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为了解各高校开展人工智能研究的情况,亿欧盘点了10家在设有人工智能实验室或有人工智能分支专业的高校。
清华大学:计算机科学与技术系
清华大学计算机科学与技术系(简称计算机系)成立于1958年,在2006年、2012年全国学位与研究生教育发展中心开展的一级学科整体水平评估中,以总分满分100分的成绩排名第一。2017年,在 USnews 推出的世界大学学科排名 Best Global Universities for Computer Science 中,计算机科学与技术学科紧随 MIT之后位列世界第2名。在 QS 世界大学排名 (QS World University Rankings) 给出的全球计算机学科排名中为例第15名,其排名与得分逐年稳步提升。
计算机系包含了国内计算机专业最全的学科方向,设有高性能计算机与处理器、并行与分布式处理、存储系统、大数据与云计算、计算机网络、网络与信息系统安全、系统性能评价、理论计算机科学、数据工程及知识工程、软件工程、计算机与VLSI设计自动化、软件理论与系统、生物计算及量子计算、人工智能、智能控制及机器人、人机交互与普适计算、计算机图形学与可视化技术、CAD技术、计算机视觉、媒体信息处理等研究方向。
计算机系现设有高性能计算、计算机网络技术、计算机软件、人机交互与媒体集成4个研究所;智能技术与系统国家重点实验室;计算机基础与实验教学部等科研教学机构。
计算机系还设有国家级计算机实验教学示范中心,包括:计算机原理实验室、微型计算机实验室、计算机网络实验室、操作系统实验室、计算机软件实验室、计算机控制系统实验室、智能机器人实验室、计算机接口实验室、学生科技创新实验室等。此外,计算机系还与腾讯、搜狗、微软、思科等国内外著名公司建立了面向教学或研究的联合实验室。
北京大学:智能科学系
智能科学系成立于2002年7月,主要从事智能感知、机器学习、数据智能分析与智能计算、智能机器人等方向的基础和应用基础研究,侧重于理论、方法以及重大领域应用上。
北大智能科学系依托于视觉听觉信息处理国家重点实验室,实验室以实现高度智能化的机器感知系统为目标,在生物特征识别研究方面处于国际领先地位。智能科学系在著名的软件与人工智能专家、我国载人飞船工程软件专家组组长何新贵院士和长江特聘教授查红彬教授的带领下,重点开展机器视觉、机器听觉、智能系统与智能的生理心理基础等研究。以北大智能科学研究人员为技术核心的北大指纹自动识别系统,是国内唯一能与国外系统抗衡的自主知识产权,是中国第一家也是唯一的一家提供公安应用全面解决方案的系统,拥有中国指纹自动识别技术产品第一市场占有率。
人工神经网络说话人识别新方法的研究获得教育部科技进步一等奖;国家空间信息基础设施关键技术研究获得2000年中国高校科学技术二等奖,入选2000年中国高校十大科技进展。
复旦大学:类脑智能科学与技术研究院
复旦大学类脑智能科学与技术研究院于2015年3月筹建成立,是复旦大学校内的独立二级研究机构。其前身为复旦大学第一批跨学科交叉国际化研究中心——计算系统生物学研究中心,成立于2008年。研究院基于复旦大学既有的数学、统计学、计算机科学、生物学、信息学、临床医学、语言学、心理学等多学科综合交叉研究优势,以计算神经科学为桥梁,着力开展大脑机制解析、脑疾病智能诊疗、类脑智能算法、类脑智能软硬件、新药智能研发、通用智能等相关领域的科学研究、技术研发和人才培养。
研究院率先探索打通国际与国内、科技与产业的全链条、全球化产学研合作机制,充分发挥高校培养和储备高端智能人才、发现和培育前沿技术的综合优势,推动产学研源头创新与合作,致力于成为推动脑科学、人工类脑智能与产业应用融合发展的重要科技创新平台。
研究院目前在建五个核心功能平台和一个国际合作研发中心,主要包括:一是以脑高级认知功能的多信息反馈处理机制研究为核心的神经形态计算仿真平台;二是以多尺度多中心重大脑疾病数据库和算法开发为基础的智能诊治数据示范平台;三是依托高端医疗影像设备集群,为生物医学转化研究和信息产业智能化提供试验技术支撑的综合生物医学影像平台;四是以开发深度学习、强化学习和自组织学习等机器学习算法以及可穿戴设备、类脑芯片、健康服务机器人等为目标的类脑智能软、硬件开发平台;五是集孵化加速、产业联盟、投资基金为一体,为类脑智能创新项目及企业提供应用技术资源和孵化服务的类脑智能产业化平台;六是依托已有的欧洲人类脑计划、美国脑计划等国际合作的数据、学术资源,建设类脑智能国际合作节点和人才培养中心。
中国科学院:自动化研究所
中国科学院自动化研究所成立于1956年10月,是我国最早成立的国立自动化研究机构。目前设有类脑智能研究中心、智能感知与计算研究中心、脑网络组研究中心等12个科研开发部门,还有若干与国际和社会其他创新单元共建的各类联合实验室和工程中心。另有汉王科技、三博中等四十余家持股高科技公司。
近年来,自动化所共获得省部级以上奖励30余项。数量逐年增加,质量不断提高;专利申请和授权量连年攀升,多年位居北京市科研系统前十名绘制的“脑网络组图谱”第一次建立了宏观尺度上的活体全脑连接图谱;虹膜识别核心技术突破国外封锁,通过产学研用相结合走出“中国制造”之路;基于自动化所语音识别技术的“紫冬语音云”在淘宝、来往等阿里巴巴旗下移动客户端产品中得到推广;“分子影像手术导航系统”通过国家药监局医疗器械安全性及有效性检测认证并进入临床应用;“智能视频监控技术”和“人脸识别技术”分别成功应用于2008年北京奥运会、2010年上海世博会的安保工作中,为社会安全贡献自己的力量;研制的AI程序“CASIA-先知1.0”采用知识和数据混合驱动的体系架构,在2017首届全国兵棋推演大赛总决赛中7:1的悬殊比分战胜人类顶级选手,展示了人工智能技术在博弈对抗领域的强大实力……
在共建机构方面,自动化所与新加坡媒体发展管理局联合成立中新数字媒体研究院,聚焦交互式语言学习、视频和分析等领域;与瑞士洛桑联邦理工大学(EPFL)在京成立中瑞数据密集型神经科学联合实验室,在类脑智能研究方面展开合作;与澳大利亚昆士兰大学(UQ)共建中澳脑网络组联合实验室,在“计算大脑”研究方向上进行远景规划;还与香港科技大学共建智能识别联合实验室,在模式识别、无线传感器网络等领域展开合作。
厦门大学:智能科学与技术系
早在上世纪八十年代初,厦门大学就已开始从事人工智能领域的研究,相继在专家系统、自然语言处理与机器翻译等领域取得过一系列成果。为此,1988年经学校批准成立“厦门大学人工智能与计算机应用研究所”,后于2004年更名为“厦门大学人工智能研究所”。2006年12月,经国家教育部批准,厦门大学正式设立“智能科学与技术”本科专业,并于2007年6月经学校批准成立“厦门大学智能科学与技术系”。
厦门大学智能科学与技术系现有一个本科专业(智能科学与技术),三个硕士学位授予专业(模式识别与智能系统、计算机科学与技术、智能科学与技术),两个博士学位授予专业(计算机科学与技术、智能科学与技术)。
目前该系承担多项国家863、国家自然科学基金、福建省科技基金等项目,拥有“福建省仿脑智能系统重点实验室”、“智能信息技术福建省高校重点实验室”和“厦门大学语言技术中心”三个平台,此外还有“艺术认知与计算”、“自然语言处理”、“智能多媒体技术”、“人工大脑实验室”、“智能中医信息处理”等多个研究型实验室,为培养高质量的学生提供了必要的保障。
上海交通大学:计算机科学与工程系
上海交通大学计算机科学与工程系成立于1984年。近年来,随着计算机科学与技术在人们生活中的应用不断深入,特别是随着云计算、物联网、移动互联网、大数据等技术的兴起,交通大学计算机系不断调整学科方向,形成了高可靠软件与理论、并行与分布式系统、计算机网络、智能人机交互、密码学与信息安全等研究方向。
该院系下设三个重点实验室:智能计算与智能系统重点实验室、上海市教委智能交互与认知工程重点实验室、省部共建国家重点实验室培育基地及上海市可扩展计算与系统重点实验室。其中,上海交通大学-微软智能计算与智能系统联合实验室目前是教育部-微软重点实验室,成立于2005年9月,是交通大学和微软亚洲研究院在多年良好合作的基础上,为了更好发挥各自在并发计算、算法与复杂性理论、仿脑计算、计算机视觉、机器学习、计算智能、自然语言处理、多媒体通讯以及机器人等领域的优势,实现“使未来的计算机和机器人能够看、听、学,能以自然语言的方式与人类交流”这一共同使命而成立的。实验室在科学研究、人才培养、学术交流等方面也取得了很好的成绩。实验室累积200余篇,成果发表于CVPR,ICCV,WWW等国际顶级会议上。
南京大学:计算机科学与技术系
南京大学的计算机科学研究起步于1958年,建立了计算技术、计算数学、数理逻辑等专业开始培养计算机相关领域专门人才,1978年在上述三个专业基础上成立了计算机科学系,1993年更名为计算机科学与技术系。
依托该系师资,先后成立了南京大学计算机软件研究所、计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学)、南京大学计算机应用研究所、南京大学多媒体计算技术研究所、南京大学软件工程中心(江苏省软件工程研究中心)、南京大学信息安全研究所等科研机构。主要科研方向有:软件自动化与形式化、分布与并行计算及新型网络、新型程序设计与软件方法学、多媒体与信息处理、人工智能与机器学习、系统软件及信息安全等。
建系30年来,共承担国家973计划、国家863计划、国家攀登计划、国家自然科学基金、国家科技攻关等重大科技计划项目以及省、部、委科研项目和企事业委托或国际合作的研发项目300余项,科研成果获得各种奖励80余项,其中国家科技进步奖一等奖1项、二等奖4项、三等奖2项,省部委自然科学奖和科技进步奖特等奖2项,一等奖8项,二等奖37项。3000多篇,出版专著、教材50多部,申请国家发明专利33项。部分成果被转化为产品,产生了较大社会效益和经济效益。
哈尔滨工业大学:计算机科学与技术学院
哈尔滨工业大学计算机专业创建于1956年,是中国最早的计算机专业之一。在1985年,发展成为计算机科学与工程系,并建立了计算机科学技术研究所。2000年,计算机科学与技术学院成立;同年,建立了软件学院,后经国家教育部、国家计委批准为国家示范性软件学院。目前。哈工大计算机科学与技术学院拥有计算机科学与技术国家一级重点学科、7个博士点和7个硕士点、1个博士后科研流动站、一个国家级教学团队、一个国家级科技创新团队、一个国防科工委创新研究团队。
目前主要研究方向包括:智能人机交互、音视频编解码技术、语言处理、自然语言理解与中文信息处理、机器翻译、信息检索、海量数据计算、计算机网络与信息安全、传感器网与移动计算、高可靠与容错计算技术、穿戴计算机、企业计算与服务计算、智能机器人、生物计算与生物特征识别。
学院有一批研究成果达到国际先进水平,包括:国家信息安全管理系统、数字视频广播编码传输与接收系统、大规模网络特定信息获取系统、计算机机群并行数据库系统、并行数据库系统、神州号飞船数据管理分系统、穿戴计算机系统、信息安全与实时监测系统、人脸识别系统、视频编解码技术、黑龙江省CIMS应用示范工程、农业专家系统等等。
中国科学技术大学:计算机科学与技术学院
中国科技大学于1958年建校时就设置了计算机专业。根据学科发展趋势和国家中长期发展规划,面向国家和社会的重大需求,计算机科学与技术学院将科研力量凝聚在高性能计算、智能计算与应用、网络计算与可信计算、先进计算机系统四个主要的研究领域。
学院的支撑实验室有:国家高性能计算中心(合肥)、安徽省高性能计算重点实验室、安徽省计算与通讯软件重点实验室、 多媒体计算与通信教育部-微软重点实验室、中国科大超级运算中心和信息科学实验中心。
其中,多媒体计算与通信教育部—微软重点实验室主要从事人机自然语音通信、语义计算与数据挖掘等方面的研究。人机自然语音通信方面,主要研究中文信息处理、人类视听觉机理、语音语言学等。语义计算与数据挖掘方面,主要研究自然语言驱动的计算、多媒体内容的语义标注、自动问答、语义社会网络、数据与知识工程、隐私保护与管理中的语义计算等。
依托多媒体计算与通信教育部—微软重点实验室,双方联合实施了联合培养博士生计划、实习生计划、精品课程建设计划、青年教师培养计划等,取得了突出成果,探索出了一条企业和高校共同培养优秀人才的道路,为微软亚洲研究院与其他高校的合作提供了一个经典范例。
华中科技大学:自动化学院
华中科技大学自动化学院是由原控制科学与工程系和原图像识别与人工智能研究所于2013年合并组建的学院。原控制科学与工程系前身是成立于1973年的华中工学院自动控制系,1998年更名为华中理工大学控制科学与工程系;原图像识别与人工智能研究所是1978年由教育部和航天部共同批准成立从事图像识别和人工智能研究的研究机构。
科学研究工作主要涉及复杂系统控制理论、决策分析与决策支持、电力电子与运动控制、智能控制与机器人、计算机集成控制与网络技术、信息检测与识别、飞行器控制与状态监测、生物信息处理、神经接口与康复技术、物流系统、国民经济动员与公共安全、多谱图像制导、目标探测的多谱信息技术、多谱信息的实时处理与系统集成技术、人工智能与思维科学、信息安全等方向。
