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AI 教育走進美國高中課堂:距離全民 AI 學習還有多遠?

2019-06-12 14:24:56  來源:雷鋒網

摘要:隨著 AI 技術在社會中越來越廣泛的應用,符合要求的 AI 人才和市場需求已經出現了較嚴重的不對等。
關鍵詞: AI 教育
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  隨著 AI 技術在社會中越來越廣泛的應用,符合要求的 AI 人才和市場需求已經出現了較嚴重的不對等。在這樣的環境下,美國已開始制定中小學生 AI 教育方針,部分高校也將 AI 課程帶進了課堂中。這不光為年輕人提供了所需的知識、技能和道德思維,也激勵著更多的 AI 領導者。
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  AI 與社會現狀
 
  Aidan Wen 是美國高三的一名學生,截至目前,他已經連續上了兩學期的機器學習課程,并堅定的朝著人工智能事業道路前進。去年夏天,他參加了一個建模大賽,搭建協助肺部 X 射線檢查肺炎跡象的模型,最佳 ML 模型參賽者將獲得由北美的 the Radiological Society 贊助的 12,000 美元獎金。今年他又參加了另一項比賽,主題是使用音頻文件對地震進行預測的系統搭建;而接下來,他將目光鎖定在了 NLP 上。
 
  除了 Wen,還有更多高中生正受益于這些為學生提供的 AI 實踐經驗新型課程。該類課程的開設不光為這些年輕人提供所需的知識、技能和道德思維;也激勵了下一代 AI 領導者,以滿足 AI 人才不斷增長的需求,使其在 AI 日益滲透的世界中發揮更大的作用。
 
  但根據 Indeed 職位搜索網站的數據顯示,目前 AI 相關工作需求的增長遠遠超過了感興趣或者有能力的求職者的增長。O'Reilly 最近的一項調查發現,近一半的企業將技術人員短缺列為 AI 運用的障礙之一,并且把 AI 相關概念和基本操作技能的考核視為關鍵。
 
  同時,高中 AI 課程依舊很少,該類課程開發還處于早期階段。為了解決這個問題,卡內基梅隆大學計算機科學教授兼 K-12 教育 AI 計劃發起人 David Touretzky,聚集了教育工作者、研究人員和行業專業人士,為國家制定中小學生 AI 教育方針。
 
  該方針基于一些重要的人工智能想法,包括訓練計算機從數據中學習, AI 與人類自然交互所涉及的挑戰,以及 AI 對社會的積極和消極影響。Touretzky 說道:「我們希望人們了解當前的社會發展現狀,以便他們可以隨技術改革參與到技術發展中。」目前,雖然準則還在起草中,但已有部分學校開設了相應的 AI 課程。
 
  AI 教學的引領者
 
  Wen 就是在 Nueva 學院(一所私立學院)學習的機器學習課程。自 2016 年以來,除必修和選修計算機科學課程外,Nueva 也開設了兩學期的機器學習課程。
 
  學校的計算機科學教師 Jen Selby 表示,機器學習課程最初是為了滿足學生的好奇心而設置;但在一組學生使用機器學習對一個獨立學習項目搭建了復雜的拼寫檢查器之后,她發現需要在更專業的環境中為學生提供學習工具。Selby 說道:「即使你不是那個正在寫算法的人,但至少應該對這種工作方式有一定的了解,這是非常重要的。因為也許你將來會成為這個團隊的一員,或者是受到該算法的影響。」
 
  當時大約有 30 名學生報名參加該課程。而 Selby 也一直通過那些非營利組織和獨立開發人員的開源數據,來使她的課程能始終向學生們傳遞一些機器學習最新研究成果。但有時候,她的學生在 AI 最新想法方面的知識儲備甚至會領先于她。
 
