“如果說一個人從30多歲到50多歲創新力發展的黃金階段，那么，到2050年，擔起人工智能科技創新重任的人，現在正坐在中小學的課堂里。”3月25日，人大附中校長翟小寧的一句話，把“2018中外教師科技教育創新論壇”出席者的目光從未來拉回當下。
像所有前沿科技領域一樣，人工智能未來已來。人工智能與教育的結合，正在讓未來越來越現實。
教育+人工智能：給智能提速
澳大利亞科技館科普項目主管杰西卡·席爾瓦從事科普工作已經有十多年。這二十年里，她看到了科學教育追蹤科技發展的步伐。
人工智能“火”起來之后，澳大利亞科技館的科技教育里加入了人工智能的內容。“我們做了一個項目叫‘電子動畫學’。這個項目有點像一個創客空間，是一個八周的課程，學生在八周的課程來做一個電子動畫機器人。”杰西卡說。
“在課程中，他們一開始要先學習如何去安裝這些電子元件，比如安裝LED燈、振動電機等。然后，學生要學習軟件編程，并把抽象的編程理念落實到實實在在的作品上，理解機器人工作原理及傳感器跟環境的互動。基本理解編程知識后，我們開始一些更加復雜的工作，激發學生對于人工智能的理解、編程創造力。”杰西卡說。
我國也開始了“教育+人工智能”的實踐。在翟小寧看來，“人工智能時代，學校如何跟上節奏”是當下教育發展的一個重要議題。“我曾經在每次教師大會和科研年會上，都把STEAM（科學、技術、工程、藝術、數學教育）+人工智能教育作為報告重點。”翟小寧說。
人大附中對STEAM+人工智能教育構建了課程體系，從感知、認知、創新層面，開展中小學普及教育、跨學科實踐應用、深入動手實操等工作，內容涉及大數據、無人駕駛、數據挖掘、機器人、虛擬現實、人機交互、智能家居等諸多領域。青少年在這些課程中表現出的創造力，時常讓翟小寧驚喜。
“在時代發展過程中，人工智能已經成為時代發展的一個重要內容。培養人才，應著眼未來。”翟小寧說。
人工智能+教育：為教育減負
人工智能的發展，不僅使教育增加了新的內容，也讓教育成為人工智能正在改變的社會活動領域之一。
無論是《新一代人工智能發展規劃》，還是《教育信息化“十三五”規劃》，都將推動人工智能在教學、管理、資源建設的應用，及大數據采集分析作為教育改革的內容。
“人工智能的手段讓信息采集越來越方便。”科大訊飛京津冀大區總經理周佳峰說。
人工智能技術的出現，為老師提供了減負增效的可能。“人工智能可以減少老師的工作，比如說通過機器了解每個學生的情況，制定個性化的方案，實現人機結合。”周佳峰說。
同時，“人工智能還能為學生提供個性化的服務，為各級的管理者提供大數據的決策分析，為科學治理提供很好的支撐。”周佳峰說。
在教育實踐中，人工智能正深入到各個學科。“我們提出‘人工智能+X’，深入到了數學、語文、英語、物理、化學、生物、商學、經濟各方面。在這個過程中，我們感覺到人工智能高科技的發展可以為教育帶來解放。”翟小寧說。
教育形式正在發生變化。“將來很可能學生個人就可以主動習得知識，而老師的價值更多的在價值引領和文化教養的形成。”翟小寧說。
人工智能還在“萊特兄弟時代”
如果說人工智能的出現為教育開啟了一扇窗，那么，當前人工智能的力量或許還不足以將這扇窗完全打開。
“現在的人工智能還處于‘萊特兄弟時代’。”清華大學教授馬少平說，如果用飛機來舉例的話，現在人工智能的發展還是處于初級階段，人工智能的發展好比從萊特兄弟造的飛機到現在的噴氣式飛機，還缺乏一個“空氣動力學”的推進。
馬少平表示，雖然深度學習取得了很多成果，但還存在缺陷，“比方說需要學習大量的數據，小樣本可能會存在問題，可解釋性也成問題。有些人專門研究對抗樣本，看起來亂七八糟的東西，會被識別成王企鵝、海星、孔雀等”。
僅就我國而言，人工智能的發展也面臨著挑戰。“我國人工智能在基礎理論、核心算法以及芯片等關鍵支撐領域，與發達國家、國際先進國家相比還有不小差距。”工業和信息化部發展規劃處處長姚珺表示，在芯片方面，人工智能的芯片美國企業占據90%的市場，在人才儲備方面，我國也遠遠滿足不了需求。
2017年，教育部、人力資源和社會保障部、工業和信息化部印發了《制造業人才發展規劃指南》。“其中一項就是要在基礎教育階段為未來發展制造業領域打好基礎，在學科布置、教學內容安排上提前做好儲備。”姚珺說。
“未來，對工人的要求和現在是不一樣的，現在工人的素質適應不了未來自動化、智能化生產的需要。人工智能發展需要在人才培養上進行謀劃。”姚珺說。（完）
近日，有著“計算機界的諾貝爾獎”之稱的“圖靈獎”揭開面紗。國際計算機協會宣布，美國科學家約翰·軒尼詩和大衛·帕特森獲得2017年度圖靈獎，以表彰二人開創了一種系統的、可量化的方法用以設計和評價計算機體系架構，并對精簡指令集（RISC）微處理器行業產生深遠影響。