模式识别与智能系统是自动化一级学科的重要二级学科。迄今为止,本系在原 “图像识别与人工智能研究所”和“控制科学与工程系”的这两个学科点承担了百余项国家、国防与行业项目。近5年科研经费总额在8000万元以上,包括973计划,国家自然科学基金重点、面上和青年基金项目,863计划,国家重大专项、国防重点预研与基金,国家科技支撑计划,省部级科研项目,以及大型工程和企业科研合作项目等。
近年来,计算机学科自身的内涵、外延和发展的动力与源泉都已经发生了重大的变化。计算机在不同领域中的创新技术与工程应用已经成了计算机学科发展的重要源泉,计算机学科的知识体系也逐渐呈现学科融合的趋势,人才国际化竞争趋势越来越明显。针对这些变化,浙江大学计算机学院根据自身长期积累的教学基础和在技术与工程应用研究方面的优势,在人才培养模式上锐意改革,建立了以工程型、复合型、国际化为特色的产学研一体的人才培养体系。
多年来,浙江大学计算机学院利用自身的学科研究特色,针对具有国际竞争力的复合型工程人才培养需求,整合计算机、软件工程、数字媒体技术、工业设计(信息产品设计方向) 4个专业的资源,围绕“知识、能力、素质”的培养目标,以能力培养为导向,以精品课程推动课程群建设,并以课程建设为基础[1-2],构建了多层次的工程实践能力培养体系[3]、多方位的国际交流能力培养体系、多学科融合的人才培养知识体系,在计算机类工程型、复合型、国际化人才培养模式的探索和实践方面取得了显著成效[4]。
1建立多层次的工程实践能力培养体系
长期以来,浙江大学计算机学院以课程建设为基础、产学研合作为平台,积极探索教学科研互动、校企互动、课内外互动的实践教学模式,针对工程实践能力培养的不同阶段,建立了基础实践、工程方法实践和创新体验等多层次的实践教学体系。
1) 引导研究性学习,以课程综合型实验为基础,培养学生基础实践能力。
在本科专业基础和专业课程教学中,大力推行课程设计(俗称大作业Project),通过团队式合作、研究式分析、工程化设计完成较大型的系统或软件的设计题目。课程设计也为教师提供了一种从科研中提炼综合性、设计性实践内容,将科研成果转换为教学内容的有效途径。
目前我们已在80% 的专业基础和专业课程中设置了课程设计教学环节,如在3门国家精品课程中分别开设不同类型的综合实验:“操作系统”――Linux系统分析、“软件工程”――典型金融软件设计、“程序设计基础”――趣味游戏设计。在实施课程大作业十
作者简介:陈刚(1973-),男,教授,博士研究生,浙江大学计算机科学与技术学院副院长,研究方向为计算机软件;何钦铭(1965-),男,教授,博士研究生,研究方向为计算机应用;陈越(1967-),女,教授,博士研究生,研究方向为计算机软件;陈丽(1970-),女,副研究员,硕士研究生,研究方向为高教管理。
多年经验的基础上,组织编写了国内第一套涵盖13门计算机专业基础课程和计算机专业课程的课程设计系列教材。
2) 加强校企合作,将主流技术和工程方法引入教学实践中,培养学生的工程方法实践能力。
我们与企业建立战略技术联盟,与知名企业合作,包括:共建专业方向和模块课程、聘请企业教师授课、共同指导毕业设计和学位论文、共建工程训练教学基地等,将主流技术和工程方法引入教学实践中。在课堂上组织学生对若干相关热点问题进行研讨,作正式的技术报告,将项目实践引入课堂教学,鼓励学生将最新的科学研究成果进行技术化、工程化。让学生在接触学科前沿、体验新技术的同时,培养科学实践能力和动手能力。目前有9门课程获教育部-微软(IBM、Intel、SUN)精品课程,其中嵌入式系统、软件工程、并行计算与多核程序设计3门课程获国家精品课程。
我校已经与浙大网新和美国道富银行共建了金融信息技术方向的课程体系,与阿里巴巴公司共建了电子服务技术方向的课程体系等。开设项目实训课程10个左右,同时与Intel、微软、IBM、网易、网新、道富等著名国内外IT企业建立了稳定的企业实习基地30多家。
3) 以学科竞赛和科研训练为手段,激发学生自主创新兴趣,培养其创新实践意识。
我校通过丰富多彩的课外实践活动,探索课内外互动的实践机制,加强对学生创新意识的培养,主要包括鼓励学生参与科技竞赛、科研训练和创新俱乐部(社团)活动等。
一年一度的“浙江大学学生电脑节”已举办,每一届电脑节直接参与学生人数均达到2000余人次,成为浙大最有影响力的学生科技活动之一。学院还积极组织学生参与各类国际竞赛,包括ACM大学生程序设计竞赛、国际顶级设计大赛等,并频频获奖。近5年共有100多位学生获省级以上各类竞赛奖,其中国际大奖50多项;利用学校的大学生科研训练计划(SRTP)和自主设立支持的SRTP项目,使SRTP的学生参与面达90%;先后创建了IBM技术俱乐部、Intel技术俱乐部、腾讯创新俱乐部等近10个与专业技术相关的创新型学术俱乐部,成员超过500人。
4) 以高水平的工程技术研究中心和重大项目为平台,培养学生的工程创新研究能力。
我校将高水平的工程技术中心作为工程型人才培养的重要基地,并结合近年承担的面向国家产业发展需求的重大工程技术性项目,吸引一批高年级的本科生进入工程技术型研究基地和课题组,从事高水平的工程技术创新研究工作。
现有的工程技术研究中心有:道富技术中心(金融软件)、嵌入式系统教育部工程研究中心、计算机辅助产品创新设计教育部工程研究中心、视觉感知教育部-微软重点实验室等,每年吸收本科生150位以上。其中,道富技术中心几乎参与了美国道富银行所有的核心金融系统研发项目,成为国际化金融信息人才培养的重要平台,也是吸纳毕业生就业的大户。
2建设全方位的国际交流能力培养体系
我校以双语课程建设为基础,大力推行全英语教学,通过营造国际化教学语言环境、拓展国际交流与合作、引进国际师资等方式,构建多方位的国际交流能力培养体系,提升国际化教学的质量。
1) 推进双语教学,营造国际化教学语言环境,培养国际化交流基础。
大力推动双语教学,开展全英文教学,为本校学生和国际生源创造必要的国际化教学语言环境。
目前,我们有46门本科专业课程采用英文教材并实施双语教学,开设了全英文双语教学课程共27门,其中数据结构、计算机网络两门课程获国家双语示范课程;另外我们还聘请外籍英语教师为学生开设高级英文写作、高级英语口语等实用语言课程。
2) 拓展国际交流与合作,提高学生的跨文化国际交流能力,探索国际合作教学的新模式。
通过形式多样的海外高校短期交流、中加双学位项目等,加强学生跨文化国际交流能力的培养,在课程体系建设、课程内容建设、海外师资队伍的聘任和教师国际交流等方面全面提升国际化教学的质量。
目前,我院已与加拿大、法国、爱尔兰、荷兰、新加坡、日本、德国、瑞士、瑞典、澳大利亚等地的19所高校实施本科学生交流。全部项目每年涉及本科生约100余名,达到单届学生总人数的25%。
2005年开始我院与加拿大西门菲莎大学(Simon Fraser University,简称SFU)合作,启动了中外学生共同参加的双向“2+2”计算机本科双学位项目,不仅在培养方案上融合两所优秀高校的特色,而且在双方教师的互派、两国学生的融合教育方面创立了新的模式。接下去,将继续探索研究生双学位项目,发挥两校优势,积极组建国际化团队联合培养研究生。
3) 引进国际师资,拓展国际生源,建设具有国际吸引力的人才培养环境。
我院聘请了一批国际知名大学的学者和国际著名IT公司的高级技术人员参与课程教学,并积极拓展国际生源,形成了具有吸引力的国际化人才培养环境。
近五年来,我院邀请了24位外籍专家学者讲授本科专业课程32门次,接受来自加拿大、美国、法国、爱尔兰、澳大利亚、新加坡等国留学本科生89人(其中2009年接受22人),分别在我院进行课程学习、工程实践、毕业设计等专业训练,其中33人为攻读本科学位的全日制学生。
3创建多学科融合的人才培养知识体系
根据计算机学科交叉融合的发展趋势和社会需求,我院发挥学科研究优势,以计算机技术课程为核心,课程叉为基础,创建了多学科融合的人才培养知识体系。
在专业建设中,我院突出学科交叉融合的特色,催生了新的交叉学科研究方向,实现了教学与科研的良好互动。
1) 以“宽、专、交”的知识体系为目标,建立融合多学科知识的模块化课程群。
围绕“宽、专、交”的目标,我院整合计算机、软件工程、数字媒体、工业设计(信息产品设计方向)4个本科专业的教学内容,并通过模块化的课程群和交叉课程实现多学科知识体系的融合。
软件工程专业以计算机核心技术为基础融合了软件工程方法、金融信息技术、软件开发技术、电子服务工程等;数字媒体技术专业以计算机核心技术为基础融合了多媒体技术、艺术设计等;工业设计专业(信息产品设计方向)[5]以设计方法与技术为基础融合概念创新设计和计算机嵌入式系统技术等;计算机科学与技术专业则围绕系统设计与分析的培养目标,融合数字媒体、金融信息技术、人机交互设计等多个应用领域方向。
目前,浙江大学计算机学院共建设完成12个课程群,所有课程群均涉及2个以上专业,如图1所示。2门学科交叉型课程获国家精品课程为计算机辅助工业设计、(信息产品)整合与创新设计。
图1以计算机技术为核心的多学科融合知识体系
2) 发挥学科研究优势,突出专业建设特色,催生学科研究新方向。
我院工业设计专业是国内唯一一家设立于计算机学科内部的该专业,已形成了“工业设计+嵌入式系统+机电一体化”的复合型人才培养特色,培养了一批信息产品创新设计人才并形成了富有优势的信息产品创新设计研究方向。软件工程专业则依托学科在工程技术研究方面的优势,在金融信息学培养方向上具有很强的特色,形成了金融软件系统优势学科研究方向;并充分利用我校在计算机图形学和多媒体技术研究方面的优势设立了国内第一家数字媒体技术专业。
目前所有3个拓展专业都被评为国家特色专业,其中工业设计专业被评为第一类特色专业;软件工程专业的软件开发技术、金融信息技术、服务科学与技术3个专业方向被评为第二类特色专业(方向)和国家人才培养创新实验区;数字媒体技术被评为第二类特色专业,同时也已成为国家级动画教学研究基地。
3) 综合多学科知识,实践创新体验,建立省级研究生教育创新示范基地。
目前我们已有2个教育基地成为浙江省首批研究生教育创新示范基地,分别是浙江大学―网新国际金融信息技术与工程研究生教育创新示范基地、浙江大学―杭州亿脑智能科技有限公司信息产品创新设计研究生教育创新示范基地。
网新国际金融信息技术与工程研究生教育创新示范基地与金融等专业的学科交叉,注重计算机软件、金融学、工程训练以及外语能力的培养。通过提供研究生的国际化科研实践基地,实战性的国际合作项目,不仅可以让研究生掌握产业动态,融入全球理念并拓展其研究视野和实践领域,还可以充分发挥研究生的积极性,实现理论研究与国际商业需求的无缝对接。每年选拔的基地研究生不仅可获得3个月的海外研究和实践机会,而且有经验丰富的企业科研人员作为实践导师并制定以国际化为特色的实践计划。同时,合作企业网新国际还将为出访学生提供与国际专家的合作科研项目,以真实的银行金融历史数据为基础,从事金融数据分析与挖掘方面的研究。
杭州亿脑智能科技有限公司信息产品创新设计研究生教育创新示范基地,以“工业设计+嵌入式系统+机电一体化”为创新模式,以技术创新为核心,与形式化的视觉表达相结合,通过功能创新、行为方式等创新模式整合多学科知识,将“设计+技术+商业+用户”紧密整合在一起,由内而外,真正地将概念设计转化成生产力,为我国传统产业的提升作出贡献。在教学上,引入研究型、应用型课题到专业课教学,推行学科间互动,构建围绕学科发展的开放式创新教学平台,建立国际化互动的指导教师团队,以及建立国际竞赛和知识产权成果推进平台。
4结语
教学改革的深入开展需要有相应的组织与政策
保证。学院十多年前就开始建设以课程群为基础的课程小组,并以院级教改项目为驱动,教师评价政策为保障,全面推进教学改革的深入开展。目前,已建立了14个本科课程小组(含12个课程群)和9个研究生课程小组,每年投入教学经费近100万元,同时设立了教学骨干教师岗位,以确保教师从事教学的积极性。
建立产学研一体的工程型、复合型、国际化计算机人才培养体系,有力地提高了人才培养的质量。培养的学生以其扎实的专业基础、良好的工程实践能力,在就业市场中广受好评。近年来,本科生就业率在99%以上,研究生就业率100%,毕业当年起薪保持全校第一。50%以上的就业学生到全球500强企业、国际一流企业工作。2008年48%的本科生出国深造或国内读研究生,其中出国深造比例13%。近年毕业生中,涌现了许多耀眼的“新星”,如浙江省十大“创业之星”、“手机备备”的发明人方毅,北京奥运会“祥云火炬”的核心设计师章俊,被美国商业周刊称为TopCoder程序设计竞赛“大赢家”并据此要重新评估中国软件工业水平的吴嘉之等。
参考文献:
[1] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[M]. 北京:高等教育出版社,2009.
[2] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
[3] 干红华,何钦铭,陈德人,等. 工程型国际化软件人才培养模式探索与实践[J]. 计算机教育,2008(13):30-34.
[4] 陈根才,何钦铭,陈越,等. 与时俱进的计算机本科教育[J]. 计算机教育,2008(13):26-29.
[5] 孙守迁,应放天,罗仕鉴,等. 多学科知识渗透的创新型工业设计人才培养模式探索与实践,计算机教育,2008(13):35-37.
