人工智能化背景下水利类学科转型升级的路径研究——以河海大学为例

王书昆，李伟玲

(河海大学 发展规划与学科建设处，江苏 南京 210098)

0 引言

学科交叉融合是我国经济和社会发展的需要，是培育复合型创新人才的重要途径和新学科发展的必然趋势。“夯实学科基础，培育新型交叉学科生长点”“下大气力组建交叉学科群”“鼓励有条件的大学积极设置基础研究、交叉学科相关学科专业”“用好学科交叉融合的‘催化剂’”，未来的发展趋势是学科交叉融合的趋势[1]。

为了适应我国全力驱动水利治理体制和全面提升治理能力现代化的需求，水利部先后印发了《关于开展智慧水利先行先试工作的通知》《智慧水利总体方案》，启动智慧水利先行先试工作，河海大学牵头负责水利十大科技问题之“智慧水利”的研究工作。智慧水利对人工智能、计算机科学与技术等信息类学科与水利类学科开展交叉融合研究提出了迫切需求[2]。

河海大学作为行业特色型高校，坚持以“水”的特色，走特色取胜的内涵式发展道路。坚持把传统水利优势学科做精求强，把国家急需学科做实求优，把新兴培育学科做稳求进，通过关联生长，带动其他学科高水平发展。本文以河海大学“水利特色+人工智能”交叉学科建设模式为基础，探索水利类学科由传统水利向智能水利转型升级的发展模式，以期为高校传统工程学科交叉融合、转型升级提供可借鉴的操作路径。

1 现状分析

国家“十四五”规划明确提出了水利发展的新愿景，构建国家水网，提升水资源优化配置和洪旱灾害防御能力，智慧水利应时而生，云计算、大数据、物联网、人工智能等新兴技术为水利事业蓬勃发展注入新动力。

1.1 涉及水利工程学科的交叉学科建设现状

2021年6月30日，教育部公布了6所自主设置了9个涉及水利工程学科交叉学科的高校。设置高校均为“双一流”高校，其中天津大学、大连理工大学、河海大学、四川大学等4所高校均在智慧水利等建设方向设置交叉学科，如大连理工大学设置智能防灾与应急管理、智慧城市建造与管理等交叉学科，围绕“水利+土木”传统工程类学科探索智能化交叉融合；河海大学、四川大学瞄准水利行业从“信息化”向“智能化”发展转变中存在的基础问题和变革性技术需求，以“人工智能+智慧水利”交叉研究为核心形成“人工智能+智慧水利”交叉学科特色。

1.2 人工智能交叉学科建设模式

随着我国数据科学的加紧布局，数据科学、人工智能等领域迎来了重大发展机遇，“智能+”“智慧+”等逐渐融入制造、教育、医疗、交通等领域，已成为热门交叉方向。国家先后发布多项文件指导人工智能发展。

2021年6月，教育部公布了21所高校自主设置的人工智能交叉学科。多数为行业特色高校，“双一流”高校17所，其他高校4所。高校人工智能学科建设多为利用发挥自身优势与特色，明确发展方向。建设模式主要有3种：一是与行业特色结合，推进“学科特色+人工智能”模式；二是依托计算机信息等学科，打造“人工智能+X”模式；三是以校企合作的形式，建设“人工智能+企业”模式。

1.2.1 发挥行业特色，推进“特色学科+人工智能”模式

重庆大学拥有3个“双一流”建设学科，分别是机械、电气、土木，学校制定“学科群+人工智能”建设计划，激活“双一流”学科发展的内生动力，实现传统学科升级改造。中国石油大学(北京)人工智能学院在“智慧油气田”“智能钻井”“智慧炼厂”“智慧管网”等方面开展研究与应用。哈尔滨工程大学人工智能研究院构建“船海核特色+人工智能”特色交叉发展路线。

