人工智能專業數學為基的交叉學科

2019-05-29 16:57:57北京考試報

　　“人工智能專業都要學什么課程？畢業后做什么？”近期北京航空航天大學、北京理工大學等高校集中舉辦校園開放日，與人工智能相關的新專業引起考生和家長關注。

　　今年首批35所高校啟動人工智能本科專業招生。到2020年，我國將建立50家人工智能學院、研究院或交叉研究中心，培育人工智能創新研究團隊和專門高級人才。人工智能炙手可熱。

　　那么，什么樣的人適合學人工智能專業？有哪些專業和人工智能有關呢？

　　北京40所高校培養人工智能相關人才

　　剛剛在北京閉幕的國際人工智能與教育大會相關數據顯示，目前，北京地區有40所高校培養與人工智能直接相關的大學生，在校生41169人，相關教師8501人。其中，18所高校培養博士研究生，29所高校培養碩士研究生，24所高校培養本科生，5所高職院校培養高職生。

　　在研究生培養方面，博士、碩士研究生的學科主要集中在計算機科學與技術、電子科學與技術、控制科學與工程、軟件工程、信息與通信工程、石油天然氣等一級學科。研究方向主要是機器感知與機器學習、機器感知與智能、機器學習與模式識別、人工智能及應用、人工智能、大數據、機器學習、智能控制、機器人系統、人工智能技術、工業過程智能控制、智能檢測技術、物聯網等。

　　學位類型方面包括博士學位、碩士學位和專業學位。清華大學、中國農業大學、北京化工大學、北京郵電大學、中國傳媒大學、中央美術學院、北京工商大學、北京物資學院、北京信息科技大學等設有相關的專業學位。

　　在專業方向上，碩士學位研究方向名稱中含“人工智能”的有10所高校，分別是北京大學、北京交通大學、北京科技大學、北京化工大學、北京郵電大學、中國石油大學、中國地質大學、中國科學院大學、首都經濟貿易大學、北京物資學院。研究方向主要是人工智能理論與方法、人工智能的應用、人工智能產業創新、人工智能與模式識別等。

　　博士學位研究方向名稱中含“人工智能”的有6所高校，分別是北京交通大學、北京科技大學、北京郵電大學、華北電力大學、中國科學院大學、北京工業大學。研究方向主要包括人工智能的理論和技術研發與應用等。

　　在本科生培養上，專業主要集中在計算機科學與技術、智能科學與技術、電子信息科學與技術、自動化、軟件工程、信息管理與信息系統、機器人工程等。

　　中國人民大學今年成立高瓴人工智能學院，為二級獨立學院，將開展人工智能學科和相關交叉學科領域本、碩、博人才培養和科學研究工作，預計2020年9月開始招生。

　　作為全國高等教育資源最集中的城市之一，北京發展人工智能具有得天獨厚的優勢，豐富的教育資源正在助推北京人工智能產業加速發展。公開資料顯示，目前，北京擁有核心人工智能企業約400家，占全國人工智能企業總數近三成；北京人工智能人才約3萬人，占全國人才總數的27.9%，人才數量居全國首位。

　　工科專業數學是基礎

　　教育部于今年3月底公布了2018年度普通高等學校本科專業備案和審批結果，全國共有35所高校獲首批人工智能新專業建設資格。其中，在京高校共4所，分別為北京科技大學、北京交通大學、北京航空航天大學、北京理工大學。這些專業均屬于工學門類，修業年限為4年。

　　人工智能專業需要學哪些課程？適合什么樣的學生報考？

　　北京航空航天大學人工智能專業計劃每年招收30名本科生，將聯合計算機學院、人工智能研究院、數學與系統科學學院等實施專業交叉培養模式。有關老師介紹，北航人工智能專業的核心課程體系中數學的比重高，有數學分析、概率、代數等，還設置了最優化方法及智能計算中的數學。其中智能計算中的數學講授綜合運用數學知識解決學科專業核心問題，為學生建立數學與專業間的橋梁。由于人工智能具有顯著的學科交叉特性，因此人工智能專業必修課中還包含了認知科學與控制科學相關課程。在必修課基礎上，人工智能專業將規劃大數據智能、智能交互、智能計算體系結構、社會網絡數據工程、統計機器學習等若干參考課程模塊。

　　蘭州大學由信息科學與工程學院開設人工智能本科專業，從2019年秋季開始招收本科生，首批預計招收60人。學校在推動多學科交叉復合培養模式上進行了多年探索實踐。人工智能專業學生在低年級將學習數據建模與分析、仿生計算基礎、認知機器人學等基礎課程群，在高年級有認知神經與腦科學、信息可視化技術、人機交互等課程群作為選修“課程包”，擴展創新學科交叉應用能力。

