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5G+人工智能技術給教育帶來的改變

時間:2020-02-11 來源:當代教育與文化 作者:付道明 本文字數:5071字

  摘    要: 美國、韓國、中國率先部署5G的商業運營,中美之間的貿易博弈實質是核心技術的競爭,尤其是5G主導權之爭。隨著5G技術的成熟和普及,未來2-3年內,人們的工作、學習將受到全面的沖擊和全方位的影響。新時代,人們對教育的全方位需求與技術對人們學習支持的不充分和不平衡之間的矛盾也將愈發突出。5G+人工智能技術場景中數據的融合和學習技術的融合,使得基于5G智能技術的教育應用更加“以人為本”和“立體化”,人們的多元教育需求將得到極大的滿足。隨著用戶數據的大量增長和海量級的學習交互需求,大量的深度學習、跨界深度融合、多主體交互與協同以及智能主體的自主操作等智能教育生態需要在新的通訊技術環境中實現,教育在新一輪信息技術革命浪潮中迎來新的機遇與挑戰。

  關鍵詞: 5G; 人工智能技術; 教育;

  Abstract:  America,South Korea and China took the lead in employing 5 G business.The trade war between China and America is in essence the competition of core technology,particularly the dominance of 5G technology.As 5 G matures and popularizes,there will be comprehensive impacts on people's work and learning within two to three years.Entering a new era,the contradiction between people's overall needs for education and the inadequate and imbalanced technological support for people's learning is getting severer.5 G+ AI technology brings about thedataintegration and learning technology integration,which makes the education based on 5 GAI more human-centered and three-dimensional,thus greatly satisfying people's needs for diversified education.With the growing number of users'data and learning interaction needs,a multitude of intelligent education norms,such as deep learning,deep transboundary integration,multi-agent interaction and cooperation as well as autonomous operation of intelligent agent,need to be achieved amid new communication technology.Both opportunities and challenges in education are to be faced in the new round of information revolution.

  Keyword: 5G; AI technology; Education;

  一、全球5G技術的勃興及其對教育生態的革新:教育更加“以人為本”和“立體化”

  思科(Cisco)公司在2018年預測,世界移動用戶和智能連接設備將在2019年達到115億,數據量將突破24.3艾字節。新型的智能手機、智能電子產品如智能手表、智慧家電等進入尋常百姓家中將成為普遍現象,大量的智能技術如AR、VR、AI等需要在大數據容量狀態下進行交互式應用。要滿足百億級及以上規模的用戶數據需求,必須在超高速率、超低時延以及適度的能耗成本上達到技術要求,這導致第五代通信技術5G的全球商業化應用將在2019年開始達到高潮。

  美國和韓國在2018年率先部署5G的商業運營。2019年6月6日,為應對美國對我國5G技術的打壓和激活國內5G市場內需,中國商務部提前半年向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G商用牌照,中國5G的商業布局正式展開。眾所周知,中國的5G技術明顯領先于歐美等發達國家,美國等西方國家懼怕中國在未來通訊技術領域占據先機,因此以貿易戰為名,對中國高科技企業進行打壓,試圖阻斷中國5G技術在全球的商業推廣和應用。歷史上,一種新技術的率先使用和普及往往會受到諸如政治因素的影響,同時也最早應用在商業和軍事領域,教育領域的應用往往會更加滯后一段時間。有意思的是,極力配合美國政府打壓中國的芯片運營商美國高通公司,第一時間表示愿意為中國市場的5G運營提供全方位的芯片技術支持,WIFI和藍牙技術協會在宣布將華為公司除名后的第三天又改變主意,將華為重新納入技術聯盟。中國這個全球最大的數據應用市場將為5G技術的迭代優化提供最好的研發基礎,放棄中國市場基本上就放棄了技術創新的最優質的沃土。因此,面對巨大的中國市場的吸引,5G的所有技術廠商都將配合中國開展5G服務。

  隨著5G技術的成熟和普及,未來2-3年內,人們的工作、學習將受到全面的沖擊和全方位的影響。人們對教育的全方位需求與技術對人們學習支持的不充分和不平衡之間的矛盾也將愈發突出,5G智能教育生態系統的發展將成為5G技術應用的熱點領域。以第五代通訊技術、網聯網、云計算、區塊鏈以及學習分析技術為代表的智能技術正在為人們提供更多的智能化學習支持。路易斯撰寫的最新研究報告“5G將如何塑造創新和安全”認為,5G技術為人們提供了更加立體化的數字化環境(Lewis James,2018)。[1]數據的融合和學習技術的融合,使得基于5G智能技術的教育應用更加“以人為本”和“立體化”。

