo)是多層次的，但在知識(shí)結(jié)構(gòu)上全面覆蓋人工智能技術(shù)的知識(shí)圖譜是十分必要的。在技能的培養(yǎng)上可以包含多個(gè)層次，核心是突出應(yīng)用層面的開發(fā)與構(gòu)建應(yīng)用場(chǎng)景的能力。

圖1 人工智能技術(shù)應(yīng)用類專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)

職業(yè)教育層面的人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)核心的能力要素包含數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)器學(xué)習(xí)算法、機(jī)器學(xué)習(xí)分類、機(jī)器學(xué)習(xí)架構(gòu)、人工智能的問題領(lǐng)域等幾個(gè)方面內(nèi)容。

具體分析后，歸納為五大能力要素：

(一)能力要素一 —— 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

人工智能作為一個(gè)跨學(xué)科產(chǎn)物，包含的內(nèi)容浩如煙海，各種復(fù)雜的模型和算法更是讓新手望而生畏。解決的出路在于培養(yǎng)學(xué)生的思維方式，數(shù)學(xué)知識(shí)蘊(yùn)含著處理智能問題的基本思想與方法，是學(xué)生能夠理解復(fù)雜問題的必備要素。要了解人工智能，理解人工智能，成為人工智能的主人和伙伴，首先要掌握必備的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。具體來說包括：

1.線性代數(shù)：如何將研究對(duì)象形式化

2.概率論：如何描述統(tǒng)計(jì)規(guī)律

3.數(shù)理統(tǒng)計(jì)：如何以小見大

4.最優(yōu)化理論：如何找到最優(yōu)解

(二)能力要素二 —— 計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)

人工智能的技術(shù)框架始終沒有脫離現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)體系，人工智能算法始終需要依靠通用型的處理器芯片和各類人工智能專用芯片來完成。算法的表述與應(yīng)用程序的開發(fā)需要現(xiàn)有的各類操作系統(tǒng)(Windows、Linux、Android)作為底層，采用適合的程序設(shè)計(jì)語言(Python、Java、C++)來加以實(shí)現(xiàn)。

學(xué)生具有必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的儲(chǔ)備后，才能夠形成一定程度的數(shù)學(xué)思維和計(jì)算機(jī)思維模式，從而進(jìn)入人工智能學(xué)習(xí)領(lǐng)域。在此，教師也需要根據(jù)學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備與學(xué)習(xí)能力，為不同層級(jí)的學(xué)生提供多樣化的學(xué)習(xí)路徑，幫助學(xué)生在人工智能產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)現(xiàn)適合自己的職業(yè)規(guī)劃。

(三)能力要素三 —— 熟悉機(jī)器學(xué)習(xí)算法，解決現(xiàn)實(shí)問題的能力

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景需要，進(jìn)行應(yīng)用層面的開發(fā)是專業(yè)人才培養(yǎng)的能力目標(biāo)。熟悉機(jī)器學(xué)習(xí)算法(線形模型、邏輯回歸、決策樹模型、支持向量機(jī)、貝葉斯分類器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、聚類算法)的數(shù)學(xué)原理，能夠根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的需要選擇合適的模型，是支持人工智能技術(shù)應(yīng)用的基本條件。

模型訓(xùn)練和數(shù)據(jù)處理是人工智能行業(yè)的重要業(yè)務(wù)領(lǐng)域，掌握模型的訓(xùn)練方法也是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用目標(biāo)的根本途徑。學(xué)生需要掌握從應(yīng)用場(chǎng)景獲取數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)的能力，從數(shù)據(jù)中發(fā)掘解決問題的模型。學(xué)會(huì)使用數(shù)據(jù)解決現(xiàn)實(shí)問題，是學(xué)生必備的能力要素。

(四)能力要素四 —— 使用人工智能應(yīng)用開發(fā)成果的能力

人工智能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域最主要的幾類問題包括語言識(shí)別、字符識(shí)別、機(jī)器視覺、自然語言處理、自然語言理解、知識(shí)推理、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)挖掘、游戲人機(jī)對(duì)弈等領(lǐng)域，很多科技企業(yè)都在一些關(guān)鍵領(lǐng)域取得了令人矚目的成就，如科大訊飛就在語言識(shí)別、自然語言處理等方面有著大量的成果。

對(duì)于人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生而言，熟悉這些關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展成果是非常重要的，大多數(shù)的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景都需要采用這些成熟的發(fā)展成果并善加利用，以加快應(yīng)用開發(fā)的周期，降低開發(fā)的難度和風(fēng)險(xiǎn)。

