美国国家工程院院士陈世卿:AI引领前沿的智能教育的创新发展

美国国家工程院院士陈世卿:AI引领前沿的智能教育的创新发展

12月19日,2019亚洲国际人工智能教育大会在厦门国际会展中心B1馆1号会场盛大举行。

本次大会由厦门会展集团股份有限公司、厦门会展思尔福展览有限公司主办,现场汇聚了企业大咖、创投机构、协会代表、院校负责人、知名企业专家学者、专业媒体等800多行业人士参会,以“智慧驱动 育见未来”为主题,共话教育行业的未来与机遇。

会上,美国国家工程院院士、美国第三脑研究院院长陈世卿做了《综合脑神经科学,人工智能,超级计算科学,引领前沿的智能教育的创新发展》的主题演讲,他认为,未来,人类将第三脑作为学习强引擎,驱动人脑学习电脑管理,整合人脑与电脑的优势,以超越大脑极限的效率学习,效果远胜任何名师家教和软件。

美国国家工程院院士陈世卿:AI引领前沿的智能教育的创新发展

以下为陈院士现场演讲速记:

今天跟大家分享一下我们这计算机方面前沿研究和未来的展望。现在主要的目的是把我们发掘的技术和理论用在实际上培养中国未来能够创新,能够应用的人才。我们研究的目标,这是我在十三年前开始,第一次发表是在中国香山会议,这是中国一年一度长期科技会议,当初发表了这个中文演讲。第二年2006年在德国世界超级计算机大会上发表第二次英文演讲,以后不再说话,就潜入地下,实际上也在继续研究,现在已经在执行。

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我先跟大家分享一下我们研究的脑科学不是从心理学,也不是从哲学,而是从科学、从脑神经科学起步,所以我跟大家分享几个基础理论。从最下面的是最近的2017年诺贝尔生理医学获奖者,他们发掘从基础脑科学中发现了人类大脑有一组神经元主要的功能是生命中,就是控制每一个人的时间,这是生物医学从基础脑科学中发现的。这让非常高兴,我在20年前在设计人工的时候也想出来这样一个元件,叫TM,现在搞计算机的人都有这样技术。人工的超级电脑和大自然、老天爷给我们的超级大脑有同样的道理就是有TM来控制你的时间。

再上一个是2014年另外一个生物医学诺贝尔获得者,他发掘是人类超级计算机中几组神经元功能是什么,就是GPS,大脑是有GPS的,所以每天开车走到哪里,你记得你去过,这就是老天爷给我们的GPS,是安装在我们大脑中的。再前面是一个2005年,美国纽约大学有一群教授开始研究脑神经科学从视觉开始,从眼睛接受的视觉神经进入大脑,再反射回来,整个过程中的一个一个反应是什么,机制是什么,时间应该多少等等,这是我们最大一批人,也是开始研究的起始点。

现在简单把所有理论,人的大脑有大脑、小脑,大脑是思考学习,小脑是指挥,听大脑的指挥管理我们的手脚,大脑是负责创新的。小脑是是负责执行,指挥管理我们的视角,因为大脑的创新能力,从人类以来已经发明很多的工具,把我们手脚全部延伸出去,所以发明飞机、火箭,都是我们人类大脑想出来的,延伸整个个体的空间。最后一个地方还没有做到,就是怎么样把每一个人的大脑创新能力的机制延伸出去。这就是第三脑的定义。第三脑就是每个人生出来就有的大脑延伸,就是每个个人的人工智能,也就是每个人自己从小到大到老,甚至往生都陪着你走,这就是个人人工智能空间。

什么是第三脑,每个人从娃娃生下来就有了一个人工智能个人空间,就是在云端上面,将来会陪着你一辈子。你从生下来,只要你能够认知学习,你就可以有第三脑伙伴陪着你个人的私人空间,在云端上面陪你。你学他也学,你知识点他也帮着你复习,你老了,他不老,你忘了他不忘,因为他是机器人,你老了回不了家,他可以带你回家。你旺盛了,他还在,你的意念可以永存,但是相信吗?现在每个人拿起手机,每个人手机就是你的第三脑,个人人工智能的私人空间,我现在只要把你的内容,存在里面的照片、想法、意念全部自动拿到云端,那就是你个人的第三脑,个人的人工智能的空间,这是老天爷给我们的,是用技术来实现。

