競賽和實踐推動具備國際視野的智能科學(xué)人才培養(yǎng)

劉曉光　李忠偉　周環(huán)　郭宇飛

摘要：自從2004年智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)正式設(shè)置以來，如何完善和提升智能科學(xué)與技術(shù)培養(yǎng)體系，為社會培養(yǎng)更多更好的人才，一直是智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)的重要問題之一。文章通過介紹和分析競賽和國際交流在智能科學(xué)人才培養(yǎng)中所起的作用，結(jié)合南開大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的相關(guān)實踐，闡述分析競賽、企業(yè)實踐和國際交流對于智能科學(xué)人才培養(yǎng)的意義。

關(guān)鍵詞：智能科學(xué)；實踐；國際化；競賽

1背景

在中國人工智能學(xué)會的倡導(dǎo)下，2004年，教育部批準(zhǔn)在北京大學(xué)建設(shè)首個智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。此后，北京郵電大學(xué)、南開大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等學(xué)校陸續(xù)開始建設(shè)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。目前，全國已有20多所院校開設(shè)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，初步實現(xiàn)在全國范圍內(nèi)的輻射和覆蓋。在中國人工智能學(xué)會教育工作委員會的指導(dǎo)下，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)是當(dāng)前的重要工作之一，其核心內(nèi)容就是如何提高智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)符合社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的一流人才。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和社會發(fā)展的需要，國家對一流智能科學(xué)人才的需求日益迫切，特別是近年來以人工智能、大數(shù)據(jù)和機(jī)器人技術(shù)為代表的技術(shù)領(lǐng)域的突破，使得智能技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點，與之相適應(yīng)的是國家對同時具備理論和實踐能力以及國際化視野的智能科學(xué)人才需求日益迫切。

2培養(yǎng)具備國際化視野的智能科學(xué)人才

隨著全球化的日益深入，作為新興產(chǎn)業(yè)，智能技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展伊始就面臨著激烈的全球競爭，這就要求智能科學(xué)的人才必須具備全球化視野。具備全球化視野的一流智能科學(xué)人才是指具有國際化意識和國際一流的知識結(jié)構(gòu)，在國際競爭中能夠把握機(jī)遇和爭取主動的一流人才。具體來說，國際化視野的一流智能科學(xué)人才應(yīng)具備以下素質(zhì)：扎實掌握智能科學(xué)專業(yè)知識、具有強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識、了解智能領(lǐng)域國際慣例以及具備獨立參與國際活動和進(jìn)行有效溝通的能力。智能科學(xué)是一門新興學(xué)科且與產(chǎn)業(yè)界聯(lián)系非常緊密，因此在完善教學(xué)培養(yǎng)體系的基礎(chǔ)上開展各類競賽、實踐活動和國際交流，是培養(yǎng)具備國際視野的智能科學(xué)人才的有效途徑。

2.1優(yōu)化教學(xué)體系，培育適合國際化人才成長的“土壤”

智能科學(xué)學(xué)科非常注重與理論和實踐的結(jié)合及應(yīng)用，這就要求在課程內(nèi)容方面突出實踐性和問題導(dǎo)向。以南開大學(xué)智能方向的專業(yè)碩士培養(yǎng)為例，培養(yǎng)方案中的課程分為公共基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)、行業(yè)通識、綜合素養(yǎng)和實踐教學(xué)幾個模塊。公共基礎(chǔ)課程注重學(xué)生的基礎(chǔ)素質(zhì)培養(yǎng)；專業(yè)基礎(chǔ)課程注重令學(xué)生掌握專業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識；行業(yè)通識課程注重相關(guān)領(lǐng)域最新研究成果和工業(yè)界動向；綜合素養(yǎng)模塊則由學(xué)生根據(jù)研究方向選擇相應(yīng)的課程組合；實踐教學(xué)模塊即讓學(xué)生通過參與企業(yè)的實習(xí)和實踐，加深對專業(yè)領(lǐng)域知識的認(rèn)識和理解。

2.2組建具備國際視野的師資隊伍，形成國際化人才成長的環(huán)境

具備國際視野的一流人才培養(yǎng)離不開國際化的一流師資。具備國際視野的師資隊伍不僅能夠有效提升教學(xué)培養(yǎng)的質(zhì)量，更重要的是還能夠形成具備國際視野人才成長的大環(huán)境，通過潛移默化的形式影響和促進(jìn)學(xué)生的成長。以南開大學(xué)為例，目前智能科學(xué)方向20多名專業(yè)教師，都具有博士學(xué)位和海外教育或者訪問研究的經(jīng)歷，有效地?fù)?dān)負(fù)著智能科學(xué)方向課程、實踐等教學(xué)的國際化工作。通過近年來的建設(shè)，很大一部分專業(yè)課程實現(xiàn)雙語教學(xué)，同時我們正在建設(shè)一批純英文授課專業(yè)課。