Engineering and Compound Oriented Internationalized Computing Talent Training with the Integration of Industry, Education and Research
CHEN Gang, HE Qin-ming, CHEN Yue, CHEN Li
中图分类号TP3 文献标识码A 文章编号1674-6708(2016)159-0085-03
计算机科学与技术是当前社会各界高度关注的内容,不仅许多盈利性企事业单位对计算机科学与技术的关注度较高,一些社会团体也迫切需要通过计算机科学与技术进行发展环境的改良,因此,很多社会团队都加强了对计算机科学与技术的关注。
1分析计算机科学与技术发展趋势的重要意义
电子计算机的出现很大程度上改变了20世纪40年代以来的人类生活状态,早在计算机技术诞生之初,人类就已经进入了信息化时代。当前,计算机技术广泛存在与人类社会的各个领域,能够使用计算机技术对原有的工作形态进行替代,就能够很大程度上提升计算机技术的应用水平[1]。在当前计算机技术不断发展完善的时代背景下,计算机技术下一步该如何发展是社会各界高度关注的问题。总的来看,计算机设备的发展趋势必须同人类的发展需要相适应,既要保证计算机的服务性能逐步提高,也要保证计算机的使用便捷程度越来于强,还要使计算机技术能够在更加广阔的范围内对人类生活形成积极影响,因此,在计算机技术发展速度较快的情况下,对计算机科学和技术的发展趋势进行研究,是提升计算机技术发展质量的重要工作。
2当前计算机科学与技术的发展现状
2.1计算机科学与技术很大程度上提高了社会发展质量
随着计算机科学与技术的快速发展,我国社会的很多领域使用计算机设备进行了工作方式的改良,并取得了良好的效果[2]。目前,电子计算机是我国公民生活的必备物品,不仅在具备盈利性质的工作领域需要进行计算机的操作,在生活休闲领域也很大程度上需要依靠计算机技术进行生活水平的提升。因此,将计算机技术更好的应用于生活的各个领域,可以使人们的生活质量得到较大的提高。另外,计算机科学技术的发展使得很多工作环境得到了改变,仅仅在计算机运行速度的提高方面,许多公司大量资料的管理效率和管理质量就得到了较大程度的增强。另外,计算机科学技术的发展也使得我国社会的精神娱乐活动得到了较大程度的改良,目前,电子游戏已经广泛的存在于人们生活的各个领域,并很大程度上改善着人们的精神娱乐生活。在计算机科学技术不断发展的背景下,社会各界对计算机科学技术的改良获得了较大程度的认同,人们在计算机的影响下转变了生活的方式,使得社会的精神文明等级不断的得到发展完善。另外,计算机技术在人性化建设方面处于较高的等级,很多新兴技术不仅对一些社会事业进行了工作效率的改良,也从人类生活习惯的角度出发,对提升人类生活质量的机制进行了构建,使得当前社会的人们更加喜爱使用计算机技术进行生活水平的提升。计算机设备的整体体积较小,在运行的过程中也具有较为便捷的特点,因此,计算机技术在提升人们生活便捷性的同时,不会为人们的生活带来较大的负担。计算机技术长期以来处于较快的发展阶段,早在70年前,计算机就已经诞生,最初的计算机设备尚且需要通过电子管技术进行基础性运作,但是,在短短几十年的发展过程中,计算机设备不仅很大程度上缩小的体积,也使得计算机的运行效率得到了较大程度的提高,计算机的功能也更加丰富多样,因此,在计算机科学与技术已经较为成熟的背景下,计算机设备在我国社会发挥了较为重要的积极影响。
2.2计算机科学技术发展引发了一些社会问题
虽然计算机技术是20世纪人类的一项伟大发明,但是,计算机科学与技术的发展还是对人类社会构成了一定的负面影响。计算机技术带来的安全性问题就是计算机技术的主要负面影响之一[3]。例如,计算机网络病毒的出现使得很多计算机设备遭受了严重的威胁,而一些对计算机技术形成依赖的产业,一旦受到计算机病毒的威胁,将很容易出现产业发展质量受损,进而导致很多社会事务不能按照既定的方案进行实现。另外,计算机技术具有较强的复杂性,一旦技术当中的某一细节出现错误,将会在很短的时间内将问题进行扩展,使更多的计算机设备受到不良影响,因此,计算机设备在技术层面的漏洞存在较大的脆弱性,如果遭到网络病毒等因素的影响,将会在很大的社会范围内产生不良影响。
2.3计算机科学技术正处在规范方案的完善阶段
良好的规划设计是提升计算机科学技术发展质量的重要因素,目前,我国的计算机科学技术发展规划方案正处在快速完善的阶段。我国的计算机技术发展方案科学的进行了重要等级的划分,首先,计算机技术需要让步于公共安全事务,任何高科技手段只有在正义的掌握之中才能更好的为人类服务。因此,我国的计算机科学技术需要首先服务于国防事业和公安事业,促进我国社会的公平正义,使我国公民生活在更加安全和谐的环境当中。另外,计算机技术需要服务于关系到国计民生的重大事业当中,尤其在我国经济发展的重要领域,目前已经加强了对计算机科学技术的关注,并对计算机科学技术的发展方案进行了完善,使得我国经济的发展可以得到技术层面的保障,提升我国社会的和谐等级。另外,我国很多规划机构对计算机技术的突出价值进行了分析,并对计算机不同性能的社会影响进行了全面的研究,根据当前我国社会发展的需要,对计算机技术的后续发展方案进行了科学的设计,使计算机设备可以更好的结合现有的各项功能提升社会服务等级。另外,我国在计算机软件和硬件开发领域已经进行了高水平的规划设计,使计算机技术的发展能够借助世界范围内的技术发展情况进行技术应用水平的提升,使计算机技术能够更大程度上提升对社会的积极影响力。
3计算机科学与技术的主要发展趋势
3.1巨型计算机的发展和使用
首先,进行计算机科学技术研究的人员,需要加强对计算机的优势分析,充分了解到计算机技术的高效便捷是计算机技术的主要优势,并从在这一思维出发,对计算机技术的具体发展路径进行科学的规划。要将巨型计算机作为提升计算机技术社会价值的重要研究方向,巨型计算机相比于普通计算机具有更加强大的运算能力,能够在短时间内对大量的信息数据进行处理,并保证处理的准确性。巨型计算机还拥有较强的信息储存功能,在保证信息资源储存安全性和完整性的同时,不会使存储设备占据较大的体积空间,使巨型计算机能够更好的使用于档案管理等涉及到较大信息资源的领域。目前,已经掌握的巨型计算机技术已经可以在一秒的时间内进行百亿次以上的运算,因此,巨型计算机完全可以胜任艺术领域和尖端科技领域的信息存储工作。另外,巨型计算机的内存容量较大,能够保持在百兆字节以上,因此,巨型计算机在气相领域和地质领域能够得到较为广泛的应用。巨型计算机的发展正处于快速阶段,大量的市场需求使得巨型计算机的技术研发获得了大量的利益驱动,因此,巨型计算机的发展必定在短时间内替代传统形式的计算机,并在许多重要的社会领域发挥建设性作用。另外,巨型计算机技术的发展也会很大程度上带动传统计算机技术的发展,使更大社会范围内的事业得到计算机技术的支持。
3.2智能型计算机的发展和使用
目前,智能型计算机的技术正处在快速发展的过程中,智能型计算机最突出的优势是具备平行处理技术,因此,智能型计算机不仅能够对传统计算机的优势进行保留,还能够在相同的时间内对多个信息指令进行高效的处理。另外,智能型计算机拥有较强的数据分析能力,能够在固定的时间内使用多个信息处理机制对信息资源实施高效处置,使信息资源的处理效率能够实现成倍增长。另外,智能型计算机虽然进行多种信息资源的操作,但是,并不会由于信息处理渠道的增加而产生数据处理时间的延长。因此,智能型计算机目前已经受到了我国尖端科技领域的高度重视,并且将智能型计算机的技术使用于复杂信息资源的管理领域,使大量的信息资源可以更加高质量的完成推演和分析,降低尖端科技领域的信息管理成本。另外,智能型计算机在常规服务方面具有较强的人性化特点,因为智能型计算机的设计理念方面同人类大脑有着较为相似的设计意图,使得现有的智能型计算机的服务性能更加贴近人类生活和发展的需求,因此智能型计算机相比于普通形式的计算机拥有较强的人性化特点,在人性化需求较为强烈的社会环境中,依然具备较大的发展空间。
3.3量子计算机的发展和使用
量子计算机科学的运用了量子力学的科学原理对计算机的应用技术进行了改良,使得计算机在处理大量信息资源的过程中能够表现得更加高效。另外,量子计算机在信息处理方面也具有较强的性能,由于量子力学理论在技术层面可以进行逆向处理,使得量子计算机可以在物理装置的协同之下进行信息储存机制的完善。因此,量子计算机在进行大量信息资源储存的过程中,需要根据物理装置的特点进行计算机造作性能的提高,因此,量子计算机可以结合技术的研制需要,对技术发展的过程进行细化处理,结合信息储存功能的需求,对已经掌握的技术进行信息存储层面的在开发,使量子计算机能够丰富信息资源的储存形式,实现对大量信息资源的高水平处理。当前,已经掌握的量子计算机技术,可以高质量的进行激光脉冲的控制,使激光脉冲具备较强的灵活性特点。另外,量子计算机可以使用现有技术对链状分子进行深度控制,并使现有的链状分子能够按照计算机服务的需要进行重新组合,并保证量子计算机能够通过开关装置更好的进行聚合物的处理,提升聚合物的移动频率。另外,量子计算机在技术层面具有量子理论的一些优势,可以通过量子的叠加效益进行计算机存储机制的完善,使计算机的信息总存储量可以得到扩展。量子计算机当前的信息存储效率已经较常规计算机设备高出十几亿倍,并且能够保证信息存储的安全性。
3.4光子计算机的发展和使用
计算机设备在进行基础性信息资源处理的过程中,大多使用电子形式进行储存机制的构建,而光子计算机的出现,使得光子技术替代了电子技术,在计算机应用领域起到了较好的作用。例如,光子计算机传递信息不再需要使用实体导线进行电子资源的连通,只需要使用光子技术对信息实施传递,使信息资源能够更大程度上提升传递的便捷性。另外,信息资源的运算也是决定计算机设备使用性能的重要因素,光子计算机在进行信息运算的过程中,可以利用光子技术对现代化信息运算模式进行操作,使光运算的优势可以得到更大程度的发挥。光子计算机可以将计算机当前处理的信息,以不同形式的光波进行处理,并通过波长的合理控制实现表现质量的提升,使光运算技术能够在更加快速的模式下进行信息资源的处理,因此,光子计算机受到了信息技术领域尤其是计算机技术领域的充分重视,目前正处于快速成熟的阶段。
3.5纳米计算机的发展和使用
纳米计算机属于技术等级较高的计算机,目前在我国一些社会领域并没有得到普及,但在我国尖端科技领域已经得到了广泛的应用。纳米计算机不仅拥有纳米技术的一系列优势,也能够良好的整合传统计算机的一系列优势,因此,纳米计算机在技术层面能够实现新老技术的科学整合。此外,纳米计算机能够很好的进行纳米元件的使用,使纳米计算机可以保证以较小的体积对丰富的信息资源进行处理,因此,纳米计算机在现实操作的过程中有着较强的便捷性特点。另外,在纳米技术不断完善的背景下,纳米计算机的技术正处在快速变革的过程中,目前,很多纳米计算机在导电性能方面已经具备了较为理想的性能。在进行纳米计算机芯片使用的过程中,纳米元件越来越多的受到了技术团队的关注,而传统计算机在进行硬件调整改造的过程中,也将纳米技术使用于中央控制器和信息传感装置等多个方面。另外,纳米计算机在进行信息处理的过程中,可以将大量信息计算设备的功能利用芯片装置进行储存,使计算机的各项技术成果可以构成一个整体的系统。在纳米计算机的硬件设施当中,芯片所占的体积较小,但纳米计算机由于纳米技术的使用,能够在增强信息处理质量方面比传统形式的计算机更具优势,因此,纳米技术是提升纳米计算机实用价值的重要技术,必定在未来的纳米计算机发展过程中发挥关键性作用。
4结论
深入的研究计算机科学与技术的发展现状,并对计算机科学与技术的重要意义进行分析,可以使社会各界更加清楚计算机的发展意义和发展必要性,因此,对计算机的发展趋势实施科学分析,是提升计算机科学与技术发展水平的重要工作。
参考文献
[1]张瑞.计算机科学与技术的发展趋势探析[J].制造业自化,2010(8):237-240.
1.引言
对不平衡数据集进行分类时,传统分类方法倾向于对多数类有较高的识别率,对少数类的识别率却很低。为了提高少数类的分类性能,本文提出一种处理不平衡数据集的方法,即首先采用Tomek links算法去掉噪声数据点和边界区域样本点,使分类界面更清晰;然后采用聚类融合算法对多数类样本中聚类一致性较低的中心区域样本进行US欠抽样;将抽样结果与少数类数据一起作为每个ELM基分类器的训练集,对各基分类器结果进行投票得到集成分类结果。
2.极端学习机
极端学习机[1](ELM, Extreme Learning Machine)本质上是一种扩展的单隐层前馈神经网络,对于N个不同的训练样本,有矩阵形式:
Hβ=R (1)
式中:H为神经网路的隐含层输出矩阵;β为输出权值矩阵;R为网络的输出矩阵。
该算法在随机给定输入权值与神经元参数的基础上,将传统前馈神经网络参数训练问题转化为求解线性方程组,以直接计算输出权值的最小二乘解的方式完成网络训练过程,其全局最优输出权值可写为:
=H*R (2)
式中:H*=(HTH)-1HT为隐含层输出矩阵H的Moore-Penrose广义逆。
3.聚类融合和聚类一致性系数
聚类融合是一种较新的集成学习方法,它通过合并数据集的多次聚类结果从形成一个更优的聚类划分。通过对所有聚类成员的簇标记匹配,可以发现分类稳定和不稳定的数据。这里采用聚类一致性系数CI[2]来衡量对象属于一个类的稳定性,定义如下:
(3)
其中:
πi(x)表示样本x在聚类成员πi中的簇标记。
4.不平衡数据集的集成ELM分类算法
(1)采用Tomek links算法去掉噪声数据点和边界区域样本点。将原始数据集S0分成少数类样本集S1和多数类样本集S2;分别计算S1中每个样本到S2中每个样本的距离,并记录最小距离和使距离最小的样本标号,同样计算S2中到S1中每个样本的距离,并记录最小距离和使距离最小的样本标号;比较相应样本的最短距离,若距离相等且标号相对应,则删除该Tomek links对,形成新的数据集S。
(2)采用旋转森林算法[3]产生有差异性较大的数据集,采用k-means算法对每个数据集进行聚类作为聚类融合算法,采用簇匹配方法匹配所有聚类成员的簇标记,按照公式(3)计算聚类一致性系数。
(3)将多数类中CI大于阀值的样本加入多数类中心区域样本的集合,对集合中的样本采用改进US算法进行欠抽样处理,即根据欠抽样率,随机删除集合中的样本,并将集合中剩余的样本计入新的数据集中SUnder。
(4)将产生的SUnder数据集和少数类样本进行合成,采用所得新的数据集训练各ELM基分类器。
(5)将各基分离器组合成一个分类系统,新的测试样本的类别由这个分类系统投票表决。
5.不平衡数据分类的评价方法
截至目前,对不平衡数据集分类效果的评价准则主要有三种:g-means、F-value和ROC。本文采用F-value评价准则衡量少数类的分类性能。定义如下:
F-value=((1+β2)・Recall・Precision)/(β2・Recall+Precision) (4)
式中:Recall为查全率,Precision为查准率,β是可调参数,通常取1。Recall=TP/(TP+FN),Precision= TP/(TN+FP)。TP和TN分别表示正确分类的少数类和多数类的样本个数,FP和FN分别表示误分类的少数类和多数类样本的个数。
表1 数据集描述
数据集 样本总数 少数类比例 不平衡比
breast-w 669 33.93% 1.90
pima 550 34.90% 1.86
6.实例分析
这里采用UCI数据集中的两个不平衡数据集wisconsin-breast-cancer和pima Indians diabetes来验证本文分类算法的有效性。不平衡数据集描述如表1所示。采用本文第4部分所提出的分类方法分别对数据集进行分类,分类结果为进行10次交叉试验后的平均值。将试验结果与采用过抽样SMOTE和欠抽样US方法的集成ELM分类效果进行比较,少数类F-value的值列在表2中。从表2中可以看出,本文算法少数类F-value值均高于其他两种算法,能有效的提高少数类样本的分类性能。
表2 不平衡数据集分类效果评价
数据集 F-value
SMOTE-ELM US-ELM 本文方法
breast-w 0.9034 0.8825 0.9810
pima 0.7236 0.6352 0.7345
7.结语
如何有效提高少数类分类性能是解决不平衡数据集的分类问题所追求的目标。本文提出一种处理不平衡数据集的方法,即首先采用Tomek links算法去掉噪声数据点和边界区域样本点;然后采用聚类融合算法对多数类样本中聚类一致性较低的中心区域样本进行US欠抽样;将抽样结果与少数类数据合成新数据集训练ELM基分类器,采用投票发集成分类结果。通过实例分析,本文方法可以有效提高对少数类样本的分类性能。
参考文献
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[3]毛莎莎,熊霖,焦李成等.利用旋转森林变换的异构多分类器集成算法[J].西安电子科技大学学报(自然科学版),2014,41(5):55-61.