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我们做了很多实验,这十几年一直做一个实验,就是实验大脑是小脑和第三脑,我们首先测试的是人脑学习的功能跟第三脑学习,用自己的大脑学习,跟第三脑人工智能带你学习的效率之差在哪里。所以我们第一做了一个软件,从学习方面证明这个第三脑的效率,所以我们十几年前在硅谷有一个科学家到了美国又回来,跟纽约大学学到认知科学,他写了一个很简单的软件,中国人学英文。我们做一个软件,做了100多粒的临床实验,大数据是真正要试,而不是放在教室就可以。我们做了十年,十年结果跟大家分享一下。我们也做了反面学习,在做这个学习的时候,有正面的良好学习怎么学习。还有学习不良好,学习伤害也做了很多试验,一个是在学习伤害中,在很多中国农村最空心的老人、儿童的地方,因为师资不够、条件不一样,这在十几年前就开始做了。产生的结果就是没有好的老师,从幼儿园、一年级就落后,一般有50个学生落后一半,到二年级又落后一半,到小学毕业大部分都落后了,这些学生怎么办。他大脑还是青春、智慧,他想找兴奋点怎么办,就是做坏事,或者自杀,这就是从学习中间没有好好的培养,结果就是这样。要么就是燥郁症,犯罪。你没有让大脑好好的学习,所以教育一定要平等,让所有人享受的,只有有钱小孩享受到这是不公平的。

我们发现一个定理非常的简单,这面的曲线是所有教育系统,尤其是中国学了忘,学了忘。上面的红线是长期记忆,如果没有进入到长期记忆就是短期记忆,学了就忘,全部还给老师。中间是为了考试前大力的复习,到考试后也全部还给老师,也没有到达长期记忆。第三脑的研究,就是中学一的软件让它有规律的,是第三脑人工智能代替的学习,这是不太一样的。人工智能带动的方式,比如你学了快忘,比如记忆一个新的英文单词,当你要忘的时候第三脑会回来提醒你一次,当你快要下来的时候又来提醒一次,等你第二次快要忘的时候又会来提醒,这是因人而异的,每个人的脑子机制不太一样,但是在这个机制下人工智能带你学习的机制下很快就会超过长期记忆,进入你海马体里面,这种学习非常的有效,而且记忆很长,很久。

从人工智能带动的学习,还有一种是传统学习,让你自己的大脑学习,人的大脑很聪明,但是什么知识都要管。假如要小孩子一天要玩又要做其他的事情,效率不高。但是要用人工智能方法来带动,可以用很少的时间得到很大的结果。我们做了一个软件已经做了十年,现在已经把软件发出去,没有保护,让大家一起使用。在美国也做了一个实验,在实验中得到一个很有意思的结论,就是用自己学习是传统记忆越记越慢,是每一个学生自己去学习。第二个是用第三脑人工智能带动是效率非常高,平均一天只要学一小时,快快乐乐的学,学完就不用学了,在一小时可以得50个词汇,而且滚瓜烂熟,这就是完全不一样的结果。所以我们做的时候,做了非常多的实验,所以得到一个结论,第三脑,也就是人工智能的学习是未来快速有效率开发人类指挥的一个方法。

在这里说一个故事,由于我们做了十年的临床实验,我们把软件发出去,结果已经有两个中国公司拿着我们的软件开分销店、学习分销店等等,已经有两个上市公司,现在第三个又有八九百家公司马上要上市了,有没有效率,从市场中可以验证。但是最新版有版权的还没有发布出来。更重要的是我们发现人类的教育学校,不管是中国也好,世界也好都有同样的问题,生产力不高。在28岁的时候才把博士念完,这是多浪费时间的。

