时代召唤智能科学技术人才大军

　　摘要：论述信息科学技术和智能科学技术的基本概念以及信息科学技术必须提升到智能科学技术的原因，指出这种提升已经水到渠成，提出培育智能科学技术人才大军已经迫在眉睫。最后分析了培育智能科学与技术人才大军的要求、措施和方法。
　　关键词：信息科学技术；智能科学技术；现代化；人才培养
　　
　　无论人们是否已经清醒地意识到，理论分析与社会实践都已清楚表明，信息化走向智能化的时代已经来临。这就是为什么当今社会如此频繁地出现各种各样的“智能”前缀：智能交通、智能电网、智能城市、智能农业、智能建筑、智能仪器、智能计算、智能控制、智能机器人、智能通信、智能服务、智能防务、智能互联网、智能物联网、智能信息处理等。
　　那么，什么是信息化？什么是智能化？它们有什么联系与区别？
　　信息化的基本任务，是利用信息技术向社会提供便捷的信息共享服务，智能化的基本任务，是在此基础上利用智能技术，向社会提供智能化的生产方式、工作方式、服务方式、交流方式和生活方式。智能化是信息化发展的高级阶段。毫无疑问，能否根据社会
　　的实际需求，不失时机地推进智能化，将直接影响我国现代化的进程。
　　高等学校应当建设和发展什么样的学科和专业，需要考虑众多因素，但最重要的是社会需求。笔者旨在阐明，尽管我国当前面临多元化的社会需求，但是其中最具本质意义和关键地位的社会需求是信息化必须走向智能化。这是振兴民族大业、建设小康社会、建设创新型国家、建设资源节约型社会和环境友好型社会、应对全球气候异常变化、保障可持续发展的根本举措。为此，大力发展智能科学与技术本科专业，努力建设研究生学科，精心培养各层次智能科学技术人才大军，就成为我国高等学校的重要任务。
　　1信息化与智能化：基本内涵及相互关系
　　简要地说，信息化，就是在人类活动的各个可能领域充分利用信息技术来提高人类活动的质量和效率的过程；而智能化，则是在此基础上，进一步在人类活动的各个可能领域充分利用智能技术来提高人类活动的质量、效率和创新能力的过程。
　　可见，为了准确理解信息化与智能化的含义，需要了解“信息技术”和“智能技术”的概念，以及它们之间的联系与差别。为此，我们有必要考察一下人类认识问题和解决问题(也可以抽象为认识世界和改造世界)这一典型活动的抽象模型[1]，如图1所示。
　　该模型的含义是：为了处理现实世界的实际问题，人们必须首先通过自己的感觉器官获取与问题相关的信息，并通过传导神经系统把获得的信息传到思维器官，在这里使用古旧皮层对这些信息进行预处理，使信息更加便于利用；在此基础上，通过新皮层把信息转换为知识，并进而转换为解决问题的智能策略，再通过传导神经系统把智能策略传到效应器官，后者把智能策略转换为智能行为，作用于面对的问题，使问题的状态转变为期望的目标状态。这就是人们认识问题和解决问题的一个基本回合。
　　之所以说是一个基本回合，是因为获得的信息可能不够充分，导致生成的知识不够完善，制定的策略不够合理。因此，当把这样产生的智能行为作用于问题时，问题的状态不一定能够完全转变到预期的目标状态。这时，就要把偏离目标状态的“误差”作为新的信息，经由感觉器官反馈到思维器官，通过学习来修正和优化策略，以期更好地接近目标。通常，这种“反馈—学习—优化—控制”的过程可能要进行多次，逐次逼近预期目标。也就是说，人类认识问题和解决问题的过程是一个充满反馈、学习和优化的过程。
　　通过进一步的分析，我们还可以发现，从功能性质上看，图1所示的人类“认识问题和解决问题”的过程，实际上包含相互联系、相互作用而又相辅相成的两个相继阶段，具体内容如下。
　　1) 获取信息的感觉器官和它的技术延长物传感系统、传递信息的传导神经系统和它的技术延长物通信系统以及处理信息的大脑古旧皮层和它的技术延长物计算系统，都是直接与“信息”打交道的器官和技术系统。
