【摘 要】人工智能正在從1.0走向2.0，主要有三個方面的具體原因：一是社會產生了新的需求，二是信息環(huán)境發(fā)生了巨大變化，三是人工智能的基礎和目標發(fā)生了變化，當然總的原因是人類社會結構從物理空間—社會空間的二元結構轉變?yōu)槲锢砜臻g—社會空間—信息空間的三元結構。人工智能2.0包括五個方面的基礎研究：大數(shù)據智能；群體智能；跨媒體智能；人機混合增強智能；自主智能系統(tǒng)。目前人工智能2.0技術已經初露鋒芒，對教育將產生多方面的影響：大數(shù)據智能將使個性化教育獲得極大支持；跨媒體學習將取得很大的進展；終身學習將得到智能化的支持；數(shù)字圖書館建設將轉變?yōu)橹悄軋D書館建設；隊伍組織和人才培養(yǎng)將成為新一代人工智能戰(zhàn)略實施過程中極為重要的兩個關鍵因素。

【關鍵詞】 人工智能2.0；大數(shù)據智能；群體智能；跨媒體智能；人機混合增強智能；自主智能系統(tǒng)；個性化教育；跨媒體學習；終身學習；智能圖書館；人才培養(yǎng)

【中圖分類號】 G420 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1009-458x（2018）5-0005-5

一、人工智能走向2.0

人工智能的概念是1956年在美國達特茅斯學院（Dartmouth College）確立的，是指讓計算機像人那樣思考、學習和認知，即用計算機來模擬人的智能。從20世紀70年代開始，人工智能形成了比較穩(wěn)定的研究和應用領域，即機器定理證明、機器翻譯、專家系統(tǒng)、博弈、模式識別、機器學習、機器人等。這些應用領域都是模擬人尤其是專業(yè)工作者的能力，比如邏輯推理能力、自然語言理解能力、問題求解和知識表達能力以及搜索能力等。

到2015年，中國工程院研究了多個領域的重大咨詢項目，比如智能城市、智能醫(yī)療、智能制造以及各種科技知識中心，在研究過程中發(fā)現(xiàn)這些問題的解決最后都聚焦到人工智能技術的發(fā)展，如果人工智能得不到新的發(fā)展就沒有辦法解決這些問題。因此，中國工程院建議國家關注人工智能的一大變化，即人工智能不僅會取得面的大發(fā)展，而且會實現(xiàn)質的升級，從1.0走向2.0。原因包括以下三個方面：

1. 社會產生了新的需求

這些需求包括智能城市、智能醫(yī)療、智能交通建設，以及智能游戲、無人駕駛、智能制造和智能學習等。所有這些問題都需要人工智能去解決，但這些具體問題在前60年人工智能所涵蓋的七大領域中大部分都沒有包含其中。

2. 信息環(huán)境發(fā)生了巨大變化

60年前的信息環(huán)境是很多人圍繞一臺計算機進行工作，而現(xiàn)在一個人已經可以擁有很多臺計算機，不但如此，人們還有互聯(lián)網、移動計算、超級計算、可穿戴設備、云計算、網上數(shù)據、萬維網、搜索引擎等新的技術和設備。信息環(huán)境發(fā)生了巨大的變化。在此基礎上，應該產生新的人工智能。所以，新一代人工智能不僅僅是讓一臺計算機變得更聰明，更重要的是讓周圍的信息環(huán)境共同變得更聰明。

3. 人工智能的基礎和目標發(fā)生了變化

人工智能的基礎是數(shù)據驅動，而現(xiàn)在出現(xiàn)了各種各樣不同的新的數(shù)據，如大數(shù)據、多媒體數(shù)據、傳感器網數(shù)據、AR/VR數(shù)據等。而且很多人工智能專家認為，計算機在某些專門領域將變得很聰明，甚至在很多領域將可以超過人，阿爾法圍棋（AlphaGo）就證明了這一點。但計算機的聰明和人的聰明并不一樣，這是兩類不同的聰明。雖然技術發(fā)展很快，但技術的智能和人的智能在功能上既有許多重合的方面，也有更多不重合的方面。因此，更好的方法是研究如何把人的智能和機器的智能結合在一起，從而產生更強大、更優(yōu)秀的智能來為人類服務。