基金项目:河南省科技厅基础与前沿技术研究项目(No.142300410163);河南师范大学新引进博士科研启动费支持课题(No.qd12136)。
作者简介:
敖培(1979-),女,蒙古族,辽宁沈阳人,博士研究生,讲师,研究方向:智能信息处理。
张金涛(1994-),男,河南新密人,大学本科,研究方向:计算机科学与技术。
中图分类号:TP312
文献标识码:A 文章编号:1672-7800(2015)005-0077-03
作者简介:郭海蓉(1989-),女,四川眉山人,西南科技大学计算机科学与技术学院硕士研究生,研究方向为自然语言处理;张晖 (1972-),男,四川绵阳人,博士,西南科技大学教育信息化推进办公室教授,研究方向为文本挖掘、知识工程;赵旭剑(1984-),男,四川绵阳人,博士,西南科技大学计算机科学与技术学院讲师,研究方向为中文信息处理、Web信息检索;李波(1977-),男,四川绵阳人,博士,西南科技大学计算机科学与技术学院讲师,研究方向为信息过滤、信息安全;杨春明(1980-),男,四川绵阳人,硕士,西南科技大学计算机科学与技术学院讲师,研究方向为文本挖掘、知识工程。
0 引言
随着互联网的高速发展,网络信息日益丰富,为了帮助读者从海量的网络文档中抽取他们感兴趣的信息,多文档文摘技术研究不断发展[1]。由于传统的多文档文摘技术是一种静态文摘[2],只能对一个静态的文本集合进行文摘抽取,如果依然使用传统的静态文摘方法进行摘要的抽取和更新,则需要不断重复对历史文档集的提取过程,因而非常耗时而且浪费资源。为了适应用户需求,快速、高效地更新文摘信息,动态文摘技术成为一个新的研究热点。
目前的动态文摘研究工作大多基于批处理原则以文档集合为单位进行处理[3]。而在实际应用中,如新闻更新、灾难报告、舆情分析等系统,文档数据是不稳定的数据流,因此需要研究高效的基于数据流处理的动态文摘抽取办法。为了解决上述问题,本文提出了一种基于聚类的动态文摘方法。该方法通过改进的K-means聚类算法进行句子分类,结合图中节点权重和时间因素筛选出候选文摘句,根据摘要长度抽取出动态文摘,实现动态文摘的数据流处理和文档数据流的增量式处理,实时更新文摘内容。改进的K-means算法对文本摘要提取精度有较大提升。
1 相关工作
动态文摘的概念是由DUC(document understand conference)于2007年提出,并成为TAC2008之后TAC会议的3大主要评测任务之一。TAC的动态文摘指,假设用户已经阅读过历史文档信息,需要获取当前文档集合中重要的、新颖的、区别于历史信息的内容作为更新摘要来向用户反馈关注事件的最新进展情况[4]。
基于时间因素的相关研究中, Wan[5]等将时间序列应用到文摘抽取中,是对著名的图排序算法TextRank[6]的改进应用。Boudin等[7]对MMR[8]算法进行扩展应用。Li等[9]提出的PNR2和Du等[10]提出的MRSP就是基于图模型的代表。基于内容过滤的方法也是动态文摘抽取的主流方法之一,Zhang[11]等最早提出了一种基于句子排序算法的内容过滤模型进行动态文摘抽取。基于增量聚类的方法能通过对文档数据流进行处理来抽取动态文摘。Wang 和 Li等[12]在2010年实现了基于改进COBWEB算法的动态文摘方法,通过把文档句构建成一个层次聚类树,选出聚类结果中最重要的句子作为文摘句。
本文采用改进的K-means聚类划分子主题,并通过加权公式为句子节点打分的方式实现一种基于增量图聚类的动态文摘方法。本文方法与其它基于增量聚类方法的动态文摘抽取方法的区别在于:从实际应用需求出发,用改进的K-means方法实现对文档的数据流处理,并在聚类过程中考虑了数据的删除,以解决计算机资源限制问题并提高处理效率。
2 改进的K-means算法
在K-means 算法中初始化聚类中心时,采用随机抽取样本数据集合中的K个样本来近似。样本点抽取的不同将很大程度地影响到聚类结果的获取。因此,本文采用预处理初始聚类中心点的方法来改进该算法[13]。为了减小聚类结果对初值的依赖性,提高聚类的稳定性,采用聚类中心的搜索算法可以获得较优的初始聚类中心。在搜索过程中通过对数据随机取样,尽量使得取样后的数据既不失真,又能体现数据的原始分布特征。
对取得的样本数据进行K-means聚类,通过实验发现聚类所有数据最终得到的簇中心结果与样本相近,因此证明此方法可应用于K-means初始聚类中心的选取。为了将初始聚类中心选取所产生的影响最小化,采用多次样本提取,提取的样本集在不影响系统需求速度的前提下尽量扩展,并且n次抽样的样本总数量约等于原始数据集。对每次样本进行K-means聚类,得到一组聚类中心,抽样n次,产生n组聚类中心,然后对n组聚类中心进行聚类准则函数值的比较,确定误差值最小的一组聚类中心为最优初始聚类中心。
3 基于改进K-means的动态文摘算法
3.1 算法框架
本文提出的动态多文档摘要算法框架如图1所示。首先,对文档集合进行预处理;然后,采用改进的K-means算法进行句子聚类,利用摘要选择算法获得候选文摘句;最后,根据摘要长度确定最终摘要。
3.2 预处理
文摘抽取的第一步是对文档集合进行预处理,首先对其进行句子分解,获得文档集合中的所有句子,然后去除停用词并提取n维术语特征词集合W(w1,w2,w3,…,wn),再使用术语特征词构建句子向量S(TFW1,TFW2,TFW3,…,TFWn),最终形成文档的句子矩阵。其中,TFwi代表术语特征词wi在句子S中出现频率。
3.3 基于改进K-means的动态多文档自动摘要算法
本文的动态文摘算法采用改进K-means算法对文档句子流进行聚类实现话题的子主题划分,并增加数据仓库和数据删除机制实现增量式的聚类句子节点,同时对每个句子进行权重打分以提高最终文摘质量。句子权重计算公式如下:weight=log(λ)・(currentTime・creatTime(ri)+1)+log(count+1)+D(ri,rcenter),其中rcenter代表聚类中心点。选出每个聚类中weight最大的数据点作为备选文摘句,再根据文摘长度截取weight排名靠前的句子作为最终文摘。基于改进K-means的动态多文档自动摘要算法如下:
算法1:动态文摘算法
输入:多文档,聚类个数k,文摘长度w
输出:动态文摘
(1)将多文档分解为句子,提取特征词,构建多维句子向量。
(2)对句子向量进行改进K-means算法聚类,更新K-means聚类簇数据。
(3)将新的句子向量加入数据仓库,计算句子的重要度,判断是否删除数据。
(4)重复(2)-(3)直到当前句子向量集合处理完毕。
(5)计算聚类中心,选出距离聚类中心较近的节点中句子权重排序。
(6)根据要求的文摘长度w截取排名靠前的句子作为动态文摘。
4 实验结果与分析
4.1 数据集
本文采用TAC 2008Update Summarization 任务的测试语料集。假定读者对该话题的历史文档信息有了解,Update Summarization任务的目的是对每一段时间的文档集给出100字的文摘,该文摘能反映沿着时间变化的内容更新。
4.2 文摘评测
基于ROUGE准则的评测是由ISI的Lin和Hovy[18]提出的一种自动摘要评价方法。目前,ROUGR评测已经被广泛应用于TAC的动态文本摘要评测任务中。本文实验采用TAC 2008的Update Summarization测试数据,将所得动态文摘结果的ROUGE-1(R-1)、ROUGE-L(R-L)、ROUGE-2(R-2)和ROUGE-SU4*(R-SU4)得分与TAC 2008 Update任务中其它系统的得分进行对比,如表1所示。结果表明,本文提出的动态多文档文摘方法效果良好。
4.3 实验结果
为了更好地给出采用本文方法后的结果,选取传统算法作为本文算法结果的对比算法。TAC Baseline是TAC创建的一个文摘评测基本标准,其原理是从最近的文档集合中选出文章的第一个句子作为文摘;TAC Best表示TAC文摘任务参赛者中的最佳结果。
从评测结果可以看出,传统K-means算法效果较差,因为传统K-means算法聚类效果不佳,并且每次都是随机选取初始聚类中心,稳定性差,同时聚类个数的人工设定也有相当大的影响。而改进后的K-means算法在提升摘要质量上效果明显,并且对句子的加权也进一步提升了摘要效果。同时,本文方法是基于增量聚类算法,能很好地适用于大数据情况。
5 结语
本文提出了一种基于改进K-means聚类算法的动态多文档摘要提取新方法,通过改进的K-means算法对句子进行聚类,并提出了新的句子权重计算方法用于动态文摘提取方法,实现了文档数据流的增量式处理,在TAC 2008数据集的基础上,使用ROUGE-1.5.5的评测工具包对摘要结果进行评测,验证了该方法的有效性。后续研究中将着重考虑提高动态文摘算法的准确性和效率,并将该算法更好地应用于超大规模的数据处理中,如舆情分析系统。
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数字化艺术与设计是20世纪诞生的技术与艺术结合的形式。计算机和网络技术的迅猛发展推动了数字化艺术、智能CAD、计算机动画、数字娱乐的深入研究和广泛应用,中外的计算机科学家和数字艺术家以空前的热情进行着更高起点的计算机艺术创造,软件、数字娱乐等产业界人士也高度关注着数字化艺术与设计的创造成果,出现了诸如数字动画、数字音乐、数字舞蹈、数字美术、数字摄影、数字电影、数字博物馆等新的表现形式,以及网络化设计、协同设计、虚拟设计等新的设计方式,“后工业设计”应运而生。在后工业设计时代,数字科技、艺术、设计的高度融合,催生了数字化艺术与设计这一新兴的边缘与交叉学科。
数字化艺术与设计主要包括以计算机、网络技术、数码技术、设计技术、录像和胶片技术相结合完成的艺术作品和产品设计,可以通过文字、图形、图像、视频、音频、产品等手段,从二维、三维、时空等角度进行表现。里面包含了各种信息的获取、组织、表征、设计、反馈等,是一个新兴的、复杂的研究领域。数字化的优点在于,它在制作和传输过程中不易丢失信息,而且,存储的信息量很大。数字化艺术与设计就是指用数字的形式表达、传输、设计作品或者产品的形式,它由于采用了新的形式而具有新的特点。
数字化艺术与设计这一新兴学科,是在我国科技、经济、文化高度发展的大背景下形成的,是数字科技、艺术、设计高度融合、高度交叉的产物,需要计算机、艺术、设计等多个领域专家的充分参与和协同工作,同时也要培养既具有很高的软件开发水平,又拥有很强的设计能力和艺术修养的复合型人才,以适应数字化艺术与设计这一新兴学科的快速发展。由于时间还比较短,尚未形成完整的理论体系,但已初具雏形。
因此,探索跨学科、跨专业整合培养“数字化艺术与设计”创新性人才的策略,对于提高我国高校的整体综合实力,提高这一行业的发展水平,缩短与国外高校的差距,培养跨世纪的高科技创新性人才,具有十分重要的意义。
一、目前的教育现状
从跨学科、跨专业培养人才方面来看,国际上一些著名的大学如哈佛大学、斯坦福大学、普林斯顿大学等近年来都投巨资成立了跨越生物学、物理学、化学等多个学科的交叉科学研究所或研究中心,集中物理学家、化学家和生物学家等不同学科专家的智慧,以促进学科的交叉和渗透。国内清华大学、北京大学、西安交通大学、中科院、南京大学等纷纷组建了跨学科中心。
从数字化艺术与设计相关学科方面来看,在美国等西方发达国家,许多著名的高校都成立了从事数字化艺术与设计研究教育的基地,许多跨国公司更是投资于数字化艺术与设计有关的项目。麻省理工学院、卡内基梅隆大学、哥伦比亚大学、多伦多大学、伊利诺伊大学等著名高校均设立了相关的学院或者系,开展相关的科研和人才培养,美国的好莱坞更是这一模式的体现。在国内,许多院校如清华大学美术学院、同济大学、上海交通大学、中国美术学院、浙江工业大学等均成立了相关专业或者院系,北京大学软件学院成立了数字艺术设计系、北京航空航天大学成立了数字媒体系、北京电影学院的动画学院等,培养数字媒体设计、网络媒体设计、动画设计等方面的人才。
但是,在研究方面,数字化艺术与设计还需要在以下几个方面展开深入、全面的探索:①开展数字化艺术与设计方法学的研究,研究数字化艺术与设计的范畴、内涵、特点以及支撑学科等内容,为数字化艺术与设计奠定坚实的理论基础;②进一步开展艺术、设计的研究,探讨数字时代的艺术、设计形式;③进一步研究相应的计算机技术,如计算机图形学技术、智能CAD技术、计算机辅助工业设计与概念设计(CAID&CD)技术、虚拟人技术、软计算技术等。
纵观国内各高校现有的在跨学科、跨专业培养研究生方面的现状,我们认为,在思想、体制以及培养模式上还存在一些问题,主要体现在:
1.思想不够解放,管理、教育体制不够完善。
2.具有跨学科特色的研究方法尚未形成。跨学科、跨专业的研究生教育目前正在进行尝试,还没有形成具有自身学科特色的研究方法。
3.教学研究方向和课程设置不规范。目前,跨学科、跨专业研究生的研究方向、课程设置、以及课程内容的选择,因校而异、因导师而异,教学研究方向和课程设置还不规范。
4.师资队伍状况不够理想。一般来讲,导师很熟悉本学科研究领域的知识,而对于跨学科、跨专业而言,往往不是很理想。由此带来了一系列教学、科研方面不相吻合的方面。
5.具有中国特色的跨学科、跨专业研究生教育体系还未形成。
为了适应国际发展需求,浙江大学计算机学院于2003年审批成立了“数字化艺术与设计”学科,设有数字化艺术与设计博士点以及硕士点。学科设有数字化艺术与设计实验室、产品创新课题组等基地,依托浙江大学计算机学院、现代工业设计研究所、浙江大学CAD&CG国家重点实验室等,在计算机科学、工业设计、艺术设计等交叉领域具有很强的科研和开发设计力量,拥有博士后、博士、硕士等各类研究人员三十余人,目前已形成了数字化艺术、产品创新设计、计算机辅助工业设计与概念设计、虚拟人与新媒体、虚拟设计技术、计算机动画技术等多个研究方向。同时,该学科点依靠计算机学院的“计算机科学与技术”、“工业设计”和“网络与数字媒体”专业,不断吸收新的研究生人才,朝着世界前沿目标培养创新性人才。
二、人才培养策略
“数字化艺术与设计”学科成立以来,我们根据学科特点制定了如下图1所示的学科构成体系以及研究内容。
1.跨学科创新性人才培养理念
对于从事计算机技术研究又对艺术感兴趣的学生而言,他们掌握了一定的计算机理论、方法和技术手段,如计算机语言、人工智能、计算机图形学等,而对于艺术和设计却缺乏应有的深入了解。因此,需要培养学生掌握和了解一定的艺术和设计方面的内容,然后结合自身的知识结构,在“数字化艺术与设计”研究内容(如图所示)中找到合适的研究方向,开展数字化艺术与设计技术、工具、手段等方面的深入研究。
对于从事艺术和设计研究的学生而言,他们掌握了一定的“内容”,如音乐、舞蹈、设计理论和设计手段等,但是他们缺乏对计算机技术和设计技术的掌握和深入了解。因此,需要他们结合计算机技术知识,实现“内容”研究的技术化,达到培养目标。
然而,怎样将上述二者他们有效地进行整合,形成独特的教育理念、价值取向、意识和文化氛围,需要在管理、教学、研究中进行有效、深入的探索,找到一条既满足学科发展,具有中国特色的学科体系,又能达到学校培养要求的人才培养理念。通过几年的探索,目前这个学科点已经毕业了几位博士生和研究生,为这一交叉学科的发展积累了一些经验。
2.跨学科创新性人才培养的机制
当前我国高等教育缺乏创新活力,创新性人才培养滞后是制度失衡所致,表现为制度供给不足与制度安排有余并存。要从根本上解决目前创新人才培养不力的问题,必须从制度建设着手。变革旧的教育管理制度和人才培养模式,积极探索有利于创新人才成长的制度体系。主要包括:招生政策、课程设置、考核制度、学位授予等。
(1)招生政策
跨学科培养创新性研究人才,必须打破以往的招生政策,鼓励交叉、多学科人才来报考。因此,在招生政策上,我们鼓励相关专业如计算机科学与技术、艺术设计、文学艺术、工业设计、心理学、数学、管理学、机械工程等多学科的学生报考。同时,在入学考试试卷的设计上,我们针对不同的培养方式,设置了不同的试卷,以吸纳有利于发展本学科特色的人才。
(2)课程设置
