人工智能要成为推动国家和社会高质量发展的强大引擎,需要大批掌握这一技术的优秀人才。
为深入贯彻落实我国《高等学校人工智能创新行动计划》,为跻身创新型国家前列提供科技支撑和人才保障,中国人工智能学会已成功举办了五届全国高校人工智能学院院长/系主任论坛。今年,上海交通大学人工智能研究院常务副院长杨小康教授,受邀参加第六届全国高校人工智能学院院长/系主任论坛,以下为演讲实录(根据速记整理)。
我代表上海交通大学人工智能研究院、人工智能教育部重点实验室,向大家汇报一下交大在人工智能实践融合创新的浅见思考与实践。
一、人工智能融合创新的浅见思考
人工智能自1956年诞生以来,经过60年的起起落落,2016年AlphaGo战胜李世石,标志着人类进入智能时代。AlphaGo是ABC的综合集成,A就是Algorithm算法,它靠深度学习模仿高手、超越高手;B就是BigData大数据,它靠大数据自我进化;C就是Computing算力,它靠超算支撑算法和大数据。由此可见,AlphaGo不仅是人工智能的里程碑,也是信息技术的集大成者,体现了人工智能融合创新的聚变效应。
人工智能融合创新具有强大的内生动力。在人工智能发展历程中,神经网络起到了关键的作用。神经网络发展史是一部神经科学、心理学、数学、计算机等多学科融合发展的历史。在萌芽期和第一次高潮,神经网络的研究以模仿生物神经元特性为主要准则,神经生理心理学家先后建立了MP神经元模型及其Hebb学习规则,以及感知器模型。第二次高潮的代表性工作是Hinton等提出的反向传播算法,神经网络的研究逐渐从神经生理心理学分离出来,转向机器学习。深度神经网络激发了第三次浪潮,算法+算力+大数据的融合架构主导了深度学习发展。
在2010年后,人工智能融合创新注入了新的外部动力,包括人机物融合的新环境、数据驱动的新范式、发展人工智能发展的新需求和新理念,内力和外力,合力推动了人工智能的新阶段,国家新一代人工智能发展规划,定义了大数据智能、群体智能、跨媒体智能、混合增强智能、智能无人系统等人工智能新特征。
学科融合也是人工智能发展的国际趋势,MIT宣布10亿美元成立全新的计算与人工智能学院,一方面,要将计算和人工智能的力量带到学校所有研究领域,另一方面,要使其他学科的见解和观点共同塑造计算和人工智能的未来。斯坦福、清华等大学也把学科交叉作为发展人工智能的重中之重。国家自然科学基金委,信息学部2018年设立人工智能代码(F06),刚刚成立的交叉科学部也设立了智能科学方向。因此,人工智能正在重塑高校的学科体系。人工智能的融合创新,我觉得有三个方面,一个是学科融合,它会推动人工智能的基础研究,第二个是产学融合,它会更好地去对接人工智能国家的重大需求。第三个是产教融合,更有利于培养人工智能的复合人才。
二、上海交大人工智学科融合的实践
上海交通大学高度重视人工智能发展,于2018年人工智能研究院,这是一个校级的人工智能交叉研究平台,是学校人工智能科研成果转化与对外交流的统一出口,也是科研的组织者。作为学校研究实体,要建立实体化的研究队伍。
研究院在全校范围内,汇集了一支100多人的学科融合研究队伍,采用虚实结合的运行模式,下设一批研究中心,研究中心主要在已有实验室的基础上,进一步整合资源、汇聚力量组建而成,研究中心的功能是对接重大需求、构建开放平台、促进交流合作。研究院及其研究中心构成了学科融合的研究平台。在四个方面,布局优势方向:数学基础中心、机器认知中心,理工交叉,在基础上做深;视觉智能中心、智能语音语言处理中心、智能EDA中心、智能操作系统中心,以交大的大电院为主,在技术上做强;智联汽车中心、协同智造中心、智慧医疗中心,机电结合、医工交叉,在应用上做优;智能金融科技中心、人工智能治理中心,文理交叉,在社科上做出特色。这些中心的布局具有很强的交叉性,学校给了专门的资源,加快交叉人才引进和交叉研究生培养。这些中心之间的交叉连接形成了自然科学、技术科学、社会科学之间大跨度学科交叉的上海交通大学学科融合神经网络体系,以人工智能研究院下设研究中心以及学校相关实验室作为“神经元”,完善协同机制,优化“神经元”之间的连接,促进思想、人员、算法、数据、成果等人工智能创新要素的跨学科交流和融合,促进学术、人才、转化、改革等高地的形成。
在体系下我们构建了若干个具有一定规模的融合创新研究平台。一个是智能科学技术前沿基础研究融合创新平台,主要做交叉前沿的基础研究,因为有很多的基础研究其实主要的学科和院系都在做。在这个校级平台上,我们希望能够建一些大的研究平台和研究设施,所以主要做融合交叉。融合交叉有两个,一个机器智能的融合交叉;再一个是人本智能的一个融合交叉。机器智能的融合交叉是以一些理工科方面为主的交叉。人本智能我们希望能够在更大范围里与一些文科做交叉。
在产学研融合创新方面,我们初步形成了人工智能长三角协同平台。我们在校内人工智能研究院基础之上,学校建立了三个地方研究院,即上海人工智能研究院有限公司、上海交大苏州人工智能研究院和宁波人工智能研究院。这几个地方研究院本质上形成了人工智能长三角的协同,在这个布局下,可以挖的潜力很大。
