對(duì)智能化時(shí)代的高校科研的若干思考

龔 克

（南開(kāi)大學(xué)，天津 300350）

經(jīng)過(guò)60多年的曲折發(fā)展，人工智能技術(shù)在大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等技術(shù)的加持下，終于走出了論文和實(shí)驗(yàn)室，走入了人們的生產(chǎn)、生活和社會(huì)服務(wù)的方方面面。在科學(xué)技術(shù)成為第一生產(chǎn)力的時(shí)代，人工智能作為新興數(shù)字生產(chǎn)力的代表性技術(shù)，正在數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，將全球范圍的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)信息化推進(jìn)到智能化的新階段。智能化意味著人工智能的普遍應(yīng)用，較之于個(gè)人計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的普及化應(yīng)用，人工智能的普遍應(yīng)用將更加深刻地改變這個(gè)世界。正如習(xí)近平同志強(qiáng)調(diào)指出的，“人工智能是引領(lǐng)這一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，具有溢出帶動(dòng)性很強(qiáng)的‘頭雁’效應(yīng)。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級(jí)計(jì)算、傳感網(wǎng)、腦科學(xué)等新理論新技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，人工智能加速發(fā)展，呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群智開(kāi)放、自主操控等新特征，正在對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步、國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)格局等方面產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。”①2018年10月31日習(xí)近平總書(shū)記在第十九屆中央政治局第九次集體學(xué)習(xí)時(shí)的講話。

智能化來(lái)了，高校怎么辦？能不能培養(yǎng)出適應(yīng)智能化生存和勝任智能化發(fā)展的大批骨干人才？能不能為人工智能健康發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)、可靠的科學(xué)理論基礎(chǔ)并不斷推出可信、安全、高效、適用的人工智能技術(shù)？能不能為人工智能的安全的、符合倫理與人類共同價(jià)值的發(fā)展及有效治理提供有力的智力支撐？應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，必然要求高校抓住智能化轉(zhuǎn)型的歷史機(jī)遇，深化自身的綜合改革，率先實(shí)現(xiàn)自身的智能化轉(zhuǎn)型，包括：建立新的理論與實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)相長(zhǎng)的智能化教與學(xué)的體系和機(jī)制，進(jìn)而形成促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面而主動(dòng)發(fā)展的育人格局，建立適應(yīng)智能化特別是跨界融合發(fā)展需要的科學(xué)研究和學(xué)科發(fā)展體系和機(jī)制，形成一批智能化的領(lǐng)先創(chuàng)新和人才培養(yǎng)基地，建立智能化與人性化、精細(xì)化、多樣化深度融合的為師生服務(wù)的高效運(yùn)行管理體系和機(jī)制，等等。

下面，從高?？蒲泄ぷ鞯慕嵌?，就研究人工智能、運(yùn)用人工智能、適應(yīng)智能化和保障智能化四個(gè)問(wèn)題提出自己初淺的思考，以期引起大家深入的討論。

1 研究人工智能

從圖靈發(fā)表《計(jì)算機(jī)器與智能》的開(kāi)創(chuàng)性設(shè)想，到在達(dá)特茅斯學(xué)院（Dartmouth College）舉辦那場(chǎng)被稱為“人工智能研究起點(diǎn)”的暑期研討會(huì)，再到費(fèi)根鮑姆（Edward Albert Feigenbaum）提出知識(shí)工程和專家系統(tǒng)，從人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、反向傳播算法到深度學(xué)習(xí)，以及ImageNet和計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別競(jìng)賽，等等，都離不開(kāi)大學(xué)。可以肯定地說(shuō)，大學(xué)是人工智能的搖籃。

今天，人工智能雖然已經(jīng)進(jìn)入大量的應(yīng)用場(chǎng)景，但它的基礎(chǔ)理論尚未真正成熟。70年前，圖靈發(fā)出的——“機(jī)器能思維嗎”之問(wèn)，至今尚未得到真正獲得共識(shí)的回答，甚至于對(duì)人工智能的定義，仍眾說(shuō)紛紜。深度機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)顯示出強(qiáng)大的威力，大規(guī)模參數(shù)模型在自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別等方面取得了幾乎超越人類的能力，但它的可解釋性、可靠性仍未獲得堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；類腦計(jì)算快速發(fā)展，但也缺乏堅(jiān)實(shí)透徹的科學(xué)解釋。