  二、5G+人工智能技術:新的教育場景技術催生教育產生結構性的變革

  一直以來,人工智能技術在商業和軍事領域的應用較為活躍,在教育中的推廣與應用成效略顯不足。“為什么計算機改變了幾乎所有領域,卻唯獨對學校教育的影響小得令人吃驚?”[2]喬布斯之問問出的不是技術革新快與慢的問題,而是教育生態系統在技術要素的驅動下變革的問題。在喬布斯逝世8年之時,國際組織與各國政府機構正積極推動著技術在教育中的變革,一切似乎正在發生著改變。
 

5G+人工智能技術給教育帶來的改變
 

 。ㄒ唬┬乱惠喰畔⒓夹g與教育深度融合

  近十年來,以移動互聯網技術、云計算技術、網聯網技術、大數據技術以及人工智能技術為代表的新一輪信息技術正在對人類科技產生顛覆性的影響和革命性的變革。教育正在經歷由1.0時代信息技術作為外力推動教育變革,轉變為2.0時代通過新一輪的信息技術對整個教育生態系統的重構來實現教學模式和方法的創新,使得技術與教育實現深度的融合。教育信息化1.0時代,我國大部分的中小學校和高等院校,將信息技術的教育應用和教育信息化當作后勤工作來規劃和管理,在教育信息化2.0時代顯然是不合時宜,也不符合國家教育信息化2.0戰略規劃的方向。

 。ǘ侗本┕沧R》標志著人工智能教育2.0時代的到來

  2017年國務院印發《新一代人工智能發展規劃》,2019年5月聯合國教科文組織在中國北京舉辦了主題為“規劃人工智能時代的教育:引領與跨越”的首屆國際人工智能與教育大會,習近平總書記向大會發去賀信,教育部部長陳寶生宣布中國將在2020年建立50家人工智能學院、研究院或交叉研究中心。[3]大會發布了《北京共識》,并在國際上產生深遠的影響。大會對于以人工智能為代表的信息技術在教育中的創新應用、探索中國2035教育現代化目標的實現以及擴大國家之間的教育合作具有里程碑式的意義。

  目前,中國在人工智能技術領域的成果(如研究類論文等)發表以及人工智能產業的規模上全球領先,尤其是5G+人工智能技術的應用,中國將成為世界上最大、技術研發應用最活躍的市場體系;而歐美尤其以美國為代表,其人工智能理論體系、人工智能技術以及人才儲備等方面領先優勢明顯。[4]從國際經驗來看,在更高效率和生產力的驅動下,人工智能技術一方面通過自動化和智能化的技術應用逐步代替一些機械重復的工作崗位,使得人們從繁重的、重復性的、以體力為主的工作中解放出來,一些勞動密集型的工作崗位被淘汰;另一方面,根據高德納咨詢公司Gartner的報告,[5]到2020年人工智能將創造出諸如機器訓練師、人工智能工程師、測試員等超過230萬個新的工作崗位。因此,在人工智能2.0時代,新型崗位的要求將使得教育生態體系重構,重新塑造人工智能教育的新體系。

  聯合國教科文組織協會世界聯合會榮譽主席陶西平先生指出,人工智能與教育教學的深度融合正在個性化教育中產生奇妙的化學反應,結構上更加開放的教育和時時、處處、人人學習的泛在學習方式將使教育生態產生革命性的變革。[6]

  (三)移動通信技術+人工智能技術對教育產生結構性的變革

  移動通信技術的發展為人類生活帶來了革命性的變革,尤其是對人們學習方式提供了更多的便利性,隨時隨地的學習需求得以極大的滿足。以模擬語音業務為主的第一代通信技術(1st Generation,1G)為學習者帶來了基于移動的語音學習支持,第二代2G和第三代3G通信技術以提供數字語音和數據業務為主,使得移動學習拓展到移動虛擬網絡空間,第四代4G和第五代5G通信技術支持各種數據如文本、圖像以及視音頻傳輸,尤其是5G網絡,使得學習者能夠在海量的移動數據和智能設備間進行交互,智能的、多樣化的隨時隨地學習場景使得泛在學習成為可能。4G及其之前的通訊技術將網絡化學習和數字化學習的普及和應用推向了深入,然而隨著用戶數據的大量增長和海量級的學習交互需求,大量的深度學習、跨界深度融合、多主體交互與協同以及智能主體的自主操作等,[7]智能教育生態需要在新的通訊技術環境中實現,5G技術的快速普及將為人工智能技術在教育中的應用提供了天然的土壤。