　　2) 生成知识和制定智能策略的大脑新皮层和它的技术延长物人工智能系统PBII4NqMopmd+p7MJfnuJaT5jkDBzTOo7YsTrBfCPK8=、其后传递智能策略的传导神经和它的技术延长物通信系统以及执行智能策略的效应器官和它的技术延长物控制系统则是与“知识和智能策略”打交道的器官和技术系统。
　　既然过程1)是与信息打交道的过程，因而就称为“信息过程”；而过程2)是与知识和智能策略打交道的过程，因而就称为“知识与智能过程”，后者也可以更简洁地称为“智能过程”。不过，“生成知识”的过程也可以看做是“理解信息”的过程，“制定策略”的过程则可以看做是“再生策略信息”的过程(策略可以看做是人类大脑再生出来的一种指示“如何解决问题”的高级信息)，而“传递和执行策略”的过程也可以看做是“传递和执行策略信息”的过程。因此，在这种意义之下，过程2)也可以称为“信息过程”。为了体现这两个信息过程之间的联系与区别，过程1)可以称为“基本信息过程”，过程2)则可以称为“高级信息过程”。于是，技术范畴的传感技术、通信技术、计算技术就可以称为“基本信息技术”，人工智能技术和控制技术就称为“高级信息技术”。
　　这样，人们就可以更确切地说，信息化，就是在人类活动的各个可能领域充分利用传感、通信和计算这类“基本信息技术”，来提高人类活动的质量和效率的过程；而智能化，则是在此基础上，进一步在人类活动的各个领域充分利用智能和控制这类“高级信息技术”，来提高人类活动的质量、效率和创新能力的过程。
　　颇为有趣的是，在图1所示的模型中，如果只考虑通信系统的功能，这当然就是“电信网络(和电视网络)”的模型；在此基础上，如果把计算系统的功能增加进来，它就演变成了“互联网”的模型；进一步，如果再把传感系统和控制系统的功能也增加进来，它就演变成了当前人们正在热切关注的“物联网”模型。而如果再加上智能系统的功能，它就会演变成为“智能信息网络”的模型。
　　显而易见，物联网和智能信息网络的根本区别，就在于有没有“智能”。也可以说，智能信息网络就是智能化了的物联网。当然，目前的物联网还处在发展的起始阶段，它的基本形态还只是互联网与传感系统的结合，连控制系统的作用也还远远没有充分考虑，更不要说是智能信息网络了。
　　值得注意的是，我国当前阶段的“信息化”，主要只利用了通信技术和计算技术，还没有完全利用到全部的“基本信息技术”。只是到了最近，人们开始关注“物联网”的时候，才把传感技术与通信技术和计算技术联系起来。
　　所以，基于通信技术和计算技术的“信息化”的主要作用，是利用通信的传递能力和计算技术的处理能力，为社会提供便捷的信息共享服务，使社会的各种供需关系得到及时的沟通。人们在获得这些供需信息后，就可以调整自己的产品方向和生产计划，提高社会整体的运行效率。但是，产品方向和生产计划的调整都需要通过人类管理者和劳动者自己的实践来实现，基本信息技术本身对此无能为力。
　　原因很显然，信息所表现的是事物的现象，只告诉“是什么(What)”；知识所反映的则是事物的本质，可以告诉“为什么(Why)”；智能所体现的才是解决问题的策略，因此可以告诉“怎样做(How)”。仅仅利用通信和计算技术的“信息化”工具，不能直接改变生产过程本身，因此就只有依靠人类工作者自己来实际调整产品方向和生产规模。
　　发展到“物联网”阶段以后，网络中的信息比互联网的信息更丰富了，因为在原有的“人类输入的信息”基础上，增加了不计其数的“物”的信息。不过，如果物联网没有智能技术和控制技术的支持，它的功能仍然还是“信息共享”，只不过信息的来源更加丰富了而已。
　　
　　然而，采用智能技术之后，由于生产工具自身具有相应的知识和智能，它就不仅可以根据供需信息自主调整产品方向和生产计划，还可以自主地改善生产过程，提高产品质量，增加新的产品品种，来适应社会需求，甚至可以预测社会需求的走向，创造全新的产品，引领社会的需求。
