工程倫理融入專業(yè)課程建設(shè)的探索與實(shí)踐——以機(jī)器視覺(jué)算法與應(yīng)用為例

羅 元 袁素真 胡章芳

（重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院 重慶 400065）

1 工程倫理教育

對(duì)于工科專業(yè)建設(shè)，當(dāng)前以新工科專業(yè)為核心，通過(guò)工程專業(yè)認(rèn)證，來(lái)進(jìn)行有競(jìng)爭(zhēng)力的一流專業(yè)建設(shè)成為重要任務(wù)。無(wú)論是新工科，還是工程認(rèn)證，都在強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。對(duì)于工程，戴維斯曾經(jīng)從實(shí)踐的角度，對(duì)工程下過(guò)定義，認(rèn)為工程是一項(xiàng)如何使人和物更好合作的實(shí)踐性研究，像藝術(shù)一樣具有創(chuàng)造性，像法律一樣具有政治性，向藝術(shù)和法律那樣，不再只是對(duì)科學(xué)的應(yīng)用。也就是說(shuō)，工程是一種實(shí)踐性研究，研究如何利用各種科學(xué)方法使得人和物以及環(huán)境以更健康、更安全、更高效的方式相結(jié)合，從而賦能個(gè)人，促進(jìn)社會(huì)的福祉。

由此我們可以看到，工程活動(dòng)蘊(yùn)含著有意識(shí)、有目的的設(shè)計(jì)，工程設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中人們的知識(shí)與技術(shù)總是不完備的，工程實(shí)踐的后果往往會(huì)超出預(yù)期，因此工程實(shí)踐過(guò)程面臨著多重風(fēng)險(xiǎn)，包括多種技術(shù)集成后應(yīng)用于自然界帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；利用技術(shù)建造人工物的質(zhì)量和安全風(fēng)險(xiǎn)；工程應(yīng)用于社會(huì)所導(dǎo)致的部分群體利益沖突和受損的風(fēng)險(xiǎn)，因此，在強(qiáng)調(diào)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的培養(yǎng)中，需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程倫理教育，以提高工程師倫理素養(yǎng)，加強(qiáng)工程從業(yè)者的社會(huì)責(zé)任，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人與自然的協(xié)同進(jìn)化，協(xié)調(diào)社會(huì)各群體之間的利益關(guān)系，確保社會(huì)穩(wěn)定和諧。

2 新工科建設(shè)中工程倫理教育的不足

在新工科建設(shè)中，當(dāng)前我校工科專業(yè)均開設(shè)了《工程與工程倫理》或者《工程倫理》課程，授課的教師通常是專業(yè)的骨干教師，并且接受了全國(guó)高?！豆こ虃惱怼氛n程師資的相應(yīng)研修和培訓(xùn)，能通過(guò)16/32學(xué)時(shí)完成工程倫理基本理論和部分領(lǐng)域工程倫理的案例剖析，培養(yǎng)學(xué)生工程倫理意識(shí)和責(zé)任感，使學(xué)生掌握工程倫理的基本規(guī)范，并能提高工程倫理的決策能力，使培養(yǎng)的新工科人才不僅是技術(shù)卓越，還具有相應(yīng)的道德認(rèn)知和實(shí)踐能力，能夠正確面對(duì)未來(lái)工程活動(dòng)中不可預(yù)測(cè)的利益沖突和潛在風(fēng)險(xiǎn)。而在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，工程倫理意識(shí)和責(zé)任感以及基本規(guī)范的目標(biāo)達(dá)成良好，但是由于在授課中采用的案例通常來(lái)源于其他專業(yè)，如化工倫理、核倫理、環(huán)境倫理、信息與大數(shù)據(jù)倫理、醫(yī)學(xué)倫理、生物倫理，與本專業(yè)的結(jié)合性還待進(jìn)一步提升，因此造成了對(duì)于實(shí)踐中急需的工程倫理決策能力則由于缺乏具體專業(yè)的環(huán)境，還需要通過(guò)專業(yè)課程的支持來(lái)滿足這一培養(yǎng)要求，因此進(jìn)行工程倫理融入專業(yè)課程建設(shè)的探索與實(shí)踐是非常必要的，這也是專業(yè)課程思政建設(shè)的重要內(nèi)容。

3 機(jī)器視覺(jué)算法與應(yīng)用課程特點(diǎn)

