科技巨人打开虚拟世界到人工智能项目(转发)

很久以前,JoséHernández-Orallo就开始将 Minecraft视频游戏用于自己的研究。这位计算机科学家在西班牙瓦伦西亚理工大学设计了机器智能基准测试方法,他首先在三维虚拟世界中观看他自己的孩子们的游戏,其重点在于解决问题而不是拍摄怪物。

2014年,微软收购了 Minecraft,其科学部门微软研究院(Microsoft Research)为其自己的研究人员提供了新版本的游戏,以允许计算机程序以及人员探索和定制3D环境。然后,在去年7月邀请包括Hernández-Orallo在内的一小群外部研究人员下载机器友好版本的世界后,微软免费提供给任何人,目的是加速人工智能(AI)的进展, 。

现在其他公司也纷纷效仿。12月3日,总部位于伦敦的Google部门DeepMind开辟了自己的3D虚拟世界DeepMind Lab,供外部开发人员下载和定制。该公司最初创建了世界来培训自己的AI程序。两天后,位于加州旧金山的研究公司OpenAI,由企业家Elon Musk共同创立,发布了一个“元平台”,使人工智能程序能够轻松地与最初为人类设计的数十款3D游戏进行互动,以及与一些网络浏览器和智能手机应用程序。

所有这三个版本都为研究人员和软件开发人员提供了简单的方法来测试以前看不见的情况下的程序,并通过自学教学来获取新技能,以驾驭与真实世界场景类似的新情况。西雅图华盛顿大学机器学习研究员佩德罗多明戈斯说:“像这样的环境在人工智能的未来发挥着非常重要的作用。”

ATARI算法

几十年来,游戏一直是人工智能的测试平台,但通常,算法会按照预定义的策略进行玩。近年来,焦点转移到可以从他们自己的经验中学习的机器上。在2015年年初,DeepMind推出了一种算法,该算法通过反复试验,自学如何比任何人更好地演奏经典的Atari街机游戏,而不会被告知游戏的目标。

虽然这样的游戏是简单的2D世界。“第一人称”的3D视频游戏,例如Minecraft,将玩家视觉化地嵌入到环境中,与现实世界非常接近,因此可以制作更复杂的测试平台。

Minecraft使用户能够与虚拟砖块进行交互,并使用它们来构建结构,以及与预定义结构进行导航和交互。开发人员现在可以使用的名为Malmo的版本允许算法执行相同的操作。例如,Hernández-Orallo正在利用这一点来探索环境是否可以用来为机器智能创造基准。算法可以竞争将砖块安排成看起来最像某个物体的东西,或者说导航迷宫 – 测试比 Turing测试更广泛的技能范围,这是最着名的机器智能测试,它着重于能力的人工智能聊天像人一样。

使 Minecraft成为AI测试平台的吸引力之一就是它已经使玩家能够使用短信进行交流。这可能有助于人工智能学会在现实世界中与人类合作,英国剑桥微软研究院的计算机科学家Katja Hofmann说,他领导创建马尔默的团队。

机器人排练

霍夫曼说,虚拟世界对于开发最终注定要作为物理机器人操作的人工智能也特别有用,因为这种环境定制成本更低,而且比实际环境更快,更安全。他们还允许机器人研究人员纯粹专注于方程的智能部分 – 物理机器人的机械挑战可能会让人分心。

除Hernández-Orallo外,微软研究院还与一些正在使用马尔默项目的研究实验室进行合作。但霍夫曼怀疑还有更多人在使用它,大概有100个左右。

DeepMind Lab同样允许研究人员创建诸如迷宫等结构,并且他们的算法可以学习收集奖励以及导航。一位女发言人说,DeepMind也一直在尝试将“更自然的元素”,如起伏的地形和植物,整合到平台中。现在环境是开放的,公司希望其他研究人员能够帮助使环境对算法更具挑战性。“通过公开采购,我们允许更广泛的研究团体参与塑造这一点,”她说。

