【 人工智能 】详解21世纪孩子最该掌握的能力有哪些

人工智能

在二十世纪末,发生了互联网引导的第三次工业革命,以及从2010年开始,席卷而来的以 人工智能 为代表的第四次工业革命,更多地改变我们所在的世界。

人工智能时代,如何给孩子提供最好的教育?| 长文详解21世纪孩子最该掌握的能力有哪些

 卡耐基梅隆大学 人工智能项目的主任桑德(Sandholm)教授领导的 冷扑大师 小组,去年在美国匹兹堡和中国海南,分别战胜了人类德州扑克大师团队中的每一个人,其中多个是进过WSOP决赛的专业选手。

这是继 人工智能 战胜国际象棋,Jeopardy!(这个后面专门讲) ,围棋之后,又在一个游戏领域征服人类的成功。和以往不同的是,其他的游戏,都是对战双方能看到所有信息的,然后计算机给出最好的方案,比如所有围棋棋盘上的棋子,都在明面上。而扑克游戏,你只能看到自己的牌,要根据对手的行为,估测对手的牌,决定自己的下一步动作。在现实社会中的谈判,网络战,股票教育等过程中,更具有现实意义。

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对于人工智能程序 Libertus 来说,其实同时对战很容易,多在一个电脑上装上一个新的软件就好了。

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(科学美国人发表的文章:人类,到了摊牌认输的时候了)

震惊美国的 人工智能 游戏

因为国际教育工作的关系,加上我的办公室也离CMU的计算机学院是走路的距离,我和 Sandholm 教授见过几面,讨论人工智能的教育(关于教育的起源,请阅读我的上一篇文章教育改变命运 – 从韩寒鲁迅等学渣成才谈起。就在上一周,在一个中国大型国企中层管理人员来美国培训过程中,我们还专门请Sandholm给学员们做了一个讲座,让学员,还有我,从世界人工智能的最前沿了解这个产业和走向。

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(Sandholm 教授介绍德州 扑克 ,他面对的是黑头发的学员们,这些学员得到最前沿的指导,将来都是行业的领导者)

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Sandholm教授说,给以足够时间, 人工智能 可以战胜已知任何的游戏。同时,他也深不认为德州 扑克 是赌博,因为赌博或者彩票是设计的,完全依靠概率,而德州扑要是有策略的。而只要是有策略的游戏,人工智能都会比人类强。

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(算法解释)

围棋和国际象棋计算机打败人类选手大家都知道了。我多介绍一下 Jeopardy! 这个节目,在美国大大的有名,影响力大概相当于当年赵忠祥主持的中学生智力竞赛。那居然也是三十多年前,我上小学时候的事情啦!

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中文翻译成”危险边缘“,是美国国家广播电台NBC 的电视智力竞赛节目,从1964年开始,深受美国大众欢迎。问题设置的涵盖面非常广泛,涉及到历史、文学、艺术、流行文化、科技、体育、地理、文字游戏等等各个领域。不仅益智,每年还有百万富翁从这个节目中诞生。

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(胜利者拿到100万美元大奖)

据百度百科讲,”题目里有隐晦含义、反讽与谜语等,而电脑并不擅长进行这类复杂思考”。但是我要谈的,正是震惊美国的电脑击败Jeopardy!的故事。这在维基百科,谷歌,YouTube 有很多信息,而百度百科并没有,而且给的是相反的信息。可见百度百科很不靠谱,关于美国的信息,大家有能力还是接触第一手资料。

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就在2011年2月14日,IBM的电脑华生 Watson 完全战胜了两个人类对手,其中一个是杰宁斯 Ken Jennings,Jeopardy 历史上获胜最多的选手,76次冠军!他儿时的一个梦想就是,在人们介绍他的时候,会说“76次智力竞赛冠军”,但是这次比赛以后,他说自己就只能是“被淘汰行业的冠军”了。他自己做了一个TED的演讲,题目就是“过时的全知道”。

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时隔5年,在 ”最有可能成功”纪录片中,还特别采访了Ken。他描述当时的场面,极为惊悚。当时机器人控制一个机械手指按抢答按钮,每次题目念完,机器手就发出驱动响声,然后按动按钮。他站在电脑旁边,觉得简直太绝望了。

他说当时他唯一感到安慰的是,战胜他的IBM机器人Watson 是一个巨型计算机,有上万个处理器,巨大的内存,不能移动,要他们几个选手去到IBM超级计算机中心去比赛。而去年战胜德州 扑克 的 人工智能 软件,就是装在一台个人电脑上,没有联网。只不过是,这台电脑的程序,学会了如何玩德州 扑克 ,然后和人类玩家对垒。想知道用了多长时间学会的吗?

