第一個智慧科學技術專業論文
第一個智慧科學技術專業論文
任何首次之事都具挑戰性，即使在北大這所“常維新”的學校。由北京大學率先創辦“智慧科學與技術”本科專業，既是歷史使命，也是時代進步的必然，更是智慧科技學界同仁多年的夙願。筆者作為一線具體負責執行人，親歷了我校這個專業的整個建立過程。在北京大學各方的有力支援和中國人工智慧學會的關懷幫助下，我們克服了各色困難，使新誕生的專業初具模樣，開始步入正軌。以下是六年來相關經歷的個人回顧。
1 智慧系·信科院
智慧科技系是2002年9月初正式成立的，它完全根植於北人資訊科學中心，末作增擴。後者的簡稱——“資訊中心”——雖然易與“計算中心”或“情報資料中心”混淆，卻是上世紀八十年代中期北大一些有識之士倡議建立的第一個多學科交叉研究中心。它以數學系、無線電f電子學)系和計算機係為主，聯合心理學、中文、遙感等共十個系所而組成，宗旨是開展多學科交叉研究，充分發揮北大的綜合優勢。即使放在二十餘年後的今天來看，這樣的舉措也是頗有前瞻性和魄力的。在此基礎上，北大很快於1986年建立了第一個國家重點實驗室。就是這樣人數不多的一個機構，先後出過三名院士和一名北大常務副校長。以指紋識別為代表的研究成果進入國際先進行列，在國內得到廣泛應用。
2003年9月10日，北京大學最大的學院——資訊科學技術學院——成立。它包括計算機、電子學、微電子學和智慧科學四個系，有十二個(研究)所和中心，兩個國家重點實驗室和若干部門實驗室。系是教學單位，所和中心是研究實體。從此，智慧科學系(暨資訊中心、國家實驗室三位一體)翻開了新的一頁。
2 專業增列·學會指導
成立智慧科學系除了要順應北大“系並院”的潮流，也是完善作為學校基本建制單位所必備的。何新貴院士為系取了名稱，如今許多學校也大都採用這樣的稱謂。查紅彬教授擔任系主任，筆者是主管學科建設和教學的副主任，具體參與負責各項相關工作。創辦國內第一個智慧科學與技術本科專業也是我們這一班人繼承傳統的首要任務。事實上，早在一年多前，大家就進行了醞釀，特別是中國人工智慧學會教育工作委員會多次組織的相關研討，成為重要的準備基礎。
北大是一級學科下自主增設、增列學科專業的學校。系領導上任伊始第一件事就是要在當年申辦智慧本科專業，而且志在必得。為此，我們在前期制定了詳細的步驟計劃，進行了深入調研和各項準備工作。我們起草完成了所需的各項材料(人才需求論證、專業建設規劃和適應培養目標的教學計劃與課程設定方案、教師教輔隊伍和基本辦學條件說明以及國內外背景對比材料等)，中國人工智慧學會塗序彥等學者對此進行了專家論證，協助完成了論證報告。這些工作就緒後，我們在2003年10月下旬向學校主管副校長、教務部負責領導和學院領導做了彙報說明，並於10月30日正式提交申請材料。經學校的學部討論透過，校教務部稽核和校教學科研工作委員會論證(由於是國家公佈專業目錄外者)，再經校學術委員會審議，報校長辦公會批准，最後於12月15日前順利完成了全部程式，報教育部備案。2004年初，教育部正式批覆並公佈了北京大學“智慧科學與技術”新的本科招生專業。這個專業名稱是查紅彬教授建議的，日後成為教育部批覆新申辦學校的統一提法。
由於“智慧科學與技術”未在國家公佈的專業目錄中，因此是增列而非設定，北京大學將其置於計算機科學與技術一級學科之下。由於北大曆來嚴格控制招生規模，我們的30名招生計劃是由資訊學院其他三個系從原有計劃分配名額中擠出來的。新專業的計劃發展規模最終為50名。
3 教學計劃·四校會議