课程设置是培养跨学科人才的重要体现。跨学科培养人才要求课程设置既要宽口径,又要具有深度。不仅适用多学科人才来选课,拓宽知识面,开展交叉研究,同时又要注重一定的理论深度,满足学生的研究能力。另外,还要鼓励学生利用学校的整体资源,选修与研究相关的课程,拓宽知识面和加深研究深度。
目前,本学科已经开设了计算机应用前沿、数字化艺术与设计技术及应用等学位专业课,计算机图形学与CAD方法、虚拟环境及应用、虚拟人技术及应用、数字文化与媒体网络、非语言艺术、感性设计与工程、网络化艺术与设计、模糊计算及应用、计算机动画、非真实感图形学等选修课。学生根据自己的培养计划来选修有关课程;同时,鼓励学生根据培养计划跨专业、跨学院选修相关课程。
3.考核制度
考核是学科培养的一大重点问题。跨学科培养人才不同于单一的考核方式,它必须是多向的。它包括两个层面:硬性层面和软性层面。
硬性层面主要针对论文进行要求。博士生培养是人才培养的高级阶段,必须进行严格要求。因此,本学科的学生既要达到学校、学科的要求,在学科认可的一级杂志上发表多篇学术论文,论文被SCI、EI、SSCI等检索;同时,毕业论文也要达到导师认可的水平等。
在软性层面上,本学科点要求学生必须参加国内、国际学术交流活动,或者举行学术讲座,举办相关研究的学术报告,提高学术水平,增进各学科之间的交流。
3.设置导师组,加强导师队伍建设
在研究生培养上,我国绝大多数高等院校和科研所现在还是采用由一名专家教授带若干名研究生的方法,这种状况往往会导致研究生视野狭窄,并且可能只会注意到一家之说,而忽视了各家学科理论之间的交流,不利于培养跨学科的人才。
在数字化艺术与设计领域,我们正在积极探索跨学校、跨实验室、跨学科实行导师组的形式。同一博士生实行以一名导师为主,同时配上一名或者两名相关领域,或者交叉领域的副导师,实现多通道培养研究生。通过多年的实践,证明这一方法是可行的。
4.对外交流与合作,拓宽培养渠道
“数字化艺术与设计”学科成立以来,与香港理工大学设计学院、中科院计算所、西北工业大学工业设计研究所、浙江大学体育科学与技术研究所、浙江理工大学心理学实验室等建立了合作机制,利用多学科优势培养跨学科高级人才。
本学科已经与香港理工大学建立了联合培养机制,实现两校合作培养,浙江大学授予学位的机制。目前,本学科正在联合培养的博士生有三名,毕业了一名。
另外,中国人工智能学会智能CAD与数字艺术专业委员会和中国图像图形学会计算机动画与数字娱乐专业委员秘书处均设在浙江大学计算机学院,并于2004年10月主办召开了“首届智能CAD与数字娱乐学术会议”,在计算机技术、艺术设计、智能CAD等领域开展了相关的探讨。这两个专委会的设立,将会为本学科的发展起到重要的推动作用。同时,2004年浙江大学计算机学院现代工业设计研究所主办的“第五届国际计算机辅助工业设计与概念设计”学术会议设立了数字化艺术与设计专题,对这一领域的发展状况进行了探讨,并在大会上决定以后每届会议上均设立这一相关专题。
三、结语
随着数字化艺术与设计的发展,国内正在努力打造新兴的行业――动画、漫画、游戏。如北京、上海、长沙、武汉、成都、杭州等都在着力打造动画、漫画、游戏基地,杭州市还在2005年6月举办了首届中国国际动漫节。对这一行业的发展,政府部门和相关企业已经投入大量的人力和物力。与此同时,国内在这方面的高级人才却十分奇缺。为了适应新的经济形势发展的需要,数字化艺术与设计学科对于培养高层次的综合性人才显得尤为重要。
参考文献:
1 背景
随着计算机技术、互联网技术、无线通信技术、传感器技术、嵌入式技术等飞速发展,物联网的研究和应用也得到快速发展,并越来越引起各国的高度重视。物联网甚至被称为继计算机和互联网之后的又一次信息产业革命。美国于2008年末由IBM提出“智慧地球”概念后,“智慧地球”框架下多个典型智能解决方案已经在全球推广;欧盟于2009年6月了全球首个国家级物联网发展战略规划;韩国和日本等发达国家也都分别提出了“U-Japan”和“U-Korea”信息化战略,其核心内容都是利用无所不在的泛在网络技术实现人与人、物与物、人与物之间连接,让民众可以随时随地享有科技智慧服务。我国政府于2009年8月提出“感知中国”的战略构想,并由政府、科研院所和企业建立相关研究基地和成立物联网产业联盟。可见物联网技术以及相关产业已经成为各国下一个必争的战略制高点。而任何一个新兴产业和行业的发展,都需要大量的专门技术人才,物联网的发展同样也不例外。目前,我国物联网专业人才还非常紧缺,人才的培养还处于起步阶段,而大批专门人才培养主要依靠高等学校来承担。在这样一个大的环境和背景下,国家教育部于2010年批准在35所高校设立物联网工程和传感网技术本科专业,并于2011年开始招生。另外,全国有将近20所高职高专院校以及独立学院开设了物联网工程专业。物联网工程专业是一个多学科高度交叉的新兴专业,如何培养出合格的、符合市场需求的物联网专业人才是高校面临的一个主要问题。南于物联网本身技术复杂、牵涉面广,涉及多学科的交叉,这就必然对人才的培养和专业建设都需要进行全新的考虑。笔者结合安徽理工大学物联网工程专业建设和实践,对物联网丁程专业人才培养和教学资源建设进行了一些初步的探索,为高校物联网工程专业人才培养和专业建设提供指导和参考
2 物联网工程专业的研究内容
2.1 物联网的体系结构
物联网的概念是1999年美国Auto-ID中心首先提出的,最初的定义是通过射频识别等信息传感设备把所有物品与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。现在普遍认为物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通对象实现互联互通,具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化特征的网络。从物联网的定义可以看出要实现物联网需要具有感知、通信与计算能力的智能信息传感设备等实现全面感知,借助现有的互联网和电信网来进行数据的可靠传输,以及数据的智能处理,进而实现人与人、物与物、人与物之间的互联互通和智能信息服务。物联网的体系结构可以根据信息生成、传输、处理和应用划分为4个层次:感知识别层、网络层、管理服务层和综合应用层。其中感知层是物联网信息的来源,包括各种类型的传感器、RFID标签和读写器、智能手机、智能家电以及智能测控设备等;网络层实现数据的传输,包括有线和无线网络的接人层、会聚层和核心交换层;管理服务层实现数据存储、处理的和智能决策服务等,包括中间件、数据存储与处理、数据挖掘与智能决策等;综合应用层实现不同行业的综合应用,包括智能物流、智能电网、智能交通、智能环保、智能医疗等。物联网4层体系结构如图1所示。
2.2 物联网关键技术和研究内容
由物联网的4层体系结构图可以看出:感知层是物联网应用的基础,位于物联网应用的最底层,也是物联网区别于传统互联网的重要方面之一。感知层主要涉及RFID技术、无线传感器网络和控制技术、短距离无线通讯技术等主要关键技术。物联网的应用层与具体的应用领域不同存在很大的差异,需要根据具体的应用来设计。物联网网络层的数据传输技术、无线通信技术以及管理服务层涉及的数据存储、云计算、数据挖掘等各种支撑技术都是物联网应用和研究过程中涉及的主要技术和内容。
由于物联网的研究内容比较宽泛而且涉及多学科的交叉,开设物联网相关专业的高校现有学科基础、专业设置以及研究内容的侧重点都会有所不同,因此在物联网工程专业的课程设置以及培养方案方面会存在的一定的差异。由物联网的4层体系结构,可以根据实际情况对物联网工程专业设置不同的研究方向,如电子技术和嵌入式技术基础较好的高校可以侧重于感知层设计和应用,计算机技术基础较好的高校可以侧重于物联网应用层和信息服务层,网络技术和通信技术基础较好的高校可以侧重于网络层和管理服务层,还有各相关交叉专业设置较为全面、研究基础较好的高校则可以在物联网的各层都平衡发展。具体设置什么样研究方向和培养方案,各高校需要根据自身的学科专业基础和特点以及高校的行业背景,设置具有自己特色和优势的培养方案和侧重研究方向。安徽理工大学是一所具有煤炭行业背景和医学特色的理工类高校,目前设有相关的专业有:计算机科学与技术、电子技术与仪器、网络信息安全、自动化、电子信息工程、通信工程、电气工程及其自动化等,具有较好的相关专业建设基础,尤其是面向煤矿自动化和信息化应用领域有着较强的优势。因此,基于学校的行业背景和专业基础现状,物联网工程专业的侧重点是物联网的感知层设计和应用,兼顾管理服务层的相关技术研究,如中间件等。重点应用领域是矿山物联网以及智能移动医疗,结合现有的网络信息安全和计算机科学与技术等相关专业,制定符合学校实际和充分利用现有教学资源的物联网工程专业的培养方案。
3 物联网工程专业培养目标和课程设置
3.1 物联网工程专业培养目标
在高等学校本科人才培养目标的前提下,根据物联网专业的研究内容和市场需求定位,物联网工程专业培养目标是:具有宽厚扎实的基础知识,系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能,具备网络技术、传感技术、射频识别技术、嵌入式技术、通信技术以及计算机技术等信息领域宽广的专业知识,具有综合运用所学知识解决物联网中信息获取、传输、处理问题的能力,能够从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、电子标签射频识别、信息安全等产品及系统的科学研究、工程设计、产品开发、技术管理与设备维护等工作。
通过相关课程的学习,掌握必需的传感器、电子、通信、单片机、RFID技术等知识和专业技能;掌握基本物联网节点、网关、网络协议栈,有线和无线网络技术原理,无线自组织组网、有线和无线网络拓扑以及网络安全技术等基础理论和关键技术;熟练并系统地掌握物联网应用系统集成、物联网硬件与软件设计、互联网应用等,具有综合应用所学知识解决物联网工程中实际问题的能力,包括:工程设计、设备制造、网络运营和技术管理中的实际问题等能力;掌握基于无线传感器网络的物联网业务的开发、测试、推广等知识,具有较强的综合应用信息网络相关知识解决问题的能力、综合试验能力与工程实践能力;熟悉矿山物联网的架构、应用环境和关键技术,并能够进行系统设计和开发;熟悉物联网在智能医疗领域的应用技术,并在现有医院信息系统的基础上,进行移动医疗的智能终端、医疗传感设备、中间件、数据存储、应用系统的设计和开发等。此外,还应具有较强的创新意识、创造性思维能力,能综合运用多学科知识、技术和现代工程工具,将所学内容应用到其他行业和应用领域。
3.2 物联网工程专业课程设置
由于物联网工程专业是综合多学科的新兴专业,在课程的设置和教学内容的安排上还不够成熟和稳定,还处于探索阶段。需要根据专业培养目标和实际教学情况,不断地调整和优化课程的设置。目前,物联网专业课程设置基本上在现有较成熟的计算机科学技术和电子信息类专业的基础上,增加与物联网相关的核心课程,但侧重点是物联网技术及应用。结合学校相关专业课程设置现状,物联网专业课程分为以下几个主要模块:(1)公共基础模块;(2)专业必修课程模块:(3)专业核心课程模块;(4)专业任选课程模块;(5)跨学科课程模块;(6)实践课程模块;(7)素质拓展模块。各模块包含的主要课程如表1所示。
在课程的设置上既考虑了物联网专业的核心研究内容和专业特色,同时考虑到物联网专业是一门新兴的专业,还没有专门的硕士和博士学位点,目前基本上都是作为计算机或相关学科的一个研究方向,而计算机专业研究生入学考试的专业课实现国家统一命题,因此,在课程的设置上要能够和计算机科学与技术专业核心课程实现无缝对接,使得物联网工程专业培养的学生能够轻松实现进一步深造的愿望。基于这样的一种现状,学校物联网工程专业在必修课程模块和核心课程模块中分别开设了数据结构、计算机组成原理、计算机网络、操作系统等相关的课程,同时开设了物联网导论、无线传感器网络、RFID原理与应用,能够满足学生专业学习和考研深造的需要。为了突出物联网专业知识,在专业任选课程模块中开设了大量与物联网和计算机相关和当前最为热门的课程,充分体现了该专业方向的知识面宽、技术先进等特点。跨学科课程模块的设置为进一步拓宽学生的知识面,了解煤矿行业的生产背景和主要技术装备,为以后从事煤矿物联网和数字矿山建设打下基础。实践课程模块的设置是培养学生动手能力和学习兴趣的重要教学环节,是达到学以致用的主要途径,是整个教学过程不可缺少的内容。素质拓展模块通过组织多种形式和内容的第二课堂教学活动,以培养学生创新精神和实践能力,促进个性发展,提高综合素质。
4 人才培养和教学资源建设
4.1 物联网工程专业人才培养
高等学校的使命是培养人才,高校需要根据市场的需求和自身优势以及综合其他因素来确定人才的培养模式。因此,对人才培养目标的定位能够全面反映高校对合格人才的理解和时代需求。安徽理工大学是行业特色鲜明、理工类为主的综合型大学,学校人才培养目标是:结合煤炭行业特色,培养“厚基础、高素质、强能力、善创新”的创新型人才和高级专门人才。在人才培养过程中要构建多元化、多目标的培养模式,同时充分考虑学生就业、创业和继续深造等不同要求,努力形成特色鲜明、层次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培养体系。在学校人才培养目标的指导下,借助现有相关专业的培养模式和经验,并结合物联网工程专业的特点,对物联网工程专业的人才培养采用校企联合培养的模式。
安徽理工大学是第二批“卓越工程师教育培养计划”高校,目前在计算机科学与技术专业以及其他电子信息类专业的卓越工程师培养计划和方案制定过程中积累了一定的经验,其核心培养方式是采取的3+X培养模式,主要措施是其中3年时间在学校进行相关基础课和理论课的学习,至少1年时间采取校企联合培养模式,通过将企业纳入到人才培养主体地位,可以进行订单式培养,大大增强学生对企业需求的了解和实践动手能力。真正体现“卓越计划”的3个特点,即行业企业深度参与培养过程;学校按通用标准和行业标准培养工程人才;强化培养学生的工程能力和创新能力。物联网工程专业主要是培养工程类的专门型应用人才,可以按照“卓越工程师”的培养模式进行培养。一方面是在现有教学资源的基础上,加强物联网专业基础理论和专业核心课程内容的教学,另一方面加强实践教学环节,尤其是引入相关企业的参与。目前,我校已与安徽徽斯顿电子科技有限公司以及安徽科艾网络技术有限公司签订了战略合作协议,联合培养物联网专业人才,由参与的公司提供相关课程的教学和实践环节的平台,并且公司有优先挑选优秀毕业生的权利。另外,安徽理工大学与附属医院安徽淮南东方医院集团也签订了合作协议,共同研究和制订数字移动医疗系统方案。移动数字医疗系统的实施可为学校物联网专业教师和学生提供了参与设计和开发的机会,同时也会为学生的培养提供很好的实习场所和平台。另外,安徽理工大学与两淮煤矿企业都建立了很好的合作关系,有着很好的合作基础,双方都在积极准备联合培养矿山物联网建设人才,进行校企深度合作,为拓展学校物联网专业人才培养提供了很好的实践和就业机会。此外,学校还与一些经济发达地区的相关企业建立实习基地,如上海、深圳、无锡、芜湖等,为学生进入工作岗位前提供深入企业实习机会,为进一步就业打下了坚实的基础。校企合作模式的效果已经在学校的一些专业取得了很好的效果,校企合作是物联网专业人才培养较为理想的模式。
4.2 物联网工程专业教学资源建设
物联网专业人才的培养,除了有定位准确的培养目标和合适的培养模式之外,还需要有配套的软硬件教学资源的支撑,教学资源是培养合格人才的重要保证。一个专业办学水平的高低往往与该专业的师资、实验室、教材、实习场所等建设水平有关。对于物联网专业这样一门新兴专业,面临的专业教学问题更为严重和急迫。学校在物联网专业建设过程中,相应地采取了一些有效措施来保证高水平的教学资源。
(1)物联网专业师资队伍的建设。这是所有教学资源中最为重要的部分,没有好的师资很难想象能够培养出优秀的人才。因此,学校和学院都非常重视教师的培养,培养的方式主要是从学院中挑选出一部分对物联网感兴趣而且嵌入式技术以及软件开发能力过硬的教师组建成物联网科研团队和教学团队,通过申请物联网相关课题展开物联网理论和应用研究,目前已有2项物联网相关的国家自然科学基金项目,5项省部级物联网应用课题,多项企业物联网应用横向课题,通过科研课题工作的深入展开和研究,大大提高了教师对物联网理论的理解和实践应用水平,对推动物联网专业的教学水平起到明显的促进作用。除此之外,学院利用寒暑假时间组织部分教师到北京、无锡、长沙等地参加“全国高校物联网专业教学和研讨”“高级物联网开发工程师物”等教学和专业技术的培训,通过培训进一步提高教师的物联网教学水平和专业技能,然后再通过校内的研讨和讲座带动更多教师物联网专业水平的提高。
