搞AI（人工智能）都要掌握哪些知识
大家好，我是YESLABAI的产品总监，大家可以叫我小产。
那个啥，YESLAB的华为AI课程HCNA快开班了，很多后续的AI课程也会很快陆续和大家见面。面对铺天盖地的咨询，我认为自己很有必要解答一下大家经常提出的疑问。
话说，在过去几个月，售小姐姐们最常被问到的问题是，学AI都要掌握哪些知识呢？今天我就回答一下大家的这个问题。
如果上网查查，你会发现各方牛人们都在说，入门级的AI玩家需要至少拥有：
•包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计在内的大学数学知识；
•使用一种到多种编程语言的能力，如Python、C++、Java；
•比较熟练的英语阅读能力，用于阅读论文；
•相当的人工神经网络知识；
•……
等会儿啊，我还没说完，你们怎么都走了……
别着急啊，上面只是间接引语，我还没说我的看法呢。上述技能确实是从业AI领域所需的几大技能，但是这并不表示所有人都必须熟练掌握所有的技能。所以，一听学AI就觉得高不可攀的朋友，真的不用过于担心这个问题。
下面，我来逐项地和大家分析一下，上述技能是不是学习AI必须掌握的知识和技能；如果不是必备技能，那么掌握它们有哪些好处，不具备又会遇到哪些问题。
一、大学数学基础
很多朋友兴致勃勃地准备从事AI，但是一听到学习AI需要掌握大学数学基础知识，立刻感觉自己受到了10000点伤害，其实没有必要啊。
首先，大家在大学里面学习数学课程的侧重点是逻辑推论和举一反三。上课的时候，老师疯狂点击PPT演示推导过程和求解例题，大家则在下面兴致勃勃地……刷微信。
不过，在AI项目中学习这些数学课程，侧重点则是各类数学模型在AI中要如何使用，或者说如何在应用场合中套用这些数学模型。反而是平时数学上大家最头疼的那些推论啊、题海战术啊，在AI学习过程中可以暂时忽略掉。
不怕大家不信，熟悉数学模型的应用虽然特别简单，但有的时候还能反哺到推论的学习。所以，学不会大学数学课程的朋友，说不定反而能在我们的AI课程上找到突破，实现借道超车呢。
总而言之，即使是那些大学数学课基本都用来刷朋友圈的学渣同学，你们也可以应付AI课程的学习。打个比方，如果大学数学课程是教大家研发汽车，我们AI课程中的数学部分就是教大家学开车。
那么，如果我不想去掌握这些数学知识，可以学习AI吗？
可以，其实AI从业者中，拥有强大数学背景、数学知识足以支持一切AI应用场合的人依然是少数。只是，数学基础的缺陷，容易导致大家在从业中遇到一些障碍。那时，大家就需要按照查字典的方式，有针对性地去补充项目中用到的那个数学知识点了。另外，完全不掌握这些数学知识，学习人工神经网络的过程可能会痛苦一些。
二、编程语言
完全不会编程的人可以从事AI吗？
其实可以，不会写代码的AI从业者数量并不少。在AI领域，有一些拥有丰富从业经验的人喜欢大量钻研前沿的科技论文，然后构想怎么把这些最新科技动向投向产业。这类人群往往并不写代码，他们也不会写代码，但他们对于前言科技发展的眼光是敏锐而独到的。怎么说呢？程序猿的工作是满足AI的应用需求，这种人的工作是提出AI的应用需求，也就是充当PM。
所以，编程语言只是AI的实现工具，把编程语言培训美化成AI培训只是培训机构的宣传策略。YESLAB也一直强调，不讲人工神经网络的AI培训都是耍流氓。
不过在这里，小产还是得把丑话说在前面，拥有大量论文积累但不会写代码的人大量存在，并不代表大家应该这样规划自己的职业发展路径。对于新入行的朋友，把广泛阅读科技论文当成绕过学习编程语言的近路，有可能会在入行时遇到求职问题，因为一家企业很难相信一个没有写代码能力、也没有从业经验的新人在AI前沿科技方面能够拥有独到的眼光。
要不然，YESLABPython课程了解一下？
三、阅读论文
阅读科技论文的重要性，小产在前面刚刚介绍过了。那么，对英语阅读能力没有信心，或者不想在论文库里皓首穷经的人可以从事AI吗？
