“美国人工智能计划”中的教育使命与策略 ——基于美国政府2019-2020年系列报告解析

田芬

（厦门大学教育研究院/高等教育质量建设协同创新中心，福建厦门 361005）

为了确保美国在人工智能（Artificial Intelligence， AI）领域的全球领先地位，2019年2 月11 日，唐纳德·特朗普( Donald Trump)总统签署维护美国人工智能领导地位的行政命令，启动“美国人工智能计划”（American AI Initiative）。[1]为支持该计划，美国白宫科技政策办公室先后发布了多份报告，包括《国家人工智能研发战略计划：2019年更新版》[2]等战略规划；《2016-2019 年人工智能研发进展报告》、[3]《美国人工智能计划：首个年度报告》[4]等评估报告；《美国如何领导人工智能：联邦参与制定技术标准及相关工具的计划》[5]、《人工智能应用监管指南备忘录（草案）》[6]等规范指南。这些报告集中体现特朗普政府在多个领域规划美国人工智能的发展，确立在人工智能战略部署中的教育使命和具体教育策略。为了实现“美国人工智能计划”的战略目标，这一时期的美国教育系统、政府及教师均体现出一定的特点。

一、“美国人工智能计划”的启动背景及内容

（一）“美国人工智能计划”的启动背景

美国是人工智能技术的开发者及获益者。特朗普政府重视通过增加人工智能研发投资，扫清影响人工智能创新的障碍，实现人工智能技术突破。“美国人工智能计划”启动背景复杂多元，体现为美国的国际竞争形势和国家安全、经济发展和人们生活水平等多个维度。

第一，国际竞争层面。美国政府意识到随着全世界人工智能的创新速度加快，很多国家提出相应的人工智能发展战略，掀起人工智能发展的浪潮。美国要想在这股浪潮中取得优势，需要建立在人工智能技术方面的领导力。这种竞争意识转化为战略行动，体现为特朗普政府出台系统性的政策报告，为美国人工智能技术的发展提供稳定的制度环境。“美国人工智能计划”的首要目的是保护美国在人工智能领域的优势，既要通过人工智能技术促进国家之间展开合作，也在与战略对手的竞争中占据主动权。

第二，国家安全层面。美国政府将发展人工智能技术提升到保护美国国家安全的战略高度。[7]为了巩固美国在人工智能领域的全球领导地位，美国政府重视发展由智慧驱动、反映美国价值、保护美国人利益的人工智能技术。

第三，经济发展层面。人工智能技术可以直接提高产品及服务的质量，或作出金融风险预测，积极影响商业活动。2018年5月，白宫召开AI峰会，在讨论人工智能的前景和相关政策中，意识到人工智能技术产生的重大影响力会驱动美国企业的未来。[8]因此，美国必须制定合适的技术标准，促进人工智能技术的合理使用，推动人工智能相关企业的创生。

第四，生活层面。人工智能技术几乎改变了人们生活的每一个方面，如提供交通路程信息、诊断疾病、人脸识别等具体的生活方式。[9]因此，美国政府在制定政策和执行战略方面，必须促进人工智能技术创新，提高美国人的生活质量。

（二）“美国人工智能计划”的战略目标和部署领域

1.“美国人工智能计划”的战略目标

任何一项政府计划的执行都需要科学合理的战略目标。这些战略目标反映出特朗普政府当前发展人工智能技术的重要诉求。“美国人工智能计划”确立了六大战略目标：[10]一是通过企业、学术界、国际伙伴及非联邦实体的紧密合作，实现人工智能研发的技术突破，促进经济发展、保护国家安全；二是在遵守美国相关法律法规的情况下，增加接触优质联邦数据和计算资源的机会，提升这些资源对于人工智能研发的价值；三是提升公民素养，减少使用人工智能技术的障碍，促进人工智能技术的创新使用；四是研发人工智能技术的国际标准，促进技术优先；五是通过学徒制、技能项目、STEM教育和计算机科学，培养美国下一代的研究者和使用者；六是制订行动计划，保护美国在人工智能技术及关键领域的优势。这些战略目标包括国家安全、经济发展、教育目标等不同维度，涉及促进人工智能技术发展的不同主体，覆盖人工智能技术研发、创新和使用的全过程。这些战略目标既体现美国政府重视人工智能研发的内在驱动力，也为美国人工智能发展描绘出美丽蓝图。