  在去年春天,關于機器學習模型訓練方法的某單元中,她說到將 AI 模型訓練成像 Atari's Breakout 這樣的視頻游戲的最佳方法是使用一種基于行為獎勵的強化學習方法。不過其中一名學生有不同的看法,因為他曾讀過 Uber AI Labs 的一篇博客,文章描述了一項關于 Atari 游戲的實驗,該實驗發現了一種不同于「強化學習」的方法,名為「進化訓練」,其效果相對更佳。
 
  關于 AI 課程
 
  倫理問題,例如機器學習算法中隱藏的偏差問題,也是 AI 課程的關鍵部分。Charlotte Dungan 是北卡羅來納大學科學與數學學院的計算機科學教師,她教授一個單元的計算機科學課程,這個課程主要研究算法偏差是如何出現在 AI 設計中的。
 
  為了演示 AI 如何產生有偏差的結果,學生們需要玩一款名為 Guess Who 的紙牌游戲。在游戲中,成對的玩家會收到描繪各種卡通臉的卡片。玩家通過 20 個問題(「你的臉是男性嗎?」),來嘗試正確猜出對手卡片上的臉部信息;學生被要求根據游戲規則,開發一種算法來得到最佳答案。很快,他們發現卡片上的黑色和棕色面孔是最容易猜到的,因為這些卡片的數量很少,這表明數據集即卡片組存在偏差。Dungan 說道:「學生們會很快發現,誰都不想拿到黑人女孩的卡片。」
 
  NCSSM 是一所公立的兩年制寄宿學校,隸屬北卡羅來納州的大學系統。最近,它剛從校友 Carl Ryden——PrecisionLender 軟件公司的創始人處,獲得了 200 萬美元的資助,用以正式啟動 AI 計劃。學校計劃利用這筆資助,從明年開始提供校內機器學習課程和其它關于 AI 的互動視頻課程。
 
  AI 課堂更深遠的意義
 
  通過開設高中 AI 課程,他們還希望將更多女孩、有色人種以及其它技術領域弱勢群體引進該領域。其中 AI4ALL 是一家位于舊金山的非營利組織,為 11 所美國頂尖高校的學生提供機器學習夏令營。在為期兩周的密集課程中,組織者協助研究生進行機器人、醫療保健、社會工作、媒體和公共政策方面的人工智能研究項目。
 
  該小組會為校友提供獎學金,以幫助其更深入的研究。這樣做還有一個目的是為了鼓勵參與者尋找將 AI 應用于當地社區問題的方法。Aarzu Gupta 是 AI4ALL 的校友,目前是加利福尼亞州圣何塞 Harker 學校的一名大三學生,她在 2018 年獲得了該獎學金,用以支持她與另一營地畢業生 Lili Sun 共同完成一個獨立項目。這兩個女學生受 2017 年北加利福尼亞災難性的 Tubbs Fire 的啟發,搭建了結合無人機和機器學習來應對自然災害的 AI 模型,用以盡早發現野火。
 
  Aarzu 和 Lili 一共整理了 1400 張煙霧圖像的數據集,包括工廠和篝火煙霧的圖片,并用它們來對三種機器學習模型進行訓練;其中最成功的是一種稱為多層感知器的神經網絡,對野火煙霧圖像識別的準確率可達到 93.8%。兩人還計劃在今年夏天使用去年重火季節的圖像來擴大數據集;同時也想通過改進模型,使其能根據火力強度和火力類型對每張圖像進行分類,而不是簡單地解決「這是野火嗎」的問題。Lili 還說道:「如果能夠在現成的商用無人機之一上進行概念驗證,那就太棒了。」
 
  該組織首席執行官 Tess Posner 表示,AI4ALL 計劃在今年春季末發布一個公開的 AI 課程。該課程基于夏令營的內容,其中將包括技術主題課程,如 Python 編程語言介紹和一些諸如 AI 對社會影響等社會問題的內容,高校教師和公眾都可以觀看與學習。Posner 也表示:「我們已經收到了來自世界各地成千上萬的課程要求,所以這件事情非常緊急。」相信很快我們就能通過網絡看到它們的 AI 課程的視頻。

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責編:baiyl
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