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Sandholm教授告诉我,2,400万计算机机芯小时。他运用的是匹兹堡超级计算机中心。而且这个程序还能继续学习,比如到中国比赛,比在美国比赛时隔3个月,他发现李开复组织的勤奋的中国队,已经把Libertus在匹兹堡对战的2万手牌研究了。可是李开复自己也知道,这位Libertus也没有闲着,他也分析了以前的牌局,而且一旦看到更好的方案,就可以重新完善自己的能力,每天晚上可以补三个漏洞!

Sandholm教授说当时 卡耐基梅隆大学 的校友李开复找他,说是否能让Libertus在中国再比一次 扑克 。教授说,这个不是在美国比赛证明过了吗?李开复说,中国不同。在中国,可以有几百万人关注,而且中国的高手,更勤奋,更厉害。结果Sandholm教授接受了挑战,来到了中国,并且完全胜利了。李开复也没有食言,这场比赛,有超过三百万人在线上实时观看。

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(李开复和龙之队的队长杜悦)

未来,我们应该教孩子学点什么?

就像是汽车生产线上的机器人代替工人,工作中计算器代替计算尺和手算一样,“全知道”的行业败给电脑,最厉害的 扑克 高手败给电脑,这是最令人惊悚,也令人激动的。这就是扑面而来的新的技术,如何面对,如何利用,这是关键。说是第四次工业革命也好,说是新的生产力也好,这已经来了,已经证实了。

那么核心的问题来了,作为教育者和家长,我们如何能让孩子们为创新的时代做好准备呢?

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劳伦斯高中在费城附近,是新泽西最好的中学之一。他们做了一个试验,在学生9年级暑假前,考了物理,班上平均分是B+,也就是80分。放完暑假开学,给学生们同样的考试题目,学生们普遍都考了F,都是不及格。用中国老话说,就是”学到的都还给老师了“。而如果通过一个暑假,学到的东西就一半又不会了,那么上学所学到的知识,将来即便真的是都可以用到,又有多少还记得住呢?

不管是在中国还是美国,学生逐渐成为一个职业,变得越来越专业。如果学生不是在年龄很小的时候,就参加英文,奥数,学而思的补习,就很难成为好学生,就难以进入名校,和最好的教育无缘。在美国也是一样,如果想读好的大学,那么SAT(美国高考),GMAT(商学院入学标准考试),GRE(研究生院入学标准考试),LSAT(法学院入学标准考试),MCAT(医学院入学标准考试),如果是来自中国的学生,还要考托福(英语作为第二外语标准考试)。

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标准考试在全球是每年上千亿美元的产业。在中国的K-12的教育,几乎都是围绕着考试而进行的,不管是高考,中考,还是艺考。而学习的目的是什么?是标准考试,还是学到可以用的东西,然后能够用?而且即便是每考必中,现在也不是状元直接当官的时代了,就算是走出985的大学,然后如何呢?是否能在社会上成功呢?

进入二十一世纪,获取知识越来越容易。不管是谷歌还是百度,要知道一个单词的意思,一个历史人物的生卒年代,一个化学药品的特点,只要动动手指,非常容易就可以查的到。随着人工智能的成熟,很多简单的事情,计算机和机器人都可以代劳,比如按照个人喜好推荐餐馆会代替自己盲目搜索,长途驾驶会代替简单导航,常见病症的诊断,甚至是飞行的指挥等等。那么未来的二十年,我们的下一代需要什么样的能力和技能呢?

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他们需要有分析能力的头脑,需要能创造性地解决问题。需要有表达能力,需要执着的目标性。和人沟通,协作,能利用资源,找到解决方案的能力,只有这个能力,是计算机代替不了的。

而以标准考试为主要手段甚至是目标之一的教育,并不能培养孩子们这些能力,有的时候甚至的扼杀这个方面的能力,比如对标准答案的敬畏。

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对标准答案的敬畏扼杀了孩子哪些能力?

