人工智能化背景下水利類學科轉型升級的路徑研究
——以河海大學為例

王書昆，李偉玲

(河海大學 發(fā)展規(guī)劃與學科建設處，江蘇 南京 210098)

0 引言

學科交叉融合是我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要，是培育復合型創(chuàng)新人才的重要途徑和新學科發(fā)展的必然趨勢。“夯實學科基礎，培育新型交叉學科生長點”“下大氣力組建交叉學科群”“鼓勵有條件的大學積極設置基礎研究、交叉學科相關學科專業(yè)”“用好學科交叉融合的‘催化劑’”，未來的發(fā)展趨勢是學科交叉融合的趨勢[1]。

為了適應我國全力驅(qū)動水利治理體制和全面提升治理能力現(xiàn)代化的需求，水利部先后印發(fā)了《關于開展智慧水利先行先試工作的通知》《智慧水利總體方案》，啟動智慧水利先行先試工作，河海大學牽頭負責水利十大科技問題之“智慧水利”的研究工作。智慧水利對人工智能、計算機科學與技術等信息類學科與水利類學科開展交叉融合研究提出了迫切需求[2]。

河海大學作為行業(yè)特色型高校，堅持以“水”的特色，走特色取勝的內(nèi)涵式發(fā)展道路。堅持把傳統(tǒng)水利優(yōu)勢學科做精求強，把國家急需學科做實求優(yōu)，把新興培育學科做穩(wěn)求進，通過關聯(lián)生長，帶動其他學科高水平發(fā)展。本文以河海大學“水利特色+人工智能”交叉學科建設模式為基礎，探索水利類學科由傳統(tǒng)水利向智能水利轉型升級的發(fā)展模式，以期為高校傳統(tǒng)工程學科交叉融合、轉型升級提供可借鑒的操作路徑。

1 現(xiàn)狀分析

國家“十四五”規(guī)劃明確提出了水利發(fā)展的新愿景，構建國家水網(wǎng)，提升水資源優(yōu)化配置和洪旱災害防御能力，智慧水利應時而生，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術為水利事業(yè)蓬勃發(fā)展注入新動力。

1.1 涉及水利工程學科的交叉學科建設現(xiàn)狀

2021年6月30日，教育部公布了6所自主設置了9個涉及水利工程學科交叉學科的高校。設置高校均為“雙一流”高校，其中天津大學、大連理工大學、河海大學、四川大學等4所高校均在智慧水利等建設方向設置交叉學科，如大連理工大學設置智能防災與應急管理、智慧城市建造與管理等交叉學科，圍繞“水利+土木”傳統(tǒng)工程類學科探索智能化交叉融合；河海大學、四川大學瞄準水利行業(yè)從“信息化”向“智能化”發(fā)展轉變中存在的基礎問題和變革性技術需求，以“人工智能+智慧水利”交叉研究為核心形成“人工智能+智慧水利”交叉學科特色。

1.2 人工智能交叉學科建設模式

隨著我國數(shù)據(jù)科學的加緊布局，數(shù)據(jù)科學、人工智能等領域迎來了重大發(fā)展機遇，“智能+”“智慧+”等逐漸融入制造、教育、醫(yī)療、交通等領域，已成為熱門交叉方向。國家先后發(fā)布多項文件指導人工智能發(fā)展。

2021年6月，教育部公布了21所高校自主設置的人工智能交叉學科。多數(shù)為行業(yè)特色高校，“雙一流”高校17所，其他高校4所。高校人工智能學科建設多為利用發(fā)揮自身優(yōu)勢與特色，明確發(fā)展方向。建設模式主要有3種：一是與行業(yè)特色結合，推進“學科特色+人工智能”模式；二是依托計算機信息等學科，打造“人工智能+X”模式；三是以校企合作的形式，建設“人工智能+企業(yè)”模式。

1.2.1 發(fā)揮行業(yè)特色，推進“特色學科+人工智能”模式

重慶大學擁有3個“雙一流”建設學科，分別是機械、電氣、土木，學校制定“學科群+人工智能”建設計劃，激活“雙一流”學科發(fā)展的內(nèi)生動力，實現(xiàn)傳統(tǒng)學科升級改造。中國石油大學(北京)人工智能學院在“智慧油氣田”“智能鉆井”“智慧煉廠”“智慧管網(wǎng)”等方面開展研究與應用。哈爾濱工程大學人工智能研究院構建“船海核特色+人工智能”特色交叉發(fā)展路線。