高校應(yīng)該繼續(xù)站在人工智能的發(fā)展前沿。事實(shí)上，人工智能已經(jīng)成為我國(guó)高?？蒲械臒狳c(diǎn)。之所以將這個(gè)問(wèn)題提出來(lái)，是出于以下考慮：

第一，高校應(yīng)該敏銳認(rèn)識(shí)、深刻理解智能化發(fā)展大勢(shì)，將人工智能研究放在高?？蒲械娜中浴㈤L(zhǎng)遠(yuǎn)性的重要位置上，而不是僅僅放在某一個(gè)或某幾個(gè)學(xué)科研究的局部性位置上，從投入力度、部署廣度、研究深度等多個(gè)維度下功夫，力求以人工智能創(chuàng)新帶動(dòng)高?？蒲械恼w提升。

第二，高校要貫徹習(xí)近平同志要求，“把增強(qiáng)原創(chuàng)能力作為重點(diǎn)，以關(guān)鍵核心技術(shù)為主攻方向，夯實(shí)新一代人工智能發(fā)展的基礎(chǔ)。要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，支持科學(xué)家勇闖人工智能科技前沿的‘無(wú)人區(qū)’，努力在人工智能發(fā)展方向和理論、方法、工具、系統(tǒng)等方面取得變革性、顛覆性突破，確保我國(guó)在人工智能這個(gè)重要領(lǐng)域的理論研究走在前面、關(guān)鍵核心技術(shù)占領(lǐng)制高點(diǎn)?！雹?018年10月31日習(xí)近平總書(shū)記在第十九屆中央政治局第九次集體學(xué)習(xí)時(shí)的講話。作為基礎(chǔ)研究的主力軍，高校應(yīng)更加注重人工智能的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)算法和模型等方面研究，關(guān)注具有根源性的堵點(diǎn)難題，力求在算法的可解釋性、多模態(tài)（跨媒體）感知、類腦認(rèn)知原理和群體智能機(jī)制等方面創(chuàng)新突破。

第三，依托學(xué)校的綜合學(xué)科優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)人工智能的跨學(xué)科特征，跨越數(shù)學(xué)、物質(zhì)、生命、社會(huì)科學(xué)的界限，有力且有效地推動(dòng)多學(xué)科集成的人工智能基礎(chǔ)研究，在思維的本質(zhì)、思維的形式化、計(jì)算的倫理化等基礎(chǔ)性問(wèn)題上創(chuàng)新突破。

第四，發(fā)揮學(xué)校多學(xué)科優(yōu)勢(shì)，雙向推動(dòng)人工智能和各個(gè)學(xué)科的交互融合，在人工智能通用技術(shù)與各個(gè)專門(mén)領(lǐng)域的融合過(guò)程中創(chuàng)新突破。

第五，面對(duì)氣候變化等人類共同挑戰(zhàn)，高校應(yīng)注重人工智能在應(yīng)對(duì)氣候變化、加速實(shí)現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)方面的創(chuàng)新突破。

第六，要積極融入和大力發(fā)展人工智能技術(shù)發(fā)展的開(kāi)源開(kāi)放生態(tài)。2021年11月，聯(lián)合國(guó)教科文組織推出《開(kāi)放科學(xué)建議書(shū)》，將開(kāi)源代碼和軟件、開(kāi)源硬件作為開(kāi)放科學(xué)知識(shí)的重要方面，高校應(yīng)該是開(kāi)放科學(xué)的領(lǐng)先實(shí)踐者。然而，嚴(yán)酷的現(xiàn)實(shí)是，一方面開(kāi)放科學(xué)加快發(fā)展，另一方面美國(guó)政府的某些決策者竭力推動(dòng)與中國(guó)的科技“脫鉤”，在人工智能領(lǐng)域尤為如此。怎么辦？習(xí)近平同志堅(jiān)定地說(shuō)，“越是面臨封鎖打壓，越不能搞自我封閉、自我隔絕，而是要實(shí)施更加開(kāi)放包容、互惠共享的國(guó)際科技合作戰(zhàn)略?！雹?020年9月11日習(xí)近平總書(shū)記在科學(xué)家座談會(huì)上的講話。

2 運(yùn)用人工智能

科學(xué)研究主體是人，但人從事科研需要工具，人工智能已經(jīng)成為科學(xué)研究的有力工具，高?？蒲袆?chuàng)新應(yīng)該用好這個(gè)工具。

