关于智能科学与技术专业建设的几点思考——以中山大学智能科学与技术专业为例.doc

关于智能科学与技术专业建设的几点思考以中山大学智能科学与技术专业为例 李晓东 (中山大学信息科学与技术学院，广东广州510006) 摘要：结合中山大学智能科学与技术专业的建设情况，从教师队伍建设、本科教育的人才培养定位及课程体系设置、发展优势科学研究方向及学科建设等方面，提出有关交叉学科发展的思路。 关键词：智能科学与技术专业；教师队伍；课程体系；科学研究；学科建设 基金项目：广东省xx年本科高校教学质量与教学改革工程项目“智能科学与技术”（粤教高函xx97号）；中山大学xx年校级本科教学改革项目“智能科学与技术专业复合型人才培养模式的改革研究”（中大教务xx148号） 作者简介：李晓东，男，教授，研究方向为智能控制、人工神经网络，lixdmailsysuedu。 引言 智能科学与技术是一门交叉学科，涉及脑科学、认知科学、人工智能、信息科学技术等学科，主要研究智能行为的基本理论和应用技术。它以人工智能的理论和方法为核心，研究如何用计算机去实现人工智能。它是信息科学技术的核心，也是现代科学技术的前沿和制高点。目前，对智能科学与技术的重要性认识已上升到国家科技发展战略的高度，智能科学已被列入xx年发布的国家中长期科学发展规划纲要中。 自xx年北京大学自主设置智能科学与技术本科专业并在教育部备案以来，我国先后有北京邮电大学、南开大学、西安电子科技大学等20多所高校开办了智能科学与技术本科专业，加快发展智能科学与技术专业教育已成为众多高校的共同愿望。然而实际上，智能科学与技术本身的内涵发展还很不成熟，教育部对此专业甚至还没有统一的教学大纲。xx年中国人工智能学会教育工作委员会对智能科学与技术专业的知识体系与课程设置给出了征求意见稿，可是各高校智能科学与技术专业的建立时间都很短，缺乏足够的办学经验，基本都处于独立发展、各自探索的阶段，不同程度地存在着专业建设问题。为此，笔者结合中山大学智能科学与技术专业的情况，给出以下几点思考。 1教师队伍建没 国内智能科学系或专业大多是在计算机专业或自动化专业的基础上建立起来的，发展时间短，这就决定了目前国内智能科学系或专业的教师主体具有很大的专业偏向性。智能科学与技术专业本质上是以脑科学、心理学等为基础，以信息学科为实现手段的交叉学科，其所承载的任务不是以上单个学科所能独立完成的。因此，教师队伍一定不能在原有基础上封闭发展，应邀请其他相关学科的教师加入发展，要特别注重引进心理认知学、逻辑学等方面的教师，不断优化教师队伍的知识结构，注意吸收青年教师，强调教师队伍构成的综合性。我们必须像医院培养“全科”医生一样来培养我们的智能科学教师。 以中山大学智能科学与技术专业为例，由于所在的信息科学与技术学院涵盖了电子与通信工程系、计算机系、智能科学与自动化系，涉及信息与通信工程、计算机科学与技术、软件工程、电子科学与技术、控制科学与工程等5个信息科学的一级学科，现阶段学院鼓励智能科学与技术专业在院内跨专业使用教师。因此，专业的课程教育实际上吸纳了5个信息科学一级学科的教师，具有很强的包容性。此外，专业充分利用学校学科门类齐全的优势，积极开展与校内心理学系、逻辑与认知研究所的合作办学，吸引这些系、所的教师为专业开设必修或选修课程，同时为这些科研教学工作提供发展的平台。各专业教师通过参与智能科学与技术这个交叉学科的专业教学，达到了相互学习交流、“全科”培养、共同提高的效果。 2本科教育 2.1人才培养模式的定位 智能科学与技术专业的本科教育人才培养模式的定位实际上是多学科交叉渗透人才培养模式的一种探索。