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我常对学生说,你们不要成为“低配版的AI”
西湖笔记
2024年09月06日
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一个月前,西湖大学2024级本科生开学典礼上,陈华一作为教授代表发言,向在场所有人抛出一串问号:

我在大学要学习什么?什么知识在毕业的时候不会过时?

这是站在学生视角的提问。与此同时,陈华一也在问自己:

我在西湖大学应该教什么?这所学校需要我为她做什么?

2024年1月,陈华一辞任巴黎西岱大学数学系教授,全职加入西湖大学,任西湖大学数学讲席教授。

入职以来,他一直在思考,在互联网和人工智能高度发展的当下,获取知识的成本大大降低,但未来产业对人才创新能力的要求却不断提高,我们该如何应对?

于是便有了开学典礼上那句发人深省的话:我们不要做低配版的 AI。

近日,陈华一在接受《中国科学报》采访(点击查看原文)时,首次解释了什么是“低配版AI”。他说,我们一边说机器代替了很多人的工作,一边不计成本地培养机器可以代替的人才。


AI时代,为什么要学习数学?

陈华一作为教授代表在西湖大学2024级本科生开学典礼上发言


出生于1979年的陈华一,高中时获得了福建省首个国际数学奥林匹克竞赛金牌,而后考入北京大学数学系,毕业后去法国留学、任教20余年。

在本科生开学典礼上,陈华一同样提到了奥数:

“今年,人工智能选手在IMO(国际数学奥林匹克竞赛)中成功破解了六道题中的四道,获得了相当于人类银牌选手的分数。继AlphaGo打败人类选手以后,人工智能在一个全新的领域,又一次挑战了人类的智力。

那么,在这个AI盛行的时代,为什么还要学习数学?

借用年轻人爱讲的一个词来回答:因为抽象。

什么是抽象?

数学的本质就是抽象,而不是对自然界的模仿。数学家的工作,是归纳出超越直接经验的结构与规律。创新,不就是创造出之前没有的东西吗?这正是抽象给人带来的关键能力。

当然,艺术也有抽象,但数学的抽象更加基于逻辑和推理,创造出的东西是别人可以重复的,路径是更加清晰的。

比如,人工智能的理论基础是神经元运作模式的抽象。在大脑中,不同神经元通过突触相互连接。当神经元兴奋时,就会向相连的神经元发送化学信号,改变接受信号的神经元的电位。当神经元电位超过一定阈值后,它就会被激活,从而进入兴奋状态,向下一个神经元发送信号。

假如我们换成数学的思维,用多元函数去模拟神经元在接受信号的前提下是否兴奋的状态,并且用函数的复合来模拟多层神经网络的运作模式。这就是一个抽象的过程,是超越了对人脑简单仿生的抽象。

所以,我们要学会从数学的角度去思考问题:事物的表象背后,本质上可以总结出什么样的规律?能推导出什么结果?

我觉得,更广义的创新——科学技术的发展,中间都有抽象的环节。数学教育应该带给每一位学生抽象的能力和逻辑推导能力,如果每位学生都真正拥有这样的能力,整个人类的未来将会更光明。”


不要成为“低配版AI”



在西湖大学数学暑期学校,国内学生在与老师面对面互动时,普遍需要老师持续地提供鼓励,不太愿意主动去表达;但到了学术报告环节,他们展现出的想象力和创造力,让陈华一感到惊喜。

他希望学生们都活泼起来,不要把大学教授看成是“巨人”,而不敢去面对面交流。重视权威的教育,会导致学生一方面不太敢于表达,另一方面被反驳的时候会觉得被冒犯,即不习惯质疑别人,也不习惯被别人质疑。

在这些年的教育经历中,陈华一观察到,目前数学教育存在一些令人担忧的趋势:

“第一,教育的重心没有真正放在学生创造力和自主思维能力的培养上。

我们从幼儿园开始,就急于让学生的各项表现迅速达到特定的指标。有些中学恨不得在高一讲完三年的课,剩下的时间全部用来针对性答题训练。这不符合教育的客观规律。学习还是要稳扎稳打,尤其是数学,要吃透前面的概念,才能学好后面的知识。