1.2.2 依托信息类学科，打造“人工智能+X”模式

天津大学实施“天智计划”，打造特色交叉学科组织模式——“人工智能+其他交叉领域”的“天大模式”。以拔尖创新人才为切入点，通过整合校内计算机、软件、自动化与信息、数学等学术资源，消除了无法大幅度交叉的学科壁垒，不断赋能传统优势学科，推动学科高峰不断涌现。

1.2.3 强化校企合作，建设“人工智能+企业”模式

武汉大学与小米公司签署协议，共建人工智能联合实验室,在人工智能领域展开科技战略合作。清华大学交叉信息研究院与南京市共同建立南京图灵人工智能研究院，在“人工智能+”领域签署全面合作协议。

2 水利类学科向人工智能方向转型升级推进路径

水利类学科应面向生态文明建设、长江大保护、黄河流域生态保护与高质量发展、“一带一路”倡议等国家战略和行业发展需求，制定“智慧水利+人工智能”建设计划，构建以“智慧水利+人工智能+大数据”为核心的学科交叉创新人才培养体系，激活水利学科发展的内生动力，实现传统水利学科升级改造，推动信息、人工智能、数理等学科与涉水学科深度交叉融合，在智慧水利、智慧城市、智慧交通等方面形成特色。

2.1 学科研究方向及研究内容

响应“人工智能+X”国家发展战略、服务水利行业重大应用需求，瞄准水利行业从“信息化”向“智能化”发展转变中存在的基础问题和变革性技术需求，以“人工智能+智慧水利”交叉研究为核心，从基础理论方法、共性支撑技术、应用引领技术3个层面，聚焦面向行业应用的AI基础理论、数据智能感知处理、智能协同决策与装备技术、水资源智能调控、水利工程健康监测等5个方向开展前瞻性研究，在面向行业应用的人工智能理论方法与关键技术体系上取得突破，形成“人工智能+智慧水利”交叉学科特色(见图1)。

2.2 创建独立建制的跨学科研究机构

学校的学术组织架构是以院系为载体，院系设置带有明确的学科界限，使得交叉学科在开展教学与科研活动时，有较难跨越的学科壁垒[3]。因而，设置交叉学科研究院，是交叉学科发展的必然选择。河海大学独立设置人工智能学院，在组织架构上与学校各学院(学部、系)并列。通过研究生培养项目和中心聘任研究员的方式与各院系建立互动关系，作为资源配置的增量改革，在管理体系和评价机制上享有一定的自主权。人工智能学院下设1个人工智能教学系和5个研究所，研究所根据人工智能学科研究方向设置，分别为AI基础理论研究所、数据智能感知处理研究所、智能协同决策与装备技术研究所、水资源智能调控研究所、水利工程健康监测研究所。

人工智能学院领导班子全面负责科学研究、人才培养和行政管理工作，对“三重一大”问题，通过党政联席会行使集体决策。学院设置交叉学科学术分委员会、人才评议小组，学术分委员负责人才队伍建设、学科建设、人才培养质量，人才评议小组负责人才引进、人事考核评聘。学院实施特区管理，人工智能学院享受人才政策单列、博士后支持政策单列、研究生指标单列、科研用房相对集中的“三单列一集中”特殊支持政策，为学科交叉提供制度保障[4]。

2.3 构建多元化的人才聘任和流动机制

交叉学科研究与教学已经突破了传统的学科边界，这需要学校对组织架构、教师聘任、业绩考核等方面进行变革[4]。人工智能学院在人才聘任形式上采用社会招聘和校内院系联聘的双通道形式，构建多元化的人才聘任机制；并通过交叉学科学术分委会、人才评议小组对跨学科教师进行科学考核评聘。

(1)构建多学科教师联合聘任制度。学院与学科交叉关联院系进行教师联聘(人事关系不在人工智能学院)，面向计算机科学与技术、信息与通信工程、水利工程、土木工程、地质资源与地质工程等涉及交叉学科，开展校内教师联聘，打破固化的院系身份归属，明确联合聘任方的责任和义务。