可以，只不过这样一来，大家的职业发展就会遇到瓶颈，或者说会固定在长期从事一线工作的状态。当然，长期从事一线工作也没有什么不好，只是如果大家关注大企业的AI人才需求，一定会发现它们都是十分青睐于那种同时拥有编写代码能力，和积累了大量前沿论文的人才。
那么，很多朋友可能想问，阅读科技论文对英语的要求是什么水平呢？
这么说吧，如果大家雅思阅读考到8.5以上，或者托福阅读考到28……
回来回来，我是说，如果大家四级都考不过，那也不要紧……
英语和数学确实是很多人的老大难，销售小姐姐们也确实反映很多朋友在咨询时都提出了论文阅读的问题。其实，英文水平的提升和论文阅读量的积累都是一个循序渐进的过程，可以提高大家职业发展的上限，但是并不会影响大家进入AI这个行业。
当然，小产注意到大多数负责任的AI培训机构为了消除这个门槛，都在课程中插入了一些论文带读的分享课。YESLABAI公会也决定在例行活动中，适时地选取一些在业内公认很有价值的经典科技论文，和一些比较有潜力的前沿科技论文来为大家进行带读，帮助大家彻底消除英语阅读障碍对诸位了解AI领域前沿科技动态造成的影响。
英文的事情，AI公会可以搞定，近期优惠呦。
四、人工神经网络
如果大学的专业与人工智能不相关，那么人工神经网络可能是大家在大学期间完全没有接触到的一个领域。于是，也有很多人问，不懂人工神经网络可以从事AI吗？
答案是可以，但是不推荐。说的直观一点吧，完全不懂人工神经网络从事AI，就像你在肯德基点了一份老北京鸡肉卷，然后告诉KFC的小姐姐不要加鸡肉。
确实，有很多根本不懂人工神经网络的人也在从事AI行业。在个别知名企业的认证培训体系中，也弱化了人工神经网络知识所占的比重。这是因为这些跨国企业的认证培训体系是服务于推广自身产品的，人工神经网络作为它们产品的核心技术架构，已经集成在了产品内部，受训者未来在工作中扮演的角色只是在它们产品的平台上用编程语言调试它们。
这种简化人工神经网络知识在培训体系中所占比重的做法，对于厂商的好处是明显的，毕竟有能力承担人工神经网络教学的人在行业中凤毛麟角，而培训师资人数受限则会限制产品推广的效果。学习这种课程的人只要拥有编程基础就可以比较快地上手，但却会在开源的时代背上比较浓重的厂商背景，压缩了职业发展的空间。当然，大多数厂商的认证培训体系，包括华为推出的HCNA认证中，还是会包含对人工神经网络的介绍。
其实，人工神经网络并不是太高深的技术。它说白了就是始于大脑仿生学的一种逻辑图，如果其中不包含数学函数，看上去比计算机网络的拓扑图都要容易很多。大家完全不需要特别担心这部分内容学不会啊。
总之，相比于担任网络工程师，从事AI技术人员的门槛确实提高了。根据入门同学大学各类基础课程的掌握水平不同，我认为门槛大概提高了10%-30%。但门槛的提高客观上增加了这个行业从业者的含金量，让从业者仅凭一段短时间内的集中投入，就可以拥有一份薪酬更加可观的体面工作。所以，有句话怎么说的来着？一件事的对与错，取决于你看待它的角度。
最后，相信大家也看明白了。这篇文章通篇就是向大家传达一个理念：学AI不怕起点低，AI从业者也不都是全才。
不过，凡事都得有个度。前一阵，一位销售小姐姐问我，有个咨询的大哥哥问她，不会数学，不懂人工神经网络，不想学编程，也不打算读论文，能不能直接搞AI？
（THEEND）
www.yeslab.net
中小学人工智能课程内容设计及实施案例分析
我国中小学人工智能教育取得飞速发展与瞩目成绩的同时，也存在以下几点主要问题。
其一，缺乏完善的课程体系，无论是国家课程还是校本课程，人工智能教育都是依托其他课程开展的，这导致了人工智能教育内容分量难以确定，目标难以明晰。横向来看，教学内容过于碎片化，学生难以构建相关知识体系；纵向来看，学段间的人工智能教育内容联系不够紧密，这既不利于学生循序渐进的知识与技能学习，也使得教师难以把握学情从而导致教学目标与教学效果之间的落差。此外，现阶段中小学人工智能教育的教材大多属于产品说明书或用户指南[4]。