從這三個方面來看，人工智能必定邁向新一代，即從1.0邁向人工智能2.0時代。

黨和國家主要領導對中國發(fā)展人工智能2.0的建議十分重視，中國政府在2017年7月20日發(fā)布了一項規(guī)劃——《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》。更深入地分析，人工智能之所以走向2.0，除上述三方面原因外還有一個總的原因：世界正在發(fā)生重大變化。之前人類社會是二元空間，即物理空間和社會空間。自然界早在人類出現(xiàn)以前就存在，稱之為物理空間；人類出現(xiàn)以后，人們相互交往構成社會空間。人們將這兩個空間稱為P（Physics）空間和H（Human Society）空間。近年來，信息空間迅速壯大，二元空間變成三元空間，增加了一個C（Cyber）空間，即C、P、H三個空間。這個信息空間是怎么形成的呢？

50年以前，盡管當時也有很多信息源，比如書籍、會議、媒體，例如電視、廣播、計算機等，但所有這些信息都來自于人類社會。人們把這些信息連在一起，于是有了互聯(lián)網、移動通信和搜索引擎，但即使到了這一步，這些信息還是主要來自于人類社會。

現(xiàn)在人們發(fā)送了很多衛(wèi)星上天；在城市里安裝了很多攝像頭，用來監(jiān)控城市的安全，包括交通安全、人的安全、環(huán)境的安全等；還安裝了很多傳感器，用以監(jiān)測空氣質量和各地的生產情況。這些信息并非來源于人類，而是直接來源于物理世界，物聯(lián)網的產生更使得這些信息增加得越來越快。于是，人類進入了一個新的時代——大數(shù)據時代。大數(shù)據時代的根本特征是信息快速膨脹，人類無法用原有手段和方法處理周圍快速增長的信息。大數(shù)據時代的好處是有很多數(shù)據，壞處是人類已經沒有辦法認識這么多數(shù)據。比如攝像頭傳回來的數(shù)據人們最多能利用其中的5%，其他很多信息來不及得到處理，但實際上其中包含了大量知識。所以大數(shù)據必然要走向大知識，只有這樣它才能促使人類的認識和控制能力發(fā)生巨大變化。

從二元空間到三元空間的變化不僅體現(xiàn)為上述具體事例，更重要的是，這一變化給人類帶來了新的認知通道、新的計算和新的知識門類。在P和H二元空間時代，人類社會在了解物理空間的過程中產生了各種各樣的信息和知識，稱為自然科學。人類要去改造物理空間，把所有這些有關改造物理空間的知識叫作工程技術。除此以外，人們還要了解人類社會自身，也產生了很多知識，稱其為社會科學。這三者是人類知識的總和。

現(xiàn)在信息空間發(fā)展壯大，人類在了解物理空間時除了親自進行觀測、做實驗，親身到物理空間去進行原有的各種各樣的科學活動外，人們還可以通過信息空間，用傳感器、物聯(lián)網、多媒體信息以及人機交流等方式了解物理空間。通過這些方式，人類就可以看得比以前更多、更遠、更透徹。比如人們可以同時看到多個十字路口的交通細節(jié)和整個城市的交通狀況，這兩類變化的信息同時呈現(xiàn)在面前，甚至可以同時去比較多個城市。人們可以在很多地方同時監(jiān)測空氣污染的變化，把這些密集而變化的數(shù)據與天氣的變化、車流的變化、企業(yè)生產運行的變化結合在一起，同步分析推理，從中將發(fā)現(xiàn)很多新的規(guī)律。這些對物理空間的新的了解是過去人類所無法達到的。

類似的，人類還可以通過信息空間去改造物理空間，例如無人車、無人飛機、無人船等，今后還會有大量自主智能設備被研制出來。人類通過信息空間，還可以以新的方法來進一步了解人類自身，如更準確認識人的購物行為、娛樂行為、保健行為、經濟行為、社交行為等。因此，估計下一次我國進行人口普查，大概只需要很少的人、很短的時間就夠了。這不是空想，大數(shù)據智能技術完全可以做到。

我們將看到，在三元空間的世界里，不僅人工智能會發(fā)生巨大的變化，計算機技術會發(fā)生巨大的變化，實際上信息空間的出現(xiàn)為所有自然科學、工程技術、社會科學都提供了新的途徑和方法，因為它提供了新的信息流動。進而還會出現(xiàn)很多新的學科門類，例如對各種復雜巨系統(tǒng)的研究。