中國(guó)科學(xué)家評(píng)選的2021年世界十大科技進(jìn)展中，“科學(xué)家用AI技術(shù)破解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)難題”和“科學(xué)家利用AI實(shí)現(xiàn)兩項(xiàng)數(shù)學(xué)突破”兩項(xiàng)，都是運(yùn)用人工智能取得的突破性成果。前者是關(guān)于人工智能程序AlphaFold預(yù)測(cè)出98.5%的人類蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。《自然》新聞上以《它將改變一切：DeepMind的人工智能在解決蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)方面實(shí)現(xiàn)了巨大的飛躍》為題發(fā)表了生命科學(xué)家對(duì)這一成果的評(píng)價(jià)。馬克斯·普朗克（Max Planck）發(fā)育生物學(xué)研究所的演化生物學(xué)家Andrei Lupas 說(shuō)，AlphaFold 幫他發(fā)現(xiàn)了困擾他實(shí)驗(yàn)室數(shù)十年的一種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，他認(rèn)為“它將改變醫(yī)學(xué)，改變研究，改變生物工程，改變所有。”美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的計(jì)算生物學(xué)家Mohammed Al Quraishi說(shuō)，強(qiáng)烈的直覺(jué)告訴他，AlphaFold將是顛覆性的。用科學(xué)家的話說(shuō)，其表現(xiàn)驚人，預(yù)示著生物學(xué)的一場(chǎng)革命。后者是關(guān)于運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)框架幫助數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的猜想和定理。2021年12月1日一篇發(fā)表在《自然》上的論文顯示，研究人員將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于兩個(gè)純數(shù)學(xué)領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)了拓?fù)鋵W(xué)的一個(gè)新定理和一個(gè)表示論的新猜想。這是計(jì)算機(jī)科學(xué)家和數(shù)學(xué)家首次使用人工智能來(lái)幫助證明或提出復(fù)雜數(shù)學(xué)領(lǐng)域的新定理④資料來(lái)源：https：//paper.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2022/1/367831.shtm？id=367831。。

近年來(lái)，AI for Science（用于科學(xué)的人工智能）已成為人工智能發(fā)展的重要趨勢(shì)。以化學(xué)為例，機(jī)器學(xué)習(xí)在幫助化學(xué)家從大量的化學(xué)信息中尋找發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和規(guī)律，做出更合理的判斷和決策，加速化學(xué)研發(fā)過(guò)程⑤朱博陽(yáng)，吳睿龍，于曦.人工智能助力當(dāng)代化學(xué)研究［J］.Acta Chimica Sinica，2020，78（12）：1366-1382。。2019年，國(guó)家基金委第237期雙清論壇以“AI時(shí)代的中國(guó)化學(xué)研究”為題，積極推動(dòng)人工智能技術(shù)與化學(xué)研究的深度融合。之后，一系列相關(guān)的研討會(huì)在高校舉行，大家認(rèn)識(shí)到，人工智能在化學(xué)的迅速落地與深入發(fā)展離不開(kāi)化學(xué)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、人工智能等不同背景專業(yè)人才的精誠(chéng)合作。然而，目前該領(lǐng)域的從業(yè)者大多來(lái)自化學(xué)專業(yè)，其他專業(yè)的科研人員參與較少。同時(shí)，許多化學(xué)家尚未體會(huì)到人工智能帶來(lái)的便利，因而缺乏主動(dòng)尋求與人工智能、自動(dòng)化等領(lǐng)域?qū)＜医涣鞯膬?nèi)在動(dòng)力，這就使得上述相關(guān)自動(dòng)化平臺(tái)的開(kāi)發(fā)進(jìn)展比較緩慢。專家呼吁，化學(xué)家應(yīng)主動(dòng)出擊，通過(guò)多學(xué)科交叉研討調(diào)整思路、轉(zhuǎn)變研究范式，在化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃中引入人工智能基礎(chǔ)課程，大力培養(yǎng)具有新思維模式的年輕科研人員⑥ZHANG S，WANG L，F(xiàn)U X.New era of artificial chemist［J/OL］.Scientia Sinica Chimica，2022，52.DOI：10.1360/SSC-2022-0036。。