二、中小学人工智能课程设计
表1中小学人工智能课程目标及内容架构
人工智能技术虽然复杂深奥，但是其应用广泛且贴近生活，知识内容间紧密联系，对学生而言并非是不可感知、无法构建的。以人工智能为依托培养学生的计算思维、智能素养也并非是难以实现的。教师如何设计人工智能课程内容以及课程间以何种方式组织就显得尤为重要。
（一）中小学人工智能课程内容设计案例
下面，以初中年级人工智能课程中的“智能灯”为例对中小学人工智能的课程内容设计做详细阐述。“智能灯”一课意在通过学生对于生活中常见情境下智能灯的设计了解其背后设计原理，能够通过模块化程序设计和python代码编写出智能灯的程序，激发学生对于人工智能在生活中应用的兴趣。“智能灯”课的具体课程内容设计如图1所示：
图1以“智能灯”为例的人工智能课程内容设计
1.问题提出，明确任务
问题提出：绿色、环保、节能、和谐是当今生活的主旋律，智能灯的出现深化了人类与灯光之间的关系。请同学们结合生活实际谈一谈你所了解的智能灯！
明确任务：明确智能灯的设计要求——内置监测外界光线强度传感器，当光敏值大于700时，灯自动打开，当光敏值小于700时，灯自动熄灭。
2.深入探究，设计展示
深入探究：请学生利用可视化工具，例如思维导图，深入理解智能灯的设计要求，分析其所需要的元器件并搭建其真实应用的简易场景。
设计展示：小组通过分工利用模块化程序语言和python语言对智能灯进行设计，调试形成小组作品，并对本组作品进行演示和分享，讨论这两种不同的计算机语言在应用时的异同之处。
3.总结反思，拓展提高
以思维导图的形式回顾智能灯设计的全过程。在实际生活中往往面临着更为复杂的情境，当外界光线昏暗，智能灯会自动给打开且不能自动关闭，这也造成了一种资源浪费。进而引发学生对智能灯更深入的思考，完善、改进作品设计，为之后的课程内容做好准备。
本案例从生活实际出发引发学生的学习兴趣，在内容设计过程中通过对可视化工具的利用帮助学生理清思维脉络，不仅重视学生对模块程序和计算机语言的学习利用，更是通过比较二者的语言风格加强学生对编程的深入理解，进而培养学生的计算思维。
（二）中小学人工智能课程组织案例
人工智能虽然是一个知识体系丰富的新兴技术领域，其内容架构设计包含人工智能基础、算法与编程、机器人与智能系统等多个模块。表面看起来是彼此独立、互不关联的内容，但实际上，无论是技术特点还是知识内容都是可联系、可互通的。忽视了课程内容间的联系、放弃将内容整合成为模块是无法将人工智能的原理与技术讲解透彻的，也无法将计算思维和智能的培养渗入课堂。因而，以综合任务为导向的模块化组织中小学人工智能课程不仅能够有效帮助学生构建人工智能知识体系，更有助于教师组织形式丰富、内容多样的系统课程，增加课堂趣味性、有效性。
以“模拟城市交通系统”为例组织相关课程内容。如图2所示，智能路灯、自动道闸、智能信号灯、环线巴士、无人加油站原本都是独立的课程内容，根据课程与生活实际的联系整合成模拟城市交通系统为主题的模块。教师利用5-10个课时实践此模块，引导学生设计完成模拟城市交通系统这个综合任务实践每课内容，帮助学生在体验人工智能的同时，创造性地应用人工智能解决实际问题。
图2“模拟城市交通系统”课程模块
三、中小学人工智能课程实施策略
（一）跨学科整合式教学
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。它的涉及领域除了计算机科学外，更包括了生物学、心理学等。跨学科的整合能够将数学、生物、神经科学等多学科知识与人工智能知识相融合、渗透。在这个过程中，教师不仅能够利用其他学科知识帮助学生理解人工智能知识内容，更利用其他学科思维帮助学生培养计算思维的核心素养。跨学科整合式的教学是将人工智能学科与其他相关学科进行融合，以项目形式实践课程内容，利用人工智能技术创造性地解决实际生活问题。以“机器视觉”一课为例设计如下，这一课中，教师将人工智能中机器视觉的知识与神经科学相结合（如图3），以人是如何看到事物的为导入，进而类比解释机器是如何“看到”事物的。该教学设计在渗透了脑科学知识的基础上，帮助学生联系生活实际体验人工智能的应用与价值。