2.3建立穩(wěn)定的國際交流機(jī)制，為國際視野人才的成長提供機(jī)遇

通過與國外高校的交換生計劃、學(xué)術(shù)講座、互訪等多種國際交流形式，打造國際化校園生活氛圍，可以有效緩解在國際化交流中的“水土不服”問題，建設(shè)貫通中西和文化互融的學(xué)習(xí)生活環(huán)境。以南開大學(xué)智能學(xué)科在國際化交流方面的實踐為例，主要包括以下幾方面。

（1）通過國際化學(xué)術(shù)交流開闊視野。南開大學(xué)智能科學(xué)專業(yè)非常重視與國內(nèi)外同行的學(xué)術(shù)交流。目前，南開大學(xué)先進(jìn)機(jī)器人與MEMS技術(shù)系列學(xué)術(shù)講座已經(jīng)開展82講，邀請國內(nèi)外該領(lǐng)域的眾多專家學(xué)者來南開進(jìn)行學(xué)術(shù)交流；同時，將聽取學(xué)術(shù)講座并主動與講者進(jìn)行學(xué)術(shù)交流作為研究生培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)，列入研究生培養(yǎng)方案中。

（2）通過國際化交流和訪問，提升學(xué)生國際化交流能力。在學(xué)生的國際化交流和訪問方面，南開大學(xué)智能科學(xué)專業(yè)主要是通過參加學(xué)術(shù)會議、短期交流訪問（如夏令營summer school等）、交換生、聯(lián)合培養(yǎng)等形式。在短期交流方面，建立南開大學(xué)UCLA暑期研修項目、南開大學(xué)UC伯克利短期研修項目、牛津劍橋暑期學(xué)校項目等；在交換生方面，與臺灣大學(xué)、臺灣清華大學(xué)、香港中文大學(xué)、海德堡大學(xué)等建立交換生合作。每年都有近70人次學(xué)生通過上述項目前往國外進(jìn)行交流。

（3）依托導(dǎo)師和課題組的國際科研合作關(guān)系，培養(yǎng)國際化人才。通過導(dǎo)師和相關(guān)課題組的國際合作關(guān)系，學(xué)校可以派出學(xué)生前往國外合作課題組進(jìn)行短期合作研究。前期學(xué)生由于在國內(nèi)課題組已經(jīng)具備相關(guān)研究基礎(chǔ)，通過有針對性的國外訪問研究，可以有效提高國際交流的效率；同時，通過與不同背景學(xué)生的思想碰撞，也會產(chǎn)生高質(zhì)量的研究成果。例如，在日本文部省支持的名為“櫻花計劃”的日本亞洲青少年科技交流計劃的支持下，段峰課題組近3年來有20余名學(xué)生利用暑假時間，前往日本東京大學(xué)、前橋工業(yè)大學(xué)等機(jī)構(gòu)開展學(xué)術(shù)交流和合作研究。

2.4將科研與企業(yè)實踐相結(jié)合，促進(jìn)國際一流人才的成長

智能科學(xué)的學(xué)科特點要求學(xué)生不但要掌握堅實的理論基礎(chǔ)，而且能夠?qū)⒗碚搼?yīng)用于指導(dǎo)實踐活動。通過學(xué)校與科研院所和企業(yè)的聯(lián)合，在科研合作的基礎(chǔ)上，共同推動一流人才的培養(yǎng)是一條有效的途徑。

以南開大學(xué)的實踐為例，南開大學(xué)自動化和智能科學(xué)的學(xué)科發(fā)展總指導(dǎo)方針是“提煉科學(xué)問題，凝聚工程目標(biāo)”。在學(xué)科建設(shè)方面，我們始終堅定不移地把提煉科學(xué)問題貫穿于一切研究中，有意識地利用先進(jìn)理論解決現(xiàn)實的科學(xué)問題，占領(lǐng)學(xué)科發(fā)展的制高點，建設(shè)世界一流的現(xiàn)代工科。目前，南開大學(xué)計算機(jī)與控制工程學(xué)院已經(jīng)與百度、廣州數(shù)控、網(wǎng)秦科技、今日頭條等企業(yè)建立學(xué)生實習(xí)實踐基地，其中，與百度合作建立的實習(xí)實踐基地在2016年獲批為全國示范性工程專業(yè)學(xué)位研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地。在具體科研領(lǐng)域方面，南開大學(xué)重點發(fā)展智能機(jī)器人領(lǐng)域，包括工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、微納機(jī)器人、腦控機(jī)器人等；在2013年獲批天津市智能機(jī)器人技術(shù)重點實驗室，2015年獲批國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心。在南開大學(xué)發(fā)展現(xiàn)代工學(xué)思想的指導(dǎo)下，目前學(xué)院已經(jīng)培養(yǎng)了一大批面向高校和高科技企業(yè)的復(fù)合型人才、高級管理者和業(yè)務(wù)創(chuàng)造者。

