縱橫數位時代系列43─ 因應人工智慧,增強大學課程的亮點
A. 人與機器分工
(A.1) 全球化競爭力挑戰,愈來愈激烈
地球上的生物,無論是動物、或者植物都要為生存而競爭,人類也不例外。人類除了生存競爭之外,也要追求生活的品質、以及生命的意義。
人類發展的歷史,從「人與獸爭」開始。遠古的人類為了和兇猛的野獸爭取生存的空間與資源,開始使用工具,例如刀與斧。先是石器時代,然後進入青銅器時代與鐵器時代。接著的是「人與天爭」的情境,農耕民族需要源源不絕的水源,因此要修築水庫、以及灌溉用的溝渠,還有居住的家園。
在十八世紀迎來了第一次工業革命,這是「人與機器爭」的時代,英國人瓦特改良了蒸汽機。自此,機器、與水利資源被廣泛地採用。在1870年至1914年之間的第二次工業革命,人們學會了使用石油、與電力等優質的能源,行動力方面獲得了顯著的改善。在20世紀的第三次工業革命,電腦被發明了。自動化機器大量的出現在工廠的生產線,更有效率地取代了人力。
資訊科技的進步帶來了第四次工業革命。根據<維基百科>的描述,因為各種科技的融合,使得物理、數位和生物等領域科技之間界線難分。各種新興科技的突破,包括了:機器人學、人工智慧、奈米科技、量子計算機、生物科技、物聯網、工業物聯網技術、分散式共識、第五代行動通訊技術(5G)、增材製造、3D列印和全自動駕駛汽車。
換個角度來看,「人與人爭」從遠古開始、直到今日,都沒有停止過。在21世紀的年輕人要面對三大挑戰,分別是全球化、跨領域、與人機共存。人工智慧就由電腦自動化的高度進步所造成的,可以分為明顯的三個階段,分別是弱人工智慧 (Weak AI)、強人工智慧 (Strong AI)、與超人工智慧 (Super AI)。
(A.2) 張忠謀認為:人工智慧是第三個數位時代
臺積電公司創辦人張忠謀博士將數位時代分為三個階段,自1980年「國際商用機器公司」(IBM) 宣布進入電腦市場,到1995年的期間是第一時期,可稱為數位時代的先驅,個人電腦(personal computers)、特別是筆記型電腦(laptop computer)極為流行。1995年到2019年是手機時代,改變了幾十億人的生活及工作方式。他預測,正在展開的第三個數位時代,AI會取代很多價值,很少人能夠避免被取代。人們可能仍然有工作,但未必利用到人的潛力或既有技能,可能只拿到很低的薪水。社會貧富差距將會拉大,這對於社會和諧與穩定方面將帶來很大的危險。
(A.3) 系統傾向於最低能量與最大亂度/自由度
高中物理課教導我們,在封閉的熱力學系統裡傾向於往最低能量與最大亂度/自由度發展。如果以半導體晶片的科技來做例子,專精於製造技術的臺積電公司(TSMC)所追求的是最低能量的極致;反之,專精於晶片設計的聯發科公司(MediaTek Corp.)所追求的就是在最大自由度方面有很好的表現。所以,晶圓製造代工的臺積電公司與產品設計的無製造(Fabless)公司之間是相輔相成的,並不會產生硬碰硬的直接競爭。
為了達到追求最低能量,可以依循已知定理、定律來推導。反之,為了達到追求最大亂度與自由度,就有不同的方法。如果大家公認的標準存在時,例如圍棋比賽、銀行貸款案件等,那麼用統計的方式、或者人工智慧的深度學習方法,電腦可以迅速地找到好答案。如果是需要想像力、創造力的情形,例如文學作品、藝術作品等,那麼自然人還有很大的發揮空間。
電腦系統會不會自己產生新的智慧?這個問題很多人想知道答案。如果換一個角度來問,就比較有討論的空間。在不遠的將來(例如30年之後),哪些知識會被收納入人工智能?哪些知識會停留在自然人智慧呢?目前看來,人工智能的存在是經由程式設計師寫為電腦程式的,或者使用大數據與深度學習,所以系統化的知識最容易被加入到人工智能裡。例如已知的學科知識,還有高中所教的孔子著作的《論語》大部份內容。 跳躍式思考、或者沒有傳統脈絡可循的看法,比較不容易寫為電腦程式、或者吸收進電腦裡,就會留在自然智慧精華裡。包括了廣義哲學的議題,還有老子著作的《道德經》內容,以及孫武著作的《孫子兵法》內容等。
B. 大學課程的調適與增強亮點,三管齊下
21世紀人才培育新思維,就是要與人工智能(AI)共榮互補,可以採取三管齊下的策略。
(B.1) 第一管:普及程式語言、程式設計課程
第一管的措施就是在大學校園裡普及「程式語言」、「程式設計」等電腦課程,增加學生對於電腦的運作與使用的熟悉程度,並且樂於與其互動。
為了全球化競爭,現代華人必備的四種語言分別是中文、英文、數學方程式、以及程式語言。中文是大家的母語,流暢的聽說讀寫難不倒眾人。對於中文的進一步使用,必須由文字的層次提升到文化與文明的境界,才能夠增強表達的內涵。
