人工智能专业体系建设探索

人工智能专业体系建设探索作者：周益民田玲陈文宇
来源：《高教学刊》2020年第16期
摘要：随着人工智能上升为国家发展战略，新一代人工智能的发展由从前的暗潮涌动逐渐呈现出声势浩大的趋势。

高等教育服务于新时代国家发展、社会需要，加快人工智能专业建设工作亟为迫切。

文章分析了高等教育建设人工智能专业进行人才培养的充分必要性，旨在促进现代高等教育与时代发展齐驱并进。

围绕如何培养下一代的学术精英人才、行业领军人物这一主题，系统阐释了在计算机学科大类之下新增人工智能专业，揭示专业内涵，细化培养目标，阐释课程架构，确保师资队伍建设和软硬件资源投入，构建出一整套人工智能专业人才培养体系。

关键词：人工智能;大类培养;课程体系;师资建设;人才培养
中图分类号：G640 文獻标志码：A 文章编号：2096-000X（2020）16-0092-05
Abstract： With the promotion of artificial intelligence as a national development strategy， the development of the new generation of artificial intelligence has gradually shown a thunderous trend from the previous undercurrent surges. It is urgent to accelerate the construction of artificial intelligence specialty based on that higher education serves national and social development in the modern era. This paper analyzes the sufficiency and necessity of artificial intelligence specialty construction and talent cultivation in higher education， which aims to promote the development of modern higher education with the time. Focusing on the theme of how to cultivate the next generation of academic elites and industry leaders， this paper systematically elucidates the new AI specialty under the general category of computer science， reveals the connotation of the specialty， refines the training objectives， explains the curriculum structure and ensures the faculty construction and the input of software and hardware resources， which build a complete AI professional talent training system.
Keywords： artificial intelligence; major cultivation; curriculum system; faculty construction; talent cultivation
一、概述
自2006年以来，人工智能（artificial intelligence，AI）的发展迎来了第三次浪潮。

谷歌、IBM、百度、腾讯等商业巨头的参与，使得人工智能方向的科学研究从学术界的沙盘模拟演变为大规模团体实战[1]。

2017年是中国人工智能战略驱动的最为关键的一年。

3月，人工智能首次被写入政府工作报告。

7月，国务院重点指出人工智能技术和产业的发展规划，即推动新一代人工智能技术的产业化与集成应用，发展高端智能产品，提升智能制造水平[2]。

10月，十九大报告指出促进人工智能和实体经济深度融合的战略方针。

12月，工信部印发促进新一代人工智能产业发展的三年行动计划，旨在加快制造强国和网络强国建设。

这一系列政策与方针都将人工智能作为重要的国家科技战略规划，为人工智能的发展布局提供了明确的时间表和路线图。

人工智能在国家战略层面地位已然举足轻重。

人工智能方面的人才需要掌握系统而庞大的知识体系，涉及脑科学，数学、计算机等多门学科，这已经超出当前狭义计算机专业的培养内容。

为加快人工智能方向的人才储备，2018年4月，教育部要求高校在计算机科学与技术学科设置人工智能方向，形成“人工智能+X”的复合专业培养新模式[3]。

2018年，教育部正式批准35所高校首批建设本科人工智能专业，2019年9月首批人工智能专业的本科新生入学。

到2020年，基本完成高校科技创新体系建设和学科体系的优化布局以适应新一代人工智能技术发展，在计算机大类专业下以人工智能为视角探讨本学科所应具备的新的内涵与外延。

目前，高校计算机专业采用的宽口径培养模式，在人工智能方面的人才培养具有相当的局限性，以至于高度浓缩到了仅仅给学生做高级科普的程度。

学生难以全面深入地掌握人工智能知识技能，难以具备解决企业关键问题、适应产业发展趋势的能力。

因此，在计算机大类专业下发展人工智能学科体系，独立建设人工智能专业，培养卓越的领域人才是当下人工智能战略发展的刚性需求。

二、人工智能产业发展现状
我国的人工智能发展仍处于探索阶段。

图1显示了2017年全球高科技企业AI团队的规模统计数据。

从图1可以看到，谷歌，微软等国外高科技企业，在AI团队上均有千人以上的规模，相较于国内行业领军者百度或腾讯等企业，领先幅度达到数倍之多。

这一现象表明，我国在人工智能人才的储备上存在着巨大缺口，如何培养高质量、高水平、高素质的人工智能方向专业人才，是我国当前互联网、信息行业教育方向中一个亟待解决的重要命题。