按照第三脑,按照人工智能的原则开发教育的内容、创新应用,学你该学的东西,可以把这个系统变成17岁,未来的教育系统可以在17岁把博士念完,而不用等40岁,现在国内国外40岁才把博士念完,因为还要找工作,40岁是人类大脑潜力已经下降了,老天爷给我们的大脑是20岁是最丰满的时候,那时候就开始出去生产力是最好的。比如说古代所有科学家、音乐家、哲学家,包括牛顿都在20岁左右开始没事干,躺在地上,苹果打在他头上就想到为什么苹果往下掉,不往上走,在那个时候就发明了万有地心引力。现在的比尔盖茨20岁不读书,出来创业,所以变成全世界最有钱的富翁之一。人类的指挥是没有好好开发的,因为我们的教育系统。

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所以未来假如17岁,20岁就出来,想象中国现在第一次人工红利已经过了,今天非常漂亮的大基础建设,飞机、高铁非常漂亮,但是第一次人口已经结束,老龄化已经快速的靠近我们,如果不好好从教育系统改变,将来不可能有再升级的机会,因为这些大部分都老了。第二次人口红利就是当教育系统在20岁把人释放出去,把这批年轻人释放到全国,才有第二次的人口红利。不但有年轻一辈,还有像我这样年纪大的,我现在已经75岁了,但是我的脑年龄才36岁,每个人都可以达到这个结果,假如好好训练你的大脑,不把你的大脑绞杀,让它轻轻松松只做创新的东西,可以保持大脑的年龄非常的年轻。因为可以感觉到我现在的丝毫能力跟我36岁创造第一部全世界最快速的计算机时候的年纪有过之。老人家不用退休,还有年请人20岁就出来,这就是未来中国第二次人口红利能够迸发的时候,那时候才能将中国推到全世界第一的大国。

传统的学习就是劣质劣速,统一速度,学习不该学的,不用学的。第三脑,人工智能带动的学习是高质高速统一品质,品质是最重要的。我们也在研究怎么保护脑的机制不会受伤,这也影响我们的医学教育,医学教育往往是按照西方的办法,但是我们发现有很多方法可以用人工智能来帮助我们。每个人从视觉,脑反应回忆的时候可以测量,比如我给你一个视觉的物体你反应吸收到大脑海马体回来整个路程一共花了多少时间,假如正常人功能正常是十到二十毫秒,如果功能下降了,还没有老人痴呆症的时候已经下降了,如果不及时介入,那时候就开始走入反应非常慢,到100毫秒,500毫秒,这是从科学机制做到保护大脑。我们做了很多不同的测验,每个人的视觉从四个角度360度全部都可以测试出来。

这里讲一个非常悲惨的故事。有一位教授就是从视觉神经研究脑的反应,他自己开拓了这个前沿研究,结果他自己就是受害者,当初教育出来一群学生是从中国北大核磁共振的学生杨博士,结果杨博士写了一个软件让他老师测试,结果看到42岁的结果在一个地方看见一个缺口,反应曲线不正常,而是在这边断了再回来。在这个测试之下,杨博士就跟老师说,让他小心有没有老年痴呆症,老师还骂了他一顿。结果这位教授在测试后两年后发病,再过一年就过世了,这就是非常有名的故事。

从视觉研究、脑神经科学中发觉可以早期检测老年痴呆症。甚至到美国老人痴呆症学会副主任也承认,这个方法是唯一有效的,其他在美国有用抽血的,说用基因血来分辨,还有将身体抽取脊髓来判断老年痴呆症,数据都不够大,只有在视觉神经学他们发现是有效的。所以我们现在正在往这方面做各种的转化。

我们在研究人类脑的程序中,从老年痴呆症可以做到各种不同的转化,这就是智能教育中间延伸出来的智能医疗是怎么教育,把人工智能融入进去就可以做这些东西。比如考试驾照。你们之间或者朋友之间也许有隐性杀手,不该开车的。我们拿这个来测试,发现硅谷一个中国妇女一年出了7次车祸,她反应不过来,她以为是鬼附身,我们进行测试,她的反应是500毫秒,从这个发现她是不该开车的,我们也可以测出你是否说谎。这里面带着很多人工智能脑科学综合起来发掘新的教育学习课程,甚至产业的应用场景。

