西安交通大學(xué)人工智能學(xué)院人工智能與機(jī)器人研究所劉劍毅2024年5月25日廈門一、人工智能本科專業(yè)建設(shè)的背景和挑戰(zhàn)二、西安交大人工智能人才培養(yǎng)歷史經(jīng)緯三、西安交大人工智能本科專業(yè)課程設(shè)置2n人工智能對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的挑戰(zhàn)已然形成，數(shù)據(jù)也已成為世界上最重要的資源n通過(guò)人工智能技術(shù)收集各種信息和數(shù)據(jù)，入侵一個(gè)國(guó)家乃至人類本身已成為可能，因此，人工智能同樣會(huì)帶來(lái)政治和社會(huì)人文風(fēng)險(xiǎn)n人工智能模糊了物理現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)和個(gè)人的界限，衍生出復(fù)雜的倫理、法律和安全問(wèn)題n應(yīng)對(duì)上述深刻問(wèn)題帶來(lái)的挑戰(zhàn)，大學(xué)已成為解決這些重大問(wèn)題的主角3n人工智能正在成為一種通識(shí)教育，滲透進(jìn)入其他知識(shí)與技術(shù)教育之中n需要將計(jì)算和人工智能的力量帶到所有學(xué)習(xí)領(lǐng)域，融合其他學(xué)科的見解和觀點(diǎn)共同塑造計(jì)算和人工智能的未來(lái)數(shù)據(jù)與融合所有學(xué)習(xí)領(lǐng)域數(shù)據(jù)與融合4計(jì)算與人工智能45o如果智能機(jī)器成為史上無(wú)所不知的“最強(qiáng)大腦”，這樣，在學(xué)習(xí)知識(shí)方面，人類肯定學(xué)不過(guò)機(jī)器；那么我們究竟還需要學(xué)什么？怎樣學(xué)習(xí)？學(xué)習(xí)的目標(biāo)、內(nèi)容、方法如何變革，才能適應(yīng)人機(jī)協(xié)同的智能教育？6道和了解的一切?！眔創(chuàng)造力不是知識(shí)掌握的能力，它表現(xiàn)在想象力、聯(lián)想力、觀察力、思辨力、變通力、好奇心o人工智能本科專業(yè)建設(shè)不應(yīng)簡(jiǎn)單地停留在知識(shí)傳授的層面上，要注重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和應(yīng)用各種工具解決問(wèn)題的能力國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)首批創(chuàng)新中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)自動(dòng)化與人工智能能交通協(xié)會(huì)杰業(yè)班研究群體創(chuàng)新團(tuán)出研究科(現(xiàn)1958198119828687881991949596200001071014195819811982868788微機(jī)視覺與車輛牌照微機(jī)視覺與車輛牌照微機(jī)微機(jī)語(yǔ)音片陜西省陜西省人才”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持性頂尖2024-5-25l1981年，首批獲得“控制科學(xué)與工程”碩士和一級(jí)學(xué)科博士授予權(quán)l(xiāng)1982年，設(shè)立“模式識(shí)別與智能系統(tǒng)”二級(jí)學(xué)科(現(xiàn)為國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科）l1986年，在國(guó)內(nèi)率先成立了人工智能專職研究機(jī)構(gòu)—人工智能與機(jī)器人研究所（簡(jiǎn)稱“人機(jī)所”培養(yǎng)了一大批人工智能領(lǐng)域碩士、博士人才。l2017年，設(shè)立以鄭南寧院士為首席教授的“人工智能試驗(yàn)班”。l2018年，成立“人工智能學(xué)院”并招收第一批本科生。l2019年，獲教育部首批“人工智能專業(yè)”辦學(xué)資格2024-5-25認(rèn)知計(jì)算與機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)視覺與認(rèn)知計(jì)算與機(jī)器學(xué)習(xí)模型芯片與計(jì)算架構(gòu)智能系統(tǒng)與應(yīng)芯片與計(jì)算架構(gòu)智能系統(tǒng)與應(yīng)用先進(jìn)計(jì)算架構(gòu)無(wú)人駕駛智能車算法人工智能處理芯片面向重大應(yīng)用的人工智算法人工智能處理芯片9n人工智能是一門新興的技術(shù)科學(xué)，具有多學(xué)科綜合、高度復(fù)雜的特征以及滲透力和支撐性強(qiáng)等特點(diǎn)，其學(xué)科特性決定了人工智能的人才培養(yǎng)具有高度挑戰(zhàn)性指導(dǎo)思想：l重視思考“未來(lái)的人工智能需要從哪些學(xué)科獲得靈感？”