2.“美国人工智能计划”的部署领域

为了实现“美国人工智能计划”的战略目标，特朗普政府着重人工智能技术在五个领域保持领导力。[11]领域一：投资人工智能研发。为了保持美国强大繁荣、帮助美国人获益，该计划规定政府优先投资人工智能研发。领域二：释放人工智能资源。该计划保障美国人工智能研发专家、企业更容易获得联邦数据和计算资源，既促使用户使用数据，也保护用户在使用数据中的自由和隐私。领域三：制定人工智能政府标准。该计划需要制定合适的国家技术标准，支持人工智能技术的安全测试，从而研发可靠、有活力、轻便交互的AI系统。这些具有安全保障的人工智能有利于增进公众对这项前沿技术的信任。领域四：培养人工智能时代劳动力。该计划要求相关机构提供实习机会、实施学徒制、开展技能培训项目、设置研究基金等措施，优先帮助美国工人获得人工智能时代的相关技能。领域五：国际参与和保护人工智能优势。特朗普政府致力于营造支持人工智能研发的国际环境，打开美国人工智能企业市场，确保人工智能技术开发与国家利益保持一致。

该计划的五大部署领域明确政府作为人工智能技术的投资者角色、开放数据的制度保障、人工智能技术的政府安全标准、教育系统在人工智能时代的使命定位和国际合作的政策导向。“美国人工智能计划”部署的五大领域不是零基础，而是基于一定的制度探索基础之上。以释放人工智能为例，特朗普政府已经做出了多重努力。在2017年《开放政府数据法案》中指出，公众通过一定的代理机构合法获得政府数据，推动政府领域的数据改革。[12]此外，在2018年总统管理议程（President’s Management Agenda）中提出，在数据驱动的世界中，政府应该通过整合的数据策略、对数据标准进行治理，从而确保数据的可获得性和透明性。[13]已有的这些探索，有利于该部署领域战略目标的实现。

二、“美国人工智能计划”中的教育使命

在“美国人工智能计划”中，教育系统是人工智能技术的研发主体。人工智能时代的教育承担培养人工智能技术的研究者和使用者的两大使命。这两大使命融合了教育的人才培养、科学研究和社会服务三大职能。

（一）培养人工智能研究者，实现人工智能技术的研发突破

实现人工智能技术研发突破，既是“美国人工智能计划”的重要战略目标，也是其战略部署的基本领域。人工智能研究的最终目标是产生新的人工智能知识和技术，从而产生积极的社会效应。

人工智能研发注重在核心领域取得进展。由于人工智能技术的复杂性，这些核心领域在人工智能技术发展的不同阶段具有不同的任务。《国家人工智能研发战略计划：2019年更新版》指出，人工智能研发领域包括八大部分：推动有利于数据创新的运算法则；提升人工智能系统的感知能力；提高理解人工智能的理论能力；创造具有灵活性的通用人工智能；发展大规模的人工智能系统；研制人类与人工智能有效协作的有效方法；研发值得信赖的机器人；优化硬件。在《2016-2019年人工智能研发进展报告》中提出“下一代人工智能计划”，指出人工智能研发领域包括防骗人工智能、有活力的人工智能和高绩效人工智能。实质上，这些亟须突破的核心领域是研发者针对人工智能技术当前发展的不足提出的。这些关键领域的技术突破，有利于实现人工智能技术的整体性发展。

人工智能技术的研究突破是人工智能研究者的抱负，引导着人工智能技术研发者的工作开展。但是，由于这些研究存在技术难题，对于具体的实现路径缺乏共识。因此，实现这些研究目标仍需要大量人工智能研究者的长期努力。