我国各重点大学早就展开了许多人工智能相关技术的研究，只是当时人工智能一般会放在研究生教育中，作为计算机科学、互联网信息技术等专业的一个研究方向进行具体探索。

人工智能领域研究及学科建设方面都有着广泛而坚实的基础，教研成果丰富，师资力量雄厚。

响应人工智能国家战略，我国各重点大学责无旁贷。

围绕人工智能专业建设，本文分析了国内外人工智能相关专业招生和就业现状，提出在计算机大类专业下建设人工智能的专业内涵，明确了人才培养目标，构建出有层次的课程体系架构。

期望开拓出一条适应我国人工智能领域发展现状的人才培养模式，为人工智能学科体系布局做出贡献，有望为中国高等教育人工智能人才培养探索一条新的路径。

三、国内外人工智能相关专业招生及人才就业情况
一个领域的竞争归根结底是人才的竞争。

人工智能的蓬勃发展造成了人工智能软硬件设计、算法设计、工程管理等各方面人才的稀缺。

早在2016年的相关数据显示，中国人工智能的技术人才储备与市场需求之间存在着500万人的缺口。

全球AI研究及直接从业者约有30万人，主要分布在高校、AI新兴企业、科技巨头以及其他领域。

图2给出了截止2017年末，全球在相关人工智能相关领域高校专业的分布情况。

全球主要有293所具有人工智能研究方向的
高校，其中美国高校较早地开展了人工智能研究，占据全球的57.3%，一枝独秀。

加拿大、中国、印度、英国等国家位于第二梯队，有着较大的提升空间。

国内外相关专业招生情况为人工智能专业的建设提供了一条认识与理解的渠道。

斯坦福大学在人工智能领域居于世界领先地位，它在人工智能方面的本科教学涵盖的课程全面而前沿，包括计算生物学、语音识别、认知和机器学习等。

学校授予计算机科学理学学士学位。

加利福尼亚大学伯克利分校在研究生设置了计算机科学理学硕士学位，内置认知科学技术和人工智能相关的课程。

卡内基梅隆大学拥有世界首屈一指的机器人技术，其计算机学院设有专门的机器学习系，包括机器学习辅修和统计机器学习专业。

目前，国外高校还未直接将人工智能作为专业应用于本科学生培养。

人工智能的就业前景在当前相当广阔，人才市场需求亟大，但是大多集中于计算机视觉和语音识别等热门应用领域，造成其他领域的人才相对匮乏。

国内的信息产业升级，互联网行业的转型，服务业、工业的智能研发都需要大量的人工智能专业人才。

自2017年5月中国科学院大学成立人工智能技术学院以来，国内很多高校紧跟步伐，在人工智能人才培养上争相布局。

清华大学计算机系从大一下学期开始，引导学有余力的学生进入智能技术与系统国家重点实验室或相关科研机构，跟随导师从事科研工作。

北京大学开设的智能科学与技术专业主要建设机器感知、智能机器人、智能信息处理和机器学习等交叉学科的研究和教学。

北京航空航天大学、上海交通大学和北京交通大学新设的人工智能研究院均是针对研究生集中培养。

南京大学在2018年正式成立人工智能学院，由周志华教授任院长，建设机器学习与数据挖掘和智能系统与应用两个本科专业。

国内外大学本科教育阶段，都还未针对人工智能专业人才进行系统性、独立性地培养。

我国每年人工智能方向的毕业生约2万人，远远不能满足市场对人才的需求。

成都市人社局的报告明确指出，在成都市人工智能产业中，AI架构师、算法工程师、仿生机器人研发工程师等9类人才紧缺指数达到最高级别。

本科教育阶段是学生掌握基础知识技能、形成科学思维、塑造人生价值观的黄金时期。

因此，电子科技大学在本科计算机大类专业下开设人工智能专业进行优势提升和改进，直面国家战略需求，紧贴行业形势，为人工智能领域的发展增强年轻的生命力，为国家社会培养人工智能人才提供优质的平台和孵化园，为学生成材孕育强大的基础和肥沃的土壤。

