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教育“数智化”的一些思考

发稿时间:2022-07-18 09:41:00 作者:张平文 来源: 北京大学校报

  随着新一轮科技变革和产业革命突飞猛进,数字化、智能化正在成为推动我国科技跨越发展、产业与社会治理优化升级、生产力整体跃升的关键力量。党和国家对此高度重视,自2017年以来,十九届中央政治局先后四次针对数字化、智能化领域进行集体学习。北京大学积极响应和引领数字化、智能化发展的浪潮,将2022年定为北大“数字与人文年”,在人才培养、科学研究、学科布局、基础设施建设等各个方面努力走在时代前列。

  张平文院士作主题报告

  悄然降临的数字化时代

  “十四五”规划将“加快数字化发展,建设数字中国”作为第五篇章的核心主题;中央全面深化改革委员会第二十五次会议强调,要加强数字政府的建设,以数字化改革助力政府职能的转变、促进数据高效共享和有序开发利用;2019年中共中央、国务院发布《关于构建更加完善的要素市场化配置体制机制的意见》,首次把数据列为新的生产要素……这些都是数字化时代已然来临的表现。

  除了国家宏观政策层面对新时代的新反应,在我们日常可感的社会生活中,同样不乏数智化带来的改变。

  在个人层面,数智化对不同年龄段的人群均有影响。青少年适应新技术能力强,成为数智化的原住民,获取知识渠道增加,视野更加开阔,但同时也耗费大量时间于游戏聊天,倒逼课程质量发展变革;中青年是数智化的中坚力量,诸如“网购”等新生事物的出现使生活更加便利,但他们也面临着数智化带来的生活节奏加快、工作压力增加,以及个人隐私缺少保障等问题;老年人是难以较好适应数智化的人群,“扫码登记”等方式给老年人的出行和生活带来不便,针对老年人的网络诈骗花样百出。

  在社会层面,新一代信息技术与经济相融合,出现了新型的“数字经济”。以全球数值前十的企业为例,1988年只有IBM一家算是数字化公司,到了2020年则有7家公司与数字化相关。同时由于不同群体发现和发挥数据价值的能力不同,也导致了社会的贫富差距进一步增大。

  在国家层面,随着数字技术的发展,国与国之间竞争的形式更加多元,舆论战、金融战、经济战、能源战全方位展开,热战、抵制、制裁等手段齐上阵。舆论两极分化严重,大国之间的博弈形势更加复杂。

  在科学理论探索层面,数字化技术可以实现数字空间与物理空间的相互作用。与物理空间相比,数字空间具有高维、传输快、易改动、结构易优化等优势。在互联网时代,我们通过录音、录像等各种感知设备把我们物理空间的内容映射到虚拟空间,然后在这个空间里面进行优化重组,再反馈到物理空间,从而寻找问题的最优解决方案。

  数字化时代还催生了新的科技创新范式。计算可以分为科学计算和统计分析两大类,前者依据机理,后者依据数据。过去二者往往是不交叉的,工程、材料领域有很多做科学计算的,经济、卫生领域则多用统计分析。在数智化时代,机器学习进一步拓展和深化了统计学的研究范式,进而与科学计算相融合,出现了在数字经济、分子动力学等领域具有广阔前景的融合计算。

  众所周知,GDP并不能用来评估数字经济,因此,自2020年始北京大学大数据分析与应用技术国家工程实验室连续两年发布了“数字生态指数”。该指数将数字基础、数字能力、数字应用、数字规制作为数字生态评估的四个维度,既可以度量我国不同地区的数字化发展状况,也可以用来评估国际上的数字生态。通过该指数,我们可以具象化地看到,中国在“数字基础”和“数字应用”方面已处在世界领先位置,但“数字能力”居中上游,还要继续赶超发展。

  交叉引领——北大的数智化建设

  在推进学科交叉融合方面,北大始终走在全国高校的前列。北大率先成立了前沿交叉学科研究院,率先设立交叉学科学位分会;建设一批前沿交叉研究特区;布局跨学部交叉领域,如区域国别研究、临床医学+X等,取得了一批交叉学科成果。2014年,乔杰、谢晓亮、汤富酬携手基因组学、生物学、遗传学研究,促成了“MALBAC宝宝”的诞生;2021年,北大新当选3位中国科学院院士,其中2位院士属于交叉领域。可以说,交叉学科是北大过去20年来最具引领性的建设成就。

  北京大学在推进学科交叉融合方面始终走在全国高校的前列。2021年北京大学新当选3位中国科学院院士——朱彤、陈松蹊以及朴世龙(从左至右),其中朱彤、陈松蹊两位院士属于交叉学科领域。

  首轮“双一流”建设中,北大布局了“临床医学+X”、区域国别研究2个“大交叉”领域;在新一轮“双一流”建设中,全校性质的跨学部交叉领域增至4个,“碳中和核心技术”“数智化+”成为新一轮建设的核心和战略重点。

