学术报告丨龚克教授:交叉学科——回归科学的整体性

学术报告丨龚克教授:交叉学科——回归科学的整体性
2023年03月27日 23:36 中国人工智能学会CAAI

2023年1月7日,在教育部学位管理与研究生教育司、教育部科学技术与信息化司、国家自然科学基金委信息学部、中国工程院信息与电子工程学部指导下,由中国人工智能学会、中国自动化学会主办,中国人工智能学会教育工作委员会、中国自动化学会教育工作委员会承办,在百度公司、京东集团、钢铁侠科技、浙江大学上海高等研究院、北京工业大学北京人工智能研究院支持下,以“智能科学与技术交叉学科发展新机遇”为主题的“智行中国”系列论坛第三期成功举办。

南开大学原校长、中国新一代人工智能发展战略研究院执行院长,龚克教授发表题为《智能科技:交叉学科与学科交叉》的主旨报告。他在报告中明确提出“发展交叉学科是回归科学的整体性”鲜明观点,同时认为“人工智能为代表的智能科技是一个交叉学科群”和“学科交叉比交叉学科更重要”,并对其做了详细的阐述和深度剖析。

龚克教授寄语学生要有志向,不断增强自己的智力和学习能力,要成为一个“会学”的人,才能真正跟上这个社会科学技术发展。

为了促进学术交流,现发布龚克教授报告中的关键幻灯片内容,旨在共同思考学科交叉的方法和手段。

第一部分:发展交叉学科的要义是回归科学的整体性

龚克教授引用了德国理论物理学家、1918年诺贝尔物理学奖马克斯·普朗克(Max Planck)的一句话“科学是内在的整体((Science is inherently a whole),被分解为单独的部门,不是取决于事物的本质,而是取决于人类认识能力的局限性。实际上存在着由物理学到化学、通过生物学和人类学到社会科学的链条。这是一个任何一处都不能被打断的链条。”

龚克教授指出,交叉学科具有相对独立性,同时又具有更广泛的交叉性。从战略的角度看,交叉学科的门类并不是作为第十四个门类在前十三个门类之外新增一个新的类别,而是要打破前十三类学科割据的传统。这是我国学科发展范式的深刻变革和战略性举措。

同时,科学具有内在的整体性,这种变革是回归科学知识内在的整体性的体现。

龚克教授介绍到,早在1985年,在我国就有对于交叉学科的讨论会。

会上,钱三强先生就以“迎接交叉科学的新时代”为题发言。他说,可以预料,本世纪末到下世纪将是一个交叉科学时代。科学突破往往发生在社会需要与科学内在逻辑的交叉点。新技术革命不能只理解为进入电子计算机时代,而是激起一个又一个交叉科学群。

钱学森先生说,交叉学科的发展是历史的必然。钱伟长先生说,科学的存在是非常复杂的。

战略科学家们大声疾呼,要注重学科交叉。同时,我们的学科管理体制要适应学科向着交叉,向着整体性回归的一个大趋势。

龚克教授介绍到,党的二十大提出“深入实践科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略,开辟发展新领域新赛道,不断塑造发展新动能新优势”,还要健全新型举国体制,提升国家创新体系整体效能。深化科技体制改革,深化科技评价改革,加大多元化科技投入,加强知识产权法治保障,形成支持全面创新的基础制度。形成具有全球竞争力的开放创新生态。

龚克教授认为,人工智能是引领这一轮科技革命和产业变革的战略性技术,具有溢出带动性很强的“头雁”效应。

第二部分:人工智能为代表的智能科技是一个交叉学科群

龚克教授讲到,智能科学技术正在推动人类进入社会历史发展的新阶段。在目前这个新历史性交汇期,我们要发展以人工智能为代表的智能科技,同时还要培养大批的智能科技人才。

龚克教授讲到,科学是第一生产力,推动经济社会转型化发展的技术,一定是广泛交叉的革命性的通用技术。以人工智能为代表的智能科学与技术就是一项广泛且革命性的通用技术,AI赋能基础科学研究而推动了“AI for Science”研究热点的产生。