(2)教材建设也是办好专业必不可少的环节。由于物联网专业是新建专业,虽然已经出版了一些不错的物联网方面的图书,但适合作为本科教学的好教材还是凤毛麟角,而且大多是技术类或普及类。因此,在教材的建设方面还有很多的工作需要做。我们根据开设的课程和目前已有教材的现状,挑选出相对较好的基本教材和参考书,通过大家阅读讨论,然后根据制定的教学计划,来确定讲授的内容和学生需要自学的内容,并整理教学讲义和课件,为后续教材建设做好准备。通过这一环节,充分提高了对教学内容细节的掌握和理解,也对物联网技术掌握得更为全面。
(3)实验室建设是实践教学环节的有力保障。为了能够满足物联网实验教学的需求,学院对物联网实验室建设投入了大量的建设经费,实验室采购了北京西普阳光教育科技有限公司的SimpleRFID射频识别实验教学系统,并向安徽福讯信息技术有限公司订制了无线传感网络教学系实验系统。在物联网实验建设过程中,物联网专业教学团队全程参与整个实验室建设过程,对系统的安装、调试、运行都进行全面掌握;并邀请物联网实验系统开发的T程技术人员给教师做专门的技术培训和讲座,进一步提高了教师的理论水平和实践水平。通过师资、教材和实验窜3个环节的建设,目前学校已经具有较高水平的物联网专业教学团队和完善的教学配套资源,完全能够按照既定的教学目标和计划来进行物联网专业人才的培养。当然,任何一个新的专业的开设,都需要一定时间的建设和完善,在建设的过程中要不断探索和完善,并借鉴其他高校的成功经验,及时修正不合理的方面。
5 结语
物联网工程专业的人才培养和教学资源建设,是所有高校物联网工程专业在办学过程中需要考虑和解决的问题,而特色人才培养模式和高水平教学资源建设是办好物联网专业的前提,因此,各个高校应根据各自不同的办学基础和行业特点,着眼于市场需求和自身的办学优势,在体现物联网工程专业共同特点的基础上,要突出物联网工程专业的行业特色,这样培养出的人才更能满足市场需求和具有更宽的就业面。
参考文献:
[1]吴功宜,吴英.物联网工程导论[M].北京:机械工业出版社,2012:1-5.
[2]刘云浩.物联网导论[M].北京:科学出版社,2011:3-6.
2015年北京工业大学硕士研究生拟招生学科目录已公布,具体内容请各位考生查看如下:
院(所)、学科代码、名称 学科方向 招生人数 考试科目 备注 001 机械工程与应用电子技术学院 223 0801 力学 _ 01动力学与控制 _ 02固体力学 _ 03流体力学 _ 04工程力学 27 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④811理论力学或812材料力学I 080200 机械工程 _ 01数字化设计与制造技术 _ 02精密数控加工与自动化装备 _ 03现代焊接技术与自动化装备 _ 04机电系统控制及自动化 _ 05机构及机器人系统分析与控制 _ 06机械及微机电系统结构设计 78 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④811理论力学或812材料力学I或813电工学 0804 仪器科学与技术 _ 01精密测试技术与仪器 _ 02现代测控技术及方法 _ 03计算机测试与控制技术 _ 04智能仪器与虚拟仪器技术 23 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④803电子技术I或812材料力学I或813电工学 085201 机械工程(专业学位) _01数字化设计与制造及装备 _02现代机械系统设计 _03机电液一体化设计与制造 _04现代测控技术与仪器 _05高端装备强度与动态分析 95 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④809工程力学或813电工学 002 电子信息与控制工程学院 232 0809 电子科学与技术 _ 01信号处理与电路 _ 02数字多媒体信息技术 _ 03信息光电子学与光通信 _ 04超大规模集成电路设计与系统集成 _ 05电子器件、射频和功率集成电路及可靠性 58 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④822信号与系统或823半导体物理 1、01-02方向选822; 2、03-05方向选823。 0810 信息与通信工程 _ 01语音与音频信号处理 _ 02多媒体通信技术 _ 03信号处理理论与通信技术 _ 04图像与视频信号处理 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④822信号与系统 0811 控制科学与工程 _ 01自动控制理论及其应用 _ 02测控技术与自动化系统 _ 03智能系统与智能信息处理 _ 04信息融合与自主导航 _ 05计算机控制技术及其应用 63 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④821自动控制原理 085208 电子与通信工程(专业学位) _ 01信号与信息处理及其应用技术 _ 02图像处理与模式识别技术 _ 03多媒体通信技术 _ 04无线通信技术 _ 05嵌入式系统技术 35 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④822信号与系统 085210 控制工程(专业学位) _ 01工业过程的建模、控制与优化 _ 02系统工程(系统优化与决策) _ 03信息管理系统 _04生产过程综合自动化 _ 05智能控制与智能系统 30 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④821自动控制原理 085209 集成电路工程(专业学位) _ 01集成电路设计 _02集成电路制备工艺及相关技术研究 _03微电子器件检测与可靠性评价技术 16 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④823半导体物理 004 建筑工程学院 246 0814 土木工程 _01工程抗震减震与城市综合防灾减灾理论、方法和技术 _02结构新体系与高性能材料 _03结构全寿命设计、健康监测与可持续发展 _04岩土与地下工程安全风险分析、评价方法和技术 _05工程施工技术与风险管理 _06水环境恢复工程及水质处理保障技术 _07建筑环境控制及能源利用技术 119 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③301数学一 ④841结构力学 或833土力学与地基基础 或843钢筋混凝土结构 或 845水分析化学与水力学;或846传热学Ⅰ或867流体力学Ⅱ 1、土木工程(含工民建、道桥等)或相近专业考生报考方向可选01~05,考试科目可选841或833或843; 2、给排水或相近专业考生报考方向可选06,考试科目可选845; 3、暖通或相近专业考生报考方向可选07,考试科目应选846或867。 0823 交通运输工程 _ 01道路与铁道工程 _ 02交通运输规划与管理 _ 03交通信息工程及控制 4 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息与控制 1、01方向选848; 2、02-03方向选849或832。 0815 水利工程 _ 01水文学及水资源 _ 02水力学及河流动力学 _ 03水工结构工程 _ 04水利水电工程 _ 05港口、海岸及近海工程 10 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③301数学一 ④841结构力学或844水力学Ⅱ 085213 建筑与土木工程(专业学位) _01工程抗震减震与城市综合防灾减灾理论、方法和技术 _02结构新体系与高性能材料 _03结构全寿命设计、健康监测与可持续发展 _04岩土与地下工程安全风险分析、评价方法和技术 _05工程施工技术与风险管理 _06工程项目管理及信息化 _07水环境恢复工程及水质处理保障技术 _08建筑环境与能源利用技术 100 ①101思想政治理论 ②204英语二或203日语 ③302数学二 ④841结构力学或833土力学与地基基础或845水分析化学与水力学 或846传热学Ⅰ或867流体力学Ⅱ 1、土木工程(含工民建、道桥等)或相近专业考生报考方向可选01~06,考试科目可选841或833或843; 2、给排水或相近专业考生报考方向可选07,考试科目可选845; 3、暖通或相近专业考生报考方向可选08,考试科目应选846或867。 085222 交通运输工程(专业学位) _01道路交通安全理论与道路工程技术 _02交通规划与交通控制理论及方法 _03智能交通、仿真与可持续发展整合体系 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息与控制 1、01方向选848; 2、02-03方向选849或832。 1256 工程管理(专业学位) _ 00不区分研究方向 8 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 005 环境与能源工程学院 152 070304 物理化学 _01能源材料物理化学 _02催化化学 _03纳米材料物理化学 _04界面物理化学与分离技术 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③684物理化学I ④887无机化学II · 0807 动力工程及工程热物理 _ 01可再生能源利用及先进环境能源理论与技术 _ 02强化传热传质理论与工程应用 _ 03制冷低温系统及其环保节能理论与技术 _ 04车辆及动力系统节能、净化与控制 23 · ①101思想政治理论 · ②201英语一 · ③301数学一 · ④851传热学Ⅱ或852工程热力学 0817 化学工程与技术 _ 01绿色化学与精细有机化工 _ 02工业催化与纳米科学 _ 03膜科学与化工分离技术 _ 04材料化学理论与应用 _ 05先进材料合成及催化应用 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④814物理化学Ⅲ或820有机化学I或878化工原理 0830 环境科学与工程 _ 01环境规划与污染防治 _ 02污染控制化学 _ 03环境分析与监测 _ 04环境规划与管理 _ 05水污染控制工程 _ 06大气污染控制工程 28 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③302数学二 ④856环境影响评价或857微生物基础I或858环境工程学 1、只有05方向招日语考生; 2、01-04方向,选856; 3、05方向选857; 4、06方向选858。 085206 动力工程(专业学位) _01可再生能源利用与先进环境能源技术 _02能源动力系统优化及工程应用 _03制冷低温系统及其节能环保技术 _04动力机械及车辆动力系统节能、净化与控制 32 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④851传热学Ⅱ或852工程热力学 085229 环境工程(专业学位) _01水污染控制工程 _02大气污染控制工程 _03环境规划与管理 33 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④856环境影响评价或857微生物基础I或858环境工程学 1、01方向选857; 2、02方向选858; 3、03方向选856。 006 应用数理学院 98 0701 数学 _ 01基础数学 _ 02应用数学 _ 03运筹学与控制论 _ 04科学计算 35 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663数学分析 ④865高等代数 0714 统计学 _ 01非参数统计与数据分析 _ 02应用统计 _ 03生物统计 _ 04金融工程与应用概率 _ 05经济统计 14 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663 数学分析 ④865 高等代数 0702 物理学 _ 01理论物理 _ 02凝聚态物理 _ 03光学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④861量子力学或863光学 1、01方向选861; 2、02方向选861或863; 3、03方向选863。 0803 光学工程 _ 01脉冲激光技术与应用 _ 02信息光学与应用 _ 03微纳光学 _ 04光电传感与检测技术 7 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④828激光原理 0252 应用统计(专业学位) _01生物医学统计 _02精算统计 _03数量金融 _04质量管理统计 17 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③303数学三 ④432统计学 007 计算机学院 151 0812 计算机科学与技术 _ 01 计算机系统结构 _ 02 计算机软件与理论 _ 03计算机应用技术 _ 04 信息安全 68 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④895 计算机学科专业基础 085211 计算机技术(专业学位) _ 01计算机网络技术 _ 02计算机软件技术 _ 03计算机应用技术 _ 04信息安全技术 83 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④896数据结构 009材料科学与工程学院 140 0805 材料科学与工程 _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 80 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础 085204 材料工程(专业学位) _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 60 ①101思想政治理论 ②204英语二或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础 011 经济与管理学院 182 1201 管理科学与工程 _ 01技术与项目管理 _ 02战略管理与社会网络 _ 03信息管理与信息系统 _ 04城市管理 _ 05运作管理与质量管理 _ 06金融工程 25 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理或805数据库技术与应用 0202 应用经济学 _01金融学 _02国际贸易学 _03产业经济学 _04区域经济学 _05数量经济学 _06统计学 _07劳动经济学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④804经济学原理 1202 工商管理 _ 01会计学 _ 02企业管理 _ 03旅游管理 _ 04技术经济及管理 13 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理 1251 工商管理硕士(专业学位) _ 00不区分研究方向 99 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 1252 公共管理硕士(专业学位) _ 00不区分研究方向 20 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 012 建筑与城市规划学院 60 0833 城乡规划学 _ 01城乡规划理论与方法 _ 02居住区规划与设计 _ 03城市设计与景观规划 _ 04历史城市与街区保护规划 _ 05城市防灾减灾规划 15 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③633城市规划原理 ④503城市规划与设计 接收建筑学、城市规划学(含园林景观)专业的考生报考。 0851 建筑学(专业学位) _01都市建筑设计及理论 _02历史建筑的保护与更新 _03建筑与城市绿色环境技术 _04城市设计方法及理论 40 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③355建筑学基础 ④504建筑快速设计 接收建筑学、城市规划学专业的考生报考。 085237 工业设计工程(专业学位) _ 00不区分研究方向 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③337工业设计基础 ④502产品设计 接收工业设计、产品设计、艺术设计专业等相关专业考生报考。