1.2.2 依托信息類學科，打造“人工智能+X”模式

天津大學實施“天智計劃”，打造特色交叉學科組織模式——“人工智能+其他交叉領域”的“天大模式”。以拔尖創(chuàng)新人才為切入點，通過整合校內(nèi)計算機、軟件、自動化與信息、數(shù)學等學術資源，消除了無法大幅度交叉的學科壁壘，不斷賦能傳統(tǒng)優(yōu)勢學科，推動學科高峰不斷涌現(xiàn)。

1.2.3 強化校企合作，建設“人工智能+企業(yè)”模式

武漢大學與小米公司簽署協(xié)議，共建人工智能聯(lián)合實驗室,在人工智能領域展開科技戰(zhàn)略合作。清華大學交叉信息研究院與南京市共同建立南京圖靈人工智能研究院，在“人工智能+”領域簽署全面合作協(xié)議。

2 水利類學科向人工智能方向轉型升級推進路徑

水利類學科應面向生態(tài)文明建設、長江大保護、黃河流域生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展、“一帶一路”倡議等國家戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展需求，制定“智慧水利+人工智能”建設計劃，構建以“智慧水利+人工智能+大數(shù)據(jù)”為核心的學科交叉創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，激活水利學科發(fā)展的內(nèi)生動力，實現(xiàn)傳統(tǒng)水利學科升級改造，推動信息、人工智能、數(shù)理等學科與涉水學科深度交叉融合，在智慧水利、智慧城市、智慧交通等方面形成特色。

2.1 學科研究方向及研究內(nèi)容

響應“人工智能+X”國家發(fā)展戰(zhàn)略、服務水利行業(yè)重大應用需求，瞄準水利行業(yè)從“信息化”向“智能化”發(fā)展轉變中存在的基礎問題和變革性技術需求，以“人工智能+智慧水利”交叉研究為核心，從基礎理論方法、共性支撐技術、應用引領技術3個層面，聚焦面向行業(yè)應用的AI基礎理論、數(shù)據(jù)智能感知處理、智能協(xié)同決策與裝備技術、水資源智能調(diào)控、水利工程健康監(jiān)測等5個方向開展前瞻性研究，在面向行業(yè)應用的人工智能理論方法與關鍵技術體系上取得突破，形成“人工智能+智慧水利”交叉學科特色(見圖1)。

2.2 創(chuàng)建獨立建制的跨學科研究機構

學校的學術組織架構是以院系為載體，院系設置帶有明確的學科界限，使得交叉學科在開展教學與科研活動時，有較難跨越的學科壁壘[3]。因而，設置交叉學科研究院，是交叉學科發(fā)展的必然選擇。河海大學獨立設置人工智能學院，在組織架構上與學校各學院(學部、系)并列。通過研究生培養(yǎng)項目和中心聘任研究員的方式與各院系建立互動關系，作為資源配置的增量改革，在管理體系和評價機制上享有一定的自主權。人工智能學院下設1個人工智能教學系和5個研究所，研究所根據(jù)人工智能學科研究方向設置，分別為AI基礎理論研究所、數(shù)據(jù)智能感知處理研究所、智能協(xié)同決策與裝備技術研究所、水資源智能調(diào)控研究所、水利工程健康監(jiān)測研究所。

人工智能學院領導班子全面負責科學研究、人才培養(yǎng)和行政管理工作，對“三重一大”問題，通過黨政聯(lián)席會行使集體決策。學院設置交叉學科學術分委員會、人才評議小組，學術分委員負責人才隊伍建設、學科建設、人才培養(yǎng)質(zhì)量，人才評議小組負責人才引進、人事考核評聘。學院實施特區(qū)管理，人工智能學院享受人才政策單列、博士后支持政策單列、研究生指標單列、科研用房相對集中的“三單列一集中”特殊支持政策，為學科交叉提供制度保障[4]。

2.3 構建多元化的人才聘任和流動機制

交叉學科研究與教學已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的學科邊界，這需要學校對組織架構、教師聘任、業(yè)績考核等方面進行變革[4]。人工智能學院在人才聘任形式上采用社會招聘和校內(nèi)院系聯(lián)聘的雙通道形式，構建多元化的人才聘任機制；并通過交叉學科學術分委會、人才評議小組對跨學科教師進行科學考核評聘。

(1)構建多學科教師聯(lián)合聘任制度。學院與學科交叉關聯(lián)院系進行教師聯(lián)聘(人事關系不在人工智能學院)，面向計算機科學與技術、信息與通信工程、水利工程、土木工程、地質(zhì)資源與地質(zhì)工程等涉及交叉學科，開展校內(nèi)教師聯(lián)聘，打破固化的院系身份歸屬，明確聯(lián)合聘任方的責任和義務。