（二）培养人工智能时代劳动力，促进经济繁荣发展

人工智能技术是人工智能时代经济发展的“双刃剑”。一方面，先进的人工智能技术为生活提供便利。比如，国际商业机器公司（IBM）的机器人沃森（Waston）技术，帮助医生进行远程医疗、诊断和护理。另一方面，人工智能技术的进步创造了灵活的就业形式，但却减少大量的就业机会，造成“技术性失业”。[14]2019年，亚马逊的“机器人经理”解雇了900多名未达到生产率指标的员工。[15]人工智能驱动自动化经济，能提升工作效率；人工智能机器不涉及养老金、休假等福利需求，有利于企业节约成本；人工智能技术有利于生产更优质的产品，提供更便捷的服务；智能机器没有情绪，决定了智能机器管理的便利性。效率提升、产品优质、成本降低和管理便利等，使得在企业环境中人工智能机器具有替代人的优势。

人工智能技术的发展减少了市场对劳动力的需求，但是市场对劳动力的需求依旧存在。《国家人工智能研发战略计划：2019年更新版》指出，完成“美国人工智能计划”的战略目标需要适应人工智能时代的劳动力，但是目前这种新型劳动力供给不足。人工智能技术是否导致失业，不仅取决于人工智能技术的国家政策调控，还取决于教育系统的作为。应对人工智能时代经济的发展特点，教育系统应该培养适应经济发展的劳动力，即“美国的教育和培训必须为21世纪的经济和新兴企业做准备”[16]。

美国要让劳动者能够在人工智能时代立足，就需要为劳动者提供具体的机会。这些机会能增加劳动者的专业技能，从而帮助职场中的新手找到工作，并帮助失业者重返职场。《美国人工智能计划：首个年度报告》指出，人工智能技术和相关前沿技术创造了崭新的职业路径，增加了劳动市场对于新技能的需求。同时，这些技术也改变了工作的本质。智能技术会创造新的就业岗位。为了培养与之相适应的劳动力，人工智能时代的教育需要承担两项主要责任。一方面，教育系统需要培养劳动者专门的劳动技能。人工智能时代的劳动者需要学会操作机器人，包括注意机器的提示音、定时器和数字监控。这会增加工作灵活性，节约时间。另一方面，教育系统需要帮助劳动者树立新的就业观，适应新的就业方式。从根本上而言，培养智能时代的劳动者，既要保障劳动者个体有尊严地生活，也要有利于促进经济健康发展，并减少社会隐患。

三、“美国人工智能计划”中的教育举措

人工智能技术的发展需要加强基础研究。为了实现“美国人工智能计划”中的战略目标，系列报告赋予教育系统承担人工智能技术培养研究者和劳动力的重要使命。为实现这两项使命，系列报告中有如下教育举措。

（一）以具有新内容的STEM 教育为重点的学前、中小学教育

在知识经济时代，STEM 教育是国家科技创新发展的基础，是在国际竞争中取胜的关键。特朗普政府强调学前、中小学（pre-k-12）阶段的教育重点为STEM教育，为国家培养人工智能研究者奠定基础。通过STEM 教育项目开展人工智能教育，不仅包括科学、技术、工程和数学这四个学科，“美国人工智能计划”赋予其新内容。

第一个 “新”是增加计算机科学教育。STEM教育项目日益强调人工智能知识和教育。人工智能教育是计算机教育的一个部分，具备一个技术驱动世界中需要的计算思维,而计算思维是计算机科学实践的核心。因此，教育系统需要高度重视培养学习者的计算思维。美国卡内基·梅隆大学周以真（Jeannette M. Wing）教授提出，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题解决、系统设计与人类行为理解的过程。[17]根据《2016-2019年人工智能研发进展报告》显示，计算机科学教育的实施有四大特点。其一，学段一体化。美国学前教育、小学、初中、高中均实施计算机科学教育。学段一体化有利于计算机科学教育的人才培养任务在不同学段的分解，从而更好地实现计算机科学教育的目标。其二，面向所有的学生群体。其三，实施起点早。从学前教育阶段开始，学习者就可以接受计算机科学教育。这意味着学前教育不仅仅是看护孩子，而是真正地实施高质量的早期教育。其四，有质量保障。一方面，美国国家科学基金会为pre-k-12学段教师的专业发展提供支持，为培养高质量、有活力、参与式的计算科学师资奠基；另一方面，教育界和企业界联合家庭、政府及私立部门共同实施计算机科学教育。