085229 环境工程(专业学位) _01水污染控制工程 _02大气污染控制工程 _03环境规划与管理 33 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④856环境影响评价或857微生物基础I或858环境工程学 1、01方向选857; 2、02方向选858; 3、03方向选856。 006 应用数理学院 98 0701 数学 _ 01基础数学 _ 02应用数学 _ 03运筹学与控制论 _ 04科学计算 35 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663数学分析 ④865高等代数 0714 统计学 _ 01非参数统计与数据分析 _ 02应用统计 _ 03生物统计 _ 04金融工程与应用概率 _ 05经济统计 14 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663 数学分析 ④865 高等代数 0702 物理学 _ 01理论物理 _ 02凝聚态物理 _ 03光学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④861量子力学或863光学 1、01方向选861; 2、02方向选861或863; 3、03方向选863。 0803 光学工程 _ 01脉冲激光技术与应用 _ 02信息光学与应用 _ 03微纳光学 _ 04光电传感与检测技术 7 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④828激光原理 0252 应用统计(专业学位) _01生物医学统计 _02精算统计 _03数量金融 _04质量管理统计 17 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③303数学三 ④432统计学 007 计算机学院 151 0812 计算机科学与技术 _ 01 计算机系统结构 _ 02 计算机软件与理论 _ 03计算机应用技术 _ 04 信息安全 68 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④895 计算机学科专业基础 085211 计算机技术(专业学位) _ 01计算机网络技术 _ 02计算机软件技术 _ 03计算机应用技术 _ 04信息安全技术 83 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④896数据结构 009材料科学与工程学院 140 0805 材料科学与工程 _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 80 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础 085204 材料工程(专业学位) _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 60 ①101思想政治理论 ②204英语二或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础 011 经济与管理学院 182 1201 管理科学与工程 _ 01技术与项目管理 _ 02战略管理与社会网络 _ 03信息管理与信息系统 _ 04城市管理 _ 05运作管理与质量管理 _ 06金融工程 25 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理或805数据库技术与应用 0202 应用经济学 _01金融学 _02国际贸易学 _03产业经济学 _04区域经济学 _05数量经济学 _06统计学 _07劳动经济学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④804经济学原理 1202 工商管理 _ 01会计学 _ 02企业管理 _ 03旅游管理 _ 04技术经济及管理 13 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理 1251 工商管理硕士(专业学位) _ 00不区分研究方向 99 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 1252 公共管理硕士(专业学位) _ 00不区分研究方向 20 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 012 建筑与城市规划学院 60 0833 城乡规划学 _ 01城乡规划理论与方法 _ 02居住区规划与设计 _ 03城市设计与景观规划 _ 04历史城市与街区保护规划 _ 05城市防灾减灾规划 15 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③633城市规划原理 ④503城市规划与设计 接收建筑学、城市规划学(含园林景观)专业的考生报考。 0851 建筑学(专业学位) _01都市建筑设计及理论 _02历史建筑的保护与更新 _03建筑与城市绿色环境技术 _04城市设计方法及理论 40 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③355建筑学基础 ④504建筑快速设计 接收建筑学、城市规划学专业的考生报考。 085237 工业设计工程(专业学位) _ 00不区分研究方向 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③337工业设计基础 ④502产品设计 接收工业设计、产品设计、艺术设计专业等相关专业考生报考。 036 学院 10 010108 科学技术哲学 _ 01科学技术与社会研究 _ 02工程伦理学 _ 03生态哲学与可持续发展问题研究 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③620科学技术史 ④825哲学 0305 理论 _ 01基本原理 _ 02中国化研究 _ 03思想政治教育 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③651基本原理 ④883思想政治教育基本原理 035 艺术设计学院 22 1305 设计学 _ 01 产品设计 _ 02 环境设计 _ 03 服装与服饰设计 _ 04 工艺美术 _ 05 数字媒体艺术 _ 06 视觉传达设计 7 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③622设计史论 ④505快题设计 505考试为6小时。 1351 艺术(专业学位) _ 01 产品设计 _ 02 环境设计 _ 03 服装与服饰设计 _ 04 工艺美术 _ 05 数字媒体艺术 _ 06 视觉传达设计 _ 07 动画 _ 08 绘画 _ 09 雕塑 8 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③622设计史论 或 619美术史论 ④505快题设计 或 506专业创作 1、01-04方向选622和505。 2、05-09方向选619和506。 3、506和505考试时间为6小时。 085237 工业设计工程 _01 工业设计 _02 设计管理 _03 交互设计 7 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③337工业设计基础 ④502产品设计 报考02设计管理的考生须有两年以上工作经验,专业不限。 039 城市交通学院 87 0823 交通运输工程 _ 01交通规划理论与方法 _ 02道路与交通工程设计方法 _ 03交通安全理论与技术 _ 04智能交通控制与信息处理 _ 05路基路面结构与材料 _ 06道路养护与运营管理 23 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息与控制 1、01-04方向选849或832; 2、05-06方向选848。 085222 交通运输工程(专业学位) _01交通规划技术 _02交通管理与工程设计 _03交通信息与控制技术 _04道路设施设计与施工技术 _05道路养护与管理 23 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息与控制 1、01-03方向选849或832; 2、04-05方向选848。 0812 计算机科学与技术 _ 01智能交通信息处理 _ 02虚拟现实与交通仿真 _ 03物联网信息感知与智能处理 _ 04智能人机交互与多媒体技术 _ 05交通大数据智能处理技术 21 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④895 计算机学科专业基础 085211 计算机技术(专业学位) _ 01智能交通信息处理 _ 02虚拟现实与交通仿真 _ 03物联网信息感知与智能处理 _ 04智能人机交互与多媒体技术 _ 05交通大数据智能处理技术 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④896数据结构 0811 控制科学与工程 _ 01智能交通系统控制 _ 02自主车辆与车路协同 _ 03交通图像与视频信号处理与分析 _ 04交通信息智能化处理 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④821自动控制原理 085210 控制工程(专业学位) _ 01智能交通系统管理与控制技术 _ 02智能车辆与车路协同控制技术 _ 03交通信息处理方法与应用 _ 04交通图像与视频信号处理技术 7 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④821自动控制原理
表1 计算机人才(季)供需情况
年度
求职数量
招聘数量
供需比
2001
9.9
6.9
1.43
2002
31.6
14
2.26
2003
57.1
20.6
2.77
2004
31.6
25.9
1.22
2005
76.9
34.7
2.21
2006
75.3
33.2
2.27
2007
90.9
39.
02.33
由表1可以看出,计算机专业需求和供应的比例关系为1:2.5左右,供求大致平衡。供和求都在前三名,大部分排名第一。
第二,从精英教育和大众教育的角度来看,大众化教育是国际教育的总趋势。根据国际通用的高等教育“大众化”阶段临界指标(毛入学率达到15%以上)显示,各国数据分为高等教育毛入学率15%以上和15%以下两组(分别简称为A类国家和B类国家)。
1995年,A类国家为68个,其中超过35%的国家为29个,加拿大、美国、澳大利亚、芬兰、新西兰、挪威和韩国等7个国家超过了50%。
B类国家为50个,其中低于8%的国家有34个。近25年来,发达国家高等教育毛入学率增幅均较为显著,远远高于世界平均水平。
表2 1950-1995年部分国家高等教育毛入学率年均递增率
国别
1950年
1995年
2007 年
均递增率(%)
美国
2
081.8
0.03
日本
2.95
40.9
0.06
英国
3
26.9
43
0.05
法国
5.3
51
0.05
德国
3.93
41.1
0.05
意大利
5.78
41.4
0.04
韩国
0.8
60.3
0.10
中国
0.31
6.86
23
0.07
由表2可以看出,我国的高等教育毛入学率在1950年达到0.31%,1995年达到6.86%,2007年达到23%。
2007年,我校组织团队到英国大学考察大学教育,当时英国的高等教育毛入学率达到43%。通过跟专家教师的交流我们了解到,我们现在遇到的问题,他们也曾遇到过,如学生人数的增加与相关资源的矛盾等。如表3所示,从教育指标和国家人均GDP产值对照可以看出,发达国家人均入学率是持续增长的。
表3 教育指标和国家人均GDP产值对照
2000/01年国际数据
人均GDP (美元) 大学毛入学率(%)
全世界平均
512
022
高收入国家
2651
062
中上收入国家
455
026
中等收入国家合计
186
017
中下收入国家
123
015
中下收入国家
123
015
中国(2006年)
2055
22
估计中国国际排序
约1
00
以社会进步来看,入学率的增长是一个重要的趋势或指标。教育部长周济在2005年“亚洲教育北京论坛”上发表主题演讲时表示,我国还将继续推进高等教育大众化,到2020年实现高等教育毛入学率40%的目标。
《国家教育事业发展“十一五”规划纲要》提出,我国2010年高等教育毛入学率达到25%。从国家需求和教育目标来看,入学率要持续增长,另一方面,现在的学生都是独生子女,人口当年入学率在降低。因此,我们应该好好考量人才培养目标,制定出优秀的人才培养战略。
培养人才应和国家的科技计划紧密结合。2006年,国家制订了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》(以下简称《纲要》),对我国的科技计划具有重要作用。我们现在培养的学生,10年后是国家科技计划中发挥重要作用的一批人,能否满足国家需求,对我们来说是重要挑战。《纲要》给出了国家创新体系,即建设以企业为主体、产学研结合的技术创新体系;知识创新体系,建设科学研究与高等教育有机结合的知识创新体系;建设军民结合、寓军于民的国防科技创新体系;建设各具特色和优势的区域创新体系;建设社会化、网络化的科技中介服务体系。
《纲要》中设立了11个国民经济和社会发展的重点领域;68项优先主题;16个重大专项;8个技术领域的27项前沿技术;18个基础科学问题;4个重大科学研究计划。其中有关信息产业的重点领域及优先主题包括现代服务业信息支撑技术及大型应用软件;下一代网络关键技术与服务;高效能可信计算机;传感器网络及智能信息处理;数字媒体内容平台;高清晰度大屏幕平板显示;面向核心应用的信息安全几大项。前沿技术包括智能感知技术;自组织网络技术;虚拟现实技术。面向国家重大战略需求的基础研究主要是支撑信息技术发展的科学基础,包括重点研究新算法与软件基础理论;虚拟计算环境的机理;人机交互理论;海量信息处理及知识挖掘的理论与方法;网络安全与可信可控的信息安全理论等。
考虑到我们培养的人才最终要适应未来社会的发展需要,因此要制定计算机专业规范与专业认证,计算机科学与技术专业教学指导委员会将计算机学科分为计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术四大领域;计算机专业认证的学校有山东大学、北京航空航天大学、西安电子科技大学、哈尔滨工业大学、复旦大学、华南理工大学。