四、人工智能专业建设探索
（一）把握专业建设内涵，明确人才培养目标
国家战略需求、社会人才缺口等宏观背景，是设立人工智能专业的必然因素。

长久发展与传承，把握专业建设内涵和人才培养目标是教育的灵魂所在。

在筹备人工智能专业的过程中，首先需要明确在计算机大类下建设人工智能专业的意义。

自1956年约翰·麦卡锡等科学家正式提出人工智能学科以來，人工智能已逐渐发展成为一门广泛交叉的前沿科学。

以计算机学科门
类中各专业为基础，吸收生物科学、数学、哲学、文学等学科关键知识，不断促进人工智能学科的前向延伸和拓展。

人工智能虽然是多学科融合发展的领域，但是它强调推理、知识、规划、学习、交流、感知，具备影像辨识、语言分析、人机对抗等计算机领域典型应用场景，与其它专业区分明显。

同样的，人工智能的学科交叉特性明显不同于目前计算机大类下分的如大数据、信息安全等其他专业，应当作为计算机下独立的学科分支进行探索与研究。

人工智能旨在模拟人的意识与思维过程，智能信息处理是它的主流研究和产业化应用方向。

其主要的研究内容包括语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

近年来，人工智能在经济政治决策，控制系统，仿真系统等应用场景中得到了愈加广泛的重视。

无论是从科学技术发展历史，还是从当今新时代新经济发展趋势来看，增设人工智能专业具有十分明显的合理性、迫切性。

国内的许多高校将相关专业设置于自动化大类下，没有考虑到由于互联网、大数据等新技术领域带来的影响和冲击，难以强调并突出人工智能自身理论和技术应用，不能很好地满足工业界普遍趋势所提出的人才需求。

面向国家“创新驱动发展战略”与“新一代人工智能发展规划”的重大需求，本文详细剖析了相适应的专业人才培养的基本要求。

本文创新性地提出人工智能专业人才所需的各项基本要求，如图3所示。

优秀的人工智能方向专业人才应当具备个人素养，创新实践，领导才能以及专业技能四个基本方面的能力。

从这四个方面出发，全方位引导与培养学生具备良好的个人素养、扎实的人工智能专业技能、突出的创新实践能力和卓越的领导才能，有效地成长为国际一流工程师、科学家和企业家，在我国人工智能产业发展中贡献力量。

我国的人工智能发展仍处于探索阶段。

图1显示了2017年全球高科技企业AI团队的规模统计数据。

从图1可以看到，谷歌，微软等国外高科技企业，在AI团队上均有千人以上的规模，相较于国内行业领军者百度或腾讯等企业，领先幅度达到数倍之多。

这一现象表明，我国在人工智能人才的储备上存在着巨大缺口，如何培养高质量、高水平、高素质的人工智能方向专业人才，是我国当前互联网、信息行业教育方向中一个亟待解决的重要命题。

我国各重点大学早就展开了许多人工智能相关技术的研究，只是当时人工智能一般会放在研究生教育中，作为计算机科学、互联网信息技术等专业的一个研究方向进行具体探索。

人工智能领域研究及学科建设方面都有着广泛而坚实的基础，教研成果丰富，师资力量雄厚。

响应人工智能国家战略，我国各重点大学责无旁贷。

围绕人工智能专业建设，本文分析了国内外人工智能相关专业招生和就业现状，提出在计算机大类专业下建设人工智能的专业内涵，明确了人才培养目标，构建出有层次的课程体系架构。