  围绕“数智化+”研究领域,北大已展开全面布局。若将计算的四个要素比作金字塔,那么数据、算力、算法、场景便为塔的四角,其中又以“场景”为塔尖。为了让这座金字塔更加牢固,北大还明确了“数智化+”建设的四项重点任务:

  第一,重视新基建,优化升级数智化基础设施,建设智慧校园。所谓“新基建”,既包括先进算力基础设施,如分布式计算基础设施、大型算法平台等;又包括数据中心公共服务平台,如新一代校级数据中心平台、多校区信息系统对接和数据共享等。国家非常重视新基建,很多学校、学科也都有自己的小机房,但这种分散式建设既浪费空间,又损耗人力,同时也存在安全隐患,并不满足研究人员对数据处理工具的集约化期望。为此,北大计算中心、网信办等部门一直在这方面着重发力,正在筹建中的“昌平200号”就是高性能计算设施的代表。

  第二,重视核心能力,推进数智化取得原始创新突破。北大在“数智化+”领域具有较好的建设基础,大数据分析与应用技术国家工程实验室是全国范围内为数不多的设立在高校中的国家工程实验室;数据科学与大数据技术这一本科专业也是北大率先在国内办起来的,去年学校还新增设置数据科学与工程作为交叉学科博士点。未来北大将继续坚持“双轮驱动”,强化部署算法研究、核心技术、创新平台、队伍建设、人才培养等工作,以求在原始创新突破方面走在全国前列。

  所谓“双轮”,大都会娱乐唯一现金网最高返水:一方面指以数学为中心的大数据科学,另一方面指以计算机为中心的人工智能科学。在大数据领域,北大在校内布局了大数据分析与应用技术国家工程实验室、统计科学中心、国际机器学习研究中心,在校外布局了重庆大数据研究院、长沙计算与数字经济研究院,参与建设北京大数据研究院、北京科学智能研究院。在人工智能领域,北大建设了人工智能研究院、智能学院,目前正在筹建武汉人工智能研究院;参与建设北京智源人工智能研究院、北京通用人工智能研究院。北大正是通过引导两个基础学科相互配合、相互促进,以实现“数智化+”更快的进步和发展。

  第三,重视赋能,推动学科转型升级。以“数字人文”领域为例,一方面,数智化新技术为人文研究提供新的研究手段、研究对象、研究议题,开拓新的场景,比如它重塑了图书情报与文献管理、新闻传播等传统学科,也与文科实验室建设有密切的技术联系;另一方面,人文研究支撑了数智化技术发展的伦理规范,同时在虚拟仿真、情感算法、计算美学等领域发挥更积极的作用,能够营造人文精神引领的、丰富多元的数智化生态。下一步,北大还将建设“社会科学数智化基地”,着力推动数字与人文的双向融合发展。

  为进一步推动数字与人文领域发展,北京大学将2022年确定为“数字与人文”年,以现代科技为方法引导,以人文精神为价值引领,促进学科交叉,打造公共平台,助力协同创新,在更高起点上推动“双一流”建设。图为2022年北京大学数字人文作品展启动仪式。

  第四,重视规制,激活数据要素潜能,充分发挥智库作用。北大历来重视加强多学科智库建设,在数智化相关法规、国际疫情预测、国际政治外交、宏观经济态势、智能社会、数字治理等研究领域开展了许多工作。同时,努力实现数字规制与数字能力之间的平衡,兼顾“安全”与“发展”。

  有关教育数智化的反思

  教育与数智化是双向影响的关系:教育是数智化的应用场景之一,同时也引导着数智化的发展。

  数智化对教育的影响具体表现在以下七个方面:

  从教师角度讲,由于教学行为更容易传播,教师面临的压力也会随之增大;传统师生关系向学习伙伴关系转型,高等教育的授课内容随之从“摆事实、讲道理”变为“提供思路,共同探讨”。基于此,在教育部的指导下,北京大学牵头国内多所高校推出了“101计划”,即计算机领域本科教育教学改革试点工作,致力于打造一批基础课程、编写一批精品教材、培养一批优秀教师、塑造一批时代新人。一方面,计算机学科是新兴学科,发展日新月异,具有变化快、需求量大的特点;另一方面,计算机学科又是基础学科,可以和其他学科不断交叉融合,产生新的学科增长点。

  从学生角度讲,学习的时空边界被打破;虚拟现实技术的运用使学生对某些知识有了切身真实的体验。与此同时,学生也面临着线上线下教学相融合时如何保障学习效果和效率、在疫情期间长期上网课的过程中如何保持身心健康状态等问题。