,堅(jiān)持多學(xué)科的深度交叉融合l注重“腦”(Mind)與“手”(Hand)相結(jié)合，即“知識(shí)的學(xué)習(xí)”與“動(dòng)手的實(shí)踐”相融相長(zhǎng)l強(qiáng)調(diào)形成“系統(tǒng)性”思維，即從科學(xué)到工程、從算法到應(yīng)用、從軟件到硬件，為培養(yǎng)具有“科學(xué)家素養(yǎng)”的工程師以及人工智能相關(guān)領(lǐng)域的領(lǐng)軍人才奠定知識(shí)和能力的基礎(chǔ)n人工智能專業(yè)學(xué)生按“拔尖人才培養(yǎng)試驗(yàn)班”進(jìn)行選拔和管理，專業(yè)培養(yǎng)由人工智能學(xué)院執(zhí)行，集優(yōu)勢(shì)教學(xué)資源，探索和實(shí)踐拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式n學(xué)?！笆奈濉币?guī)劃教材建設(shè)項(xiàng)目已立項(xiàng)15本教材：包括《計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》（上、下）、《人工智能的科學(xué)理解》、《計(jì)算神經(jīng)工程》等n2021年度校內(nèi)選拔報(bào)名人數(shù)共677人，居各類試驗(yàn)班報(bào)名人數(shù)第二名，相較2019年同比增長(zhǎng)20.2%n目前本科生每年招生人數(shù)穩(wěn)定在70人左右，2個(gè)教學(xué)班校內(nèi)選拔校內(nèi)選拔,18,30%60人68人60人68人少年班選拔,12,20%高考招生,30,50%l強(qiáng)化并改革實(shí)踐培養(yǎng)環(huán)節(jié)，構(gòu)建從課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)到導(dǎo)師制科研訓(xùn)練、國(guó)際訪學(xué)、一流企業(yè)實(shí)習(xí)的貫通式實(shí)踐培養(yǎng)體系。經(jīng)過(guò)審慎研討，人工智能學(xué)院計(jì)劃建設(shè)9個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，支撐21門課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和4門專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)、368個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)課程。程序算法設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室程序算法設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)視覺與深度學(xué)習(xí)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)室自主無(wú)人系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室自主無(wú)人系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用教學(xué)實(shí)驗(yàn)室圖形與人機(jī)交互教學(xué)實(shí)驗(yàn)室圖形與人機(jī)交互教學(xué)實(shí)驗(yàn)室信號(hào)處理與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)室人工智能競(jìng)賽實(shí)訓(xùn)基地人工智能競(jìng)賽實(shí)訓(xùn)基地認(rèn)知與腦信號(hào)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室人工智能專業(yè)9個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室n西安交通大學(xué)與舜宇集團(tuán)合作，成立寧波市舜安人工智能研究院；以此為平臺(tái)，成立西安交通大學(xué)人工智能學(xué)院產(chǎn)教融合工程教育基地；每年小學(xué)期該n人工智能學(xué)院還與曠視科技、航天五院、中國(guó)電信陜西分公司、長(zhǎng)慶油田數(shù)字化中心、大唐移動(dòng)通信有限公司、濰柴動(dòng)力等知名高科技企業(yè)、研究所深n積極探索人工智能本科生教育教學(xué)改革，獲批教育部教改項(xiàng)目2項(xiàng)序號(hào)負(fù)責(zé)人1教育部新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目面向新工科的人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)機(jī)制探索與實(shí)踐鄭南寧2教育部高校人工智能教學(xué)資源建設(shè)項(xiàng)目人工智能專業(yè)知識(shí)體系與教學(xué)資源建設(shè)及實(shí)踐鄭南寧n建設(shè)本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室面積約542.42平米，開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程：數(shù)字信號(hào)處理、現(xiàn)代控制工程、計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