在开放式创新平台建设方面,上海交通大学牵头建设了白玉兰开源。当前正面临全球变局,我们更需要开放式创新,白玉兰开源的思路是参与融入、蓄势引领,推动木兰开源协议实现国际规则互认,与国内其它开源优势互补,催生我国成为国际开源关键节点。
在产教融合的人才培养平台方面,我们要构筑两个子平台:一个是科教子平台,主要强化课程体系、计算平台、实验环境等条件建设;另外一个是实训子平台,发挥地方研究院和企业联合实验室的作用,科教、实训双轮驱动,推动融合育人,培养开放式创新人才。在这方面,我们有两个案例。案例一、吴文俊人工智能荣誉博士班,在2018年成立,通过企业资助等方式,为顶尖学生提供额外奖学金,在当今国际形势下,很有意义,学生获得了CCF新锐奖、百度奖等荣誉。案例二、探索人工智能专业硕士班,依托地方研究院,试点培养企业急需的复合型高端人才,校内培养阶段突出学科交叉,校外培养阶段实施地方研究院+联培企业,突出产业对接。目前实施效果良好,学生生活舒心、学习专心,同时,导师放心,企业开心。
三、关于人本智能融合创新的浅见思考与实践
人本智能的发展愿景是以人为本、服务于人,其技术图景是通过计算机、控制、机器人、认知哲学、伦理、法律等学科交叉,建立开放环境下具有类人认知与服务水平的复合智能理论与技术。以AlphaGo为例,我们希望击败人类的AlphaGo,有朝一日能够发展成为提供类人服务的BetaGo,从封闭环境、以技术属性为主的单一的计算智能,演进为开放环境、技术属性与社会属性并重的复合智能。人本智能技术主要有两个任务,一个是构造类人智能体,另一个任务是构建适应类人智能体运行的人机物和谐环境。下面汇报上海交大在人本智能方面的一些实践。
以AlphaGo为例,其功耗太高,要陪人下棋肯定要把功耗降下来,甚至一个超低功耗之后,智能体才能够嵌入到各方面去。上海交大在超低功耗的体域感知方面,能效比可以做得非常很,可以测各种的生理状态,上海交大还在植入式的微纳人工视网膜方面取得了进展。
类人智能体不仅要增进机器脑的智能,还要像人一样从从“大脑”、“躯体”、环境的交互中增进智能,这就是具身智能,Embodied Intelligence,,这方面卢策吾教授团队在通用抓取的机器人学习方面做出了突破性的工作,论文发表在Nature机器智能子刊上。
在类人知觉层面上,人工智能已经能够实现视觉问答、视觉导航,再配上双手双足的机器人,我们就能够实现体贴入微的人工智能,比如,家里来了客人,它就能识别出这是一个友善的陌生人,问:“客人您好,请问您是喝咖啡还是喝茶”,如果客人说咖啡,它就能做好咖啡送过来。我想这样的机器人很快就会有。现在的机器人挺有科技感,但总是给人冷冰冰的感觉。一个比较有意思的问题是人工智能会不会有创意有品位?最近,机器学习研究热点是生成对抗网络,它已经能够生成非常高质量的花鸟画,交大的视觉艺术人工智能系统能够将梵高的作画过程有效复现出来。这样会画画、会写诗、会主播的机器人,是不是有创意有品位了?
人本智能最重要的是服务于人的健康。美国医生特鲁多曾经说过:“偶尔去治愈、经常去帮助、总是去安慰”,这是他的墓志铭,也是很多医生的座右铭,体现了很高的人文关怀,是人本医学。在优质医疗资源不充分、不均衡的情况下,我们的医疗很难达到这样的人文关怀。人本智能医学,有望重构、再造医疗资源,提供超级医生助手、超级医护助手、超级家庭医生助手,从而让人类生活更健康、更尊严。这里,我们举一个例子,上海交大杨广中院士领衔成立了上海交大手术机器人研究院,“人在环路”手术机器人,患者、医生、机器人之间实现智准、融合、互动。上海交大通过医工交叉融合创新,研制了一批手术机器人,将协助医生更精准地做微创手术,更全面地做胃肠道检测,更方便地放血管支架。
在上面实践的基础上,我们对人本智能作进一步思考。我们认为人本智能的未来可以按照层次发展,对应于马斯洛的需求层次,从低到高,依次是生理需求、安全需求、社会需求、尊重需求、自我实现需求。与之对应,人本智能要在智能时代满足人类不同层次的需求,不仅使得人类价值提升,也使得人工智能自身价值实现。与需求层次对应,人本智能也有五个层次,第一层,机器智能更好满足人类的吃穿住行等生存需求,第二层,可信智能,给人类安全感和信任感,第三次,社交智能,更好满足人类在现实世界和网络空间中的社交需求,第四层,共情智能,人工智能体现出一定的情商和一定的共情能力,从而提升人类的自尊和被尊重的感觉,第五层,共创智能,使得人类更好地实现自己、创造和谐环境。这个层次模型也需要五方面的技术支撑,在算法、算力、数据的基础上,在人本智能中,评测技术和治理技术显得格外重要,这也是我们努力的方向。
总之,人类本来就是,将来也一定是,这个星球上最优越的智能。人类在不断增进人工智能水平的同时,也一定有足够的智慧驾驭人工智能。为此,我们共同努力,瞄准交叉前沿和重大需求,秉承中国人本思想智慧,通过学科融合、产教融合,开展“人本智能”融合创新,赋能人类命运共同体建设。
——转载自上海交通大学人工智能研究院2021年10月25日发表文章