(2)向全球招聘人工智能學科教師。面向校內(nèi)相關學科(計算機科學與技術、信息與通信工程、水利工程、土木工程、地質(zhì)資源與地質(zhì)工程等)及海內(nèi)外進行人才專聘(人事關系在人工智能學院)。專聘人員采用協(xié)議年薪制，3年為1個聘期，學校全額出資，待遇略高于學校同類人員水平，特殊人才可實行一人一議。專聘人員解聘后，解除與學院和學校的聘任關系。

(3)構建交叉學科教師考核評價體系。通過交叉學科學術分委會、人才評議小組，依據(jù)“質(zhì)量、創(chuàng)新、貢獻”原則，對跨學科教師的科研成果、業(yè)績考核、項目申報及職稱晉升進行科學評價。專聘人員實行年度考核和聘期考核制度，嚴格依據(jù)考核指標和被考核對象的目標任務，對其聘期內(nèi)的政治思想表現(xiàn)、教學和科研工作業(yè)績、崗位職務履行情況等進行考核。

2.4 構建以項目為中心的交叉科研合作機制

人工智能學院在科研組織形式上構建以項目為中心的科研合作機制，實施“項目+團隊”跨學科交叉研究培育專項計劃，建設跨院系、跨學科的公共科研平臺。

(1)組織跨學科團隊，創(chuàng)新交叉學科組織方式。在重大科學問題和國家社會發(fā)展需求的指引下，圍繞交叉前沿學術問題通過強強聯(lián)合、優(yōu)勢互補、交叉融合等形式組建多支跨學科學術帶頭人(Principle Investigator)團隊，以制度和機制創(chuàng)新推動“學科方向-PI團隊-科研項目”一體化發(fā)展[5]。

(2)實施“項目+團隊”跨學科交叉研究培育專項計劃。學校每年設置交叉學科專項基金，額度為50萬～100萬元，聚焦新興、前沿、交叉學科領域，建立以“學術問題為導向”的科研組織模式，設置委托性和競爭性項目，以交叉學科團隊形式進行申報，所有項目成員均為共同申請人，申請人所在院系均為項目依托單位，以國家自然科學基金面上項目獲批情況為交叉學科專項基金成效考核指標。交叉學科團隊通過交叉研究獲得的國家自然科學基金、高水平論文等成效指標，在校內(nèi)職稱評聘考核時允許該團隊中的2名教師同時使用。

(3)建設跨院系、跨學科的公共科研平臺。依托國家重點實驗室、國家工程研究中心在交叉科學研究和交叉人才培養(yǎng)中的作用，由人工智能學院牽頭申報建設水利人工智能技術教育部重點實驗室，建立高度集成、共享共治、交叉應用的產(chǎn)學研一體化的協(xié)同創(chuàng)新平臺。妥善處理跨學科平臺構建過程中組織架構、團隊建設、資源共享與學科融合等問題。

2.5 建立學科交叉融合的人才培養(yǎng)新模式

河海大學對人工智能學院實行招生計劃單列，保證招生規(guī)模和質(zhì)量。通過交叉學科學位分委會申報交叉學科方向研究生導師，同時，不斷理順導師管理機制，采取“跨學科導師”“項目導師”“雙導師”等多種形式加強和完善導師管理，服務交叉學科發(fā)展。交叉學科研究生培養(yǎng)采取“雙導師”制，第一導師由水利類學科教師擔任，第二導師由其他學科教師擔任。在人工智能交叉學科研究生培養(yǎng)中，實施教學工作量共用制[6]，交叉學科“雙導師”工作量權重一致，不予以折減。

注重跨學科、跨專業(yè)交叉復合型人才培養(yǎng)，制定一流人才交叉創(chuàng)新能力培育行動計劃，從培養(yǎng)理念、培養(yǎng)方式、課程體系、師資隊伍等層面探索構建跨學科人才培養(yǎng)模式。一是改革課程體系，在全校相關本科生、研究生專業(yè)開設交叉學科課程，如工程類專業(yè)開設計算機類必修課程、計算機類專業(yè)開設工程類必修課程等；二是改革培養(yǎng)方式，開設人工智能專業(yè)雙學位課程，鼓勵工程類專業(yè)選修人工智能雙學位；三是改革教學隊伍，組建交叉學科教學團隊，推行跨學科教師共同授課機制。

3 結語

加強學科交叉融合發(fā)展、促進學科之間協(xié)同創(chuàng)新合作，是學校拓展學科發(fā)展新增長點的重要途徑。水利類學科需要聚焦“水”領域重大需求，進一步推進學科交叉融合，圍繞人才培養(yǎng)模式、人事管理政策、資源分配方式等方面進行系統(tǒng)化改革，才能實現(xiàn)交叉匯聚、傳統(tǒng)優(yōu)勢學科轉型升級的可持續(xù)發(fā)展。