等n積極探索人才培養(yǎng)的新模式，實(shí)施本科生參與科研的“X計(jì)劃”，鼓勵(lì)學(xué)生參加校內(nèi)外學(xué)科及素質(zhì)教育類競(jìng)賽，取得了可喜的成績(jī)l潘遠(yuǎn)志（人工智能實(shí)驗(yàn)班首屆本科生）領(lǐng)團(tuán)隊(duì)參加第五屆“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，獲得省級(jí)金獎(jiǎng)、最佳帶動(dòng)就業(yè)獎(jiǎng)、國(guó)家級(jí)銀獎(jiǎng)，共同創(chuàng)業(yè)，獲得500萬(wàn)元天2019年9月，“中國(guó)人工智能教育聯(lián)席會(huì)”在西安成立，其宗旨是響應(yīng)并貫徹落實(shí)國(guó)家《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》、教育部《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，聯(lián)合各會(huì)員單位，緊緊圍繞全面提高人工智能人才培養(yǎng)這個(gè)核心，共同研討新工科背景下人工智能人才培養(yǎng)的理念、方法和機(jī)制，抓好人n以30多年來(lái)人工智能與機(jī)器人研究所在人工智能領(lǐng)域的研究探索和研究生培養(yǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，成立教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、課程設(shè)置工作組，2023年10月出版《人工智能本科專業(yè)知識(shí)體系與課程設(shè)置（第二版）》l八大課程群包含37門課程，其中必修25門、選修12門（至少選修7門）“基礎(chǔ)課程群”——為人工智能的專業(yè)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)除了有關(guān)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)的通識(shí)課程外，還設(shè)置了“計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的專業(yè)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)除了有關(guān)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)的通識(shí)課程外，還設(shè)置了“計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”、“博弈論”、“信息論”等課程設(shè)置了計(jì)算機(jī)學(xué)科核心的程序設(shè)計(jì)、算法與理論、體系結(jié)構(gòu)等相關(guān)課程l在國(guó)內(nèi)首次開設(shè)特色課程“計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”，含I、II兩部分，其中第I部分64學(xué)時(shí)，第II部分32學(xué)時(shí)，合計(jì)96學(xué)時(shí)，每屆人工智能實(shí)驗(yàn)班開設(shè)l主要內(nèi)容包含：邏輯學(xué)基礎(chǔ)、集合與組合分析、圖論基礎(chǔ)、勒貝格測(cè)度、矩陣及應(yīng)用、數(shù)值計(jì)算、優(yōu)化基礎(chǔ)、點(diǎn)集配準(zhǔn)及應(yīng)用等l教材即將出版（I、II兩冊(cè)共計(jì)400余頁(yè)，約60萬(wàn)字“主干課程群”——為本科生奠定穩(wěn)固的專業(yè)核心技術(shù)根基通過(guò)不同層次的課程內(nèi)容啟發(fā)學(xué)生探索人工智能的未來(lái)與奧秘機(jī)器人是人工智能在物理現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用的載體，具有重要的地位，著重介紹基礎(chǔ)及拓展性的機(jī)器人相關(guān)技術(shù)強(qiáng)化工具與平臺(tái)在人工智能發(fā)展中的重要性,涉及相當(dāng)廣泛的架構(gòu)、系統(tǒng)、應(yīng)用等,旨在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用人工智能技術(shù)開發(fā)工具和動(dòng)手的能力n為什么要開設(shè)人工智能系統(tǒng)類課程n為什么要開設(shè)人工智能系統(tǒng)類課程系統(tǒng)類課程是人工智能教育的重要部分也是學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)付諸實(shí)現(xiàn)的必須環(huán)節(jié)人工智能系統(tǒng)類課程機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺、自然語(yǔ)言處理、醫(yī)學(xué)圖像處理、圖形學(xué)、計(jì)算攝影學(xué)、機(jī)器人學(xué)……計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)：編譯原理、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)原理Torch、PyTorch、TensorFlow、…編程語(yǔ)言：Torch、PyTorch、TensorFlow、…編程語(yǔ)言：java、……n深度學(xué)習(xí)工具與平臺(tái)（AISystem）課程主要講解人工智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)n當(dāng)前國(guó)內(nèi)大部分人工智能課程主要集中在理論、算法或應(yīng)用，而與系統(tǒng)相關(guān)的課程比較匱乏。