第二个“新”是明确人工智能赋能的世界需要具有数据素养的公民。特朗普13859号总统行政令指出，具有数据素养的公民是能够理解数据、运用数据、阐释数据和运用数据进行沟通的公民。实施数据科学教育的短期目标是帮助学生分析和解释大数据，长期目标是培养学生参与人工智能相关政策讨论。数据科学教育在不同学段具有不同的任务，在小学或初中实施初级的数据科学教育，高中开始高阶数据科学概念和课程。

为了保护美国在人工智能等关键技术领域的优势，避免国家安全和经济利益受到威胁，美国政府高度重视在pre-k-12阶段实施赋予新内容的STEM教育。这传达出将计算机科学知识教给一切学习者的教育承诺。但是，这种学习者的对象存在国别差异，即特朗普政府注重通过检查签证程序，对特定国家的学生到美国学习STEM设定限制，防止知识产权转移到竞争对手。[18]

（二）以奖学金为杠杆，激励本科生、研究生和青年教师参与AI 研发

特朗普政府的投资倾向和奖学金设置是吸引人工智能学习者和参与者的重要方式。在《维持美国人工智能领导力》《美国人工智能计划：首个年度报告》等多个报告中，均涉及人工智能研发奖学金的设置。这既体现出美国政府追求教育卓越的抱负，也符合其强调运用市场化力量的一贯立场。

人工智能研发奖学金具有四大特点。第一，人工智能研发奖学金覆盖正式教育和非正式教育。正式教育是指传统的公立学校教育；非正式教育是对公立学校进行改革的可选择的教育，即由各类选择性学校提供多样的课程计划。这两种教育类型注重增加人工智能学习者的个性化学习经历。第二，人工智能研发奖学金覆盖多个学段。奖学金覆盖“中学后教育”，即高中生、本科生、研究生三个学段。第三，人工智能研发奖学金覆盖学生和教师两大群体。人工智能研发奖学金鼓励“中学后教育”的学生和处于学术职业早期的教师开展人工智能相关研究。同时，在法律许可范围内，人工智能研发奖学金优先美国公民。第四，人工智能研发奖学金资助项目多样。《维持美国人工智能领导力》中人工智能研发奖学金包括培训项目、服务项目和指导项目等不同类型的奖学金。项目的多样性反映出联邦资助的广度和深度。《美国人工智能计划：首个年度报告》中，人工智能研发奖学金的项目包括：国家科学基金会设置的教师早期职业生涯项目 （Faculty Early Career Program ）等15个项目；国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency）设置的青年教师奖（Young Faculty Award）。此外，其他部门也设置了若干奖学金项目。

人工智能研发奖学金的设置体现出教育类型的开放性、学段的一体化、资助群体的针对性和设置部门的多样性。这些特点有利于激发人工智能研发者的探索热情。

（三）作为实现人工智能技术突破点的多学科视域融合

实现人工智能技术突破，既是国家层面的重要战略，也是研发者的主要目标。人工智能暂无统一的定义，共有三种观点。从功能角度来看，人工智能是智能机器所执行的与人类智能有关的判断、推理等。[19]从系统角度来看，人工智能是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。[20]从技术角度来看，人工智能是建立在相关设备或系统能力体系、支撑技术体系和数据体系之上的应用型技术。[21]从概念的复杂性可以看出，人工智能是超越单学科认知的，即人工智能本质上是多学科的。“智能”仍然是一个复杂的现象，需要心理学、经济学、神经科学、生物学、统计学和语言学等学科的关注。人工智能领域的进展，受益于所有这些学科的进步。[22]

人工智能研发需要多学科的知识。《国家人工智能研发战略计划：2019年更新版》指出，人工智能技术的突破，不能由单个学科的知识实现，而是需要多学科的知识融合。这些多学科视角既包括计算机科学、工程学、生物医学、政策研究等自然科学，也包括来自认知科学、心理学、哲学等人文学科。人工智能领域的科学家和工程师需要打破各学科之间的界限，深度理解技术。以设计有伦理的人工智能为例，通过多学科（工程学、伦理学等）的方法产生数据库。该数据库要能反映合适的价值系统，引导人工智能在可接受的伦理框架内作出决策。此外，人工智能技术引发的社会问题需要多学科视角共同解决。人工智能既带来技术便利，也带来了潜在风险。随着人工智能技术的运用，这些风险从实验室的封闭世界到了社会的开阔世界。以自动驾驶汽车出现交通事故的责任认定为例，需要工程学、法学、经济学等多学科知识。