(五)能力要素五 —— 搭建人工智能技術(shù)平臺(tái)的能力

針對(duì)人工智能應(yīng)用的具體需求，在基礎(chǔ)硬件和軟件的基礎(chǔ)上搭建用于人工智能系統(tǒng)開發(fā)或?qū)嵤?yīng)用的技術(shù)平臺(tái)，也是從事人工智能應(yīng)用領(lǐng)域?qū)W生的能力培養(yǎng)方向之一。尤其是在云計(jì)算的環(huán)境下構(gòu)建人工智能平臺(tái)的能力，也是應(yīng)對(duì)未來在各個(gè)領(lǐng)域迎接數(shù)字智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵能力之一。

三、人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)評(píng)價(jià)要素

(一)職業(yè)院校與普通高校在發(fā)展人工智能類專業(yè)上存在的差異

中國在人工智能產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展上，人才儲(chǔ)備不足是一個(gè)亟待解決的問題。職業(yè)院校與普通高校在人工智能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)上各有側(cè)重，在不同的平臺(tái)上分別發(fā)揮著各自的作用。具體分析差別有什么呢？觀察職業(yè)院校的生源素養(yǎng)，不難看到，在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)、思維模式和方法論上與普通高校存在巨大差異。即使通過系統(tǒng)的課程學(xué)習(xí)，職業(yè)院校的學(xué)生也無法在上述的領(lǐng)域內(nèi)取得足夠高的預(yù)期成果。直接結(jié)果是，學(xué)生對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的理解、模型設(shè)計(jì)開發(fā)、模型訓(xùn)練和優(yōu)化等方面存在一個(gè)較難逾越的屏障，這種屏障從根本上講還是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與思維模式的問題。

因此，在人工智能類專業(yè)的發(fā)展上，職業(yè)院校和普通高校聚焦的問題領(lǐng)域必然不同。普通高校的焦點(diǎn)集中在人工智能產(chǎn)業(yè)鏈的上游，他們更擅長于解決核心算法、計(jì)算架構(gòu)等重大問題，抑或是解決制約某一行業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字智能化發(fā)展的重點(diǎn)問題，比如國家重點(diǎn)發(fā)展的健康、醫(yī)療、能源、交通等領(lǐng)域，推動(dòng)人工智能產(chǎn)業(yè)向高端領(lǐng)域發(fā)展。

職業(yè)教育更關(guān)注于產(chǎn)業(yè)鏈中、下游的應(yīng)用環(huán)節(jié)，聚焦于比較細(xì)小而又具體的問題，更傾向于將成熟的技術(shù)發(fā)展成果應(yīng)用于具體的應(yīng)用場(chǎng)景。職業(yè)院校的特點(diǎn)在于較強(qiáng)的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，職業(yè)院校更擅長于在應(yīng)用層面，將人工智能平臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式等技術(shù)平臺(tái)結(jié)合，解決人工智能產(chǎn)業(yè)落地、推廣普及的問題。

(二)職業(yè)院校推進(jìn)人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)發(fā)展的路徑選擇

立足職業(yè)教育的基礎(chǔ)條件，職業(yè)院校在人工智能專業(yè)的發(fā)展路徑上存在兩個(gè)方向的選擇。

其一，向應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)變，積極改善職業(yè)教育層面存在的基礎(chǔ)薄弱問題，對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的辦學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行全面提升，強(qiáng)化數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和思維方法。著力于人工智能產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用型開發(fā)環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)善于同行業(yè)結(jié)合，具備較強(qiáng)應(yīng)用開發(fā)能力的實(shí)用型人才為目標(biāo)。

其二，在現(xiàn)有高等職業(yè)教育的基礎(chǔ)上，關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈中下游領(lǐng)域具體問題，突出發(fā)揮動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)產(chǎn)品使用、服務(wù)外圍應(yīng)用領(lǐng)域的能力。以形成跨領(lǐng)域發(fā)展的能力體系建設(shè)為目標(biāo)，重點(diǎn)關(guān)注人工智能技術(shù)平臺(tái)與物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、前端計(jì)算等技術(shù)平臺(tái)的結(jié)合。

(三)人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的評(píng)價(jià)體系建設(shè)

人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的教學(xué)評(píng)價(jià)體系要從專業(yè)建設(shè)方向出發(fā)，針對(duì)從事技術(shù)開發(fā)還是技術(shù)應(yīng)用兩個(gè)不同的方向，找準(zhǔn)正確學(xué)習(xí)的軌道，做出相應(yīng)評(píng)價(jià)體系才更合理。