期望开拓出一条适应我国人工智能领域发展现状的人才培养模式，为人工智能学科体系布局做出贡献，有望为中国高等教育人工智能人才培养探索一条新的路径。

三、国内外人工智能相关专业招生及人才就业情况
一个领域的竞争归根结底是人才的竞争。

人工智能的蓬勃发展造成了人工智能软硬件设计、算法设计、工程管理等各方面人才的稀缺。

早在2016年的相关数据显示，中国人工智能的技术人才储备与市场需求之间存在着500万人的缺口。

全球AI研究及直接从业者约有30万人，主要分布在高校、AI新兴企业、科技巨头以及其他领域。

图2给出了截止2017年末，全球在相关人工智能相关领域高校专业的分布情况。

全球主要有293所具有人工智能研究方向的高校，其中美国高校较早地开展了人工智能研究，占据全球的57.3%，一枝独秀。

加拿大、中国、印度、英国等国家位于第二梯队，有着较大的提升空间。

国内外相关专业招生情况为人工智能专业的建设提供了一条认识与理解的渠道。

斯坦福大学在人工智能领域居于世界领先地位，它在人工智能方面的本科教学涵盖的课程全面而前沿，包括计算生物学、语音识别、认知和机器学习等。

学校授予计算机科学理学学士学位。

加利福尼亚大学伯克利分校在研究生设置了计算机科学理学硕士学位，内置认知科学技术和人工智能相关的课程。

卡内基梅隆大学拥有世界首屈一指的机器人技术，其计算机学院设有专门的机器学习系，包括机器学习辅修和统计机器学习专业。

目前，国外高校还未直接将人工智能作为专业应用于本科学生培养。

人工智能的就业前景在当前相当广阔，人才市场需求亟大，但是大多集中于计算机视觉和语音识别等热门应用领域，造成其他领域的人才相对匮乏。

国内的信息产业升级，互联网行业的转型，服务业、工业的智能研发都需要大量的人工智能专业人才。

自2017年5月中国科学院大学成立人工智能技术学院以来，国内很多高校紧跟步伐，在人工智能人才培养上争相布局。

清华大学计算机系从大一下学期开始，引导学有余力的学生进入智能技术与系统国家重点实验室或相关科研机构，跟随导师从事科研工作。

北京大学开设的智能科学与技术专业主要建设机器感知、智能机器人、智能信息处理和机器学习等交叉学科的研究和教学。

北京航空航天大学、上海交通大学和北京交通大学新设的人工智能研究院均是针对研究生集中培养。

南京大学在2018年正式成立人工智能学院，由周志华教授任院长，建设机器学习与数据挖掘和智能系统与应用两个本科专业。

国内外大学本科教育阶段，都还未针对人工智能专业人才进行系统性、独立性地培养。

我国每年人工智能方向的毕业生约2万人，远远不能满足市场对人才的需求。

成都市人社局的报告明确指出，在成都市人工智能产业中，AI架构师、算法工程师、仿生机器人研发工程师等9类人才紧缺指数达到最高级别。

本科教育阶段是学生掌握基础知识技能、形成科学思维、塑造人生价值观的黄金时期。

因此，电子科技大学在本科计算机大类专业下开设人工智能专业进行优势提升和改进，直面国家战略需求，紧贴行业形势，为人工智能领域的发展增强年轻的生命力，为国家社会培养人工智能人才提供优质的平台和孵化园，为学生成材孕育强大的基础和肥沃的土壤。

四、人工智能专业建设探索
（一）把握专业建设内涵，明确人才培养目标
国家战略需求、社会人才缺口等宏观背景，是设立人工智能专业的必然因素。

长久发展与传承，把握专业建設内涵和人才培养目标是教育的灵魂所在。

在筹备人工智能专业的过程中，首先需要明确在计算机大类下建设人工智能专业的意义。

自1956年约翰·麦卡锡等科学家正式提出人工智能学科以来，人工智能已逐渐发展成为一门广泛交叉的前沿科学。

以计算机学科门类中各专业为基础，吸收生物科学、数学、哲学、文学等学科关键知识，不断促进人工智能学科的前向延伸和拓展。

人工智能虽然是多学科融合发展的领域，但是它强调推理、知识、规划、学习、交流、感知，具备影像辨识、语言分析、人机对抗等计算机领域典型应用场景，与其它专业区分明显。

同样的，人工智能的学科交叉特性明显不同于目前计算机大类下分的如大数据、信息安全等其他专业，应当作为计算机下独立的学科分支进行探索与研究。

人工智能旨在模拟人的意识与思维过程，智能信息处理是它的主流研究和产业化应用方向。

其主要的研究内容包括语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

近年来，人工智能在经济政治决策，控制系统，仿真系统等应用场景中得到了愈加广泛的重视。

无论是从科学技术发展历史，还是从当今新时代新经济发展趋势来看，增设人工智能专业具有十分明显的合理性、迫切性。

国内的许多高校将相关专业设置于自动化大类下，没有考虑到由于互联网、大数据等新技术领域带来的影响和冲击，难以强调并突出人工智能自身理论和技术应用，不能很好地满足工业界普遍趋势所提出的人才需求。

面向国家“创新驱动发展战略”与“新一代人工智能发展规划”的重大需求，本文详细剖析了相适应的专业人才培养的基本要求。

本文创新性地提出人工智能专业人才所需的各项基本要求，如图3所示。

优秀的人工智能方向专业人才应当具备个人素养，创新实践，领导才能以及专业技能四个基本方面的能力。

从这四个方面出发，全方位引导与培养学生具备良好的个人素养、扎实的人工智能专业技能、突出的创新实践能力和卓越的领导才能，有效地成长为国际一流工程师、科学家和企业家，在我国人工智能产业发展中贡献力量。