专业人才培养应立足于计算机科学与技术、通信科学与工程、控制科学与工程、软件工程、电子科学与技术等学科的相互交叉特性，立足于信息科学的发展方向和国家中长期科学发展规划纲要要求，立足于国家，特别是高校所在地区对智能科学与技术专业人才的社会需求。经过几十年的发展，智能技术及其应用已经成为IT行业创新的重要生长点，其广泛的应用前景日趋明显，如智能机器人、智能化机器、智能化电器、智能化楼宇、智能化社区、智能化物流、智能电网等。这些对人类生活的方方面面产生了重要的影响；迫切需要既掌握计算机系统工程的基本技能，又掌握复杂信息处理的智能科技知识，具有智能系统的搭建能力，擅长处理网络环境下大规模复杂的环境行为、机器行为和人类行为的专门科学技术人才。因此，为适应智能化应用的创新发展趋势，专业人才培养的目标应该是培养创新型、复合型的智能科技人才，努力做到两个“复合”，即学生在知识结构方面的复合和学生在理论知识、应用能力、创新能力方面的复合。此外，人才培养还应结合本专业师资力量的实际，扬长避短，努力办出自己的特色。 2.2课程体系建设 基于智能科学与技术专业创新型、复合型人才培养模式的定位需要制订出相应的多学科交叉的课程体系，包括规划理论课程体系、实验课程体系和学生实习。具体来说，需要做好专业基础课程、专业主干课程和专业轨道课程的科目设计；需要处理好必修课程与选修课程的关系，合理分配各学期的学分；建设多功能集成的实验室，探索校企合作共同打造学生课外实习基地的模式等；重视基础理论知识，强化学生的应用能力和创新能力培养。课程体系的设置应参考xx年10月中国人工智能学会教育工作委员会对专业课程设置的征求意见稿，既要参考兄弟院校的做法，也要体现出校本专业的办学特色和发展优势。 中山大学智能科学与技术专业目前正在建设以智能系统为统领、以智能机器人为综合实验平台、兼顾物联网和大数据处理的课程体系，并且在数字电路与逻辑设计、信号与系统、人工智能原理、模式识别、计算机网络等专业基础课程和专业主干课程的基础上，设置了丰富的选修课程。特别地，把它们归类形成了不同的专业轨道选修课程集，具体包括： (1)模式识别轨道选修课程：数字图像处理、人工神经网络原理、数据挖掘、多媒体信息处理、机器学习、计算机视觉等。 (2)智能系统轨道选修课程：机器人导论、自动控制原理、数字图像处理、智能控制与智能计算、人机交互技术、计算机视觉等。 (3)智能传感网络轨道选修课程：传感器与检测技术、嵌入式系统设计与实践、机器人导论、无线传感器网络、无线射频识别技术、物联网导论等。 每年当学生进入选课阶段时，我们都组织学生进行课程体系和轨道课程集的介绍宣讲，让学生了解各轨道方向的内涵，辅导学生的选课决策。借助课程体系的合理配置以及轨道选修课程集的功能发挥，我们引导学生根据自己的兴趣，往不同的智能科学子方向上发展。 中山大学智能科学与技术专业是在自动化系的基础上建立起来的，起初的课程体系难免与自动化专业过于贴近。几年来，通过专业课程体系的建设，我们逐渐改变了与自动化专业课程体系过于重复的现状，强化了多学科知识的融合和对学生实践能力的培养，切实向创新型、复合型人才培养的目标迈进。 3科学研究与学科建设 3.1科学研究 高校的教学和科研向来是相辅相成的。教学为科研提供了基础，科研则可以引领教学内容的发展。智能科学与技术专业涉及的学科面很广，如果在科学研究方面过分强调全面性，则会分散研究力量，不能形成明显优势。坚持特色发展，培养构建几个特色研究方向，则是科学研究的切实可行之路。中山大学智能科学与技术专业目前正在组建研究团队，设立学术带头人，制订研究规划，在智能系统与智能控制、认知科学与机器学习、智能电网与新能源等研究方向加强建设，形成研究优势。 