从智能教育、人工智能中开发了很多跟智能医疗有关的,比如老年痴呆症、忧郁症、自闭症等,这里面很多应用场景,教育中要有人工智能,但是最后一定要有应用场景把这些进行创新,把以前没有答案的找出答案,以前所有的核磁共振是没有办法看出影像的,现在已经知道怎么将老年痴呆症进行提升了。

综合起来,我们在做研究脑神经科学要达到四个方向,一个是基础研究,内脑计算,未来的超级计算。第二个是保护脑。不要早期检测,让你脑不要创伤。第三是开发你的指挥。人类大脑被教育系统压制了,所以5%的智慧都没有开发。最后一个是延伸脑到云端上,这就是个人的人工智能怎么样陪伴你一起长大,一起过世,往生后将意念保留下来,有了延伸脑、第三脑,将个人延伸出去,就可以将意念留下来,有了人工智能,未来的世界,爱因斯坦虽然过世了,第二个爱因斯坦很快出来。有了人工智能的平台,可以将意念留下来,学生可以骑着他的肩膀往前走,中国最好的中医妙方可以留下来,所以人可以走到下面一个程度,从身心灵,灵就是个人得意念,这些都可以持续发展。

我们在十几年前建立地下研究院,去年正是在美国硅谷成立了,因为研究最先进脑是需要资金的,你需要找一流的科学人员,除了跟国家,美国、德国、意大利每个国家申请研究资金,那是不太可靠,今年有,明年没有,现在这是非营利机构准备在所有最大型的研究基金申请公益基金来做研究,这方面在美国机会非常多,比如说比尔盖茨自己写了一张支票一亿美金,谁可以将老人痴呆症早期检测出来,他就可以进行申请,因为他家里就有这样一个老人。因特尔创始者在五年前过世了,因为帕金森,所以他们夫妻两人把资产成立公益基金,这个公益基金是比较可靠,而且永远不断。我们想在国内不同的城市,深圳、北京、厦门等,可以将持续不断的资金带进来。

我们是跨十个学科,包括老神经科学、神经信息学、生物工程、生物系统、生物科学、生物医学、临床医学、信息学、人工智能、超级计算等,一共有10个学科,每个都是从0到1的,我们将这些科学将综合起来,除了给资金,还要将第一流人才集合起来。目的就是要使得人类生命的品质进行提升。二是把指挥进行提升。最后一个是把人类和谐道德水平提升。老天爷早就设计好了,每个人大脑里面都有,但是你摸不到,你的大脑就有一个镜像反射系统。美国的小孩从小因为宗教的关系,从小幼儿园、小学、大学、成人,平常没事,但是一有事情的时候就会伸手做公益的事情。中国小孩一直没有培养公益心。举个例子,去年美国南部一个州发大水灾淹了一个小村,上千个美国家庭带着工具、带着卡车、带着粮食下去,三个月不回来,帮助他们重建家园。我旧闻这些人去干嘛,是为了荣誉吗,不是的,因为帮忙他们自己高兴,因为这些人从小这个方面就很发达,反射回来帮忙他们的时候自己也很高兴,这就是老天爷已经安排在大脑里面的公益心,要从教育儿童开始就进入教育系统,一定要做公益,做公益的举动,慢慢这个地方就越来越发达,所以将来中国要走到和谐社会,你不是用钱买的,而是用教育系统可以从小教育就开始。

我们研究的方向,现在用人工智能方法教育一个小孩,从娃娃学语开始,我很早就知道,为什么17岁可以把博念完,因为从娃娃开始就可以将天性,将父母亲、祖母潜在你的大脑中,本来最适合你发展的天性很快找出来,我们是非常高速的,比如娃娃学起,比如一年级就很快用人工智能的方法发觉你是属于五个方向,一是科学,二是技术,工程性,技术型的,医学型的,我们一生出来,让你娃娃学语或小学的时候很快抓到你的天性是属于哪个方法,很就因材施教,而不是天性艺术型逼你去学科学、学数学,你本来对他没有兴趣,你一直逼他考试,最后时间就浪费了。我们可以很快找到你的天性,你喜欢音乐还是条文,可以很快找到你适合你的天性的教育内容。在人才的挖掘,在人才培养在20岁左右博士培养出来。物理、数学,基础通识教育也开始用第三脑,因人而异。