3競賽與教學(xué)、科研相結(jié)合，促進(jìn)具備國際視野的一流人才培養(yǎng)

競賽是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有效手段之一。近年來，智能科學(xué)以及相關(guān)學(xué)科的國內(nèi)外競賽非常多。這類競賽具有探索性、創(chuàng)造性和實踐性的特點，能夠有效提升學(xué)生理論、實踐、表達(dá)、交流、創(chuàng)新等方面的綜合素質(zhì)。以團(tuán)隊形式參與的競賽還能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識和合作精神。

在短時間和高強(qiáng)度的競賽過程中，學(xué)生勇于面對挑戰(zhàn)和敢于競爭的意識得到有效鍛煉。學(xué)科競賽能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；開闊學(xué)生的視野；挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能；培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思考能力、創(chuàng)新能力、分析問題及解決實際問題的綜合實踐能力、勇于探索的精神、團(tuán)隊協(xié)作精神、良好的心理素質(zhì)、自信心、競爭意識、溝通及表達(dá)能力、組織紀(jì)律性、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)工作態(tài)度等。學(xué)科競賽是對知識深入理解、系統(tǒng)整理和實踐運用的過程，競賽結(jié)果能夠集中體現(xiàn)學(xué)生對知識的理解和融會貫通能力、創(chuàng)新能力、心理素質(zhì)、團(tuán)隊協(xié)作精神等綜合素質(zhì)；在倡導(dǎo)素質(zhì)教育和提高學(xué)生自身的綜合素質(zhì)方面，學(xué)科競賽起到積極的推動和促進(jìn)作用。此外，參加有影響力的國際競賽不僅可以提升學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，還能顯著提升學(xué)生的國際交流能力，特別是理解和掌握國際規(guī)則的能力以及與國外師生有效溝通和開展國際合作的能力。

以南開大學(xué)的競賽實踐為例，近年來，南開大學(xué)智能科學(xué)專業(yè)師生通過積極參加國內(nèi)外各項專業(yè)競賽，特別是參加各項有影響力的競賽，有效地提升了具備國際視野人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

2013年8月，由大連海事大學(xué)承辦的第三屆“華為杯”全國大學(xué)生智能設(shè)計大賽決賽中，南開大學(xué)代表隊獲得一等獎的優(yōu)異成績?！叭A為杯”全國大學(xué)生智能設(shè)計大賽是由中國人工智能學(xué)會主辦、華為技術(shù)有限公司贊助的一項展示和鍛煉大學(xué)生采用智能科學(xué)技術(shù)與理論解決問題能力的賽事。本次賽事有來自清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、南開大學(xué)等26所重點院校的100多支隊伍參賽。經(jīng)過激烈的角逐，南開大學(xué)代表隊設(shè)計的“超級像素”作品在最終的決賽中脫穎而出，獲得大賽一等獎。

2014年8月，在“哈工大杯”第十六屆全國機(jī)器人錦標(biāo)賽暨第五屆國際仿人機(jī)器人奧林匹克大賽“小型仿人機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計比賽”和“遙控型2vs2足球比賽”中，南開大學(xué)代表隊獲得2項一等獎和2項季軍的好成績。本次比賽吸引來自全國60多所高校的400多名大學(xué)生參賽，激發(fā)了學(xué)生參與機(jī)器人技術(shù)開發(fā)方面的熱情，提高了學(xué)生在機(jī)器人技術(shù)方面的創(chuàng)新能力，為南開大學(xué)在機(jī)器人技術(shù)方面的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。本次比賽是國內(nèi)規(guī)模最大、影響力最強(qiáng)、水平最高的一年一度全國智能機(jī)器人技術(shù)比武大賽，宗旨是一方面為青年大學(xué)生科學(xué)精神與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供理想平臺；另一方面為研究智能機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)提供環(huán)境條件，尤其為以小型仿人機(jī)器人為主體的社會服務(wù)機(jī)器人技術(shù)開發(fā)及機(jī)器人文化藝術(shù)發(fā)展開辟新的研究領(lǐng)域。