OpenAI的元平台Universe让事情更进一步。通过为同一个AI提供多种完全不同的环境来进行抽样,它可以帮助攻击该领域最困难的问题之一:创建算法,在遇到新情况时可以使用以前的经验。例如,模仿视觉皮层中的脑细胞层的深层神经网络可以很快学会导航3D迷宫,但不能传输知识来导航另一个迷宫。Hernández-Orallo说:“如果你改变迷宫的颜色,系统就完全失去了。“最先进的技术显着失败

教育部:中国steam教育发展报告

今日世界之复杂、变化之迅捷,已远超我们的想象,每一个明天似乎都成为了未来。因此,在科技高速发展的时代,国家的竞争力有赖于教育是否做好了培养具有高素质、创新型的科学家、工程师和具有创造力的员工的准备。无论是国家未来发展战略还是个人的职业发展需求,都将培养学生的创造力、协作交流、批判性思考、解决真实问题的能力、社会责任等,置于优先地位。为此,STEM 教育应运兴起。STEM(Science, Technology, Engineering and Mathematics)教育,指整合科学、技术、工程、数学等学科的课程学习,用以应对学科割裂所造成的无法创造性解决真实、复杂的科学技术问题、在新硬件时代难以设计出高品质产品的现状,培养学习者设计未来的能力,提升国家经济保持繁荣与竞争力的技术和能力。

在全球范围内引发广泛关注的STEM 教育起源于美国,是美国为了应对未来社会挑战而提出的国家发展战略。早在1986 年,美国国家科学委员会发表的《本科的科学、数学和工程教育》报告中,就提出了“科学、数学、工程和技术教育集成”的建议,这一建议通常被视为STEM 教育的开端。自此,美国陆续出台了发展STEM 教育的政策法令。如《总统2012 预算要求和中小学教育改革蓝图法案》,决定斥资2 亿600 万来推进STEM 有效教学,计划在未来两年内招聘1 万名STEM教师,并在未来10 年内培养10 万名STEM 教师。2015 年又颁布了《2015 年STEM教育法案》,重申了STEM 教育的定义,明确将计算机科学纳入STEM 教育的范畴,同时也强调了非正式的STEM 教育。这期间还出台了多个相关的推进计划和方案等,促进了美国STEM 教育迅速、高效地发展。

STEM 教育在发展过程中逐渐融入了艺术、人文、社会等元素,转向了STEAM教育(注:由于STEAM 教育是STEM 教育近期的拓展,因此在本报告的表达中基本同义)。研究表明,STEAM 教育能够有效培育学生的创造和参与的素养,科技与人文的贯通更有力地促进了学生创新能力的提升。

近年来,我国为培养创新人才也引入了STEAM 教育并渐成风尚。然而,在这一运动背后却涌现了诸多问题,如对STEAM 教育在国家发展中的战略地位认识不足,因此在实践推进中仅局限在少量的创客教育中、非正式教育中,即便走进中小学校园,也未能进入常态的课程与教学;对STEAM 概念的理解不清、理论研究极度欠缺,导致实践中出现盲目照搬套用现象等。

为此,北京师范大学、北京国信世教信息技术研究院、教育部教育管理信息中心联合成立专门的课题组,在调研我国STEAM 教育引进和开展状况的基础上,结合我国课程改革的研究与实践,对STEAM 教育的政策、理论及实践,进行深入分析与研究,为构建具有中国特色、解决中国问题的STEAM 教育献计献策,努力培养我国面向未来科技发展所需的创新应用型人才。

该项目的一项重要工作就是提供《中国STEAM 教育发展报告》,2017 年首期发展报告定位为“起点篇”,将全面阐释STEAM 教育产生的背景和发展历程,了解当前国内外研究与实践的现状、分享我国目前STEAM 教育较为成熟的案例。

本报告意图聚焦未来,立足中国,在关注STEAM 教育面临的挑战的同时,关注现实的问题,并对如何更有效地推进STEAM 教育,提出发展的建议和路径的选择,从而有效指导我国STEAM 教育健康、卓越地成长。

教育部:中国steam教育发展报告