英文是世界通用的語言,出外旅遊與國際貿易都離不開它,還有科學領域的專業知識需要靠英文來溝通。對於英文的掌握如果可以做到用英文做夢、或者用英文來進行有效的辯論,就是遊刃有餘了。
數學方程式是科學領域的通用語言,包括物理學、化學、工程學、材料學、醫學、生物學等自然科學(physical sciences),以及經濟學、商學、管理學、社會學、社會工作學、心理學等社會科學(social sciences)。在大學裡的很多學系都需要嫻熟於數學方程式的運用。
程式語言是在資訊時代裡用來和電腦溝通的工具。簡單地說,把方程式的方字去掉,一連串的程式按照電腦可以理解與處理的語法來寫,就是程式語言了。如果把設計的因素加進去,就成為程式設計了。
從小學到大學裡經常提到的「規矩」,矩是四角形,例於長方形、或者正方形;規是圓弧形,例如正圓、或者橢圓形。四方形在轉角處,微分(differentiation)不連續。反之,圓形在繞一圈360度的每一點其微分都是連續的;不只是一階(first order)微分,即使是高階微分也都是連續的。
華人區的大學課程,很專注於方程式(亦即等式equation)有標準答案的傳授。至於處理不等式(inequality)、不確定(uncertainty)的情況,很少去觸及。面對人工智能即將席捲有標準答案的工作,我們應該提升大學課程的內容,多探討處理不等式(inequality)、不確定(uncertainty)的圓式法則。學生們畢業之後在產業界做人做事,除了循規蹈矩的方法(也就是傳統理論的方程式)之外,也可以提升到八面玲瓏的圓式。
(B.2) 第二管:雙智慧AI「人工智能」課程與BI「自然智慧」課程
第二管的措施是新開設的課程,包括了兩部份:AI「人工智能」課程與BI「自然智慧」課程,合起來稱作雙智慧。
在AI「人工智能」方面,許多大學的資訊工程系、以及資訊管理系等相關學系陸續地開設了「人工智慧」學程,在大學部與研究所提供了由淺到深的課程內容。教育部也積極地協助在高中、國中、甚至於小學開設「人工智慧導論」等先期準備課程。還有,新成立的「臺灣人工智慧學校」是由財團法人「科技生態發展公益基金會」及「臺灣資料科學協會」主辦,然後委託財團法人「人工智慧科技基金會」執行,並且獲得了中央研究院資訊科學研究所、以及資訊科技創新研究中心的支持協助。他們在臺灣的北部、中部、南部設立了四個校區。這一所非傳統的學校針對不同的應用領域,開設了更貼近產業需要的人工智能課程。
對於大多數人而言,比較新奇的是BI「自然智慧」。在歐美,也有人用HI (Human Intelligence)來稱呼。於2016年,Xtecher發表了一篇文章「HI將超越AI成為更高級智能」。於2018年,微軟公司(Microsoft Corp.)的洪小文全球資深副總裁(也兼任微軟亞洲研究院院長)在數位時代(Business Next)的網頁發表了另一篇呼應的文章「HI + AI:電腦是最好的左腦」。
我們也於2017年在<臺大校訊> 刊載了一篇文章「AI攜手BI 雙智慧重新定義人與機器分工」。在此,BI與HI是相通的,指的都是自然智慧精華。也都是要進一步開發人的感性右腦,來和理性的左腦相輔相成。
大部份的人工智能研究與發展集中在演算法(algorithms)的層次。再往上游看,還有很多可以讓人類發揮的空間,依次包括了「方法」(methods),然後是更上一層的「方法論」(methodology),又往上一層的可以看成是萬學根源的「廣義哲學」(generalized philosophy)。年輕人如果掌握了這幾層高級功夫,就像是獲得了「萬用藥膏」的幹細胞(stem cells)一樣,可以使用在所遇到的各種新狀況,對於跨領域、橫向轉換、轉新職能力等都是輕而易舉之事。
(B.3) 第三管:活化現有專業課程內容
第三管的措施是活化現有的專業課程內容。時代在進步,新的知識不斷地累積,對於原有的課程內容要去蕪存菁,才能夠有足夠的空間來容納更重要的新知識。四十多年前的教學,毛筆字的書法課是很重要的必修課,打算盤的技能同樣地也是重要的必修課。到了21世紀,毛筆字的書法課歸類於藝術領域讓真正有興趣的學生去選修,打算盤的技能早就被按計算機、甚至於滑手機所取代了。
因此,我們要虛心地重新檢視專業課程、以及通識課程的內容,能夠與人工智能相輝映的就保留,會被取代的部分就縮減。就像是長途遠足一樣,如果想把所有家當都背在身上的人一定走不了很遠。反之,能夠輕車簡從,甚至於就地取材的人,才能夠隨著時代的巨輪繼續前進。
在21世紀的大學教育,不要再採用填鴨式教學,而是要改為「生動教學」,讓學生們的學習由靜態轉為動態,學生動起來。2017年9月<臺大校訊>第1319期的文章「推行生動教學超越標準答案」,有著詳細的敘述。