　　马克思曾经预言，随着大工业的充分发展，劳动者不再是生产流程的一个环节，而是站在生产流程的旁边，对生产流程进行监督和管理。我们知道，农业时代的人力工具和工业时代的动力工具都不可能实现马克思所预见的社会生产方式，基于通信与计算技术的信息化工具和没有智能技术的物联网工具也不可能实现马克思所预见的社会生产方式。这是因为，农业时代的生产工具(人力工具)、工业时代的生产工具(动力工具)以及信息化阶段的生产工具(基本信息技术工具)不具备智能，劳动者不得不成为“生产流程的一个环节”，只有智能化的生产工具，才有可能使劳动者“不再成为生产流程的一个环节”，从而能够“站在生产流程的旁边对生产流程进行管理和监督”，使马克思预言的社会生产方式变为真正的现实[2]。
　　可见，智能化的生产工具可以使社会生产方式得到根本的改变：由被动跟踪的生产变为主动引领的生产，由人力承担的生产变为机器自主的生产，使劳动者可以站在生产流程的旁边，对生产流程进行管理和监督。这就是“由工业时代的社会生产方式转变到了智能时代的社会生产方式”。显然，这种转变将使社会劳动生产力水平得到质的提高。
　　这就是信息化、智能化以及它们的联系与区别。
　　2信息化走向智能化：社会需求与历史必然
　　信息化必须走向智能化，这是人类社会追求进步的内在和固有要求。反之，如果信息化不能适时地走向智能化，社会的进步就会延缓甚至停顿下来。
　　根据“科学技术拟人律”的启示[3]，信息化走向智能化这种内在和固有的要求可以从人类自身的进化过程中得到直接启发。
　　考察人类进化的历史就知道，当人类的感觉器官、传导神经系统、人脑古旧皮层系统和效应器官的功能发展起来之后，人脑新皮层功能的强化就成了人类整体能力进化的焦点；可以看出，只有完成了新皮层功能的强化，人类才进化成了完全意义上的现代人类。反之，如果没有新皮层功能的强化，人类的进化就可能依旧停留在“猿猴”阶段，不能成为真正的现代人类。
　　与此相应，当今时代，传感技术、通信技术、计算技术、控制技术都获得了长足进步。因此，智能技术的强化就成了整个技术能力进步的焦点。同样，只有当智能技术发展起来，人类的智力能力才能得到有效的扩展。反之，如果智能技术不能获得充分的发展和应用，信息技术就会停留在“信息共享”这个初级的发展阶段。
　　因此，为了适应社会不断发展的需要，为了不断改善人们生存的条件，信息化必须走向智能化。只有这样，人类“认识世界和改造世界”的活动才能得到现代科学技术的全面支持，人类的充分解放才能成为现实。
　　事实上，人们可以举出无数的事例来说明信息化为什么必须走向智能化，以及如果信息化不走向智能化就不能真正解决问题的原因。不过，限于篇幅，这里只能择要略述一二。
　　1) 例1：物联网研究与应用。
　　如上所述，目前人们所研究的物联网，其实只是增加了传感器的互联网而已，不要说还没有考虑智能技术的作用，就连控制技术的因素也考虑得很不充分。可是，没有智能技术的物联网又有什么意义呢？一般来说，智能技术在物联网中至少有如下几个重要作用：第一，不同传感器获得的信息之间的智能融合；第二，把这样得到的形式化信息转换为“能够显示内容和价值因素”的信息(称为“全信息”)；第三，从这些信息中提炼相应的知识；第四，以这些知识为基础，在目标的引导下生成解决问题的智能策略。
　　试想，如果得不到“正确融合起来的信息”，也得不到能够显示内容和价值因素的“全信息”，得不到相应的“知识”，也得不到解决问题的“智能策略”。一句话，如果没有智能技术的支持，这样的网联网能够发挥多大作用呢？
　　可见，物联网的研究与应用必须由“基本信息技术”的层次进入到“智能技术”(高级信息技术)的层次。舍此，不可能解决问题。
　　2) 例2：转变经济发展方式。
　　转变经济发展方式的核心是“转变社会生产方式”，其中一个最受关注的问题是“节能减排”，即节约能源消耗和减少废弃物排放。考察当前的社会生产，主流的生产方式是工业时代遗留下来的产物。工业时代生产系统设计的通用理念是“按照最恶劣条件下的资源需求来提供高倍资源备份，以保证在任何条件下生产系统的连续运转”。正是基于这个理念，导致了所有工业生产系统的“资源高投入”：材料的高投入、能源的高投入、人力的高投入、资金的高投入。“高投入”则导致“高排放”和“高污染”。所以，“三高”是工业时代生产方式固有的本质特征。