必須看到，在智能化大潮中，各個(gè)學(xué)科的智能化都不可避免。人工智能在各個(gè)學(xué)科研究的應(yīng)用，正在催生一個(gè)“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、人工智能賦能”的新科研范式。優(yōu)秀的高校應(yīng)該在科研工作中全面地運(yùn)用人工智能工具，主動(dòng)地推進(jìn)科研范式變革，加速科技創(chuàng)新。

3 適應(yīng)智能化

智能化新興生產(chǎn)力必然要求新的生產(chǎn)關(guān)系。人工智能這個(gè)多學(xué)科綜合的“顛覆性”技術(shù)，正在沖擊基于工業(yè)化社會(huì)的學(xué)科架構(gòu)，跨界融合加速、泛化、深化，高?？蒲畜w系應(yīng)主動(dòng)改革以適應(yīng)智能化先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展要求。

中國(guó)高等教育自1952年院系調(diào)整以來(lái)，雖經(jīng)多次調(diào)整改革，但基本框架沒(méi)有根本變化。習(xí)近平同志指出，“人工智能具有多學(xué)科綜合、高度復(fù)雜的特征”。由人工智能引領(lǐng)第四次工業(yè)革命，將帶來(lái)所有行業(yè)、所有領(lǐng)域、所有學(xué)科的“破壞性”乃至“顛覆性”創(chuàng)新，可能徹底改變高校的學(xué)科組織體系，形成新的學(xué)科生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)前，人工智能對(duì)于大學(xué)學(xué)科變革的影響已初現(xiàn)端倪⑦李斑斑，劉進(jìn).人工智能如何促進(jìn)學(xué)科變革［J］.Chinese University Science＆Technology，2019（9）：90-93。。

學(xué)科交叉融合大勢(shì)，早已為優(yōu)秀的科學(xué)家們所洞悉。1985年4月，我國(guó)首屆交叉科學(xué)討論會(huì)在北京舉行，錢(qián)學(xué)森、錢(qián)三強(qiáng)、錢(qián)偉長(zhǎng)等出席會(huì)議。錢(qián)三強(qiáng)以“迎接交叉科學(xué)的新時(shí)代”為題，指出“在某種意義上說(shuō)，本世紀(jì)末到下世紀(jì)初將是一個(gè)交叉學(xué)科的時(shí)代”⑧熊斗寅.全國(guó)交叉科學(xué)討論會(huì)紀(jì)實(shí)［J］.體育科學(xué)，1985（3）：86-87.。1986年諾貝爾基金會(huì)主席在頒獎(jiǎng)致詞中說(shuō)：“從近幾年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的人選可明顯看到，物理學(xué)和化學(xué)之間，舊的學(xué)術(shù)界限已在不同的方面被突破。它們不僅相互交叉，而且形成了沒(méi)有鮮明界限的連續(xù)區(qū)，甚至在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等其他學(xué)科，也發(fā)生了同樣的關(guān)系。”⑨路甬祥.學(xué)科交叉與交叉科學(xué)的意義［J］.中國(guó)科學(xué)院院刊，2005，20（1）：58-60.其實(shí)，早在20世紀(jì)30年代，普朗克（Planck）就曾深刻地指出“科學(xué)是內(nèi)在的整體，被分解為單獨(dú)的學(xué)科不是由于事物的本質(zhì)，而是因?yàn)槿祟愓J(rèn)識(shí)能力的局限。實(shí)際上，存在著從物理學(xué)到化學(xué)、通過(guò)生物學(xué)和人類學(xué)到社會(huì)科學(xué)的鏈條”，他特別強(qiáng)調(diào)，“這是一個(gè)任何一處都不能被打斷的鏈條”⑩PLANCK M.Vortraege und erinnerungen：（wege zur physikalischen erkenntnis）［M］.Darmstadt，Germany：Wissenschaftliche Buchgesellschaft，1949：380.。試問(wèn)，我們當(dāng)下的學(xué)科體系以及有關(guān)的評(píng)估是不是在“打斷”這個(gè)鏈條呢？