四、“美国人工智能计划”的特点

从一系列报告可以看出，美国政府对“美国人工智能计划”给予高度重视。这种重视不仅体现为明确的教育使命、具体的教育举措，而且也体现为具有中道智慧的特点。

（一）在政府与企业之间的教育定位，激发有活力的创新生态系统

政府、教育和企业的组织性质决定了各自承担不同的职能。在“美国人工智能计划”中，政府是人工智能技术研发的投资者，教育系统的使命是培养人工智能的研发者与劳动者，企业是人工智能技术的运用者。教育系统在三者关系中扮演着 “沟通枢纽”的角色。

2019年AI峰会指出，美国的创新依赖于有活力的政府—教育—企业三者之间的合作伙伴关系。在这一融洽的合作伙伴关系中，政府、教育和企业三个不同性质的组织之间实现信息互换，构建成“人工智能的卓越创新模型”。[23]《2016-2019年人工智能研发进展》也指出，美国在人工智能领域处于优势地位的关键在于其具有活力的人工智能创新生态系统。《美国人工智能计划：首个年度报告》指出，“美国人工智能计划”就像“北极星”，引导着已经证实的创新模型。尽管 “创新模型”和 “创新生态系统”字面表述不同，但都强调政府、教育和企业三者的良性互动。

创新生态系统的意义在于建立新型的政教关系和校企关系。首先，以人工智能研发为目标，建立新型的政府—教育系统关系。新型政府—教育关系的关键在于联邦政府与大学之间明确的角色定位。美国政府以多种形式支持人才培养，包括设置相关奖学金、认定教育项目等。教育系统的使命是为下一代研究者、技术专家提供人工智能教育和培训，从而开展应用型导向的科研创新。为了实现这些教育使命，教育系统可以采取四大举措：激发学生对学习人工智能的兴趣；设置若干人工智能专业，满足学生的兴趣；在录取环节，引导不同兴趣的学生选择相应的专业；通过教学天才和学术研究培养高质量的人工智能人才。总之，有活力的人工智能技术研发生态系统会促进大学的范式从“象牙塔”到“参与式大学”转型。[24]其次，以人工智能研发为契机，建立与企业的良性互动机制，促进企业—教育系统的深度融合。大学与企业合作的机理在于大学需要培养适应人工智能时代的学习者，而企业需要招聘从事人工智能相关研究的毕业生和适应人工智能时代的劳动力。因此，企业是人工智能研发的积极推动者。通过提供足够的金融支持和高级计算设备，企业助力培养人工智能时代的学术研究天才和教学天才。总之，人工智能技术创新，既推动相关产业升级，也催生新企业。

（二）在开放和规制之间的政府管理，营造有利于AI 研发的创新环境

随着人工智能技术的广泛使用，人工智能会产生安全、伦理和法律问题的社会风险。尽管存在多重风险，在当前人工智能竞争进入白热化的阶段，任何一个国家都不能放松，既要保持开放的心态，也需要采取适当的规制措施。

一方面，保持开放的心态是实现人工智能研发创新的前提。这种开放的心态首先体现为面对人工智能引发的种种问题，仍旧坚持人工智能技术研发的信心。《美国人工智能计划：首个年度报告》指出，2017年以来，美国政府一直在增加对人工智能的研发投资。斯坦福大学发布的《2019年AI 指数年度报告》指出，美国政府人工智能技术的投资总额指数、人均资金总额指数、启动资金数量指数和受资助的启动资金指数分别为100、37、100和14。[25]在美国政府2022财年计划中，[26]人工智能为优先投资领域。此外，美国政府发布了第一份国际AI原则、[27]第一份AI技术标准、[28]第一份关于网络信息技术的人工智能研发计划[29]等。同时，这种开放也体现为人工智能技术开发过程中的全球视野。《美国如何领导人工智能：联邦参与制定技术标准及相关工具的计划》指出，美国在人工智能的全球领导力取决于制定出包容开放、全球相关的人工智能标准。