智慧科學系雖然成功地建立了國內第一個“智慧科學技術本科”專業，但也面臨著許多挑戰。首先是缺乏本科教學的經驗。儘管資訊中心前身具有北大最早的碩士點、博士點和博士後流動站，研究生培養己歷十餘年，但一直實施科研主導體制，未曾從事過本科教學。師資隊伍擴充快，新進年輕博士比例大，而真正有過本科教學經歷者寥寥無幾。此外，資訊學院成立後開始調整教學計劃，制定了一年級統一課程內容，新生是按學院統一招進來，第一年共同學習，後三年才分專業培養。我們雖然為申辦專業制定了一套課程計劃，但因不相容學院的統一規劃而未能第一次透過學院教學指導委員會的稽核。為此，我們組織學院經驗豐富的老教授，為本系青年教師進行教學培訓，聽取學院主管負責領導和幾位多年從事本科教學管理的老系主任對教學計劃的修訂意見。
通過幾個月的努力，我們完善了智慧科學系的課程體系，並最終透過學院教學指導委員會的稽核。這個教學計劃具有幾個特點：一個大基礎——以學院的數、理和資訊類為主，強調寬厚紮實;三個核心課程群作為專業理論基礎，包括智慧基礎課程群(智慧科學技術導論、人工智慧、腦與認知科學、資訊理論、訊號與系統)、機器感知課程群(生物資訊處理、影象處理、數字訊號處理、模式識別)和計算智慧與知識發現課程群(智慧資訊處理、機器學習、資料探勘、計算智慧等)，以及兩門實驗(機器感知和機器智慧)和其他各種選修課。四年學分150分，其中必修88學分(包括全校公選26學分、大類平臺20學分、學院要求的13學分、專業必修29學分)，專業選修56學分(含專業課44學分、通選課12學分)，畢業設計6學分。
為了更好地交流經驗，擴大本專業的影響力，2005年5月，我們發起並與第二批獲准的學校(南開、北郵、西電)在北大召開了四校研討會，圍繞各個學校在智慧科學與技術本科專業的建設、招生、教學計劃制定和未來發展設想等方面進行交流研討，並建立了聯絡機制和網站。全國一些兄弟院校也紛紛來北大瞭解情況，開展座談，我們則儘可能貢獻自己的經驗，給予支援。
4 招生·分流
從2004年開始，資訊科學技術學院按學院大類招生，每年接收330～340名本科生，佔全校的1/9左右。學生高考排名在全校屬中上，但成績分佈差異較大。與學校的其他學院(多從一個系成長為一個學院，如數、理、化、生等)相比，資訊學院是由四個不同的系合併而來的，專業跨度大，因此採用一年分流的模式(上述學院為二年分流)，筆者被指定負責這項工作。我們提出自願為主、計劃為輔的方針，儘量滿足同學們的興趣志向。制定的分配計劃是：電子學系120人、計算機系110人、微電子系70人、智慧科學系30人，允許有10%的調整。分流工作在大一下學期(每年4月份)進行，包括全院動員、四個系專題介紹宣傳、開放日參觀諮詢等幾個步驟，可謂熱鬧非凡，同學們可以充分了解了四個系的專業特色。
為了克服盲目性引發的偏差，我們建立了一個網上分流系統，在正式填報專業前，增加了摸底預填報的環節，及時反饋群體意向的分佈資訊，指導學生們的選擇，也便於學院掌握動向，調整措施。這種大類招生、進來一段時間後再分專業的舉措體現了北大的人文關懷。智慧專業初辦，基礎條件差，缺乏畢業生記錄的宣傳說明，與學院其他三個老牌系(電子學系50年曆史、計算機和微電子系30年曆史)相比較並無優勢可言，但是我們透過紮紮實實的工作和細緻有效的改進，使這個新方向日益顯現出魅力。隨著智慧專業的成熟，特別是有了第一屆畢業生後，就愈加受到更多學生的喜愛。
選擇智慧專業的人數逐年上升，2004級34人、2005級36人、2006級39人、2007級43人，目前正在進行的2008級分流達到45人。除了在資訊學院內部的影響力不斷擴大，北京大學其他學院的轉系情況也開始有了可喜的變化。北大最好的元培計劃實驗班今年第一次有4名學生選擇智慧專業，醫學部和光華管理學院也有申請者(本文成稿時這項工作還在進行)，2008級學生肯定突破50名，我們在第五年就達到了創辦智慧科學專業的規劃目標。
5 首屆生·班主任
在新辦專業中，有一項由教授擔任智慧本科專業班主任的舉措。這是利用教授的學識、經驗和責任心來更好地管理呵護自己的學生，避免了年輕教師因職稱晉升等壓力可能出現的疏漏。這一做法取得明顯效果，不僅受到同學們的普遍歡迎，資訊學院也開始考慮推行。筆者擔任了智慧專業的第一任班主任。首屆學生(2004級)有34名，他們進入北大後毅然選擇全新的智慧專業是很有勇氣的，全班有11名來自北京的學生，5名女同學，這個比例迥異於整個資訊學院的總體分佈。