本課程能讓人工智能教育變得更加全面和深入，以促進(jìn)人工智能與系統(tǒng)交叉人才的培養(yǎng)n專門聘請(qǐng)微軟亞洲研究院資深研究員授課，建成Github課程網(wǎng)站n系統(tǒng)學(xué)習(xí)并掌握深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)的原理及組成。-通過(guò)實(shí)例全面了解深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)-了解深度學(xué)習(xí)整個(gè)生命周期需要的系統(tǒng)技術(shù)n了解深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)領(lǐng)域前沿的研究方向。-通過(guò)課程和課后論文閱讀了解系統(tǒng)與人工智能交叉領(lǐng)域的前沿研-提高定義和選擇研究問(wèn)題的能力n通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)提高動(dòng)手搭建系統(tǒng)和解決問(wèn)題的能力。-簡(jiǎn)單而生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)深入理解系統(tǒng)內(nèi)部原理-為以后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)人工智能相關(guān)的系統(tǒng)打好基礎(chǔ)“交叉課程群”——為學(xué)生奠定基本的認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、人文社會(huì)科學(xué)等學(xué)科交叉知識(shí)旨在培養(yǎng)學(xué)生成為負(fù)責(zé)任的科學(xué)家和工程師2設(shè)置了認(rèn)知、神經(jīng)科學(xué)與工程相關(guān)的基礎(chǔ)課程，借鑒認(rèn)知心理學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等領(lǐng)從腦認(rèn)知和神經(jīng)科學(xué)獲得靈感和啟示“專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程群”——強(qiáng)化并改革實(shí)踐培養(yǎng)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)題的能力l國(guó)內(nèi)首次為人工智能本科生開設(shè)特色課程“計(jì)算神經(jīng)工程導(dǎo)論”課程，編寫了國(guó)內(nèi)首本“計(jì)算神經(jīng)工程”配套教材，32學(xué)時(shí)l主要內(nèi)容包含：神經(jīng)生理學(xué)基礎(chǔ)、腦信號(hào)原理與獲取、峰電位序列信號(hào)處理與分析、功能磁共振成像的處理與分析、脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與應(yīng)用、腦-機(jī)接口技術(shù)等l教材即將出版，共計(jì)280余頁(yè)，約18萬(wàn)字2024-5-25課程目標(biāo)：n基礎(chǔ)掌握基本概念、術(shù)語(yǔ)、重要實(shí)驗(yàn)結(jié)論熟悉認(rèn)知心理學(xué)的實(shí)驗(yàn)范式n更加了解我們?nèi)祟愖陨硪钥茖W(xué)探究的視角理解人類日?；顒?dòng)和思維特點(diǎn)n拓展能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)解決感興趣的課題啟發(fā)新型人工智能算法的設(shè)計(jì)2024-5-25n教學(xué)安排-1導(dǎo)言-2感覺和知覺-3模式識(shí)別-4心理學(xué)實(shí)驗(yàn)范式設(shè)計(jì)-5注意-6意識(shí)-7記憶模型和短時(shí)記憶-8長(zhǎng)時(shí)記憶系統(tǒng)-9遺忘與識(shí)記-10知識(shí)的表征-11邏輯推理與概念形成-12決策-13問(wèn)題解決與創(chuàng)造性-14智力2024-5-25n創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維（DesignThinking）是一種以人為本、問(wèn)題解決為導(dǎo)向的方法，用于解決復(fù)雜問(wèn)題和創(chuàng)新阿克曼底盤差速輪底盤超聲波雷達(dá)計(jì)算平臺(tái)選型，確定算阿克曼底盤差速輪底盤超聲波雷達(dá)力需求