比如研究整個城市是如何運行的。城市已經出現(xiàn)了很多年，中國最早的城市的證據最近被發(fā)現(xiàn)是五千余年以前的良渚古城，位于浙江杭州附近。盡管城市的存在已經有漫長的歷史，但人們對一個城市的運行規(guī)律并不完全清楚。例如，過去都以為，對一個城市進行了規(guī)劃，政府嚴格執(zhí)行，這個城市就這么布局運行了，后來發(fā)現(xiàn)并非如此。城市的布局與運行是城市規(guī)劃決策者作為一方，市民和企業(yè)家作為另外一方，互相作用和調節(jié)的結果。城市規(guī)劃的基礎是對城市這個復雜系統(tǒng)的發(fā)展預測，不僅是物理規(guī)劃、經濟發(fā)展規(guī)劃，它和交通、醫(yī)療、教育系統(tǒng)等都會產生復雜的互動。環(huán)境生態(tài)以及健康醫(yī)療等領域也是如此。所有這些系統(tǒng)都是科學問題+工程問題+社會問題，形成了復雜的巨系統(tǒng)。過去的學科與數(shù)據分割限制了對此進行研究，而在新的三元空間中則可以對此進行新的研究。中國《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出人工智能走向2.0就是在這樣的形勢下確立的。規(guī)劃提出了五個方面的基礎研究：①大數(shù)據智能。大數(shù)據基礎上人工智能怎么變化。②群體智能。怎么用互聯(lián)網把很多計算機、很多人組織在一起形成綜合智能。③跨媒體智能。把聽覺的、視覺的、嗅覺的、觸覺的、圖形的、圖像的等不同的數(shù)據和知識綜合在一起形成新智能。④人機混合增強智能。人機混合，通過更有效的人機交互技術與系統(tǒng)提供增強的智能。⑤自主智能系統(tǒng)。讓各種機械裝備具有感知、推理和自主（可控的）能力，更好地為人類完成各種各樣的任務，比如汽車、飛機、輪船、數(shù)控機床、注塑機、挖土機等都能自動完成所規(guī)定的任務。

二、人工智能2.0技術已經初露鋒芒

人工智能技術走向2.0已經表現(xiàn)出很多跡象，盡管剛剛開始，但是非常引人注目。

端倪1：大數(shù)據智能已經出現(xiàn)。典型例子就是阿爾法圍棋（AlphaGo）在與人類下圍棋的過程中采用的智能技術。在棋類以外，感知領域也已經有很多類似的計算機程序。

端倪2：群體智能已經引起科學家的關注?！犊茖W》（Science）雜志在2016年1期發(fā)表了《群智之力量》一文，研究了群體智能的三種工作方式。群體智能目前已經得到應用。例如美國普林斯頓大學采用群體智能的方法認識視覺神經的功能。視覺神經束的結構通過顯微鏡已經揭示出來，但是無法定位這些神經各有什么功能。研究者在網站上動員了145個國家的16萬多名專家及志愿者一起標記視覺神經的功能，形成人類到目前為止對視覺神經最清晰的認知。

端倪3：人機一體化技術已經引入了一些混合智能。這些技術已經開始應用，而且應用效果很好。例如外骨骼系統(tǒng)，機械系統(tǒng)隨臂而動，而手臂的力量可以有十幾倍的增強。著名的達·芬奇外科手術刀也是人和機械手的協(xié)動操作，很多醫(yī)生反映它可以使外科手術更加精確。當然也有醫(yī)生反映它還有一些不足，對這些缺點加以改進后使用效果會更好。

端倪4：跨媒體智能已經開始興起，某些應用已經產生了發(fā)人深省的效果。比如在游戲領域，游戲“精靈寶可夢”（Pokemon Go）在實時的視頻中加上動畫，玩家可以在街頭等自然環(huán)境中捕捉虛擬的寵物小精靈，是個非常創(chuàng)新的游戲。此外，現(xiàn)在跨媒體技術也已經用于把照片變成油畫、變成國畫等各種各樣的藝術創(chuàng)作工具。

端倪5：無人系統(tǒng)迅速發(fā)展。人工智能原來聚焦在研發(fā)機器人上，但用機器模擬人遠不如讓機器擁有自己的智能來得更加有效。無人汽車展示的就是這樣，應該讓它跑得更智能，而不是去模擬人的雙腿。應該讓機器在工作中擁有更好的感知、更好的判斷和更好的規(guī)劃。