我一个在北京做电视主持人的朋友,儿子读小学三年级。考试中,有一个填空。题目是:

传播 ( _______)

孩子填了传播 (新闻)。老师判错。正确答案是传播(花粉)。所以以后孩子就只能转播花粉,而不能是传播新闻,传播病毒,传播谣言,因为这些,都不是标准答案。

谷歌招收的人才中,并非都是CMU,斯坦福的毕业生,其中有15%的员工没有读完大学本科。美国最成功的精英中,卡耐基,福特,乔布斯,比尔盖茨,扎克伯格,都没有大学毕业证。中国的韩寒,连高中毕业证都没有。锤子手机的创始人罗永浩,也是高中肄业。找到自己的兴趣,练好一门手艺,能立足,这才是最重要的。当然,中国的高中辍学生很多,也并不是所有高中辍学生都是韩寒或者是罗胖子。

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标准化教育比没有 教育 ,得不到 教育 当然好。但是每个学生都不同,都有自己的理解的特点和不同的学习方式。

很多机构尝试用标准考试来评估学生成就,这并不成功。比较著名的反例是经济合作发展组织举办的著名的国际学生评估项目 PISA (Programme for International Srtudent Assessment) 美国学生在国际标准考试测验的成绩,一直就弱于亚洲国家的学生,比如新加坡,韩国,上海。

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但是,美国的创作力,并没有因此而枯竭。诺贝尔奖获得者中,美国353个,中国8个,日本21个,印度11个,而韩国,在PISA测试中名列前茅的,只有1个。在世界上100个最有创造力的公司中,美国38个,中国6个,日本7个,印度4个,韩国没有。有学者说,PISA是一个最具有毁坏性的力量,让世界的注意力放到过去,而不是指向未来。“

我们从20世纪进入21世纪,面临很多新的挑战。教育则是首当其冲,成为最受关注的焦点。

在20世纪,学生们需要掌握的数学技能包括:

记住解题的流程

识别题目模式

用手计算

速度

精确性

能在时间压力下工作

而在21世纪,学生需要掌握的数学技能包括:

深入理解问题

能够将问题结构化,用符号表现出来

有创造性地解决问题

知道哪些问题要用哪个数学工具适用

对于第一次结果的有效过滤

估测,统计,和决策

试错,不怕出错,通过迭代完善解决方案

将复杂的量化信息表现和沟通,让别人理解

协作

对于复杂量化问题能提出问题

为什么呢?因为很多算得快,算得准的问题,计算器都已经可以比人做得更好,而且每个人都非常容易得到计算机的帮助。比如你有个Siri,或者是亚马逊的Alexa,问他 234×987 的结果,可以立刻知道。

70年代的大学生,可能还记得计算尺。当时很多大学都有专门的课程,用整整一个学期的时间,来训练学生如何能更快更准地使用计算尺。而计算尺在现在,只能在博物馆里还能看到。

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对于所有工科学生,机械制图都是重要的课程。我在90年代读的大学,当时曾经花了整整两个月手工绘制一个齿轮箱的图。而现如今,这门课程已经完全不这么教了,更多的精力,放在如何用CAD表现和创新,能做更多的事情。

拿历史科目来说,在20世纪,对于中学历史学习的要求是:

覆盖重要历史事件和人物

能记住重要历史事实

能写短文来复述历史事实

而到了21世纪,美国中学历史学习的要求是:

分析和评估历史事件和来源

对历史事件的影响力有独立的思考

写出清晰和思辨性的论文

提问,以建设性的讨论

讲历史发展同现实事件结合,让世界更好

对于学生的软能力,分析能力,表达能力培养的重要性,要超过对知识点的掌握。

当前无人驾驶的汽车已经比人类司机的事故率低三倍。软件能通过分析原始数据中,写出来分析报告,其质量不亚于记者。我们的孩子们,要拥有思考和运用的能力,不是死记硬背可以达到的。

在宾州,每年几十万的中小的学生,在考试的准备上耗费时间,这都大大减少学生们在其他方面发展的机会。这是宾州 教育 署长 Pedro Rivera 说的。他上任两年中,在宾州公立学校里大力推行”学校用来教育 Schools That Teach “的理念,已经把公立中小学生每年用于州测评标准考试的时间减少了2天!这让每一个学生,一个学年可以增加两天的授课时间。而减少了标准化考试,同时也会相应各个学校为了学生们准备这个考试的时间。减少考试,就是减少损失。