我听过一些数学公开课,老师讲解概念时,速度实在是太快,甚至将概念一扫而过,直接开始做题。实际上,教书要根据学生的状态,调整讲课的角度,让学生有新鲜感,参与到课堂思考和讨论,并且建立起自信心。

第二,我常对自己的学生说——你们不要成为“低配版AI”。

花短时间学习概念,再花大量时间刷题,把有没有掌握知识理解为能不能做题,这是非常不正确的教育方式。

实际上,学生只是依靠长期刷题“训练”出了一种直觉。这种直觉在一定范围内可能比较可靠,但只要问题稍微灵活一点,就不知道该怎么办了。因为你对概念没有精准、深刻的理解,你的学习方式与AI没有本质区别,而且接收信息的速度还比不过AI。

我们一边说机器代替了很多人的工作,一边不计成本地培养机器可以代替的人才。

第三,缺乏“失败的经验”。

我听高中老师讲,一些高中化学课不做实验,实验仪器图画在纸上,学生照着背。这就导致学生上大学后,觉得实验结果就应该和书上描述的一模一样。当实际结果与期望中的、与教材中的描述不一样,学生就很苦恼、很困惑,他的第一反应是“我的实验失败了、做不出来”,而不是探索欲满满地去挖掘背后的原因。

这和科学发展的进程是不符的。许多成名的科学家都说“实验失败”是一种常态,许多重大科学发现都源于对“意外现象”的执着思考与探寻。”


存在的价值不是跟别人比较

陈华一主持数学暑期学校开营仪式


培养人才、传授知识,是陈华一在西湖大学的重要工作之一。

这个暑假,西湖大学不仅为本科生和研究生开设了数学暑期学校,也为高中生举办了专门的数学暑期学校,不同年龄层次、不同教育背景的学生和老师聚集在同一个教室里。8月初,陈华一还担任了西湖大学“暑期适应性学习”数学课程的主讲老师,为2024级98位本科新生传授大学数学知识。

如何选拔,如何考核,这些都需要教育工作者思考:

“在我们的人才选拔中,考试占据着至关重要的地位。

实践证明,缩减选拔考试的考纲,并不能真正给学生减负,反而让命题老师更加束手束脚,最后只能通过调整技巧难度来筛选区分。我认为,一个合适的考纲,应该着重考察学生是否能够灵活地、成体系地理解知识,是否能够精准地掌握概念,这样才能真正走向素质教育。

具体到拔尖人才选拔,我希望我国数学竞赛的考纲能与时俱进,让真正对数学感兴趣的学生更早接触到高等数学。从上世纪70年代至今,50年过去了,国际数学奥林匹克竞赛的考纲在知识结构上基本没有更新,但一些数学强国早就开始改变了。他们只花很少的时间集训数学奥赛选手,反而更看重国内组织的、考纲较为接近大学数学的竞赛。

考纲之外,还有一个普遍存在的问题:我们在选拔最有天赋的人才上面做得很好,问题是,选拔的过程也是一个消耗人才的过程。

现在的孩子,经历过层层比较选拔后,容易陷入一种“存在的价值是跟别人比较”的语境中。许多人在这个过程中,丧失了对科学的兴趣和对未来的把握,早早地将人生依附在一个“优选”的系统上,这是非常遗憾的。”


回到开头的那个问题:大学里,我们应该培养什么样的人?

作为西湖大学数学讲席教授,陈华一把这个问题改写成:西湖大学的数学学科想要带给学生什么?

第一,不管你平时成绩怎么样,你喜欢数学,我们很开心;

第二,你来到西湖大学,我们的重点不是教会你多少知识,而是让你在学习的过程中找到自己觉得有意思的东西——去思考,去提炼自己的观点,去跟别人交流,同时也坦然接受质疑。

从数学出发,更多基础科学的突破又何尝不是这样。

创新的方向往往难以预测,只有每个科学工作者都怀着好奇心,坚持自己的信念去探索,才能推动整体科学的颠覆式创新。