图3“机器视觉”与神经科学知识融合
（二）情境游戏化教学
由于中小学学生的认知水平存在局限性和差异性，以及人工智能领域知识特性，学生难以通过讲授和演示直接理解课程内容。人工智能技术的发展也为创设情境提供了条件，教师完全可以利用人工智能技术的应用反哺课堂教学，帮助学生增强学习的体验感，对人工智能技术形成直观、形象的理解。借助游戏化的角色、模式以及元素，为学生提供丰富、有趣的学习内容；通过机制、增益等策略，能够丰富学习者的经历和体验，同时提高学习者在活动中的参与率和巩固率[9]。因而，将情境的创设与游戏化学习相结合，有利于增强人工智能教学课堂的趣味性、个性化。例如东南大学举办的人工智能为主题的夏令活动中实施的“火灾演练”，要求学生扮演消防员在模拟灭火行动中完成救援。创设的火灾情境融合机器人小车巡线、FPV第一视角等教学内容。氛围营造、综合竞赛及消防员的角色扮演都极大激发了学生的课堂兴趣及参与感。该项目在实践中得到了学生与教师的一致肯定。该设计能够帮助学生将人工智能知识与生活实际相联系，建构开源硬件的知识体系。鼓励学生在游戏化式轻松的教学环境中大胆创新。从而达到培养学生核心素养与创新能力的目标。
表2“火灾演练”项目内容
面向中小学开展人工智能课程有利于学生了解现代科技发展、适应未来生活有着重要的意义。目前，我国中小学人工智能教育尚在探索发展阶段，无论是课程内容的设计还是其组织方式、或是教学策略均未成型，本研究希望借以案例的分析，促进研究者对中小学人工智能课程设计广泛、深入的思考。
参考文献
[1]国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知[EB/OL].
[2]教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知
[3][7]谢忠新,曹杨璐,李盈.中小学人工智能课程内容设计探究[J].中国电化教育,2019(4):17-22.
[4]徐多,胡卫星,赵苗苗.困境与破局:我国机器人教育的研究与发展[J].现代教育技术,2017,27(10):94-99.
[5]周邵锦,王帆.K-12人工智能教育的逻辑思考:学生智慧生成之路——兼论K-12人工智能教材[J].现代教育技
术,2019,29(4):12-18.
[6]解月光,杨鑫,付海东.高中学生信息技术学科核心素养的描述与分级[J].中国电化教育,2017(5):8-14.
[8]李德毅.AI——人类社会发展的加速器[J].智能系统学报,2017,(5):583-589.
[9]祝智庭,魏非.教育信息化2.0:智能教育启程,智慧教育领航[J].电化教育研究,2018,39(9):5-16.
东南大学百研工坊：21世纪是我国创新型人才培养的关键期。东南大学百研工坊（儿童发展与教育研究所）结合信息技术、生物医学工程、脑科学技术，进行青少年科学素养的国际比较研究和学生核心概念掌握水平的评测系统的研究与开发，我们的目标是：（1）面向中小学学生综合能力发展的steam研究；（2）通过实证教育研究，探究科学素养的本质及有效的培养途径；（3）将科学素养的传统评测方法与现代信息技术相结合，探究基于ECD模型的学生科学素养评测方法研究；（4）运用ERP、EEG和眼动等脑科学技术，开展对学生核心概念熟练掌握程度的评测研究。
责编：罗培
推荐关注：韦钰院士公众号
可鑫的科学漫步
介绍有关神经教育学、神经信息工程和科学教育的相关信息
推荐书籍
滑动查看更多>>>返回搜狐，查看更多