(2)向全球招聘人工智能学科教师。面向校内相关学科(计算机科学与技术、信息与通信工程、水利工程、土木工程、地质资源与地质工程等)及海内外进行人才专聘(人事关系在人工智能学院)。专聘人员采用协议年薪制，3年为1个聘期，学校全额出资，待遇略高于学校同类人员水平，特殊人才可实行一人一议。专聘人员解聘后，解除与学院和学校的聘任关系。

(3)构建交叉学科教师考核评价体系。通过交叉学科学术分委会、人才评议小组，依据“质量、创新、贡献”原则，对跨学科教师的科研成果、业绩考核、项目申报及职称晋升进行科学评价。专聘人员实行年度考核和聘期考核制度，严格依据考核指标和被考核对象的目标任务，对其聘期内的政治思想表现、教学和科研工作业绩、岗位职务履行情况等进行考核。

2.4 构建以项目为中心的交叉科研合作机制

人工智能学院在科研组织形式上构建以项目为中心的科研合作机制，实施“项目+团队”跨学科交叉研究培育专项计划，建设跨院系、跨学科的公共科研平台。

(1)组织跨学科团队，创新交叉学科组织方式。在重大科学问题和国家社会发展需求的指引下，围绕交叉前沿学术问题通过强强联合、优势互补、交叉融合等形式组建多支跨学科学术带头人(Principle Investigator)团队，以制度和机制创新推动“学科方向-PI团队-科研项目”一体化发展[5]。

(2)实施“项目+团队”跨学科交叉研究培育专项计划。学校每年设置交叉学科专项基金，额度为50万～100万元，聚焦新兴、前沿、交叉学科领域，建立以“学术问题为导向”的科研组织模式，设置委托性和竞争性项目，以交叉学科团队形式进行申报，所有项目成员均为共同申请人，申请人所在院系均为项目依托单位，以国家自然科学基金面上项目获批情况为交叉学科专项基金成效考核指标。交叉学科团队通过交叉研究获得的国家自然科学基金、高水平论文等成效指标，在校内职称评聘考核时允许该团队中的2名教师同时使用。

(3)建设跨院系、跨学科的公共科研平台。依托国家重点实验室、国家工程研究中心在交叉科学研究和交叉人才培养中的作用，由人工智能学院牵头申报建设水利人工智能技术教育部重点实验室，建立高度集成、共享共治、交叉应用的产学研一体化的协同创新平台。妥善处理跨学科平台构建过程中组织架构、团队建设、资源共享与学科融合等问题。

2.5 建立学科交叉融合的人才培养新模式

河海大学对人工智能学院实行招生计划单列，保证招生规模和质量。通过交叉学科学位分委会申报交叉学科方向研究生导师，同时，不断理顺导师管理机制，采取“跨学科导师”“项目导师”“双导师”等多种形式加强和完善导师管理，服务交叉学科发展。交叉学科研究生培养采取“双导师”制，第一导师由水利类学科教师担任，第二导师由其他学科教师担任。在人工智能交叉学科研究生培养中，实施教学工作量共用制[6]，交叉学科“双导师”工作量权重一致，不予以折减。

注重跨学科、跨专业交叉复合型人才培养，制定一流人才交叉创新能力培育行动计划，从培养理念、培养方式、课程体系、师资队伍等层面探索构建跨学科人才培养模式。一是改革课程体系，在全校相关本科生、研究生专业开设交叉学科课程，如工程类专业开设计算机类必修课程、计算机类专业开设工程类必修课程等；二是改革培养方式，开设人工智能专业双学位课程，鼓励工程类专业选修人工智能双学位；三是改革教学队伍，组建交叉学科教学团队，推行跨学科教师共同授课机制。

3 结语

加强学科交叉融合发展、促进学科之间协同创新合作，是学校拓展学科发展新增长点的重要途径。水利类学科需要聚焦“水”领域重大需求，进一步推进学科交叉融合，围绕人才培养模式、人事管理政策、资源分配方式等方面进行系统化改革，才能实现交叉汇聚、传统优势学科转型升级的可持续发展。