2024年秋季学期最后一节AI课,80多位复旦同学人手一个机器人 | 人工智能赋能高等教育

建设教育强国,龙头是高等教育。近年来,上海积极推进人工智能对高等教育赋能重塑,涌现诸多特色亮点。“上海教育”政务新媒体推出“人工智能赋能高等教育”专栏,聚焦各高校深入推进人工智能赋能教育教学改革,推出人工智能通识课、通识教材、人工智能+专业教育的应用场景典型案例等生动实践,展现上海高校为加快教育高质量发展、建成教育强国提供有力支撑的担当作为。今天,小育带你走进复旦大学,了解学校的经验做法。

有这么一门课,不考试没论文,期末结课时,80多位同学人人做出了一个机器人。80多个小车机器人向你迎面跑来,这是怎样的画面?

上完课的同学纷纷表示:“要向周围所有同学推荐这门好课!”

这门课就是复旦大学2024年秋季学期新开出的AI-b类课程《具身智能引论》。这是一门向全校本研开放的ai通识基础课,选课最多的是专业背景各异的大一新生。为了带零基础新生上手“具身ai”,6位老师、15位助教把课程设计“玩出了花”。

设计一款能走、能看、能听的机器人

从零开始设计,搭建软硬件

在复旦三教409教室的讲台上,一辆工业风小车机器人正不断修正路径、驱动轮毂,紧紧锁定面前的人影,亦步亦趋跟随。讲台下,同学们引颈观看,欢呼声不时传出。一旁,化学系新生张姚晨操作电脑后台,代码上下翻飞,行云流水,小车机器人的每一个动作在一行行运算中迭代更新……

《具身智能引论》的期末考核由一个精彩的demo day(注:演示日)拉开序幕。同学们带着“憋”了一学期的“大招”走上讲台,演示起小车机器人的功能。没轮到上台演示的同学则在台下“开麦”点评……这样的期末考也太欢乐了吧!

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作为ai新兴领域,“具身智能”关注机器的感知、认知、决策和行动能力,更探索机器与环境交互、感知、产生智能行为的原理。

这样的前沿理论,怎样才能与教学实践联系起来?授课教师、复旦大学计算机科学技术学院教授尚笠决定寓教于乐,用一个学期的时间,“带大家做一个能走、能看、能听的机器人”。

而同学们的表现,比他设想的更出色。80多个机器人,上百次调试修改,凝结起一学期的心血。

化学系新生王琰杰对机器人爱护有加,不仅“在老师提供的基础上做了一大堆算法优化”,还给电池容量升了级,如今小车机器人电量满满,进退跟随互动,运转自如。药学院新生潘昱丞则优化了算法中的加速度公式,昔日起步频频卡顿的小车机器人,如今丝般顺滑……

从零搭建起一个能跟外界互动的机器人,要设计的远不止代码,部分硬件拼装也得同学亲手完成。2024级临床医学五年制的沈慕乔还记得在寝室拼机器人的经历,室友们惊呼着围上来的瞬间,自己就是最拉风的一个,“我已经向周围所有同学安利了这门好课!”

教大一新生做机器人

6位教师、15位助教上场

“麻雀虽小,五脏俱全”,尚笠这样形容他对“具身人工智能”的理解。一个机器人,即使再简单,也是一个复杂系统,涵盖非常多技术点。面向非信息类专业的本科生,为了让同学们全景式完整理解“a-z”,需要具备方方面面知识点。

为了让复旦大一新生也能直接上手,由6位教师、15位助教组成的授课团队做了充分准备。

项目分四个阶段:平台搭建、视觉感知、语音交互、隐藏关卡。每个模块独立,老师专注带领同学攻克一项技术问题。学有余力的同学,可以尝试挑战“隐藏关卡”,将前面学到的各项功能集成一体。

不会写代码怎么办?大语言模型来帮忙。机器人的设计过程不可避免涉及编程,对非信息类专业的同学有些门槛。老师教同学们跟chatgpt聊天机器人或cursor代码编辑器说:“我现在拥有一辆树莓派四驱车,我该如何编写代码,控制小车前进?”让ai给出答案。凭借自然语言对话,就能生成可用代码,解决学生70-80%的代码学习负担。

降低学习门槛,目的是激发兴趣,尚笠想通过这次经历告诉学生,“知识的学习没有门槛”。

在复旦要学ai、懂ai,更要用好ai。无需担心没有算力资源,学校智算平台cfff为上ai大课的每位同学准备了充足的算力支撑。

升级、打怪、隐藏关……

当助教,满满养成感

每到深夜,《具身智能引论》的课程群特别活跃。

“重新装了java编程语言,把环境配置也设置了,出现这个报错。请问有什么解决方案吗?”

“你找到下载java的地址,把lib文件里的ext类库文件夹删了。”

不久,好消息传来:“解决了,非常感谢!”

通常结束了一天的忙碌学习,同学们会在这个时间做作业。课程群内,15名助教随时答疑。他们还专门建了个答疑小群,但凡遇到搞不定的问题,会转到群里大家讨论,“这个问题见过吗?”

“我们基本做到24小时在线。”回忆起带同学们上课的半年,今年博三的计算机科学技术学院研究生许震宇并不觉得辛苦,因为,“同学们的成长很明显”。看到大一新生从一无所知的萌新,到demo day上神采飞扬的自信展示,“有种养成系的感觉”。

demo day的感谢环节,许多同学特意感谢了前一天晚上助教的辅导。这让许震宇倍感温暖。

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同学们频频提到的,还有助教们为课程准备的说明文档。“当看到第一份几乎‘保姆级’的教程时,对未知的恐惧很自然地消散了。”同学们所说的文档,是一系列由助教团队精心撰写的阶段作业说明:控制具身智能小车、从零开始树莓派开发、组装小车、pj视觉识别、音频控制、三阶段功能整合……“只要跟随文档操作,这些很快就能上手。”

资料不仅实用,还充满了满满奇妙的比喻。许震宇特意在课程最后一阶段的“加分项”中设置了隐藏关卡,让这群刚进大学的大孩子们,觉得学习就像在游戏中“升级打怪”。

收获不止是ai编程技能

要守护孩子们眼里的光

“看着那个傻傻打圈的小车机器人,就像看着自己辛苦教了四个月的‘小孩’,一点一点学会走路、说话。虽然他仍有些笨手笨脚,但足以令我骄傲。”结课后,2024级微电子学院工科实验班本科生曹萱回顾一学期的学习历程,感慨满满。

这正是尚笠所希望的,“想让孩子们眼里的光,能够一直亮着”。《具身智能引论》是许多新生进大学后上的第一门ai大课,也是执教多年的尚笠第一次教大一的同学。

令尚笠印象深刻的是,一位管理学院来旁听的同学提出,“电子宠物市场未来是否会引发全新商业模式?”由此,班级同学们开展了一场热烈讨论,这一话题还引发大家对未来AI技术商业模式的美好畅想。

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在课堂上,像这样来自不同学科背景的思维碰撞还有很多,常常擦起跨学科交融的小火花。课堂上,有不少医学生,未来的他们,也许不需要了解如何设计机器人,但一定会有机会使用手术机器人。这节课的目的就是“让大家对具身智能有一个概念”。

当下,中国制造正在向高端转型。在机器人产业,中国既有制造能力,又有应用场景,因此,对青年学子而言,具身智能“是一个非常重要的领域”。抱着一点理想主义,尚笠开设了这门全新的《具身智能引论》。他希望同学们在完成一个学期学习后,再次回望全程,从中获得全新的思考,“从心出发”,对ai真正产生兴趣,在相关领域继续探索。

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