褚君浩：智能时代与创新人才培养 | 上海教育传媒网
作者 | 陈之腾
摄影 | 总社摄影部
“对于创新人才培养，两个途径是：知识传承，科学实践。三个能力是：学习新知识的能力，解决实际问题的能力，开拓创新的能力。”
作为人类发展的新领域，人工智能已经给社会生产生活方式带来了深刻的影响。习近平总书记4月25日在主持二十届中共中央政治局第二十次集体学习时强调“推进人工智能全学段教育和全社会通识教育，源源不断培养高素质人才”，4 月 29 日在上海考察时指出“人工智能是年轻的事业，也是年轻人的事业”。这为我们推进人工智能人才培养提供了科学指引和根本遵循。
3月28日，教育部召开以“人工智能与教育变革”为主题的国家教育数字化战略行动2025 年部署会，教育部党组书记、部长怀进鹏指出，要科学把握人工智能在教育强国建设中的定位、方向、方法，积极推动人工智能赋能教育强国建设。
在教育强国建设的新征程上，我们如何拥抱人工智能，全面赋能教育教学变革，推进教育高质量发展？我们对话中国科学院院士褚君浩，请这位“心系科普的院士”，探讨人工智能带来的时代之问。
Q：对人工智能这位“新伙伴”，人们既期待它带来的机遇，又担忧它带来的挑战。您认为人工智能现阶段处于怎样的发展趋势？以人工智能技术为代表的智能时代，其特点表现在哪些方面？
褚君浩：近年来，人工智能发展很快，比如ChatGPT出来之后，又出来一个GPT-4o，后来又出来Sora，可以根据文字生成视频。现在，视频变成文字也实现了。复旦大学有一个课题组致力于研究将视频呈现内容变成文字，这对盲人很有意义。盲人走在路上的时候拿着摄像头，摄像头将视频转化为文字，再转化为声音传送到盲人耳朵里。此外，现在脑机接口、人形机器人都发展得非常快。智能化系统的三大支柱——动态感知、智慧识别、自动反应，正不断走向成熟。
我们接下来会迎来智能时代。人类已经经历了以机械化为特征的第一次工业革命，以电气化为特征的第二次工业革命，以信息化为特征的第三次工业革命，现在我们即将开始第四次工业革命，其特征是智能化。我们人类将走进智能时代。
智能时代的特点，就是将智慧融入到一个具体物理系统，人工智能融入到物理世界。它的技术趋势就是智能化分布式能源系统，智能化复杂体系。比如智慧城市、ChatGPT、Sora、Deepseek、人形机器人、智能化制造技术、智能化诊断修复技术、脑机接口、AI For Science、AI融入物理世界，等等。所以人工智能是我们智能化系统里面很重要的一个部分，也是标志性的。
因此，我们人类进入的是以人工智能为代表的智能时代，而智能时代的核心是智能化的系统。
Q：不同时代需要的人才是不一样的。智能时代需要什么样的人才？为了迎接智能时代的到来、更好地应对智能时代的机遇和挑战，学习者可以做哪些准备？
褚君浩：回答这个问题前，我们先要弄清楚，智能时代科技发展基于哪些技术。在我看来，有两个核心技术很重要，第一个是实时感知技术，即传感器，第二个是智慧分析技术。
传感器非常重要。传感器类型有很多，如化学传感器、物理传感器。物理传感器有光、电、声、磁、热。以红外传感器为例，我们的目的就是要让传感器成为“慧眼”，用它来感知世界，一看就知道是什么、想什么、做什么，它能全天候感知。比如，它可以夜里看到东西、能知道温度分布，这就需要不同波段的高性能光电传感器。比如，苹果在可见光照片里是很好看的，但是用短波红外看却发现，这个苹果坏了。再比如，一个拿着报纸的人在可见光照片里应该是正人君子，但如果我们用波长很长的太赫兹波长对他拍照，就能发现报纸里藏着一把刀，可以判断这个人可能是恐怖分子。
这样的技术我们已经在使用，比如我们乘高铁，进站的时候有一个大赫兹人体安检系统。有一次我乘火车，我们专门做了一个测试，试试这个安检系统好不好用。我进去的时候在胸口放了一个保温杯，测试安检系统能不能发现。我出来的时候，安检人员问我：“老先生你胸口放了什么东西？”我说：“我放了一个保温杯。我看你们的设备灵不灵，如果看不出来就说明你这个设备没有用，如果看出来了说明你这个设备是有用的。”这个也是一种智能化的分析技术。
这次俄乌冲突中，红外系统用得非常多。士兵在无人机上放了一个非智能的探测器，可以发现目标，发现目标后可以一次性打击，而且如果发现一边有导弹过来，另外一边可以用导弹撞掉。这种技术在战争中都已经用上了。比如导弹，一颗导弹发出后对方可以发另外一颗导弹把它打掉。这就是智能化时代的智能化系统在军事上的应用，它能够动态感知，能够智慧识别，能够采取措施。
智能化的系统在天气预报等民用事业上的应用规模更大。中国科学院上海技术物理研究所做的风云4号气象卫星，里面有宽光谱探测分析系统，它不仅白天可以看风云，夜里也可以看风云，可以对我们的大气做CT，温度、湿度都能检测出来，可以提供非常精准的气象预报。我们即将去往的目的地，几点到几点的天气是什么样的，它能精准预报。对台风，它也可以精确预见，能预测到台风什么时候到什么地方。
这样的技术也用在我们的航天事业上，比如嫦娥三号和嫦娥四号登月时携带了月球车，分别在月亮正面和月亮背面探测，运用的就是智能化系统的传感技术，从采集的光谱分析月球表面成分。后来天问一号火星任务着陆火星的祝融号火星车，其在火星上的探测作业也是用的智能化系统的传感技术。它采集火星表面的光谱、分析火星表面，需要用到动态感知探测器。不同波段的探测器得到各种光谱数据，由此来分析火星表面的成分。
芯片虽然小，但集成了感知、计算等功能。机器狗看到“L”就左转，看到“倒L”就右转，看到“T”就扑倒，它的“智能”大多来自于体内一块小小的芯片。智能化的人形机器人也是如此，也集成了很多核心技术。它有很多传感器，比如说有力矩传感器，有视觉传感，有惯性传感器。我们要实现感官识别，通过大脑进行分析，把很多技术集成到人工智能的系统，所以我们要发展“感知—分析—行动—融合”集成人形机器人。这项技术发展也很快。
具备以上这些技术，我们才能把人工智能这件事做起来。那么把人工智能这件事做起来，对人才有什么要求？
我们需要数理化基础知识一步步实现这些技术。比如做一个器件，里面要用到材料技术，我们需要学习器件结构、物理模型、工业化应用、工艺实现，需要具备物理基础和化学实验基础，要有科学思维方法和科学精神，要有科学兴趣。
科学技术发展需要优秀人才，解决国家重大需求、科学前沿问题，实现科技创新，特别需要创新型人才，需要科学家、工程师，需要高素质技术人才。我们要学好基础知识，尤其是中学阶段，包括大学阶段的基础知识，都要好好掌握好；要善于思考、善于提问、善于实践、善于探索；要培养两种能力——学习新知识的能力和解决问题的能力。
Q：智能时代我们既需要具体项目的执行人，也需要引领技术革命的创新型人才。这样的创新型人才该如何培养？
褚君浩：前几次工业革命涌现了大量的科技成果与杰出的科学家。我们也希望，第四次工业革命中也会涌现出一批杰出的科学家。
在人工智能时代如何培养创新型人才？这个问题我去问了人工智能Kimi，它回答得很好，它讲了教育模式创新、教育方法创新，讲了培养批判性思维、加强基础知识能力、积极参与实践活动、关注行业动态等。这些都对，因为它是从网上搜来的。网上搜来这么多素材，然后去总结，当然是对的。但是，如果你只是询问人工智能、搜索总结已有答案，而没有自己的思路，那肯定是不行的。如果我们拿这样的东西来指导和培养学生，当然不可行。我们必须根据实际情况提出我们自己的思路。
总的来说，现在人工智能的发展是两个方面，一个是怎么推动人工智能的发展，一个是怎么运用人工智能做科学研究。
2024年的两个诺贝尔奖正好体现了这两个方面。获得2024年诺贝尔物理学奖的两位科学家，他们就是将大脑神经网络计算用到人工智能的计算模式里。这就是通过科学推动人工智能的发展，这个事情正是我们要做的。我们培养学生时，不是仅仅培养他们怎么应用人工智能，还要能够推动他们将人工智能与各个领域结合起来。获得诺贝尔化学奖的三位科学家，他们是将人工智能与蛋白质科学融合，一方面用计算软件构建出全新蛋白质结构，另一方面则基于氨基酸序列开发出名叫“阿尔法折叠2”的人工智能模型，实现对蛋白质复杂结构的预测。这是用人工智能技术做研究。这两个诺贝尔奖，前者展现的是怎么发展人工智能，后者展现的是怎么运用人工智能工具做科学研究，找到最佳参数，更快捷更方便地学到新知识。
将人工智能与STEM学习理论相结合、与人工智能核心技术基础学习相结合、与人工智能应用场景相结合、与人才培养和探究课程设置相结合、与科学教育培养创新能力相结合、与培育科学精神相结合，等等，这些都是我们要做的。
在这个过程中，我们还要注意培养人才根本性问题。一是要遵循科技创新规律，培养具有科学精神的优秀创新人才；要遵循科学发展规律，来融合STEM学习理念。二是要激发兴趣，点燃好奇心，培养思辨能力。三是要培养追求极致、精益求精的工匠精神。四是要加强人工智能在科学教育里面的应用。
我们的科学研究实际上就是做实验或者说观察，找到关联性，提出假设，得到预测和推理，再进行科学实验，验证对不对。如果不对，就修改关联性和假设，如果对，就得出理论，进一步建立模型或者是建立知识。建立了模型，推动工程技术的应用，获得知识就可以进行科学传播。这个里面，实践非常重要，思考非常重要。
发现规律、发展技术、用于工程，这样的理念已经得到广泛传播。现在有的普通高中开设了一门通用技术课程，内容涉及到力技术、光技术，体现了从科学发现到技术发明再到工程应用的理念。
Q：2024年10月，习近平总书记给中国国际大学生创新大赛参赛学生代表回信，强调“创新是人类进步的源泉，青年是创新的重要生力军。希望你们弘扬科学精神，积极投身科技创新”。科学精神的内涵极其丰富，您眼中的科学精神是什么样的？
褚君浩：科学精神有四种表现。
一是勤奋。马克思说：“只有在崎岖道路的攀登上不畏劳苦的人，才能到达光辉的顶点。”习近平总书记说：“幸福是奋斗出来的，要幸福就要奋斗。”他们说的都是一个意思。李白小时候不用功，跑到山下看到一个老太太，铁杵磨成绣花针，他很感动，回去就很用功，后来成了大诗人。少林寺的练功房地面都凹进去了，为什么凹进去了？练功时脚蹬地，蹬多了以后就凹进去了，说明练功的过程是很辛苦的。阅兵式上军人的动作非常整齐，但是训练的过程特别艰难，非常整齐的背后是他们付出了很多的努力。足够勤奋，才能为将来的科学探究打好基础。
二是好奇心。我们要提问。对于客观世界的规律和奥妙，为什么是这样？为什么是那样？我们实践的时候为什么这样做行，那样做不行？我们要培养好奇心驱动下的坚毅创新能力、多维思维能力、提问质疑能力、想象思考能力、逻辑推理能力、探索坚持的能力。同时，我们也要积累知识、总结经验。
三是勇于创新、志向远大。有人对诺贝尔奖的3个自然科学类奖项得主的平均年龄做了调查，发现获得诺贝尔奖的研究人员开始核心研究时很年轻，多在30到40多岁。中国女科学家屠呦呦因发现了青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖，成为中国第一位获得诺贝尔科学奖的本土科学家，青蒿素的重大发现是在其41岁左右完成的。所以，我们要勇于创新，要有伟大理想。
四是工匠精神。追求极致，精益求精。要做到极致，需要掌握背后的“道”，知其然，知其所以然。
我们要培育学生创新的潜能，让学生拥有健康的体魄和心灵，充分汲取外界养料，像小草那样，吸收阳光、空气、水分、营养，又谦和又顽强。学生要修炼内在素质，勤奋、好奇、渐进、远志，要凝聚驱动的力量，包括兴趣的驱动、责任的驱动、成就的驱动等，要弘扬奋斗精神。
除了培养学生的科学精神，我们还要培养学生的能力，比如解决问题的能力、发现规律的能力、思考理解的能力、运用知识的能力、实践动手的能力。等等。
对中学生来说，特别需要修炼勤奋、好奇、渐进、远志的基本素质。我们要构建四位一体的创新型人才培养能力，面向科技前沿与应用需求，基于科学规律的核心技术、科学实践与课题研究，通过有效培养方案，形成有特色的课程体系。第一，要推进知识传承的“乐高模式”。单元模块、串并联结构，相互关联，一生二，二生三，三生万物。第二，要推进科学实践的双驱动模式——责任与兴趣的驱动，自由探索与有组织科研的驱动，科学方法与科学精神的驱动、个人发展与社会进步的驱动。
Q：未来已来。站在智能时代下社会变革的关键节点上，中华民族伟大复兴呼唤拔尖创新人才。对拔尖创新人才培养，您有哪些期许？
褚君浩：我们希望大中小学连续不断培养人才，把优秀的人培养出来。我们的远景目标是：耕作一片土壤，成长出大批创新型一流人才。
对于创新人才培养，我总结了两个途径、三个能力和四个面向。两个途径是：知识传承，科学实践。三个能力是：学习新知识的能力，解决实际问题的能力，开拓创新的能力。四个面向是：面向基础科学技术，面向人工智能时代，面向立德树人、德智体美劳全面发展，面向社会发展国家需求。
从信息化的时代向智能化时代迈进，我们现在有很多科学技术和思想理念要转变，我们的生产方式、生活方式都会转变，所以创新人才培养具有十分重要的意义。
我们现在有很多对“未来”的展望，比如未来产业、未来制造、未来能源、未来材料、未来健康、未来空间，等等，但是一切未来的核心，是未来创新型人才。在这个人工智能时代，我们既要有培养创新型人才的计划，又要有利用人工智能技术来增强培养创新人才成效的行动。