另一方面，适度的规制是确保人工智能正确运用的关键。为了减少阻碍人工智能创新的障碍，增加公众对人工智能的信任，人工智能研发需要从管理层面进行一定限度的规制。人工智能规制具有明确的目标，包括确保公众参与，建立公共信任和信心；限制过度规制；促进值得信任的人工智能。《美国人工智能计划：首个年度报告》指出，人工智能规制主体多样，主要来自美国公众、企业领袖、学术共同体、非营利组织和公民社会等。人工智能的规制方法包括规制和非规制。《人工智能应用监管指南备忘录（草案）》指出，人工智能使用原则中包括规制和非规制两种方法。这里的非规制方法，包括具体部门的政策框架、实验项目、自愿协商的标准等。在评估人工智能的规制方法和非规制方法的标准时，相关机构必须考虑平等、非歧视、透明和安全等属性。

这种鼓励人工智能技术研发的开放心态和人工智能技术使用方法的规制，在短时期内可以由政府政策调控或者市场自动调节形成。开放的心态和规制方法之间存在一定的冲突，从长远来看，两者的关系不是各执一端，而是在适度的开放和规制之间促进人工智能研发创新。

（三）在传统与变革之间的教师角色，保障促进AI 创新的师资

随着人工智能技术的研发进展和使用，人工智能时代的教育更加灵活、便利。人工智能时代知识更新加速，需要保证终身学习。终身学习既需要教学机器人，也需要人类教师。在人工智能驱动的经济中，终身学习意味着教育孩子适应国家未来的经济及重新培训国家的成年人适应当前的经济发展。《2016-2019年人工智能研发进展报告》指出：由于经济发生结构性变化、工作性质发生变动，人工智能时代需要支持终身学习。《美国人工智能计划：首个年度报告》也指出，无论是人工智能技术新手还是技术专家，都需要终身学习项目。人工智能工具能够促进终身学习，帮助所有人获得新的技能。尽管教学机器人在教学技术上具有取代人的优势，但是在传递价值观、缓解情绪、学会与人相处等方面，教学机器人远远不能与人类教师相比拟。实质上，越是在人工智能时代，学习者越是需要人类教师。[30]

个性化教育既需要人类教师，也需要AI教师。《美国人工智能计划：首个年度报告》指出，个性化的教育培训促进学习者学习成果最大化。借助人工智能，大规模地开展个性化教育。AI教师能够做个性化教师，关注补救性学习。教育者需要更多的专业发展，为学生提供量身打造的高质量个性化学习。这种教育不是整齐划一的，而是个性化的。理想上，每一个学习人工智能、计算机、数据科学的学生，会接触到与相关伦理和安全话题相关的课程。

五、结语

在特朗普政府“美国优先”“人工智能研发优先”等策略下，“美国人工智能计划”系列报告显示出，美国教育既具有深厚的基础，也增加了新的内涵；既有明确的战略目标，也有具体的教育举措。但是，这一计划的教育竞争性十足，而且排外性明显。在保守主义势力成为主导美国教育决策和立法的主流力量时，“美国人工智能计划”确立的依托“政府—教育—企业”生态系统发展模式能否发挥出理想的改革效果有待观察，而法律监管与人工智能自由发展是否会发生冲突也有待实践证明。尽管“美国人工智能计划”认识到国际协作的重要性，但是竭力保护人工智能研发免受战略竞争对手和所谓“敌对国家”的影响，使得人工智能技术发展中的“美国优先”与“国际合作”成为隐性的矛盾。

实质上，对于促进人工智能时代的就业、培训相应技能、开拓新的就业格局、防止智能时代的穷人出现等问题，都需要在广泛的国际合作中寻求答案。当前应超越单个国家的利益，利用人工智能技术为人类的共同命运寻求最佳的人工智能教育模式。因此，对于任何要在人工智能技术研发方面取得成绩的国家，首先要认识到人工智能创新无捷径，需要扎实的教育基础；其次，人工智能创新的路径不是唯一的，需要摆脱亦步亦趋式的仿效式“创新”的心理；再次，通过科学的教育布局，探寻具有实用性的人工智能教育发展模式，掀开国家层面上创新的“玻璃天花板”；最后，可将这一成功的模式迁移到发展其他先进技术（如量子信息技术）。总之，“美国人工智能计划”指出了教育系统的具体使命和教育策略，体现出教育系统在人工智能时代的作为。