  代表人工智能系統的巔峰之作、Google DeepMind團隊研發的AlphaGo,[8][9]寫稿機器人、機器人記者、人工智能播音員以及微軟(亞洲)互聯網工程院研發的微軟小冰,借鑒人們在現實環境中的學習交互策略和學習過程,融合深度神經網絡和強化學習形成自動強化學習模型。該模型通過異構網絡間的協同,模擬類腦功能、以提升智能教育生態系統水平為目的取得了人工智能的突破性進展,也拓展了類腦人工智能研究的新的方向和場域。2016年之后,以類腦為方向的5G+人工智能的環境開始影響人們的生活和工作,在教育領域,也出現AI+教育融合技術,如教育中的諸多要素如教師、學習者、環境、資源等交互更加多元化,如除了傳統網絡環境中的師生、生生、人機交互外,環境與環境、資源與資源之間也以類腦智能的方式進行交互與學習,[10]并在智能系統中不斷迭代與優化,甚至在智能學習情境中超越人類的某些功能,一個囊括多元智能主體交互與學習的智能教育生態系統正在5G技術場景中形成。智能教育生態系統綜合運用了5G+教育技術,將物聯網技術、區塊鏈技術、大數據技術、云計算技術、VR、AR等智能技術在5G技術場景中加以融合,使得真實世界與虛擬世界的知識得以無縫鏈接、教育教學與現代教育技術實現深度融合。[11]

  三、5G+人工智能教育的機遇與挑戰

  郭紹青等學者指出,人工智能將對人類的生活、生產、思維與學習方式等產生結構性重組。[12]

  5G+人工智能技術的教育應用首先為教育提供了創新驅動的關鍵技術要素和強大的助推力,使得基于人工智能技術的教學創新形態不斷普及和深入,如寫稿機器人、機器人記者等在語文教學中的應用,使得基于微信、臉書等超過10億級用戶的平臺信息大數據和計算算法的稿件寫作更加高效且全面。

  其次,在5G+人工智能技術場景中,教育資源的生產結構產生了根本性的變化。5G技術解決了人工智能技術海量級數據傳輸的需求,更多非結構化數據的傳輸通過無線通訊技術的支持得以實現,使得個性化的、智能化的學習需求得以滿足,極大的滿足了教育的多元化需求,豐富和改變了教育資源的結構。

  然后,5G+人工智能技術的教育應用將大大改善教育教學效果和教學效率。知識的生產、傳遞、更新將以多媒體形式快速在移動互聯環境下轉換,學習者通過智能技術環境開展隨時隨地的個性化學習,教師通過多智能主體創設學習空間,更加有效的促進學習者的深度學習效率。

  參考文獻

  [1] Lewis J A.How 5G will Shape Innovation and Security:A Primer[R]. Washington:CSIS,2018.Lewis J A.How 5G will Shape Innovation and Security:A Primer[R].Washington:CSIS,2018.
  [2] 王慶環.“喬布斯之問”問出什么教育問題?[N].光明日報,2015-12-08.
  [3] 百度百科.國際人工智能與教育大會[DB/OL].https://baike.baidu.com/item/國際人工智能與教育大會/23495253?fr=aladdin,訪問日期:2019-06-26.
  [4]臧紅巖.“負責任創新”:人工智能教育之基[N].中國社會科學報,2019-06-06.
  [5]Gartner.Gartner Special Reports[DB/OL].https://www.gartner.com/en/products/specialreports,訪問日期:2019-07-03.
  [6]陶西平.積極推動人工智能和教育深度融合[N].中國教育報,2019-06-15.
  [7]朱永海.智能教育時代下人機協同智能層級結構及教師職業形態新圖景[J].電化教育研究,2019(1):104-111.
  [8] Silver D, Huang A, Maddison C J,et al.Mastering the Game of Go with Deep Neural Networks and Tree Search[J].Nature,2016,529(7587):484-489.
  [9] Silver D, Huang A, Maddison C J,et al.Mastering the Game of Go without Human Knowledge[J].Nature,2017,550(7676):354-359.
  [10]袁磊.5G時代的教育場景要素變革與應對之策[J].遠程教育雜志,2019,(3):27-35.
  [11]蘭國帥.5G+智能技術:構筑“智能+”時代的智能教育新生態系統[J].遠程教育雜志,2019,(3):3-15.
  [12]郭紹青.人工智能對教育的革命性影響[N].學習時報,2019-05-31.

    付道明.5G+人工智能技術的勃興及其對教育的影響[J].當代教育與文化,2020,12(01):30-32+55.
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