　　怎样才能转变以“三高”为本质特征的工业时代生产方式呢？
　　肯定的回答是：仅仅运用信息技术不足以解决问题，必须在此基础上运用智能技术，也就是“高级信息技术”(即图1所示的全部技术)才能达到目的。
　　道理很明显，要想真正转变以“三高”为特征的工业时代生产方式，必须从这种生产方式的初始源头——设计理念——进行彻底变革。这就是用“智能设计”的理念取代原有的“以高投入保障可靠生产”的设计理念。只有设计理念革新了，才能从源头上消除“三高”，达到节能减排和转变经济发展方式的目的。
　　智能设计的理念是：通过智能技术的“自主学习与自主优化”策略，使生产系统的资源投入和产品产出实现动态的优化配置，从而消除“高倍资源备份”。可见，没有智能技术的应用，就不可能从源头上转变以“三高”为特征的工业时代生产方式。
　　总之，只有智能技术的普遍应用(即“智能化”)，才能使“物联网”走向智能化，发挥应有的作用；只有智能技术的普遍应用，才能使工业时代遗留下来的社会生产方式得到根本转变；同样，也只有智能技术的普遍应用，才能使整个国民经济、社会文明、大众民生和国家安全获得蓬勃的发展，朝着21世纪意义下的现代化目标不断前进。
　　需要特别指出的是，物联网的智能化也好，经济发展方式转变也好，应对全球气候异常变化也好，维护世界和平与国家安全也好，种种迹象都表明，“审时度势，把信息化推向智能化”已经是摆在我国人民和世界人民面前的紧迫任务。
　　3智能化人才大军：特有的素质
　　为了推进智能化，需要在各个领域大力发展和普遍应用智能科学技术。但是，人是社会生产力的第一要素。发展和应用智能科学技术，需要一支规模宏大、结构合理、训练有素的智能科学技术人才大军。
　　所谓“规模宏大”，主要是指智能科学技术人才大军在数量上要能适应国民经济、社会文明、大众民生、国家安全智能化的规模要求。智能无处不需，智能化是全社会的需要，不是个别领域、个别部门和个别地区的需求。因此，规模必然相当宏大。
　　所谓“结构合理”，主要是指培养这支人才大军的教育系统应当具有博士、硕士、学士的合理层次结构。智能科学技术是新兴的、快速发展的，而且体现了当代最先进、最复杂、最前沿的科学技术，没有这样一支结构合理的人才大军，就不可能适应智能化的需求。
　　所谓“训练有素”，主要是指国家应当设置面向智能科学与技术学科和专业的高等学校人才培养的专门体系，按照智能科学与技术学科的知识结构和能力结构进行系统培养与训练，而不宜由其他学科的培养体系来代行兼顾。
　　图1的模型表明，在学科关系上，智能科学与技术的前端与计算机科学与技术学科相衔接，后端则通过信息与通信工程学科和控制科学与工程学科相沟通。其中，计算机学科定位于“信息处理”；它输出的是经过处理便于应用的信息，正好提供给智能科学与技术学科，支持“生成知识”，并在此基础上“制定策略”；后者通过信息与通信工程学科的“策略传递”功能传递给控制科学与工程，支持“策略执行”。可见，它们的功能定位分别是“信息处理”、“知识生成与策略制定”、“策略传递”和“策略执行”，它们各就各位，各司其职，互相衔接，互相合作，形成和谐的流程，但不能互相取代。
　　
　　那么，智能科学与技术学科人才大军应当具备怎样的整体素质呢？
　　由于篇幅所限，这里不可能细致地展开讨论。考虑到我国目前已经有众多学校制订了详尽的智能科学与技术学科的人才培养计划，这里将着重指出：除了其他科学技术学科人才必须具备的共性素质之外，智能科学技术学科人才大军应具备的特殊素质。
　　3.1智能科学与技术本科专业的特殊知识结构