  从终身学习的角度讲,数智化使终身学习更加便利。以国内最大的泛知识社区B站为例:据统计,有1.13亿用户在B站学习,这个数字是中国在校大学生的三倍多;B站有超过86%的用户年龄在35岁以下,在985、211大学的渗透率达到82%,这些用户受教育程度高,好奇心和求知欲强烈,热爱互动;2020年6月B站“知识区”正式成立,过去一年多,泛知识类内容已经成为B站增长速度最快的品类,泛知识内容的播放量已占据B站全平台的45%。北大同样洞察到了这一趋势,与山东省、中航校企、中银校企、国家大剧院等多家单位签署校地、校企战略合作协议,依托北大多学科在线课程资源及学习平台,向合作单位提供优质学习内容。

  从学科建设角度讲,诸多高等院校正主动调整学科内容,建设数据科学、人工智能等新兴学科,重塑图书情报、新闻传播等社会科学领域,并积极思考人文与数智化的关系。

  2022年1月国家文物局发布“禁拓令”之后,北京大学朱青生教授团队所在图像实验室,做的电子拓片可以完全取代拓片功能,这种技术对文物不接触,毫无损害。

  从校园公共设施建设的角度讲,为适应数智化发展的需要,许多从前没有的设施逐渐建成并得以完善升级,包括数字图书馆、智慧教室、数据中心等硬件设施、高性能计算平台、教学支持平台等软件设施。随着北大办学事业的发展,我们面临着国际国内多校区、多地教学科研机构建设的紧迫任务,想要在这些地方也讲好“北大故事”,没有现代化的管理、没有智慧校园的建构是做不好的。

  北京大学为响应院系对科研高性能计算的迫切需求,统筹部署、整合资源,搭建完成了校级公共高性能计算平台,“未名一号”“未名教学一号”“未名生科一号”三套集群先后投入运行,为科研项目和教育教学提供有力支持。

  从国际交流角度讲,数智化助力了教育要素在国际社会加速流动。疫情期间,在线会议接受程度极高,北大学生与国际一流学者沟通交流的机会大幅增加,有效促进了优质教育资源“引进来”;北大“全球课堂”与全球六所孔子学院共同上课,有力推动了特色教育内容“走出去”。这种流动还有利于增强中国教育模式的“话语权”,助力“一带一路”国家发展。国际化是北大“双一流”建设中非常重要的环节,要通过数智化手段,吸引全世界最优秀的人才了解北大、参与北大建设。

  从教育公平的角度讲,数智化的优点与缺点兼而有之。教育作为一种公共产品,优质资源相对集中于经济发达地区,通过数智化手段,可以向欠发达地区流动,一定程度上弥补了落后地区的教育资源;另一方面,如果欠发达地区面临的软硬件限制无法解除,教育资源两极化的现象也将不可避免地加剧。

  教育对数智化发展的引导主要体现在创新能力和人才培养两个方面。中国在“数字基础”和“数字应用”两个维度上已处在世界领先位置,但“数字能力”是普遍短板,关键核心技术的“卡脖子”问题突出,而新一代信息技术中的原创性产出又高度依靠数智化,所以持续提升数智化核心能力至关重要。人才方面,尽管调查显示约22%的学生选择信息技术和互联网行业作为发展方向,但相关企业往往凭借较高的薪酬,“抢走”了大批国防、军工亟需的人才,国家命脉行业如何“引智”成为迫在眉睫的难题。面对这些情况,教育应当发挥其“以人为本”的渗透作用,从基础教育阶段着手,引导学生树立正确的人生观、价值观,使学生在掌握数智化技能的同时,变得更加包容、更具有人文情怀。

  教育数智化的未来发展

  “万物皆数”,随着新一代信息技术的发展,几乎所有事物都可以数字化,教育系统也不例外。因此,打破思想禁锢,改变以往的工作方式便显得尤为重要。我们要不断加强教育领域的新型基础设施建设,促进其迭代升级与更新完善。同时,一定要考虑教育对数字时代的引领作用,培养“数字公民”,拒绝“数字难民”。人文社会科学既是数智化的一个赋能场景,也是数智化发展的重要动因,要让“以人为本”的理念贯穿数智化发展全过程。

  当前我国正处于社会主义现代化强国建设的关键时期,发展面临的内外部环境纷繁复杂,数智化人才缺口很大,人才供给“量”“质”均需提升,这也是我国大力发展数智化相关基础学科的根本原因。与此同时,加强智库研究、提升数字治理能力的重要性也不容小觑,我们要加快完善数据安全法律法规,建立健全新型数字化治理体系,推动中国成为全球的数字生态中心。

  (作者为中国科学院院士,北京大学党委常委、副校长。本文由校报记者王亭苏根据作者在北京大学“数字与人文”教师培训系列首场讲座上的内容整理,原帅、佟萌、王新民参与校勘)

  来源 | 《北京大学校报》第1607期第2版

责任编辑:朱浩天
 
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