在國際計算機協會（ACM）官網公布的信息中，微軟公司創始人比爾·蓋茨評價軒尼詩和帕特森的貢獻為“已被證明為整個行業蓬勃發展的基石”。
將靈感設計變成可重復科學
說到此次獲獎的RISC系統是什么，中科院計算技術研究所研究員、中科院“龍芯”CPU首席科學家胡偉武用工廠生產線向記者作了比喻。
“比如工廠生產線生產的產品大小、規格都一樣，效率就會很高。如果每個產品大小、規格都不同，則效率很低。”胡偉武說，RISC系統表面現象就是指令變得簡單通用，而內在邏輯則是系統實現起來比較高效，這是它的核心所在。
事實上，在計算機技術發展的歷程中，人類一直在孜孜不倦地追求對其性能的提升，并獲得了一定的突破。
中科院計算所計算機體系結構國家重點實驗室研究員、中科院計算所先進計算機系統研究中心常務副主任包云崗告訴《中國科學報》記者，這其中一方面是工藝層面的貢獻，也就是將晶體管做得越來越小，以便在同一芯片上安放更多的晶體管；另一方面在于如何充分利用晶體管，而這就需要體系結構來設計。
“有研究顯示，在過去20余年，體系結構處理器性能提升了大約1萬倍，這其中體系結構和工藝方面的貢獻各自占100倍左右。”包云崗說。“體系結構使得處理器的性能變得很高效，程序的執行時間從幾天變成幾分鐘。”
此次兩位科學家獲獎更讓硬件研究者看到了希望。“在當下各類應用都比較多，人工智能、區塊鏈、大數據也都比較熱的情況下，‘圖靈獎’卻頒給了計算機領域內做底層硬件的兩位大師，這對我們做硬件的研究人員是一個極大的認可和鼓舞。”中科院計算所研究員韓銀和說。
顛覆設計理念
“如今，每年生產的超過160億枚微處理器中，99%都使用了RISC處理器，幾乎所有智能手機、平板電腦和嵌入式設備都會用到。”國際計算機協會網站有關軒尼詩和帕特森研究成果的介紹中，如此評價二者研究對產業的影響。
“整個芯片產業每年有幾千億美元的產值，他們確實對信息技術做出了巨大的貢獻。”包云崗稱。不過，專家分析稱，兩位科學家此次獲獎還與其開創的新處理器設計方法對處理器設計帶來的顛覆性影響密切相關。
包云崗將此前處理器設計比作藝術設計。“設計出來，好就是好，不好就是不好，高手可以設計出佳作，而普通人卻只能望洋興嘆。”然而，軒尼詩和帕特森卻把處理器設計“為什么好”“怎么才能好”變成了一門可重復的科學。
二人不僅將處理器設計的透徹分析撰寫成《計算機體系結構：量化研究方法》一書，并且自己通過研制RISC處理器親自對書中的思想進行了驗證。
“這本書在全世界銷售了近百萬本，幾乎所有處理器設計者和系統軟件設計者人手一本，相當于改變了人們傳統設計處理器的思想和觀念。”包云崗說。
近年來，我國在體系結構研究上發展迅速，但國內對體系結構的研究特別是核心芯片和系統設計放，卻存在“跟隨美國的思維方式太重”的問題。
“在這個人工智能新時代背景下，中國企業需要用自己的發展思維，不斷縮小差距并趕超乃至領先。” 中科院計算所研究員、中科睿芯董事長范東睿說。
對此胡偉武表現的更有信心。他表示，國內指令體系技術已實現，比如龍芯CPU已實現了多指令發射和可程序“超車”功能，“只是火候上還差一點”。在他看來，再經過兩三年的時間，我國自主研發的CPU性能將與國外主流CPU相當。
未來前景可期
在各國積極構建物聯網和發展人工智能的當下，兩位科學家成果的影響還有望在新技術的推動中進一步得到延展。
“體系結構是整個計算機復雜系統搭建的重要基石，在當前最火熱的人工智能等熱點技術中都體現著最核心的價值。”范東睿表示。
物聯網、人工智能等技術的發展，其本質上是處理能力和效率的提升。在范東睿看來，物聯網和人工智能等應用本身所體現出的高通量特性逐漸突出并成為瓶頸，高通量計算技術則成為了突破這一瓶頸的核心。
“芯片和系統能夠在限定功耗、限定時間的條件下算的更多更快，是物聯網、人工智能不斷發展的核心因素，這不但依靠工藝的進步，更得益于體系結構技術的不斷突破。”他說。
事實上，物聯網比較重視處理器能耗，如果能夠設計一種很高性能功耗比的處理器，對于物聯網具有很大吸引力。包云崗指出，二人的方法不僅可以用來指導高性能處理器，也可以指導低功耗處理器，并在兩者之間尋得平衡。
此外，采訪中專家也表示，此次“圖靈獎”有可能為未來埋下了伏筆。包云崗介紹稱，此次獲獎的帕特森對計算機產業還有兩大貢獻。“比如存儲技術——磁盤冗余技術RAID，這項技術也開辟了一個新產業，今天的存儲市場有500億美元的產值，他在其中扮演了重要的角色。”他說。
專家預測，未來獲獎者或許并非軒尼詩和帕特森本人，但極有可能他們的合作者會因為其技術研發摘得“圖靈獎”。
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