學術報告丨龔克教授:交叉學科——回歸科學的整體性

中國人工智能學會 發佈 2024-03-02T07:41:26.009114+00:00

2023年1月7日,在教育部學位管理與研究生教育司、教育部科學技術與信息化司、國家自然科學基金委信息學部、中國工程院信息與電子工程學部指導下,由中國人工智慧學會、中國自動化學會主辦,中國人工智慧學會教育工作委員會、中國自動化學會教育工作委員會承辦,在百度公司、京東集團、鋼鐵俠科技

2023年1月7日,在教育部學位管理與研究生教育司、教育部科學技術與信息化司、國家自然科學基金委信息學部、中國工程院信息與電子工程學部指導下,由中國人工智慧學會、中國自動化學會主辦,中國人工智慧學會教育工作委員會、中國自動化學會教育工作委員會承辦,在百度公司、京東集團、鋼鐵俠科技、浙江大學上海高等研究院、北京工業大學北京人工智慧研究院支持下,以「智能科學與技術交叉學科發展新機遇」為主題的「智行中國」系列論壇第三期成功舉辦。

南開大學原校長、中國新一代人工智慧發展戰略研究院執行院長,龔克教授發表題為《智能科技:交叉學科與學科交叉》的主旨報告。他在報告中明確提出「發展交叉學科是回歸科學的整體性」鮮明觀點,同時認為「人工智慧為代表的智能科技是一個交叉學科群」和「學科交叉比交叉學科更重要」,並對其做了詳細的闡述和深度剖析。

龔克教授寄語學生要有志向,不斷增強自己的智力和學習能力,要成為一個「會學」的人,才能真正跟上這個社會科學技術發展。

為了促進學術交流,現發布龔克教授報告中的關鍵幻燈片內容,旨在共同思考學科交叉的方法和手段。


第一部分:發展交叉學科的要義是回歸科學的整體性

龔克教授引用了德國理論物理學家、1918年諾貝爾物理學獎馬克斯·普朗克(Max Planck)的一句話「科學是內在的整體((Science is inherently a whole),被分解為單獨的部門,不是取決於事物的本質,而是取決於人類認識能力的局限性。實際上存在著由物理學到化學、通過生物學和人類學到社會科學的鏈條。這是一個任何一處都不能被打斷的鏈條。」

龔克教授指出,交叉學科具有相對獨立性,同時又具有更廣泛的交叉性。從戰略的角度看,交叉學科的門類並不是作為第十四個門類在前十三個門類之外新增一個新的類別,而是要打破前十三類學科割據的傳統。這是我國學科發展範式的深刻變革和戰略性舉措。

同時,科學具有內在的整體性,這種變革是回歸科學知識內在的整體性的體現。

龔克教授介紹到,早在1985年,在我國就有對於交叉學科的討論會。

會上,錢三強先生就以「迎接交叉科學的新時代」為題發言。他說,可以預料,本世紀末到下世紀將是一個交叉科學時代。科學突破往往發生在社會需要與科學內在邏輯的交叉點。新技術革命不能只理解為進入電子計算機時代,而是激起一個又一個交叉科學群。

錢學森先生說,交叉學科的發展是歷史的必然。錢偉長先生說,科學的存在是非常複雜的。

戰略科學家們大聲疾呼,要注重學科交叉。同時,我們的學科管理體制要適應學科向著交叉,向著整體性回歸的一個大趨勢。

龔克教授介紹到,黨的二十大提出「深入實踐科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略,開闢發展新領域新賽道,不斷塑造發展新動能新優勢」,還要健全新型舉國體制,提升國家創新體系整體效能。深化科技體制改革,深化科技評價改革,加大多元化科技投入,加強智慧財產權法治保障,形成支持全面創新的基礎制度。形成具有全球競爭力的開放創新生態。

龔克教授認為,人工智慧是引領這一輪科技革命和產業變革的戰略性技術,具有溢出帶動性很強的「頭雁」效應。


第二部分:人工智慧為代表的智能科技是一個交叉學科群

龔克教授講到,智能科學技術正在推動人類進入社會歷史發展的新階段。在目前這個新歷史性交匯期,我們要發展以人工智慧為代表的智能科技,同時還要培養大批的智能科技人才。

龔克教授講到,科學是第一生產力,推動經濟社會轉型化發展的技術,一定是廣泛交叉的革命性的通用技術。以人工智慧為代表的智能科學與技術就是一項廣泛且革命性的通用技術,AI賦能基礎科學研究而推動了「AI for Science」研究熱點的產生。