機(jī)器視覺(jué)是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支。機(jī)器視覺(jué)算法與應(yīng)用課程是電子科學(xué)與技術(shù)和光學(xué)工程研究生的專業(yè)課程，從開設(shè)至今已近10年。課程一直緊跟機(jī)器視覺(jué)發(fā)展，面向基于視覺(jué)的人機(jī)交互，講授圖像采集、攝像機(jī)標(biāo)定、圖像增強(qiáng)、幾何變換、圖像分割、特征提取、圖像形態(tài)學(xué)處理、圖像擬合、圖像重構(gòu)、圖像匹配、圖像OCR以及機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用技術(shù)。課程從開設(shè)至今，一直受到研究生的歡迎。隨著國(guó)家《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》的發(fā)布，在搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇，構(gòu)筑我國(guó)人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢(shì)的今天，機(jī)器視覺(jué)算法與應(yīng)用課程的建設(shè)與發(fā)展具有重要的意義。

機(jī)器視覺(jué)算法與應(yīng)用的課程目標(biāo)是結(jié)合研究團(tuán)隊(duì)最新的機(jī)器視覺(jué)研究案例，使研究生掌握機(jī)器視覺(jué)主要的算法流程和算法，為后續(xù)進(jìn)行基于視覺(jué)的人機(jī)交互、圖像處理等領(lǐng)域的研究奠定基礎(chǔ)。由于機(jī)器視覺(jué)是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支，本課程對(duì)接重慶市大數(shù)據(jù)智能化戰(zhàn)略，具有很強(qiáng)的專業(yè)性、系統(tǒng)性、示范性和前瞻性，其相應(yīng)內(nèi)容與人工智能領(lǐng)域的工程倫理建設(shè)密切相關(guān)，因此，對(duì)該課程的工程倫理融入進(jìn)行研究具有必要性。

4 機(jī)器視覺(jué)算法與應(yīng)用的工程倫理融入

4.1 課程目標(biāo)中明確工程倫理的要求

課程目標(biāo)中增加“在機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用技術(shù)研究中強(qiáng)化算法倫理和算法道德，并明確所有的視覺(jué)智能算法均符合工程倫理基本原則要求，并以現(xiàn)實(shí)的行動(dòng)實(shí)踐倫理規(guī)范，進(jìn)而真正實(shí)現(xiàn)工程實(shí)踐最大善的倫理追求?！?/p>

圍繞該課程目標(biāo)，在課程涉及的相關(guān)算法中，要進(jìn)一步增強(qiáng)算法在本質(zhì)上是“以數(shù)學(xué)方式或者計(jì)算機(jī)代碼表達(dá)的意見(jiàn)”的意識(shí)，明確算法包括其設(shè)計(jì)、目的、成功標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)使用等等都與設(shè)計(jì)開發(fā)人員的主觀選擇密切相關(guān)，與設(shè)計(jì)開發(fā)人員的背景、經(jīng)歷、觀點(diǎn)等有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，因此存在設(shè)計(jì)開發(fā)者可能將個(gè)人偏見(jiàn)嵌入算法系統(tǒng)。另一方面，數(shù)據(jù)的有效性、準(zhǔn)確性，也會(huì)影響整個(gè)算法決策和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。機(jī)器視覺(jué)高度關(guān)聯(lián)的AI，當(dāng)前常采用包括深度學(xué)習(xí)在內(nèi)的大數(shù)據(jù)智能化算法，而當(dāng)前，大數(shù)據(jù)智能化信息技術(shù)具有強(qiáng)大社會(huì)變革力和顛覆性，網(wǎng)絡(luò)空間與現(xiàn)實(shí)生活已經(jīng)深度交織交錯(cuò)，甚至影響認(rèn)知過(guò)程、價(jià)值判斷，因此，平等、自由、安全、公正、責(zé)任等倫理原則，不僅是大數(shù)據(jù)智能化應(yīng)用之必須，也是機(jī)器視覺(jué)AI應(yīng)用系統(tǒng)在設(shè)計(jì)完成中必須遵循的原則。

特別要注意的是，在機(jī)器視覺(jué)算法中，算法有效性需要在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行驗(yàn)證，而驗(yàn)證所需的大數(shù)據(jù)獲取，也存在倫理風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前主要的大數(shù)據(jù)采集方法包括收集公開數(shù)據(jù)、公開收集數(shù)據(jù)、日志、隱藏式收集、攻擊、破解、買賣、關(guān)聯(lián)、推斷等，在采集中可能存在知情同意、隱私、超范圍應(yīng)用等倫理問(wèn)題，因此在機(jī)器視覺(jué)算法與應(yīng)用中，要加強(qiáng)對(duì)大數(shù)據(jù)的獲取、使用的管理，強(qiáng)調(diào)采用業(yè)界公認(rèn)的、公開的可用的數(shù)據(jù)，在根據(jù)具體研究目標(biāo)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)中，也需要強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)獲取的倫理問(wèn)題。