中國(guó)高校在學(xué)科交叉方面舉步維艱，原因很多。其中重要的一條，是行政化的學(xué)科管理體制和自上而下的調(diào)整機(jī)制，不適應(yīng)科技發(fā)展規(guī)律。適應(yīng)科技發(fā)展規(guī)律，就要以問(wèn)題思維取代相對(duì)僵化的“學(xué)科”思維，如同愛(ài)因斯坦所說(shuō)，“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更為重要，因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問(wèn)題也許是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技巧?！笨茖W(xué)問(wèn)題是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯起點(diǎn)，一切科學(xué)研究、科學(xué)知識(shí)的增長(zhǎng)就是始于問(wèn)題和終于問(wèn)題的過(guò)程。推動(dòng)學(xué)科交叉融合，鏈接起普朗克鏈條，要把關(guān)注點(diǎn)從學(xué)科設(shè)置轉(zhuǎn)向提出問(wèn)題?！吧朴诤陀掠谔岢隹茖W(xué)問(wèn)題，用科學(xué)批判和理性質(zhì)疑的科學(xué)精神去審視舊的科學(xué)問(wèn)題，充分發(fā)揮創(chuàng)新性的想象力去提出新的科學(xué)問(wèn)題，尤其是提出大跨度、綜合而復(fù)雜的重大交叉科學(xué)難題就顯得更有意義了?！?路甬祥.學(xué)科交叉與交叉科學(xué)的意義［J］.中國(guó)科學(xué)院院刊，2005，20（1）：58-60.高校的科研應(yīng)是不囿于學(xué)科的面向問(wèn)題的科研。

4 保障智能化

人工智能具有技術(shù)與社會(huì)雙重屬性緊密耦合的特征。這就要求高校人工智能科研不僅要研究技術(shù)，還要研究倫理、安全等等方面，并努力在技術(shù)和社會(huì)屬性的結(jié)合上實(shí)現(xiàn)高效、低耗、安全、包容、平等、可靠AI的創(chuàng)新突破，以保障人工智能技術(shù)和經(jīng)濟(jì)與社會(huì)智能化的健康發(fā)展。習(xí)近平同志要求，“要整合多學(xué)科力量，加強(qiáng)人工智能相關(guān)法律、倫理、社會(huì)問(wèn)題研究，建立健全保障人工智能健康發(fā)展的法律法規(guī)、制度體系、倫理道德”。2021 年11 月，聯(lián)合國(guó)教科文組織第41 次全體大會(huì)通過(guò)了《人工智能倫理問(wèn)題建議書(shū)》，提出了“尊重、保護(hù)和促進(jìn)人權(quán)、基本自由以及人的尊嚴(yán)，保護(hù)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)蓬勃發(fā)展，確保多樣性和包容性，生活在和平、公正與互聯(lián)的社會(huì)中”的價(jià)值觀，和“相稱性和不損害，安全和安保，公平和非歧視，可持續(xù)性，隱私權(quán)和數(shù)據(jù)保護(hù)，人類的監(jiān)督和決定，透明度和可解釋性，責(zé)任和問(wèn)責(zé)，技術(shù)認(rèn)知和素養(yǎng)，多利益攸關(guān)方與適應(yīng)性治理和協(xié)作”等十項(xiàng)原則，以及十一個(gè)政策行動(dòng)領(lǐng)域。世界各國(guó)和科技界都在積極響應(yīng)和行動(dòng)。我國(guó)專門(mén)成立了人工智能治理專家委員會(huì)，先后提出發(fā)展負(fù)責(zé)任人工智能的八項(xiàng)原則和人工智能倫理規(guī)范，高校應(yīng)在人工智能研究和教育中加以貫徹。

為了讓人工智能技術(shù)符合人類共同價(jià)值觀地健康發(fā)展，還需要發(fā)展支撐治理原則和倫理規(guī)范的技術(shù)手段，才能讓價(jià)值觀和倫理原則真正嵌入人工智能系統(tǒng)之中。為此，需要重視發(fā)展隱私計(jì)算等保護(hù)隱私和安全的技術(shù)，以及檢測(cè)數(shù)據(jù)和算法偏見(jiàn)和去偏見(jiàn)的技術(shù)，等等。

最后，建議高校的科研管理服務(wù)要率先實(shí)現(xiàn)智能化。隨著高?？蒲械陌l(fā)展，高校科研管理服務(wù)的任務(wù)越來(lái)越繁重。一方面要更加規(guī)范、精細(xì)地嚴(yán)格管理；另一方面要減輕師生在申報(bào)項(xiàng)目、購(gòu)置器材、調(diào)研交流、發(fā)表成果等整個(gè)科研過(guò)程的管理事務(wù)性負(fù)擔(dān)，在這種情況下，務(wù)實(shí)有效地引入智能化手段，更顯必要。