AI用于生命科学。AlphaFold2在给我们进行生命工程研究提供了一个非常好的工具。

AI用于数学科学。DeepMind与顶尖数学家合作,用最新AI技术发现纯数学拓扑学和表象理论的新见解,寻找到数学不同领域间意想不到的关联,首次证明AI可以站在纯数学的前列,加速证明数学猜想正确与否。科学家认为人工智能助力科学猜想犹如“伽利略拿起望远镜,能够深入数据宇宙,看到以前从未检测到的东西”。

AI用于物质科学。DeepMind开源的FermiNet,可以近似计算薛定谔方程,在精度和准确性上都满足科研标准,为深度学习在量子化学领域的发展奠定了基础。

AI用于技术科学。谷歌研究了不少深度学习在EDA方面的应用,其中最著名的是通过强化学习自动进行宏布局,并真正应用于硬件加速器TPU的设计过程。

龚克教授说,人工智能算法最重要的进步之一是深度学习的发展。智能的本质是学习,学习是第一智能。

龚克教授说,最近这些年来,人工智能非常重要的发展之一是大规模预训练模型。在功能提升上,又从量到质的转变,实现了从单媒体到跨媒体,从认知到生成的转变。

2022年,教育部印发了《人工智能领域研究生指导性培养方案(试行)》,明确人工智能领域研究生课程培养与实体经济深度融合,构建人工智能复合型人才培养体系,将科技伦理纳入教学,鼓励实施硕博连读、跨学科本硕博一体化的培养模式。方案指出,高校可结合领域发展定位、学校学科布局和师资结构,设置五大培养方向的课程,包含人工智能基础理论研究、人工智能共性技术研究、人工智能支撑技术研究、人工智能应用技术研究和人工智能与智能社会治理研究。其中,人工智能应用技术研究方向包括但不限于:智能制造、机器人、无人驾驶、智能网联汽车、智慧交通、智慧医疗、机器翻译和科学计算等。结合社会治理,高校还应推出人工智能伦理与治理、可信安全、隐私保护等方面的课程。

这个方案还从培养计划、课程设置、教学方式、导师指导、科研训练、实习实践、考核评价和培养环境等方面对研究生培养提出了建议。

同时还给出了四个课程板块的建议。对于交叉学科来说,本身要构建起自己的理论体系,同时还应与其他学科具有交叉能力。

对于大学里的人工智能老师,龚克教授提出了若干建议:了解该领域的最新发展;结合真是世界的例子和案例研究;培养协作学习环境;鼓励动手学习;鼓励伦理讨论。

联合国教科文组织一直重视K12人工智能教育,认为所有公民都需要具备一定程度的人工智能能力。这包括具备‘人工智能素养’的知识、理解、技能和价值观——这已成为本世纪的基本语法。龚克教授在报告中介绍了2022年2月联合国教科文组织发布的《K-12 AI课程:政府认可的AI课程图谱》(K-12 AI Curricula: A mapping of government-endorsed AI curricula)。在这个报告中,联合国教科文组织对K12的人工智能教育提出了九个知识点领域,分别是算法与编程、数据素养、领域问题求解、人工智能伦理、人工智能社会影响、人工智能在其他领域应用、理解和使用人工智能方法、理解和使用人工智能技术、发展和创新人工智能应用。

人工智能技术是一个快速发展的技术,学习该技术需要打牢基础、突破框架、理实结合和开源开放。同时发展包括智能科技在内的交叉学科,是学科发展体系的深刻变革。因此,必须以改革创新的思路和方法发展交叉学科。

龚克教授强调要以德为先,以志强智。在培养学生时,不仅要让学生学会,还要让学生会学。

第三部分:学科交叉比交叉学科更重要

交叉学科的活力与魅力在于“交叉”,交叉学科应该不断与各种学科连续“交叉”,才能体现出它的生命力。因此,在这个新时代,在呼吁建设“交叉学科”的同时,更应该积极提倡“学科的交叉”。

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