該班學生的年齡恰與我自己的孩子相同，我天然地熟悉他們的一般特點，也理解家長們的想法。北大資訊學院的淘汰率平均是7%，每年都有20多人退學。這班學生在大一時的成績並不佔優，其中有幾人處在邊緣位置，因此，我立下的最低目標就是確保所有同學不掉隊。我首先透過全班民主選舉任命了一個5人組成的班委會，這個5人機構在隨後的幾年中發揮了重要作用：其次走訪宿舍，瞭解每個人的情況，為了消除代溝，我努力融入同學當中，學習熟悉他們的語境和思維想法。我同多數同學家長有過接觸，從中更深入地掌握學生的性格特點，也包括尋求家長的必要配合。我與所有同學做過不止一次的個人交談，經常是在晚間，很多時候是他們主動找我，談遇到的各種困惑、自己的想法、志向等，我利用這些機會及時解決了具體問題。在學習上，我組織全班同學開展互幫互學，尤其對幾門有難度的專業課程進行“聯合攻關”。全班的“資料結構與演算法”課程成績甚至超過了計算機系。
幾年來，全班團結互助，像一個大家庭，班委會也一再連任，得到全體擁護。到畢業時全部合格，實現了我的願望。不僅如此，全班的學習成績在學校的綜合評估中優良率達93‰畢業設計都在良以上，有14人獲優秀，更有三名同學的畢業論文被評為學院“十佳”論文。學院的`第一、三名也都出自我班。34名同學中有22名繼續保送本校讀研(其中20人仍在本系)，4名同學去了大的國企和知名外企工作，8名同學出國深造，在歐、美一些名校攻讀博士，其中有一名學生同時拿到了包括哈佛、MIT、CMU、UCLA在內的著名大學的全額獎學金(最後選擇MIT)。第一屆智慧專業學生的良好成績極大鼓舞了我們，增強了我們辦智慧專業的信心，也為以後的幾屆同學做出榜樣。
幾年班主任的經歷讓我深深地體會到，進入二十一世紀的大學，教書、育人同等重要。要適應新時代年輕人的特點，保持我們民族的優良傳統，把人格培養放在首位。能夠進入北大的學生都是各地的尖子，當他們聚集在這所著名學府時，首先要調整原來俯視周圍的習慣，學會平視甚至仰視其他同學，平和自己的心態，開闊胸懷，樹立人生抱負和刻苦努力的決心，這樣才能正確對待困難和挫折，才有所作為。班主任的工作往往細緻入微，其實是把70%的精力用到30%的人上面。一些學生掉隊是否可以避免，關鍵看班主任的工作是否到位。
6 培養體系·本研貫通
北大是(文)理科性質的學校，“智慧科學與技術”專業也是按理學設定，儘管它更強調學科交叉。從智慧科學的內涵來看，我們設立的培養方向更多地是繼承自身傳統和學校的綜合優勢，突出“以人為本”的腦認知和與心理生理結合，開展機器感知(視、聽、觸)和資料轉換資訊，進而發現知識的機器智慧兩個方面的研究。同時，我們配合學院的教學指導規劃設定課程計劃，除了全校的公共必修課程(外語、政治和體育)，還有學院的公共平臺課。第一年主要是夯實數學、物理和資訊類的基礎，後三年的專業課程安排是以必修的專業基礎和機器感知與機器智慧兩個方向的專業核心課程為架構。為了強調學生的動手能力，還重點建設了兩門實驗課程。此外，還利用學校的各種本科科研基金專案(包括大學生創新基金、著政基金、泰兆基金、校長基金)和各個實驗室承擔的專案來吸引學生，培養他們思考問題的能力，提高他們的研究興趣，為日後進一步深造打基礎。由於絕大多數學生都將讀研，這樣的安排無疑起到了積極作用，併成為撰寫畢業論文的基礎。我們還打通了本科高年級與研究生一年級的課程，利用各種機會舉辦研究講座，如龍星計劃、專題報告、國際人工智慧遠端教學等活動，開闊學生的視野，引導研究方向，調動學生的潛質。從專業特點來看，我們的智慧學科更偏向於“軟”的一側，因此也充分利用資訊學院，特別是計算機系的各類教學資源來幫助扶持新辦專業的成長。