4.2 課程教學(xué)內(nèi)容中強(qiáng)化工程倫理的內(nèi)容

本課程的特色是源于科研，案例教學(xué)，面向本領(lǐng)域最新技術(shù)，與學(xué)生研究方向高度契合，教學(xué)中大量引入案例，進(jìn)行微項(xiàng)目庫(kù)建設(shè)，采用討論式教學(xué)，具有很好創(chuàng)新性。在教學(xué)中關(guān)于工程倫理的融入主要內(nèi)容包括：通過(guò)案例（生物信息識(shí)別及其應(yīng)用、科勒門店人臉識(shí)別攝像頭事件等），看到機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越多，在給人們生活帶來(lái)很多便捷，但是也存在類似違規(guī)采集人臉信息等帶來(lái)的隱私暴露等倫理問(wèn)題等，強(qiáng)調(diào)機(jī)器視覺(jué)算法的設(shè)計(jì)責(zé)任、應(yīng)用和監(jiān)督責(zé)任，強(qiáng)化學(xué)生工程倫理責(zé)任教育，使學(xué)生具有正確的工程倫理意識(shí)，在后續(xù)工作中的工程倫理決策能力能夠一定程度提高；通過(guò)具體的研發(fā)案例形成的經(jīng)驗(yàn)，例如智能輪椅的視覺(jué)導(dǎo)航等，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)倫理責(zé)任實(shí)踐能力；通過(guò)課外的講座報(bào)告、研發(fā)交流等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的倫理意識(shí)和應(yīng)對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。在具體的課程研討及作業(yè)中，通過(guò)真實(shí)的研發(fā)案例，使學(xué)生能夠結(jié)合工程倫理要素，根據(jù)工程倫理的原則，進(jìn)行算法的技術(shù)分析、倫理思考，形成相應(yīng)解決方案。

4.3 課程考核中強(qiáng)化工程倫理的要求

本課程的考核包括過(guò)程考核和期末考核，在過(guò)程考核中，通過(guò)問(wèn)題搶答，小組討論，小組作業(yè)等方式進(jìn)行，期末考核通過(guò)綜合試卷與案例結(jié)合完成，在相關(guān)考核任務(wù)內(nèi)容中，通過(guò)小項(xiàng)目的方式，完成一個(gè)機(jī)器視覺(jué)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要求中，除了有技術(shù)方案方面的內(nèi)容，包括需求分析、技術(shù)方案、技術(shù)路線、算法設(shè)計(jì)、應(yīng)用領(lǐng)域，還增加了對(duì)技術(shù)及應(yīng)用的倫理分析，技術(shù)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的剖析等要求，以強(qiáng)化解決方案中的工程倫理目標(biāo)的達(dá)成。

4.4 課程教師團(tuán)隊(duì)的建設(shè)

機(jī)器視覺(jué)算法與應(yīng)用課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，在實(shí)際教與學(xué)的過(guò)程中，需要教師除了在本技術(shù)領(lǐng)域具有良好的基礎(chǔ)之外，還要求教師具有工程倫理的良好的基本理論基礎(chǔ)，具有對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和各方面利益等因素的綜合考慮的能力，因此本課程教師除了必須主持承擔(dān)機(jī)器視覺(jué)與算法相關(guān)的省部級(jí)以上科研項(xiàng)目之外，還要求系統(tǒng)學(xué)習(xí)《工程倫理》，并獲得全國(guó)高校《工程倫理》課程師資的研修和培訓(xùn)證書，以保證課程建設(shè)效果。

5 課程建設(shè)成果

目前，機(jī)器視覺(jué)算法與應(yīng)用課程已成為重慶市研究生優(yōu)質(zhì)課程，課程組成員均為光電器件及系統(tǒng)重慶市研究生導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)骨干成員，出版了本課程相關(guān)的“光電專業(yè)實(shí)驗(yàn)教程”“量子圖像處理及其實(shí)現(xiàn)方法”等教材和專著，通過(guò)教學(xué)研究，發(fā)表課程思政相關(guān)教改論文4篇，形成多模人機(jī)交互、基于機(jī)器視覺(jué)的人臉表情識(shí)別等一系列高水平案例，通過(guò)課程實(shí)踐，為工程倫理教育與專業(yè)結(jié)合的問(wèn)題的解決提供了經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)成效顯著，課程得到學(xué)生好評(píng)。