　　西安交通大學從2017年開始籌備人工智能本科生試驗班，按課程群分類設置，包括通識教育、數學與統計、科學與工程、人工智能、計算機科學、機器人等11個課程群。

　　清華大學今年新增人工智能學堂班（簡稱“智班”），由世界著名計算機科學家、圖靈獎得主姚期智院士領銜。智班將從2019年秋季開始招收本科生，培養特點為廣基礎、重交叉。在本科低年級階段，通過數學、計算機與人工智能的核心課程，為學生打下扎實寬廣的基礎；在本科高年級階段，通過交叉聯合“AI+X”課程項目的方式，讓學生有機會將人工智能與其他學科前沿相結合，在以人工智能促進不同學科發展的同時深化對人工智能的理解，推動人工智能前沿的發展。

　　南京大學人工智能學院將采用全新的課程設置和培養模式。院長周志華表示，課程設置將會和一般的計算機專業有很大差別，除了為學生安排較強的數學基礎課程，幫助他們打牢基礎外，還將把人工智能專業涉及的各方面知識匯集，建立一個全面的教育課程體系。人工智能更多的是與計算機科學、數學、工程學有關，而智能科學本身更多地與認知科學、神經科學、腦科學有關。人工智能專業知識主要包括機器學習、模式識別與計算機視覺、自然語言處理、多智能體系統、啟發式搜索、計算智能、語音信息處理、機器學習系統平臺、人工智能程序設計、智能系統、機器人等。高水平人工智能人才需要數學基礎好，計算、軟件程序功底扎實，人工智能專業知識全面。因為人工智能所面對的問題千變萬化，所以涉及的數學工具種類多樣，無論是在抽象建模還是模型算法分析設計環節，都依賴良好的數學基礎。事實上，人工智能的核心領域——機器學習是計算機科學中對數學基礎要求最高的分支之一。

　　解決現實的人工智能應用任務往往同時涉及多種人工智能專業知識，需有效進行融合發揮。因此，高水平的、能解決企業關鍵技術難題的人才須具備全面的人工智能專業知識。此外，人工智能要解決的都是充滿不確定性的復雜任務。如果考生不擅長處理復雜任務，不善于處理隨時隨地出現的不確定性工作，那就不太適合這個專業和行業。

　　200多個新專業和人工智能相關

　　除了人工智能，還有很多專業與人工智能行業發展密切相關。教育部公布的2018年度普通高等學校本科專業備案和審批結果名單中，101所高校新增機器人工程專業，96所高校新設智能科學與技術專業，50所高校新增智能制造工程專業。

　　北京大學今年開設機器人工程本科專業。專業課程以培養學生掌握典型機器人動力學與控制、仿生結構設計、智能感知、人機交互、微納操作等技術開發應用為重點，致力于培養未來面向機器人、智能制造、人工智能等領域的領軍人才。

　　今年4月，北大在科技創新大會上宣布成立人工智能研究院。以國家新一代人工智能發展規劃和教育部《高等學校人工智能創新行動計劃》為指導，發力建設世界一流智能學科、服務國家人工智能重大戰略、培養智能學科一流人才的主要支撐平臺。研究方向包括人工智能數理基礎和認知科學基礎、智能感知、機器學習、類腦計算、人工智能治理以及智能醫療、智能社會等方面。

　　天津大學今年新增的8個本科專業中，有5個人工智能相關本科專業，分別是數據科學與大數據技術、智能電網信息工程、智能制造工程、網絡空間安全、人工智能。天大于2018年5月正式成立人工智能學院，面向人工智能高端人才培養、人工智能基礎和技術研發、人工智能科研平臺和團隊培育以及社會服務功能進行建設。與此同時，天大作為“新工科”教育改革的領跑者，在多個工科專業學科具有傳統優勢，將立足人工智能學科建設，推進人工智能與傳統工科交叉融合，在形成“人工智能+X”的復合專業人才培養新模式上具有獨特優勢。

　　浙江大學新增機器人工程、人工智能本科專業。浙大機器人工程專業學生的專業主干課程有機器人導論、機器人學、機器人驅動與控制、機器視覺、機器學習、人工智能導論等。而人工智能本科專業學生將納入新設立的竺可楨學院圖靈班，配備以圖靈獎獲得者Whitfield Diffie教授、潘云鶴院士、吳朝暉院士、陳純院士等為首的專業導師團隊，培養厚基礎、高素養、深鉆研、寬視野，引領世界計算機領域發展的拔尖創新人才。