寫給中學生看的AI課:AI生態系需要文理兼備的人才

隨著資訊科學的蓬勃發展,AI已經成為生活中各個領域不可或缺的名詞,從自駕汽車到到銀髮族長期照護,甚至是演奏貝多芬的音樂,都可以見到AI的影子。面對此一浪潮,教育部除了制定108課綱,希冀加強學生的素養,也推出許多AI學習平台和AI競賽,提供社會大眾充實AI知識的管道。

此次演講邀請到國立中央大學資訊工程學系蔡宗翰教授,分享現代人培養AI素養的方式,在日常生活中如何參與AI的發展,並介紹AI目前已被應用於生活中哪些場域。

國立中央大學資訊工程學系|蔡宗翰教授

彙整撰文|周書瑋

 

● 熱情與跨領域能力——培養AI素養的關鍵

要培養AI素養,首先要了解何謂「素養」。教育部在一零八課綱中對素養的定義是「一個人為了適應現在的生活,和面對未來挑戰時,所應具備的態度、能力和知識」,而要培養真正素養的關鍵,在於學生是否有足夠的熱情,當學習熱情被點燃,只要時間足夠,所做出的成果必然是好的,如果無心投入,無論花多少時間,結果都不會令人滿意。

跨領域和資訊統合是培養AI素養的另一核心能力,開發者需仔細觀察和認識各種細微的需求,並同時具備人文和科學思維,以人文思維去理解受試者的感受、處境和需求;以科學思維解決實際層面的環境困局,才能發明新工具來改善人類生活。舉例來說,要開發應用於醫療領域的AI系統,工程師必須和醫護溝通,理解醫護和病患的身心靈需求;要創造輔助新聞界的AI記者,科學家要先了解各語言的口音、說話方式和語法,並了解記者面對不同主題、新聞時段和受眾,所使用的文字有何不同,讓機器學會語言的不同面向後,人工智慧才能被完善的運用在生活中。

 

● 如何在生活中學習AI

要在生活中學習AI,首先要了解AI的基礎觀念,可以透過臺大科學教育發展中心的科普講座,或教育部人工智慧人才培育計畫「與AI做朋友」相關課程,初步認識AI。

在初步了解AI之後,就要找機會參與AI模型的建構。學生可透過參與教授專題計畫,或和不同領域的夥伴修習跨系的AI實作課程;上班族則可參與公司的AI專案、發想企劃,直接從業界角度尋找創新的可能,也可和具備資訊工程技術實作能力的夥伴合作,報名AI競賽。無論是參與AI專案或發想計畫,擔任資料處理或標註工作,我們都會在過程中對AI的運作方式、能力限度以及讓AI運作所需的在資源有更深切的體驗,當我們確認自己有能力也有熱情建構模型,就可以開始學寫程式了。

在生活中落實AI很重要的一點是,訓練自己用AI的思維看世界。我們可以先從最熟悉的場域,尋找AI可解決的問題,再思考這個問題適不適合用AI解決,如果適合,又要如何對應到AI任務上,進而評估該AI系統實際實施的機會、是否符合人文精神等。舉例來說,如果我們想開發AI咖啡廳店長,就要先觀察咖啡廳店長平常要做什麼,需要具備什麼能力,像是要能根據顧客性質和言談內容判斷所要推銷的商品,如果看到情侶顧客,可以順口詢問對方是否要加購蛋糕,但如果客人只有一位,就可省略次段對話,代表AI店長需配有視覺偵測器來察言觀色,也需要語音辨識器來和客人口語互動。然而,並非所有問題都適合透過AI來解決。當決策複雜、每個人對答案看法不一,或問題過於單純,用簡單的規則即可解決,就不需要讓AI上場,前者像是房屋裝潢喜好,後者像是收銀工作等。優良的AI系統發明者必須思考「為什麼這個問題要透過AI來解決?」,也就是讓AI具備溫柔的人文精神,而非只是冰冷的機器。

 

● AI在生活中的應用

AI雖然是一項科學技術,但也可被應用於藝術領域,像是近年將AI應用於「貝多芬第十號交響曲」的演奏。音樂可以被視為一種廣義的語言,因此團隊就利用自然語言處理「文本生成」類似的方法,提供AI一些初始的音樂片段,讓模型接著產生後續的音樂。研究團隊模仿人工智慧學習語言的方法,將語言學習的資料庫來源,從維基百科改為當代樂曲;將學習任務由克漏字填充改成作曲,對人工智慧模型進行預訓練,讓模型熟悉音符排列的方式。預訓練完成後,再以貝多芬的九首交響曲作為更進一步的學習資料庫,讓模型根據新的資料庫進一步微調曲風,演奏出「第十號交響曲」。整個學習過程基本上可分成四大階段,第一階段是選擇適當的主題,並在此基礎上譜出更長的音樂序列;第二階段是搭配和弦產生旋律;第三階段是橋接任務,在兩個音樂片段間添加一到兩個元素,使音樂聽起來更圓滿;最後階段則是完整的管弦樂編曲。

這個例子清楚地體現了人類和AI合作無間,雙雙展現彼此的價值。倘若沒有歷史學家和音樂學家梳理貝多芬草稿,AI不可能獨力完成作曲工作;如果少了AI掌握音樂大數據,將同代樂曲內化到預訓練模型中,並在訓練階段學習貝多芬交響曲的風格,人類要獨立填補貝多芬留下來的大片空洞,也幾乎不可能。

AI也可被應用於資訊守門,人類能讓模型學習尋找權威知識庫中是否有類似的敘述來支持該訊息描述的事件、主張和說法,進而模仿人類進行事實查核工作。此外,AI在銀髮族照護也扮演重要角色,像是仿真的照護機器人娜丁,能觀察眼前老人的表情和情緒,給予銀髮族身心靈的陪伴;在交通運輸方面,AI能幫助駕駛判斷當下應該要轉動方向盤或踩煞車;在文史研究上,AI能分析過去糧荒記錄,製成古代蝗災熱區圖。

 

● AI在未來的展望

在資訊爆炸的時代,學習AI的資源相當豐富,重點在於我們是否具備學習動機和正確態度。AI也已被廣泛應用在生活中各個層面,因此我們更需要具備足夠的素養,主動發掘AI可解決的問題,並基於倫理判斷什麼可為什麽不可為,努力走出既有的框架,對任何事物保有求新求變的開放心胸,迎接資訊日新月異的浪潮。

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