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(这是我们8月在一次会议后,同Rivera的合影)

还好,美国有特许学校,繁荣的私立学校,家庭学校,课外活动和社会教育支持的体系,已经有他们自己的对 教育 改进的方式。如果把标准化考试准备这个问题放到亚洲国家,那么其损失可能是数十倍甚至百倍。

而在亚洲国家,学生从幼儿园一直到大学毕业,从来就是应战各种考试和标准答案。韩国,新加坡,中国的学生,即使在PISA考试中远远超过美国,芬兰这些公认为教育水平高的国家。但是毕业生们结果又如何呢?

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不管是在中国或者在美国,因为学位的通货膨胀造成的社会的压力和同僚压力(peer pressure), 高中毕业生不愿意去从事技术和实践类工作,比如电工,水管工,飞机维修工,护理,而都要进入四年制大学。要知道,在美国,一个好的水管工 学生进入大学本科,也缺乏同工业界紧密结合的教育引导。即便是名校的本科毕业生,学到的知识和技能,又真正掌握了多少,有多少在工作中得到发挥了呢?大概20% 不到。这从大的方面来说,是社会的浪费,从每个个体来说,是个人青春的耗费,家庭机会的丧失。

当然,我们可以说,学生学到什么并不重要,重要的是学习的能力。我有时候也和年轻人说,不管如何,你要有大学毕业证。不过这一般都是对不太认知自己, 但是,学习能力的培养,学以致用的关联,在新的时代,是应该有新的表现形式。

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我以前文章《深度解析2018 US News美国大学排行榜(3)东北大学和新闻周刊的排名游戏》谈到的美国东北大学,之所以排名一直提高,和教育价值的提升密不可分。东北大学有美国大学中最好的学生实习项目。东北大学大多数本科大学毕业生,都有两个学期的产业实习经验。从实习中,他们能知道自己的专业在实际中遇到的问题,哪里是重点,如何深入,如何协作,而解决这些问题。这才是社会更加需要的人才。如果是文科的学生,在新奥尔良的图兰大学,把社会实践作为本科生毕业必修的课程,让学生们实际走到社区中。

未来,我们到底应该教给孩子什么呢?

我们要把什么教给孩子们呢?说实在的,我也不知道具体要教哪个知识点,哪个技能。但是我们知道的是,如果走在世界变化的前沿,长期关注和调整学生的成长,更容易让学生们成功。

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未来在变化, 教育 在变化。未来世界的领导者,大概还是会出现在美国这样的教育体系中。因为美国的教育者,敢于刨析自我,敢于改进,而且美国的私立学校数目多,质量高。世界上最好的大学,毕竟大多数在美国。哈佛教育学院这些人,就是要改变世界,改善世界的。

改变世界,改善 教育 ,最先改变的是美国,因为四次工业革命中的三次,都是从美国开始。先进的生产力产生了,就需要相应的生产关系,上层建筑,教育体系来适应和转变。(初中政治,高中政治,大学马克思主义原理,研究生科学社会主义这么多课程,就记得这些了。当时要是就只教这一个观点该有多好,能省下多少时间读书。)

我们教什么,怎么教,大学如何录取学生,为什么哈佛大学和美国一批一流的中学都倡导《力挽狂澜》所描述的选拔人才的理念,是值得美国和中国的每个家长,教育者思考的问题。

未来的世界在向我们走来,而我们给孩子们选择何种的教育方式,让孩子们往何处走?

P.S.  建议阅读:

1. Most likely to Succeed – Preparing our kids for the innovation era 纸质书 (https://www.amazon.com/dp/B00P42WP7K/ref=dp-kindle-redirect?_encoding=UTF8&btkr=1

2. Most likely to Succeed 电影 http://www.imdb.com/title/tt4267108/

3. 力挽狂澜, 哈佛教育学院  https://www.gse.harvard.edu/news/16/01/turning-tide-inspiring-concern-others-and-common-good-through-college-admissions

4. 我所理解的教育, 韩寒  https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404194692043550866

(Pictures Credited to Google)

文:陈航

微信ID:陈航说留美

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