基于對(duì)職業(yè)教育的理解，評(píng)價(jià)過程本身不是為了給學(xué)生貼上是否合格的標(biāo)簽。教學(xué)過程本質(zhì)上是對(duì)應(yīng)用型人才的篩選和分類的過程，教師要為學(xué)生提供適合自身個(gè)性的多種發(fā)展路徑，提供多個(gè)可供選擇的發(fā)展平臺(tái)。專業(yè)需要基于一個(gè)最核心的能力要素，對(duì)學(xué)生可預(yù)期的能力水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，從應(yīng)用開發(fā)、深度應(yīng)用、基本應(yīng)用和外圍應(yīng)用這幾個(gè)不同的層面為學(xué)生提供學(xué)習(xí)和發(fā)展的路徑，圍繞人工智能產(chǎn)業(yè)生態(tài)的發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)為學(xué)生提供參與的機(jī)會(huì)。

四、職業(yè)教育需要對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行重新定義

針對(duì)職業(yè)教育的特點(diǎn)，沿用本科院校的辦學(xué)路徑來發(fā)展職業(yè)教育層面的人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)是難以取得理想效果的。為此在人工智能應(yīng)用領(lǐng)域，職業(yè)教育需要聯(lián)合中國的人工智能產(chǎn)業(yè)集群，重新進(jìn)行定義，以適應(yīng)人工智能產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的需要。總結(jié)了五個(gè)具體的要點(diǎn)：

第一個(gè)關(guān)鍵詞：技術(shù)下沉

職業(yè)教育要與人工智能產(chǎn)業(yè)的核心企業(yè)合作，使產(chǎn)業(yè)多年以來的發(fā)展成果下沉，降低技術(shù)應(yīng)用的難度，使大多數(shù)職業(yè)院校的學(xué)生能夠接受，并且能夠參與；下沉的另一個(gè)角度是要關(guān)注行業(yè)下游的應(yīng)用推廣環(huán)節(jié)。

第二個(gè)關(guān)鍵詞：應(yīng)用場(chǎng)景

職業(yè)教育在推動(dòng)人工智能專業(yè)發(fā)展時(shí)，應(yīng)用場(chǎng)景是核心。找準(zhǔn)與專業(yè)群結(jié)合的應(yīng)用場(chǎng)景，將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)模塊與應(yīng)用場(chǎng)景結(jié)合，構(gòu)建數(shù)字化時(shí)代的專業(yè)群實(shí)訓(xùn)環(huán)境、教學(xué)資源、課程集群與科研平臺(tái)。

第三個(gè)關(guān)鍵詞：注重體驗(yàn)

職業(yè)教育的學(xué)生雖然在基礎(chǔ)上與普通高校有差距，但兩者的學(xué)習(xí)方式是各有側(cè)重的，職業(yè)院校的學(xué)生需要以體驗(yàn)為主，因?yàn)槁殬I(yè)教育更注重學(xué)生的體驗(yàn)。圍繞應(yīng)用場(chǎng)景而構(gòu)建的教學(xué)環(huán)節(jié)，能夠幫助學(xué)生更有效地學(xué)習(xí)。

第四個(gè)關(guān)鍵詞：認(rèn)知體系

學(xué)生在參與應(yīng)用場(chǎng)景的搭建并完成人工智能應(yīng)用系統(tǒng)的部署以后，并不算完成了全部的教學(xué)目標(biāo)。最終的目標(biāo)是通過老師引導(dǎo)幫助學(xué)生在有限的基礎(chǔ)條件下，通過學(xué)生對(duì)人工智能應(yīng)用場(chǎng)景的體驗(yàn)與不斷的探索，形成一個(gè)比較正確的認(rèn)知體系，減小認(rèn)知謬誤帶來的認(rèn)知偏差，為學(xué)生在未來的學(xué)習(xí)和能力發(fā)展上打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

五、結(jié)束語

人工智能發(fā)展前景巨大，職業(yè)院校應(yīng)對(duì)接我國《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，加快培養(yǎng)人工智能高端人才，建設(shè)人工智能學(xué)科，形成“人工智能+X”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式，將傳統(tǒng)職業(yè)教育進(jìn)行轉(zhuǎn)型發(fā)展，在新形勢(shì)下重新定義人工智能型職業(yè)教學(xué)，改變思路，改變?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，樹立終身學(xué)習(xí)理念，構(gòu)建符合職業(yè)教育的專業(yè)體系，課程體系，培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)師資隊(duì)伍，與科研院所、行業(yè)企業(yè)合作，探索符合本學(xué)院專業(yè)特色的建設(shè)方案，服務(wù)區(qū)域發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)高技能的應(yīng)用型人才。