　　众所周知，智能是由信息资源加工出来的最高级产物。因此，智能科学技术是信息科学技术的核心、前沿和制高点，智能也是人类一切能力的最高级体现。因此，智能科学技术也是生命科学技术最为精彩的篇章。因此，智能科学技术是信息科学技术与生命科学技术两者的交叉学科，应当按照这样的学科性质设计学生的知识结构和能力结构。
　　基于这样的特点，智能科学与技术本科专业的知识结构(课程设置)应当形成如下最基本的连贯的标志性核心知识体系。
　　第一学期，智能科学与技术导论(人文基础)。
　　第二学期，智能科学史与科学方法论(人文基础)。
　　第三学期，脑与认知科学基础(专业基础)。
　　第四学期，智能数学(数理逻辑与模糊逻辑)(专业基础)。
　　第五学期，机器智能通论(核心课程)。
　　第六学期，机器学习(核心课程)。
　　第七学期，智能机器人(应用基础)。
　　第一学期必须开设“导论”。这是因为新生刚从中学走进大学，需要通过“导论”引导学生快速了解什么是智能科学与技术，为什么要学习它，它的发展前景是什么，它对经济发展与社会进步的意义是什么，它的知识结构和能力结构是什么，它与相邻学科的关系是什么，怎样才能学好智能科学与技术(包括大学与中学的学习方法和学习规律有何异同)。
　　第二学期必须开设“方法论”。这是因为新的正确的方法论对于理解和发展智能科学与技术具有特别重要的意义，而传统科学方法论会妨碍学生理解和把握智能科学与技术。“工欲善其事，必先利其器”，方法论的教育必须走在前头。
　　第三学期必须开设“脑与认知科学基础”。这是因为人工智能的最佳原型就是大脑结构及其支持的认知能力。没有这个基础，我们培养的人才大军就会基础浅薄，缺乏创新的功力，他们在智能科学与技术发展的道路上就走不远。所以，要在二年级一开始就学好这个基础。
　　第四学期必须开设“智能数学”。学生要着重学好集合论、数理逻辑、模糊逻辑和算法理论，这是智能科学与技术对数学知识的特殊需要，也是学习后续课程必须具备的数学基础。必须在第四学期完成这个准备。
　　第五学期必须开设“机器智能”。这是本专业的核心课程。考虑到历史上“人工智能”与“计算智能”和“行为智能”长期处于鼎足三分的状态，而事实上，只有它们三者结合在一起，才能覆盖基本的智能技术，因此需要设置统一阐述这个“三位一体”的新的课程，称之为“机器智能”。
　　第六学期必须开设“机器学习”。这是因为上述三种智能技术的共同要害都是“学习”，因此有必要开设“机器学习”来深化智能的核心技术。
　　第七学期应当开设“智能机器人”。这是因为智能机器人是智能技术实际应用的最典型和最普遍形态，应当让学生在进入毕业设计之前对智能机器人做“解剖麻雀”式的学习和掌握。
　　其他课程的设置可以、也完全应该结合各个学校的特点自行选择。
　　还要强调的是，整个培养过程要努力贯彻理论与实践相结合、已有进展与存在问题相依托、启发式和教学双方互动等原则，使学生不仅高度热爱本专业，而且具备很强的创新精神和实践能力。
　　3.2智能科学技术学科研究生的知识结构
　　同样，由于篇幅所限，这里仅指出：鉴于智能科学与技术的内涵非常丰富，应用又无处不在，智能科学与技术研究生一级学科不宜按照应用领域设置二级学科。分析表明，按照学科的层次结构设置如下三个二级学科比较适宜。
　　1) 智能理论。
　　2) 智能技术。
　　3) 智能应用。
　　当然，这些二级学科名称的具体表述方法还有待继续论证和优化。
　　4结语
　　今天，无数的事实(智能A、智能B……智能Z)告诉我们，社会对于“智能”的需求已经不止是母腹中躁动的婴儿，也已经不止是大海平面上依稀可见的航船桅杆，而是已如初升的太阳普照大地，如大潮的奔涌席卷四方。
　　面对时代的召唤和社会的需求，高等学校的教育和科研工作者义不容辞，责无旁贷。让我们一起努力，共同推进智能科学与技术本科专业和研究生学科的建设，为我国和世界智能科学技术的发展，作出无愧于时代、无愧于华夏学人的积极贡献！
　　
　　参考文献：
　　[1] 钟义信. 机器知行学原理[M]. 北京:科学