三、人工智能2.0對教育的影響

人工智能2.0對教育的影響將是廣泛而深入的。

1. 大數(shù)據智能會使個性化教育獲得極大的支持

學生在學習時留下了很多蹤跡，比如做練習題、測驗的情況，歷年的學習成績，聽課時的表情，平時的興趣愛好，以及家庭和朋友圈的環(huán)境，等等。所有這些數(shù)據加在一起，可顯示出每一個學生學習的情況都是有其特殊性的。而現(xiàn)在的教學系統(tǒng)只能對全班學生進行同樣進程與內容的教育，一個班進行進度劃一的學習，學生一旦掉隊就很難跟上?，F(xiàn)在很多商業(yè)領域的技術，比如游戲、電商、搜索的平臺提供者都在為他們的用戶進行“畫像”，即個性特征歸納提取。比如游戲就在研究該游戲中玩家的心理狀態(tài)、游戲水平、習慣、愛好，由此對玩家提出建議，比如建議玩家買什么“武器”、找什么朋友、和誰競爭進行游戲等，這個技術稱為“用戶畫像”。今后技術的發(fā)展一定可以做到為每個學生進行學習畫像。當然，校長也可以為每位教師進行教學畫像，可以知道他的才華最集中體現(xiàn)在哪個方面。通過畫像，可以知道學生現(xiàn)在最大的困難和優(yōu)勢是什么，他應該向什么方向發(fā)展，這會使得學生的才華得以發(fā)展，不足及時改善，從而為學生制定個性化的教育方案，而且這個教育方案能夠隨著大數(shù)據的進一步充實而不斷得到修正。

我們已經看到，現(xiàn)在很多商業(yè)人工智能技術可以轉化為教育應用。但是，我們也要看到，這種用軟件對行為數(shù)據進行分析與反饋，進而對用戶進行引導的技術如果使用不當，也會有它的片面性。有些專家指出，如果用戶喜歡哪一類新聞，就專門把這類新聞播給用戶看；用戶喜歡哪一類消息，就把這類消息推送給用戶，最后用戶會越來越偏激。今后在使用大數(shù)據進行個性化教育時便要防止這樣的傾向。人工智能出現(xiàn)有好處，但也會有不足，需要制定各種各樣的規(guī)則，讓它更好地為人類服務，就像汽車出現(xiàn)人類要制定交通規(guī)則一樣。

2. 跨媒體智能會有效地提高學習效率與興趣

跨媒體智能將會在學習方面取得很大的進展。人的思維與感知緊密聯(lián)系在一起。人們在讀書時讀到“蘋果”，腦子里就會出現(xiàn)蘋果的形象、味道、咬下去的聲音等，這是人類在形成“蘋果”的文字概念時整合進去的形象信息。這也說明人們頭腦中的概念是由文字、視覺信息、聽覺信息、味覺信息、觸覺信息等綜合在一起，即跨媒體而形成的。心理學稱之為心象。概念實際上是形象思維和邏輯思維協(xié)同的結果。

前60年的人工智能在處理多媒體信息時都是分開處理的，如模式識別能夠分別處理視覺信息、聽覺信息、觸覺信息等。人工智能2.0就要深入開展對跨媒體智能的研究。原來使用的教材也主要是用文字來描述知識的。這樣的教材當然存在不足，因此除文字以外，教師要進行講解，要配插圖，還要組織學生去參觀，要做各種各樣的實驗等，這些實際上是在學生形成概念時給他們創(chuàng)造一個跨媒體的認知環(huán)境，使得他們形成更完整的概念。僅靠單一媒體進行教學往往是很低效的，因此，跨媒體教學將是提高教學效果的有力武器，對兒童的教學尤其如此。

現(xiàn)在各種各樣的工具已經出現(xiàn)了。譬如說將課本從原來的語言字符變成超文本課本是有可能的?，F(xiàn)在超文本技術已用于計算機網絡搜索，將來可以應用到課本里。又如增強現(xiàn)實（AI）產品對幼兒的教學會有非常大的提高作用。例如一款教兒童編程的應用軟件已經在銷售了。教兒童編程是很困難的，這款應用軟件就以形象的辦法培養(yǎng)兒童形成編程的邏輯思想方法。通過增強現(xiàn)實技術，兒童可以通過自己擺積木的程序去完成一段動畫的制作。在這樣的學習過程中，兒童可以愉快地將形象思維與難度很高的邏輯思維聯(lián)結起來而成功接受訓練。

3. 終身學習將得到智能化的支持

終身學習的重要性日益被全社會所認可。終身學習不但內容重要，形式也很重要。終身學習不可能依靠學校教育的方式來實現(xiàn)。而且現(xiàn)在學生的學習方式也已經逐漸從單純課堂聽課轉向聽教師授課與從網上汲取知識同時進行，這種混合學習已經成為一種趨勢。因此，自學的方式非常重要。終身學習主要是學習者帶著問題的學習。學習者的問題包括工作的問題、形勢變化的問題、健康的問題、理財?shù)膯栴}、興趣愛好的問題等，這些都將導致學習行為，而對于這類學習來說原有的學校教材并不適用。