2015年，南開大學(xué)代表隊參與由共青團(tuán)中央、中國科協(xié)、教育部等主辦的第十四屆“挑戰(zhàn)杯”中航工業(yè)全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽。在與廣東工業(yè)大學(xué)舉行的決賽中，參賽作品“基于人意念控制的汽車智能駕駛系統(tǒng)”獲得3等獎。本屆“挑戰(zhàn)杯”吸引全國2000多所高校的200多萬大學(xué)生開展校級競賽，經(jīng)過層層選拔，共有318所高校的783件作品進(jìn)入決賽，其中包括來自香港科技大學(xué)、澳門大學(xué)等10所中國港澳高校的40件作品參賽，這也是首次由粵港聯(lián)辦大賽。作品分自然科學(xué)類和哲學(xué)社會科學(xué)類，涵蓋機(jī)械與控制、信息技術(shù)、能源化工、法律、哲學(xué)、管理等學(xué)科。需要指出的是，本次的參賽作品“腦控汽車”是南開大學(xué)計算機(jī)與控制工程學(xué)院段峰研究團(tuán)隊在國內(nèi)首次實現(xiàn)人腦驅(qū)車及腦電信號與汽車系統(tǒng)的“聯(lián)結(jié)”，受到媒體廣泛關(guān)注。人民日報、光明日報、科技日報、中國青年報、中國教育報等全國數(shù)十家媒體均進(jìn)行了重點報道；中央電視臺英語新聞頻道也作了專題報道。

2015年5月，南開大學(xué)計算機(jī)與控制工程學(xué)院研究生李文字和宋陪陪，本科生牛雪松、金乾隆、李豐廷與日本東京大學(xué)、馬來西亞理工大學(xué)學(xué)生組成的國際團(tuán)隊，榮獲日本福井縣舉辦的2015 ROBOCUP日本公開賽“@Home（家庭服務(wù)機(jī)器人）”比賽單元的“SPL（標(biāo)準(zhǔn)平臺組）”項目冠軍及“Simulation（仿真組）”項目季軍，打破了日本對“@Home（家庭服務(wù)機(jī)器人）”競賽單元冠軍獎項的壟斷。“SPL（標(biāo)準(zhǔn)平臺組）”項目分為4個比賽環(huán)節(jié)，主要考查各團(tuán)隊機(jī)器人的人機(jī)交互能力、實時建圖能力、控制算法等相關(guān)情況；“Simulation（仿真組）”項目則分為3個比賽環(huán)節(jié)，主要考查各團(tuán)隊仿真機(jī)器人在3D虛擬環(huán)境中的操控水平。南開大學(xué)與日本東京大學(xué)、馬來西亞理工大學(xué)組成的國際團(tuán)隊在兩項比賽中引入“云機(jī)器人”理念，以出色表現(xiàn)完成了比賽規(guī)定要求。“ROBOCUP日本公開賽”是在“機(jī)器人世界杯足球錦標(biāo)賽（ROBOCUP）”基礎(chǔ)上發(fā)展起來的世界級賽事。在日本福井縣舉辦的2015ROBOCUP日本公開賽，吸引了來自日本、馬來西亞、泰國等眾多國家的高校隊伍前來參賽。此次獲獎為南開大學(xué)提升國際知名度和建立機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域科研合作關(guān)系奠定了重要基礎(chǔ)。

4結(jié)語

作為一門新興學(xué)科，智能科學(xué)的發(fā)展面臨著巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。一方面，人工智能、機(jī)器人等技術(shù)的革命性進(jìn)步催生對智能科學(xué)人才的巨大需求；另一方面，智能科學(xué)相關(guān)產(chǎn)業(yè)面臨的全球化競爭也對智能科學(xué)人才培養(yǎng)提出具備國際視野和相應(yīng)能力的要求。通過參與國際知名競賽和相關(guān)實踐活動，在短時間、高強(qiáng)度的競賽和集訓(xùn)過程中，激發(fā)學(xué)生的潛能，拓展學(xué)生的溝通能力、創(chuàng)新能力、分析問題及解決實際問題能力，是促進(jìn)具備國際視野人才成長的有效手段。在這方面，南開大學(xué)智能科學(xué)學(xué)科作出了有益的探索和嘗試，近年來通過參與國內(nèi)外競賽，在培養(yǎng)具備國際視野的應(yīng)用型人才方面取得一些成績，特別是在機(jī)器人和智能控制領(lǐng)域，已經(jīng)產(chǎn)生一些標(biāo)志性成果。未來，南開大學(xué)智能科學(xué)學(xué)科將繼續(xù)加強(qiáng)實踐教學(xué)和國際化交流在學(xué)生培養(yǎng)中的導(dǎo)向性作用，為國民經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型和升級培養(yǎng)所需的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)人才。