AI用於生命科學。AlphaFold2在給我們進行生命工程研究提供了一個非常好的工具。

AI用於數學科學。DeepMind與頂尖數學家合作,用最新AI技術發現純數學拓撲學和表象理論的新見解,尋找到數學不同領域間意想不到的關聯,首次證明AI可以站在純數學的前列,加速證明數學猜想正確與否。科學家認為人工智慧助力科學猜想猶如「伽利略拿起望遠鏡,能夠深入數據宇宙,看到以前從未檢測到的東西」。

​AI用於物質科學。DeepMind開源的FermiNet,可以近似計算薛丁格方程,在精度和準確性上都滿足科研標準,為深度學習在量子化學領域的發展奠定了基礎。​

AI用於技術科學。谷歌研究了不少深度學習在EDA方面的應用,其中最著名的是通過強化學習自動進行宏布局,並真正應用於硬體加速器TPU的設計過程。

龔克教授說,人工智慧算法最重要的進步之一是深度學習的發展。智能的本質是學習,學習是第一智能。

龔克教授說,最近這些年來,人工智慧非常重要的發展之一是大規模預訓練模型。在功能提升上,又從量到質的轉變,實現了從單媒體到跨媒體,從認知到生成的轉變。

2022年,教育部印發了《人工智慧領域研究生指導性培養方案(試行)》,明確人工智慧領域研究生課程培養與實體經濟深度融合,構建人工智慧複合型人才培養體系,將科技倫理納入教學,鼓勵實施碩博連讀、跨學科本碩博一體化的培養模式。方案指出,高校可結合領域發展定位、學校學科布局和師資結構,設置五大培養方向的課程,包含人工智慧基礎理論研究、人工智慧共性技術研究、人工智慧支撐技術研究、人工智慧應用技術研究和人工智慧與智能社會治理研究。其中,人工智慧應用技術研究方向包括但不限於:智能製造、機器人、無人駕駛、智能網聯汽車、智慧交通、智慧醫療、機器翻譯和科學計算等。結合社會治理,高校還應推出人工智慧倫理與治理、可信安全、隱私保護等方面的課程。

這個方案還從培養計劃、課程設置、教學方式、導師指導、科研訓練、實習實踐、考核評價和培養環境等方面對研究生培養提出了建議。

同時還給出了四個課程板塊的建議。對於交叉學科來說,本身要構建起自己的理論體系,同時還應與其他學科具有交叉能力。

對於大學裡的人工智慧老師,龔克教授提出了若干建議:了解該領域的最新發展;結合真是世界的例子和案例研究;培養協作學習環境;鼓勵動手學習;鼓勵倫理討論。

聯合國教科文組織一直重視K12人工智慧教育,認為所有公民都需要具備一定程度的人工智慧能力。這包括具備『人工智慧素養』的知識、理解、技能和價值觀——這已成為本世紀的基本語法。龔克教授在報告中介紹了2022年2月聯合國教科文組織發布的《K-12 AI課程:政府認可的AI課程圖譜》(K-12 AI Curricula: A mapping of government-endorsed AI curricula)。在這個報告中,聯合國教科文組織對K12的人工智慧教育提出了九個知識點領域,分別是算法與編程、數據素養、領域問題求解、人工智慧倫理、人工智慧社會影響、人工智慧在其他領域應用、理解和使用人工智慧方法、理解和使用人工智慧技術、發展和創新人工智慧應用。

人工智慧技術是一個快速發展的技術,學習該技術需要打牢基礎、突破框架、理實結合和開源開放。同時發展包括智能科技在內的交叉學科,是學科發展體系的深刻變革。因此,必須以改革創新的思路和方法發展交叉學科。

龔克教授強調要以德為先,以志強智。在培養學生時,不僅要讓學生學會,還要讓學生會學。


第三部分:學科交叉比交叉學科更重要​​


交叉學科的活力與魅力在於「交叉」,交叉學科應該不斷與各種學科連續「交叉」,才能體現出它的生命力。因此,在這個新時代,在呼籲建設「交叉學科」的同時,更應該積極提倡「學科的交叉」。

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