规范计算机教学知识体系在教学过程中起到了很好的作用,也提出了很多问题。如计算机专业认证分为四个方向,即计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术,高校认为虽然定了各个方向的指标体系,但如何实现这些指标体系是高校结合自身特点确定的。企业也有专家参加专业认证,如ISO9000的专业认证也有一系列指标,达到就可以通过,没达到就无法通过,因此这里有很多挑战性的问题。比如在这四个方向中,计算机科学对同一门课的知识体系规定是不相同的,如操作系统课程就可以选择三个方向,一个学校很难把一门操作系统课程按照三个不同方向进行讲授。但如果不这样讲授,高校和企业的认证标准就会出现不吻合的现象。
下面介绍计算机专业学科的布局情况,全国普通高校开设计算机专业的数量是(按省市划分):
江苏(114)
广东(101)
山东(99)
湖南(93)
河北(87)
湖北(85)
河南(83)
安徽(81)
北京(78)
辽宁(76)
陕西(72)
上海(69)
四川(68)
浙江(67)
江西(67)
黑龙江(62)
山西(59)
福建(53)
广西(51)
吉林(44)
云南(44)
天津(42)
重庆(36)
贵州(34)
内蒙古(33)
甘肃(33)
新疆(30)
海南(15)
宁夏(13)
青海(11)
(4)
从以上数据可以看出,我国大学分布极不均衡。
另外,我们还对我国计算机科学与技术学科分布的情况做了统计。
学科分布情况是:
重点一级学科(7)
国家重点学科(27)
一级学科博士点授予权(25)
计算机系统结构博士点授予权(29)
计算机软件与理论博士点授予权(37)
计算机应用技术博士点授予权(63)
专业分布情况是:
计算机专业(771)
一级学科硕士点授予权(116)
计算机系统结构硕士点授予权(119)
计算机软件与理论硕士点授予权(184)
计算机应用技术硕士点授予权(314)
在此基础上,又对具体情况进行了详细统计(按省市划分)。
计算机科学与技术一级学科及博士点的情况如下:
一级学科的分布情况是:
北京(6)
上海(3)
江苏(2)
湖北(2)
四川(2)
陕西(2)
辽宁(1)
吉林(1)
黑龙江(1)
浙江(1)
安徽(1)
山东(1)
湖南(1)
重庆(1)
广东(0)
广西(0)
海南(0)
福建(0)
天津(0)
河北(0)
山西(0)
内蒙古(0)
江西(0)
河南(0)
贵州(0)
云南(0)
甘肃(0)
青海(0)
宁夏(0)
新疆(0)
(0)
博士点的分布情况是:
北京(26)
陕西(13)
上海(12)
江苏(12)
四川(7)
湖北(7)
辽宁(6)
湖南(6)
黑龙江(5)
浙江(5)
安徽(5)
山东(5)
吉林(3)
河南(3)
广东(3)
重庆(3)
天津(2)
山西(2)
河北(1)
内蒙古(1)
贵州(1)
新疆(1)
福建(0)
江西(0)
广西(0)
海南(0)
云南(0)
甘肃(0)
青海(0)
宁夏(0)
(0)
从数据可以看出分布是非常不均衡的。
计算机科学与技术一级硕士点及硕士点的分布情况如下(按省市划分)。
一级学科的分布情况是:
北京(20)
陕西(12)
江苏(9)
浙江(9)
山东(7)
上海(7)
重庆(6)
湖南(5)
四川(5)
辽宁(5)
湖北(5)
黑龙江(4)
天津(4)
广东(4)
河北(4)
山西(3)
安徽(3)
甘肃(3)
吉林(2)
福建(2)
江西(2)
河南(2)
云南(2)
内蒙古(1)
广西(1)
新疆(1)
贵州(1)
海南(0)
青海(0)
宁夏(0)
(0)
硕士点的分布情况是:
北京(88)
陕西(51)
江苏(43)
辽宁(37)
山东(35)
上海(29)
湖北(27)
浙江(25)
湖南(23)
河北(22)
黑龙江(21)
河南(21)
广东(21)
重庆(21)
四川(21)
安徽(18)
江西(17)
天津(15)
吉林(14)
甘肃(13)
山西(13)
福建(10)
广西(10)
云南(8)
内蒙古(7)
贵州(5)
宁夏(2)
新疆(2)
海南(1)
青海(0)
(0)
从数据可以看出分布是极度不均衡的。
因此人才培养面临挑战与机遇。
第一个挑战,社会认知问题。高思在《提高高等学校本科教学质量的重大举措》一文中指出,“实施‘质量工程’,是提高高等教育服务社会的能力,发挥高等教育在建设创新型国家和构建社会主义和谐社会中的关键作用的要求。然而,高校办学条件不足、教师队伍水平不高、教育观念落后、教学内容陈旧、教学方法过死的局面,正在削弱着高等教育对经济社会发展应有的支撑作用,影响高等教育的健康发展。”
第二,高校为国家培养人才承担了责任,计算机技术发展快,高等教育入学比例持续提升,社会需求多样性,国家的中长期发展规划要求高校承担更多的责任。
但同时,我们也面临着很多机遇,教育部的质量工程和专业认证为本科生培养创造了好的条件。在此基础上,北航也做了一些探索性工作,这些工作也付出了相当的艰辛和努力。
北航是研究型大学,北航计算机学院也是研究型学院,在学科上有很大优势。我校学科建设的任务是凝炼研究方向、汇聚学术队伍、构筑学科基地。但学科优势与人才培养并非等同,在人才培养过程中如何发挥优势学科作用,如何将优势学科真正用在人才培养上,是一个挑战性的问题。
我校的李未校长提出了本科教育要“强化基础、突出实践、重在素质、面向创新”。
计算机学院将本科生培养目标定位为培养科技研究型人才。科技研究型人才就是拥有科学型与工程型相结合的素质、具有坚实的理论基础、强烈的创新意识,具有正确地分析和解决问题的能力及良好组织能力的人才。而人才培养的基本理念就是把学科优势变成人才培养优势,在此过程中建好人才培养的三个环境,即教学环境、实践环境和科研环境,深化优势学科在人才培养环境建设中的核心作用。
我们的基本做法是:
1.强化基础,建设6门校级核心基础课和10门核心专业基础课
李校长提出大学生的教育要分二个阶段强化基础性教育,其一是通识素质教育,重点在大学一、二年级进行;其二是专业素质教育,重点在大学三、四年级进行;学校建设六门校级核心基础课程,即数学分析(272学时)、高等代数(112学时)、基础物理(206学时)、大学英语、大学语文、工程训练(程序设计);学院建设8-10门核心专业基础课;学院作为首批试点,选择了离散数学、数字逻辑、计算机组成原理、数据结构、编译原理、操作系统、软件工程、计算机图形学、数据库原理和计算机网络作为计算机专业核心基础课。
2.学科梯队作为课程群和核心课程主体
学院在学校最早完成了所有教授上本科课程的任务,进而组建了学科责任教授、学术带头人负责的5个课程群。课程群教授负责整合课程体系结构,组织设计课程及实验内容等,形成教学与实验教学有机衔接,促进了新知识、新技术及时进入课堂。
学科责任教授组织教学与实验体系设计与建设,使得教学实验体系能够按学科方向建设;按本科生与研究生实验统筹规划,使得本科生与研究生实验打通,并有机衔接,为优秀的本科生提供更深入的实验内容。
3.以建设精品课程为驱动力,建设核心课程
精品课程建设是教学一项重要工作,我们现有校级精品课程8门,北京市精品课程2门,国家精品课程2门。
2008年,《计算机概论与伦理》和《编译技术》获得国家精品课程。熊璋教授是学科责任教授,他首先将计算机伦理引入本科计算机教学,教学效果非常好,是学生最喜爱的教师之一。
张莉教授是国家重大基础研究计划973项目二级课题负责人,她负责的《编译技术》课程注重团队建设,将科研成果融入教学。
4.突出实践,强化计算机专业教学实验中心建设
学院教学实验中心已经建设成为一个具有坚实的学科基础、拥有先进的实验体系和一流的实验环境的实验教学基地和工程创新能力培育基地,2006年获得首批计算机专业国家教学示范中心。
学院除教学实验中心的专任实验教师参与实验体系建设外,另有20多名非实验中心的教师参与到实验体系的建设与实验教学过程中。
实验教学体系结构上分为学科基础实验平台、一级学科实验平台和二级学科实验平台三个层次。
在实验教学体系建设过程中,实验中心坚持本研一体化建设。
坚持教学实验室与国际企业合作。
实验体系结构如图1所示。
图1 北航计算机学院实验体系结构
5.以计算机系统系列课程为突破口,实现核心理论基础课程与工程实验课程相结合
对数理逻辑、数字逻辑、计算机组成原理、编译原理与技术、操作系统进行统一一体的研究。现在的教材基本上自成一体,课程之间相对独立,缺乏有效的衔接,各门课程知识自成体系,冗余性较为突出,学生难以建立计算机系统整体概念。我们通过MIPS指令系统建立环境,使本科生能够设计实现一个功能型计算机、一个编译系统、一个操作系统,最终实现一个相对完整的计算机系统。
具体做法是,用数理逻辑建立逻辑描述的方法和能力,包括布尔逻辑及其变换、真值表的逻辑表示以及逻辑范式表示。这样就可以应用数字逻辑知识,基于MIPS指令集,实现基本部件,设计寄存器、加法器、移位器、控制器、多路选择器、计数器、比较器。有了基本部件,就可以应用组成原理知识,将基本部件搭建起来,形成数据通路,进行实验。在此基础上,学生实现编译,实现操作系统。这样可以使课程有机地结合在一起,解决了核心课程与方向核心课程的合理有效划分;为解决工科类研究型学院实现计算机专业认证提出的四个方向知识体系教学;为实践科学型和工程型相结合的人才培养的教学课程与实验课程体系提供了一种成功的经验。
6.以企业作为人才培养的重要基地,了解企业技术创新环境
本科人才培养的过程中,建立学生社会实习基地,使学生了解社会需求,参与社会技术活动,培养学生的竞争能力。每年的45%的专业实习、5%~10%的毕业设计在企业进行。
另外,我校着眼创新能力与素质培养的科研环境建设,具体做法是:
1.将重点实验室作为学术梯队的基地
我校拥有软件开发环境国家重点实验室、虚拟现实技术与系统国家重点实验室、可信网络计算国防科工委重点学科实验室、先进计算机应用技术教育部工程中心、北京市先进网络技术重点实验室等重点实验室以及中德软件技术研究所、软件所和计算机系统结构研究所等单位。90%以上的教师与实验室是紧耦合的合作关系。
2.以重点实验室等科研环境为基地,培养科学研究和工程实践能力与素质
以重点实验室为主要培养基地,发挥重点实验室的主导作用,为本科生感悟科技探索、研究和创新提供了实践环境。
通过本科生参与学术讨论,培养学生有效的交流能力;通过团队合作,培养学生能够较好地与人合作共事的能力;通过科研实践,培养学生的专业自信心及对计算机专业的热爱,培养他们的探索精神,并具备渴望解决问题的愿望和自驱力。
将重点实验室科研环境转化为教学实验环境。虚拟现实技术与系统国家重点实验室在“985”工程和科技部实验室基金的支持下建立了良好的实验研究环境,虚拟现实技术课程实践充分利用这一有利条件开设实验课程,包括演示验证、典型系统开发和创新实验三个不同层次。
发挥重点实验室的主导作用,将其作为科学型与工程型教学实践的重要基地。近三年来,我院进入科研实验室的本科生达到90%以上,其中有55%的专业实习在科研实验室完成,承担了90%以上的本科毕业设计任务。
3.以重点实验室为国际学术交流的窗口,使直接感悟国际学术前沿
重点实验室成为国际交流与合作的窗口,与英国剑桥大学、南安普顿大学、利兹大学与爱丁堡大学,美国MIT、芝加哥大学与伊利诺斯理工学院,加拿大多伦多大学,德国洪堡大学,澳大利亚Monash大学及香港科技大学等建立了合作关系。
21世纪以来,计算机广泛应用到社会生活生产中,使计算机技术理论成为当代重要的学科之一。计算机各个逻辑器件的不断更新,推动了电子技术的飞速发展,我们已经进入了超大规模集成电路的时代。而随着微电子技术的发展,直接带动了计算机系统结构的革新,使计算机技术的最新理论和方法得以应用。计算机已从以前单一计算的装置变革成为计算机网络、并行分布式计算机系统和多计算机系统等多种高性能的系统。
1人工智能技术理论研究
人工智能是用人工的方法和技术模仿、延伸和扩展人的智能,实现某些“机器思维”。具体来说,就是研究如何使机器具有能听、会说、能看、会写、能思维、会学习、能适应环境变化、能解决各种实际问题的一门学科。
1.1人工智能的应用和发展现状
人工智能技术包含自动定理证明、问题求解、自然语言处理、人工智能方法、程序语言和智能数据检索系统及自动程序设计等等。目前,人工智能的应用领域主要有以下几个方面:一是问题求解。就是人工智能程序自主地知道如何思考解决的问题,会像人类一样进行独立地思考。二是逻辑推理与定理证明。这是人工智能研究时间最久的领域之一,也是一个极其重要的论题。逻辑推理与定理证明不仅需要有根据假设进行演绎的能力,而且许多非形式的工作。三是自然语言处理。自然语言的处理是人工智能技术应用与实际领域的典范,当前的主要课题是:如何使计算机系统以主题和对话情景为基础,生成和理解自然的语言,应用到人们的日常生活中,例如:汽车的语音导航系统,手机的语音输入系统等。四是智能信息检索技术。信息获取和检索技术已成为当代计算机科学与技术研究中迫切需要破解的命题,将人工智能技术应用于这一领域是人工智能走向广泛实际应用的契机与突破口。
1.2目前人工智能发展的瓶颈
人工智能学科的发展曲折,面临不少难题,主要有以下几个方面:一是研究方法不足。由于目前人类对人本身脑部结构和大脑工作模式认识的不完全,导致无法真正实现对人脑运行的模拟。二是机器翻译存在困难。机器翻译所面临的主要问题是构成句子的单词和歧义性问题。要消除歧义性就需要结合原文的上下文来对句子进行分析,从而寻找该语句在上下文中的准确意义。
1.3人工智能未来发展的展望
人工智能具有十分巨大的发展潜力,在各种新科技的出现层出不穷,人工智能将来的发展将不可限量。一是构建智能计算机,代替人类从事脑力劳动。将人类从繁杂的脑力劳动中解放出来,从而极大的提高运算速度和效率。二是计算机的自然语言处理。它是未来计算机科学领域与人工智能领域中的重要研究方向和发展趋势。随科研人员的艰苦努力,在自然语言处理领域已取得了令人瞩目应用成果,不久将会有许多产品出现在众多领域。三是计算机的自主继续学习。目前科学家正在研究如何使计算机模拟或实现人类的学习行为,自主的增长新知识或技能。这是一个新的发展趋势,虽然目前还没取得显著的实质性成果,但随着研究的深入,许多新的学习方法出现在人们的视野中。
2云计算与数据库技术理论研究
云计算与数据库是源于计算机科技所诞生一种信息储存模式。云计算与数据库是通过将信息资料进行抽象虚拟化的一个过程,主要通过将网络上存在的资源进行虚拟化处理,供被服务方作统计研究使用,经过云计算与数据库技术处理后的网络资料就会产生商业价值,有利于企业和个人对所其所需的材料进行有偿或无偿的使用。
2.1云计算与数据库国内外发展现状
随着经济社会的迅猛进步,我国越来越重视云计算的应用,政府部门也结合中国实际,为云计算的基础建设提供了资金投入与环境保障,并且在国家重点科研技术部门设立了直接负责云计算的发展与开发活动的专业部门。据报道,2016年我国在云计算与数据库建设方面投入资金10亿美元左右。由此可见,云计算与数据库的应用为人们的生活与工作带来了更为高效、更为优质的服务。而聚焦国外的发展显示,云计算与数据库技术所储存的相关信息资料已经达到了全世界数据资源的20%,能够充分的为人们提供高效优质的资料信息。而云计算自身的安全应用也为更多的企业和个人提供了更优质的服务类型,有利于全球经济的持续健康稳定发展。
2.2云计算与数据库发展存在的问题
实现云计算与数据库系统面临着诸多挑战,系统的标准化工作还需要更进一步的研究,还有一系列有待解决的问题。最重要的就是数据的安全和隐私问题。用户数据存储在云端,如何保证用户的数据不被非法访问和泄露。同时系统本身的可扩展性、可用性、可靠性、可管理性等都是要重点解决的问题。云计算在缩短单机密集数据处理任务时,对于传输到云端上的信息处理是否安全抱有质疑,若处理不当,将会对云计算的发展产生一定负面影响。当今,计算机和移动网络的发展,使计算机技术理论应用到社会生活的各个方面,对当今最新的人工智能技术、云计算与数据库技术等方面的发展现状进行研究,对于整个世界的科技与经济发展都有着决定性的作用,计算机技术的发展也必将更好地改善人们的生活方式和生产模式,更好地为人类服务。
参考文献: