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清華大学の AI への取り組み: 洞察力だけでなく、貴重な経験も提供します。

2020年4月30日 18時05分
はじめに:40年間の積み重ねが鍵となる。

今は変化の時代です。

人工知能は、科学研究の新たなパラダイムとして急速に発展しています。産業応用に大きな変化をもたらすだけでなく、伝統的な学問分野にも徐々に破壊的な影響を与えています。

機会を捉える大学は潮流に逆らって立ち上がることができるが、そうでなければ時代に見捨てられるだろう。

2018年4月、教育部は「高等教育機関における人工知能イノベーション行動計画」を発表し、「人工知能分野における人材育成を強化する」こと、「2020年までに50の人工知能専門大学、研究所、または学際研究センターを設立する」ことを目標としました。この目標は現在、ほぼ達成されています。

プログラムを立ち上げることと、それをうまく運営することは別問題です。人工知能プログラムを効果的に運営し、AIを切り札として活用する方法は、すべての大学が慎重に検討すべき課題です。

清華大学の張波院士は4月30日、情報技術新工学産学研究連盟が主催した「人工知能専攻の運営方法」と題した人工知能教育に関するオンライン公開講座で、一流の人工知能専攻を築くには、学部教育、大学院生のトレーニング、一流の研究室、国際協力と交流、一流の教員の育成という5つの要素が不可欠であると述べた。

張波院士は公開講演で、清華大学における40年以上にわたる人工知能開発の歩みを5つの側面から考察しました。張波院士の言葉を注意深く読み解くと、清華大学のAIへのアプローチは、洞察力に富んだ観察に加え、長年の経験の蓄積にも根ざしていることがわかります。一流のAI分野は常に、数十年にわたる専門知識の蓄積の上に築かれています。

そこから学び、模倣する価値があります。


1. 学部教育

張波院士は、清華大学の学部教育は「一般教養」を重視しつつ「専門知識」も適切に考慮し、高度な人工知能人材の育成を目指していると指摘した。これは主に以下の3つの側面に反映されている。1. コンピュータサイエンスの枠組みの中で学生を育成し、数学とコンピュータサイエンスの確固たる理論的基礎を身につけさせること。2. 人工知能に関する質の高い専攻・副専攻科目を設置すること。3. 神経科学や文学などに関連する学際的な科目を含む、豊富な選択科目を提供すること。

清華大学の人工知能学部教育はゼロから始まり、40年以上の発展を遂げてきました。

1978年、文化大革命が終結し、改革開放政策がまだ進行中であった頃、清華大学は既にコンピュータサイエンス学部内に「人工知能と知能制御」の教育研究グループを設立し、「コンピュータ応用技術」学科において人工知能分野の学部教育を開始していました。これにより、清華大学は当時の中国の最先端に位置づけられました。

その後、1979年に清華大学は学部生向けの選択科目「人工知能入門」を開講しました。教育経験の蓄積と国際的な最新研究への理解を深めた清華大学コンピュータサイエンス学科は、1983年に学部カリキュラムを改訂し、「人工知能」を必修科目としました。同時に、教育の質の向上を目指し、教員たちは人工知能に関する教科書を次々と編纂しました。その中には、広く読まれている『人工知能の原理』(施春易、林瑶瑞)、『人工知能とその応用』(徐光有編)、『人工知能ハンドブック』(鍾玉卓編)などがあります。

40年以上の発展を経て、清華大学のコンピュータサイエンスのカリキュラムには現在、人工知能に関連する多くのコースが含まれています。

上の表に示されているように、パターン認識、データマイニング、機械学習入門、人工ニューラルネットワークなどのコースは、清華大学のコンピューターサイエンス学部の学生のカリキュラムの一部になっています。

カリキュラムの設計は、主に清華大学人工知能研究所(国家重点実験室の中央実験室でもある)が担当しています。例えば、2019-2020年度のカリキュラムは以下のとおりです。


2. 優秀な大学院生の育成に注力する

質の高い大学院生を育成するためには、2 つの重要な側面に重点を置く必要があります。1 つ目は、質の高い学生プールを確保すること、2 つ目は、優れた指導者を擁することです。

最前列は指導教員 5 名で構成され、後列は修士課程第 1 期生で構成されています。

張波院士は、清華大学初の人工知能修士課程の学生を例に挙げました。1978年、張国軒、張周才、王嘉欽、鄭学忠、唐建邦、厳俊偉の6名が修士課程に入学しました。彼らの指導教員には、徐万勇、黄長寧、徐瑶瑞、石春義、劉志珍がいました。これらの指導教員は、その後20~30年にわたり、わが国の人工知能分野の先駆者であり、その支柱となりました。また、最初の6名の修士課程の学生も、それぞれがそれぞれの分野で重要な人物となりました。

大学院の研修プログラムに関して言えば、清華大学の専門コースは非常に広範囲にわたり、人工知能のほぼすべてのサブフィールドを網羅しています。

1978年に修士課程の学生募集を開始し、現在までに400名を超える修士課程の学生を輩出しています。また、1986年には人工知能分野の博士課程の学生募集を開始し、現在までに約250名の博士課程の学生を育成してきました。

では、清華大学の人材育成戦略とはどのようなものでしょうか?近年を例に挙げると、以下のグラフは清華大学人工知能研究所の2017年から2019年までの修士課程および博士課程の卒業生数を示しています。博士課程への投資割合が増加している一方で、修士課程への投資割合はそれに応じて減少していることがわかります。

さらに、人間知能研究所には現在、博士課程124名、修士課程67名が在籍しています(2020年4月現在)。これらの人材は、今後長きにわたり、我が国の人工知能分野の未来を大きく担う存在となるでしょう。

以下は、近年、清華大学で人工知能を専門とする大学院生が受賞した賞の一覧です。

AI 分野の人々はこれらの賞の権威をよく知っているので、詳細には触れません。

この中には、清華大学の孫富春教授、朱軍教授、段潤耀教授、劉志遠准教授など、多くの著名な学者の名前が挙げられます。


3. 優秀な大学院生の育成に注力する

一流の人工知能プログラムを構築するには、一流の実験室が必要です。

1985年、清華大学は「インテリジェントロボット工学」研究所を設立しました。

清華大学は1990年に知能技術・システム国家重点実験室を設立しました。この実験室は現在も、主に知能研究を専門とする国家重点実験室として機能しています。この実験室の重要な特徴は、人工知能の基本原理と手法の研究だけでなく、応用技術やシステム統合技術の研究も行っていることです。これは、最先端の研究と、複数の分野や異なる技術の融合を反映しています。

当実験室は、国家重点実験室評価において3回連続A級実験室に認定され、集団「金牛賞」を2回受賞しました。1997年には、情報電子分野の18の国家重点実験室の中で第1位にランクされました。

4. 国際協力と交流

協力は双方に利益をもたらし、交流は視野を広げます。一流の人工知能プログラムの開発は、単独では不可能です。

張波院士は「世界レベルの人工知能プログラムを開発するには、国際協力と交流を強化しなければならない」と強調した。

清華大学はこの点に関して多くの取り組みを行ってきました。

まず、企業からの資金援助を受け、清華大学の研修プログラムに世界的に著名な教授を招聘する「教授職プログラム」を3回実施しました。主な活動は講義と博士課程学生の共同指導で、教授陣は毎年合計9ヶ月間清華大学で過ごすことが義務付けられました。

清華大学は合計3つのフェーズを実施しました。

最初のコホートは2003年から2006年にかけて実施され、主にコンピュータサイエンス理論の教授が参加し、チューリング賞受賞者のアンドリュー・ヤオ氏がチーフコーディネーターを務めました。ヤオ氏はこのプログラム終了後、清華大学の終身教授に就任し、ヤオ・クラスを設立しました。

2009年から2012年にかけての第2期生は、主に神経科学と認知科学に焦点を当て、この分野の著名な教授陣のほとんどが参加しました。米国科学アカデミー会員のマイケル・メルゼニッチ氏がチーフ・コホートを務めました。メルゼニッチ氏の任命後、王暁琴教授は清華大学の教授に就任し、李兆平氏も一時期同大学で教鞭をとりました。荘秉璜教授は、第3期生のチーフ・コホートに直接就任しました。

2013年から2016年にかけての第3期は、人工知能とロボット工学に重点が置かれました。教授陣には、中国と長年にわたる協力関係を持つ、フェイフェイ・リー氏、ボー・シン氏、チー・ティエン氏など、多くの著名な人物が含まれていました。

清華大学は、世界各国から留学生を募集し、エリート教育を提供するための計算科学修士(MSC)プログラムも開設しました。このプログラムは2年間で、工学修士号を授与します。朱軍教授の指導の下、3名の学生が優秀な成績を収めました。