我們原有的博士、碩士點是計算機應用技術和訊號與資訊處理兩個方向，為了讓我們的培養體系更加系統，我們進行了兩年的精心準備。2007年底，我們正式向北大研究生院申請增列“智慧科學與技術”碩士和博士點。經過必要的論證，最終獲得批准，及時銜接第一屆本科畢業生升研。至此，本、碩、博一以貫通，作為計算機科學與技術下的二級學科，一個完整的智慧科學技術專業培養體系建立起來，從培養體制上保證了新興智慧專業的順利發展。
7 特色專業·教學團隊
五年來，北京大學智慧科學技術本科專業從醞釀到創辦，可謂初見成效，走過了頗具挑戰的歷程。除了確定具有特色的培養目標和方向外，還需要紮紮實實落實每一個環節，並在實踐中檢驗。本科教學迥異於研究生培養，它的計劃性、按部就班執行的嚴格性以及每堂課程的內容安排和效果評估必須一絲不苟。
資訊學院秉承了北大的優良傳統，對這個新辦的專業給予了巨大支援和關懷，使我們能迅速成長起來。我們從一開始就有一套嚴格的課程設定稽核程式、教案檢查制度和新教師上崗准入的試講考核手續。學院有一支由經驗豐富的退休教師組成的督導組，隨堂聽課評估每一位教師的講課內容、方式和教學效果，及時糾正問題。作業批改和試卷出題也都有嚴格規定。在課程體系的建設方面，資訊學院打通了一年級的公共部分，深化和夯實了數理基礎。
在專業課程上，智慧科學系提煉了三個課程群，並組織教師進行重點建設。此外還加強對學生動手能力和獨立思考解決問題能力的培養。
除了在專業上實施分流培養外，我們還針對北大學生的特點，在基礎課採用實驗班的A、B分級組合方式，滿足不同專業對各自基礎培養的要求。在專業課程群中，也允許不同興趣的組合選擇，充分發揮和提升學生的能力。為了更好地關懷學生順利成長，我們除規定教授擔任班主任外，還設立了本科生學術導師制，加強對學生的各種指導。智慧科學系也注重師資隊伍建設，引進了一大批(半數以上)優秀的年輕教師，其中資訊學院中從國外回來的教師比例是最高的，為這一新興學科注入了最具活力和新思想的力量。在招聘教師時，教學需求和能力成為評價的重要指標。
2007年，我們接受了教育部的學科評估，新辦專業得到好評。學校開始關注我們的進步，在隨後的一年中，我們一再從學校的競爭中脫穎而出，陸續獲得了國家一類特色專業、北京市一類特色專業和北京市優秀教學團隊等稱號，2008年又獲得國家級教學團隊稱號。我們的培養體系和人工智慧雙語教學也分獲北京大學的教學一、二等獎。
8 結語·致謝
儘管北大年輕的“智慧科學與技術”本科專業建設初見成效，但征程是漫長的，我們還會面臨更多的挑戰和問題。然而，智慧科學這個本科專業方向是很有希望的，它不僅吸引了大學的新生，也在高考人群中產生著愈加重要的影響，它的健康發展需要大家共同的努力和精心培植。每所大學都有不同的特點，我們應該從學校、師資、方向、生源以及學科培養性質和目標等條件出發來建設新興專業。以上是筆者對北京大學第一個“智慧科學與技術”本科專業建立歷程的回顧，希望與同行共享。
在專業建設過程中，許多人給予了熱情幫助和支援。這裡要特別感謝北大資訊學院陳徐宗教授，感謝中國人工智慧學會塗序彥和王萬森教授。
最後引龔定庵一句名言：“但開風氣不為師”。
9 總結與展望
本文介紹了廈門大學智慧科學與技術系在學科發展、科學研究和人才培養方面的基本建設情況。我們希望這些初步的工作總結能對目前正積極籌辦本專業的兄弟院校起到一定的借鑑作用。
“智慧科學與技術”專業在我國的發展尚屬初級階段。儘管近幾年得到了國內部分高校的重視，但其發展並不是很快，且進一步發展也存在一些障礙。比如，從專業配置來看，目前智慧科學與技術並非一級學科，多數學校的“智慧科學與技術”專業博士培養都是依附於其他相關專業。從長遠來看，這並不利於整個學科的發展。希望透過各相關高校的廣泛交流和積極配合，“智慧科學與技術”專業在國內的發展能更上一層樓。