第二个,我们在一个双语学校,从进去到出来,小学到高中毕业马上就双语,而且马上当外交官出去可以马上交流,我们进行了内容设置在全美国复制,香港也复制,最近也复制到中国来,北京有一个学校,现在就很成功的显示出这个成果,小学进去,高中毕业,就马上跟国际上接轨,大脑从小在这个地方长了两组神经元,一个是中文,一个是英文,同样变成三种语言都可以。现在已经非常有信心了。

从智能教育方面,为什么在鼓励大家在教育医学人才。因为这个发掘了,我们又采取新的教育方法,比如教育医学院的学生,现在整个医学问题在什么地方呢?中国中医非常有系统概念,但是不能量化,这是大家都承认的。你把脉跟我把脉不一样,每个人都有成功的例子,当然不成功的也不会告诉你。西医的结果是不精准化,大家觉得西医很好,但是西医不精准化,西医现在是用统计值,比如在在个区域中的值不是高血压,如果不在区间就是高血压。所以我们要做精准的、个人化的医学来实验,最后一个例子就是将来怎么样在肺癌,现在各种癌症都是因为找到了隐像系统找到了,但是太晚了,你要用X光、化疗把它马上杀死,结果病人也差不多没命了。将来是要在最早癌症刚刚发作的时候,身体状况是你个人精准的大数据收集,将来要设计一个人个人化的身体,比如一口气呼出来是身体一瞬间各种状况的结果,比如一滴血就是你身体各种状况的变化,还有一泡尿、粪便,这是每个人都有的,当每个人,每天每一小时都可以收集个人数据,连到超算平台,跟临床实验做比较,比如说你的肺癌第一次发作的时候,你刚刚呼出来的气,就跟踪你几天就知道你肺癌细胞已经变异了,那时候再做治疗就很容易,那时候不需要吃药就可以改变了,这才是真正未来个人化、精准化的医学,教育应用场景之一就是医学场景。

美国国家工程院院士陈世卿:AI引领前沿的智能教育的创新发展

在十个跨学科综合的研究科研中启动必须有大平台才能收集这么多数据,让十个行业的科学家跟技术家、应用教师等等加入进来,必须要有一个大平台,这也是我们按照脑架构收集,让全世界十个不同科学家,参加项目的人可以随时随地交换资料,每个人都是不同的行业,都是为了共同的目标,每天每小时每秒钟都可以交流,不需要等到一年以后,这是随时可以做的,超级计算机平台可以做实时、巨量、遍布全世界,无所不在的大数据,尤其有这样的环境,跟现在5G收集数据的能量就可以非常快速的达到这个目的。

我们研究了半天,并没有发现任何的东西,我只是就是把老天爷给我们的大脑原来的原理一点一点发掘出来,就是道法自然。爱因斯坦说过一句话,我想了99次想不通,我干脆不想了。然后就到科学里面游泳,结果真理就在哪里。每个人影响我们一生,当你要想找到新的技术,找到新的想法,不管学哪一行,只要把你大脑放松,大脑是非常有创新的,每个人都有创新能力,但是人常常因为生活把大脑搞乱了。

你真正做教育也好,科学也好,当你追求更上一层楼,找到自己更能创新的地方,你就要将你的大脑放松,而不能将大脑搅得很痛,如果一直想就想不到,而是像爱因斯坦一样,你去玩,你的真理就会灵光一闪到你大脑。每次要超越自己的时候,都要碰到技术上的困难,一层比一层更困难,但是通过这个方法都可以找到我需要的方法。我希望跟大家分享,当你人生,不管学哪行,你要找到一个创新理论或研究方法的时候,就按照这个方法,这就是用脑最好的时候,不要破坏了。

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