終身學習應該是一種自主駕駛式的學習，即根據自己的學習基礎、需要解決的問題以及希望達到的目標，選擇一條適合自己特點的學習路徑。對于這種學習方式，應該如何向學習者提供支持？讓學習者看大量的教材嗎？這是不可能的。因此，人工智能2.0應為終身學習者提供適應主動駕馭的、知識密集的智能化教材服務。

4. 從建設數(shù)字圖書館變成建設智能圖書館

現(xiàn)在我們國家正在把傳統(tǒng)大學圖書館建設成為數(shù)字圖書館，教育部邁出了重要一步。中國工程院正在把這樣的數(shù)字圖書館和工程數(shù)據庫等相融合變成知識庫。圖書館中的一本書往往由幾十個乃至幾百個知識點組成，這些知識點按作者的設計聯(lián)結在一起就是一本教材。這個系統(tǒng)對于在學校里上學的學生是合適的，但很可惜，對終身教育多數(shù)并不合適，篇幅太長了，很多知識點不是學習者急需的。所以，希望能夠根據學習者原有的學習基礎、要解決的問題和學習目標，對各種知識點進行各種新的編排，使它們適合每一位學習者的需求，從而使自主式學習者能夠又快又好地進行學習。

因此，在原有數(shù)字圖書館和知識庫的基礎上，圖書館一定會走向智能圖書館。智能圖書館向讀者出借的不是一本書，而是根據讀者要解決的問題提供的知識點的鏈接系列，這個系列是實時按需編排給讀者的。所以，人工智能可以在此基礎上，幫助每個人制定學習規(guī)劃，提供相應的學習內容，甚至介紹相應的專家教師。

上述只是一些例子。可以看出，人工智能在教育中的應用將是廣泛而深入的。新一代人工智能在教育領域的應用是一項改造人類學習的宏大工程，迫切需要多個領域的科學家聯(lián)合起來進行研究，包括人工智能、認知心理學、教育學、圖書館學，腦科學等，實際上這也是教育現(xiàn)代化的過程。

5. 在新一代人工智能戰(zhàn)略實施的過程中，隊伍組織和人才培育是兩個極為重要的關鍵因素

當然，人工智能的發(fā)展也需要教育系統(tǒng)的支持?！缎乱淮斯ぶ悄馨l(fā)展規(guī)劃》專門提出，要在全國形成一支政府、企業(yè)和學校結合起來的人工智能攻關力量?，F(xiàn)在的問題是，全國人工智能方向的學生，主要是碩士生和博士生，太少了。為加大人工智能人才培養(yǎng)和學科建設力度，建議國家快速將10～20所人工智能學術水平高的大學作為人工智能研發(fā)人才培養(yǎng)中心。每校每年專撥人工智能博士生、碩士生培養(yǎng)名額，使得若干年以后，我國人工智能研發(fā)人才每年可增加1，000名以上，快速形成一支重要的研發(fā)力量。同時，這種研發(fā)人才既要有人工智能本專業(yè)的人才，也要有人工智能和理、工、農、醫(yī)、經管、人文結合起來的交叉型人才?，F(xiàn)在也特別缺少這類人才，比如既懂人工智能又懂心理學的，既懂人工智能又懂經濟學的，既懂人工智能又懂機械的，等等。還要對大量企業(yè)的管理者、總工程師進行人工智能知識的再培養(yǎng)。因此，強化人工智能人才培養(yǎng)是《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》順利完成的當務之急。

此外，建議在有關省市建立一批新一代人工智能研究中心，推動人工智能在各個領域的研發(fā)與應用示范。人工智能走向2.0是全世界的一件大事，中國還要主動開展國際合作，建立合作平臺，與全球有合作意愿的科技人員攜手，共同應對各種挑戰(zhàn)，共同推動人類走向更加美好的明天。

中國的信息化進程是沿著三個階段在推進：第一階段是數(shù)字化，第二階段是網絡化，第三階段是智能化。產業(yè)和應用已經開始大步踏上第三階段，科研、教育、教材也需要及時布局，有效地加以推進。

作者簡介：潘云鶴，浙江大學教授，博士生導師，中國工程院院士（100088）。

責任編輯 劉 莉 單 玲