さらに、清華大学は多くの国々と長期的な協力関係を築いています。例えば、

1) 2010年、シンガポール国立大学と次世代検索技術に関する共同研究センターを設立しました。両者は人材交流だけでなく、博士課程の学生の共同育成も行いました。

2) 2009年にウォータールー大学とインターネット情報検索の共同研究センターを設立しました。

3) ドイツとの国際協力プロジェクト。最初のプロジェクトは2006年に開始され、2つのフェーズに分かれていました。主に自然人工認知システムにおけるパターン相互作用に焦点を当て、博士課程の学生を共同で育成し、学際的な研究を行うことを目指していました。

4) 清華大学とシドニー工科大学は2013年に量子コンピューティングの共同研究所を設立しました。

5) さらに、中国国家自然科学基金による重要な国際協力プロジェクトがあり、機械学習に重点が置かれており、期間は2017年から2029年で、清華大学の朱軍教授とカーネギーメロン大学の共同研究です。

6) 2020年3月、ボッシュと機械学習の共同研究センターを設立しました。協力開始式はオンラインで開催され、5年間継続されます。


5. 教育・研究の実践を通じて一流の教員を育成する。

上記4点は目標と方法ですが、一流の教員こそが全ての理念の基盤であり礎です。


清華大学は人工知能の発展について非常に明確な理解を持っています。

研究面では、清華大学は1978年に人工知能専攻を設立し、関連研究の実施と大学院生の募集を開始しました。当初は、人工知能理論、エキスパートシステム、ロボット工学など、限られた分野に限定されていましたが、40年の発展を経て、現在では人工知能のほぼすべての分野を網羅しています。

具体的には、1)人工知能の基礎理論と方法、2)知識知能(知識表現、推論、不確実性の処理、知識グラフなど)、3)知覚(視覚知能、聴覚知能、触覚知能など)、4)ヒューマンコンピュータインタラクション、ビッグデータ知能、知識獲得など、5)自然言語処理、6)インテリジェント制御とロボットシステム、7)学際研究(数学、神経科学と認知、心理学、社会科学など)の7つの主要な側面があります。

特に最後の点です。清華大学は2018年6月、学部横断的かつ学際的な共同研究機関である清華大学人工知能研究所を設立しました。同研究所は「一つの核、二つの融合」という発展戦略を堅持し、人工知能の基礎理論と手法の研究に重点を置き、幅広い学際融合と、産学連携、そして学術界と企業間の広範な連携を積極的に推進しています。

張波院士は「清華大学はこのプラットフォームを活用して、複数の分野にわたる優れた人材を集める利点を生かし、ハイレベルの国際協力を通じて、人工知能分野での優秀な人材を育成・集める世界クラスの拠点を確立したいと考えている」と説明した。

清華大学人工知能研究所は、過去1年間で9つの研究センターを設立しました。これらのセンターのスタッフには、情報科学技術学院のコンピュータサイエンスの教員だけでなく、学内18学科の教授陣も含まれており、高度な学際的連携が実証されています。

科学研究の発展は必然的に才能の成長につながります。

清華大学の人工知能分野の研究チームを見てみると、優秀な地元出身の人材が多数いることに気がつくだろう。

これらはすべて、中国の AI 分野で最も将来が期待される学者たちです。


6. まとめ

人工知能を学問として発展させることは、一夜にして達成できるものではありません。大きな進歩を遂げるには、深い洞察力、長期にわたる取り組み、そして経験の蓄積が必要です。

清華大学は40年以上の発展を経て、AI分野で世界の最前線に立っています。

コンピュータサイエンス分野で最も有名で権威のあるCSランキングによると、清華大学は2010年から2020年にかけて人工知能分野で世界第2位にランクインし、CMUに次ぐ成績を収めました。また、2015年から2020年の評価では、清華大学は世界第1位でした。これらの結果は、清華大学における人工知能分野の発展の正しさを如実に示しています。

もちろん、人工知能は急速に発展している分野です。一方では、時代の変化に対応し、AI人材の育成も発展のスピードに追いつく必要があります。一方で、高等教育機関におけるSTEM教育、特に学部教育には共通のパターンがあり、一定の安定性を維持する必要があります。これら2つの側面のバランスを維持することが、人工知能分野の高等教育を成功させる鍵となります。


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