智能系统与智能控制研究方向围绕医用穿戴智能设备、服务机器人系统和智能车载系统等；重点研究复杂系统分析与设计中信息处理、信息利用的新理论及新方法；探讨智能感知处理、人机交互方式、终端系统、智能医疗、服务机器人系统的控制等内容；解决车载高性能可靠的计算机系统、车载软件可靠性分析、车载网络优化以及这些理论在无人驾驶和车联网等特定领域的应用问题。 认知科学与机器学习方向以认知科学和人工智能等学科为基础，重点开展人脑、认知和人体行为的关系，智能视频监控人脸识别和物体识别这3个方面的研究；重点解决智能终端的多媒体信息感知和智能处理问题，特别为服务机器人、智能家居和公共安全解决视觉感知和智能处理的问题。该方向主要研究认知科学与机器学习、智能场景分析与理解、基于生物特征的模式识别等，侧重于智能视觉的应用基础研究和新技术探索。 智能电网与新能源方向致力于为我国，特别是为广东省培养高水平的智能电网和新能源领域的专业人才。由于各种新能源（风能、太阳能、海洋能等）具有波动性和间断性的自然属性，其发电单元不能直接并网，否则会降低电网的电能质量；所以，新能源发电单元与电网之间必须用到功率电子变换器。因此，该研究方向主攻新型功率变换器优化设计及控制，其应用包括智能电网架构下的一系列领域，比如太阳能发电、风力发电、海洋能发电、燃料电池等。一个智能的电网系统将会使电力的传输和供应更加稳定可靠，让每家每户可以优化自己的用电习惯，享受到先进的家居设备。 3.2学科建设 对于一个学科，没有高层次的研究生教育和高水平的科研，该学科的发展就很难走在同行的前列。中山大学信息科学与技术学院在开办模式识别与智能系统学术型硕士学位研究生教育的基础上，依托自身信息学科齐全的优势，联合中山大学心理学系，正在筹备申报智能科学与技术交叉学科博士点，试图以高层次的博士点教育带动智能科学与技术专业本科和硕士研究生教育的整体发展，壮大科研力量。 我们处于一个信息技术的时代，信息技术不可能停留在电子化、数字化之上，而是要不断走向智能化，因此，智能技术越来越成为信息技术的主流。智能科学处于信息技术的前沿和制高点，掌握利用好信息技术发展的这个规律，对于实现高校信息学科的发展重点转移和跨越式发展具有重要的意义。 由于珠三角地区产业结构的调整与信息新技术的不断融入，传统自动化专业的发展遇到了瓶颈，我们及时调整学科发展战略，以智能科学与技术专业的发展来带动传统自动化专业的发展，结果在招生就业、人才引进、科学研究等方面都取得了良好的效果。另一方面，中山大学信息科学与技术学院的学科建设面比较宽，涉及5个一级学科，而相关教师的体量比较小，因此不可能5个一级学科都均衡建设，而应该重点建设这5个一级学科交叉的部分，即智能科学与技术专业。这对于完善交叉学科布局，提高人才培养质量，引领和推动这些一级学科及心理学专业的发展，有着重要的促进作用。 4结语 智能科学与技术的发展成果正影响着国民经济的很多领域，已成为一个国家科技发展水平和国民经济现代化、信息化的重要标志。社会需要大量的掌握智能科学与技术知识的高水平专门人才。智能科学与技术专业作为交叉学科来建设，在中国高等教育的历史还很短，其专业教育不同于一般的信息学科，具有一定的特殊性。我们今后还需在师资建设、学生培养、科学研究、学科发展等方面进一步探讨，培养合格人才，迎接智能化社会的到来。 参考文献： 1中华人民共和国国务院，国家中长期科学发展规划纲要(xx-2020)Sxx. 2中国人工智能学会教育工作委员会，智能科学与技术专业知识体系与课程（本科）(征求意见稿)S.xx. 3邓志鸿，谢昆青，刘宏，北京大学智能科学与技术专业建设的探索与实践J中国人工智能学会通讯，xx(2):36-40 4胡军，李伟生，王国赢，等，重庆邮电大学“智能