石油和天然气是关系国计民生的重要战略资源,在“碳达峰、碳中和”目标下,依然是我国能源体系的重要组成部分。然而,我国主力老油气田普遍进入特高含水后期开发阶段,新增油气向深水、深层、非常规快速转变,油气开采难度和成本日益增大,要实现保障国家能源安全的目标,依靠现有技术已经难以为继。油气行业的数字化和智能化转型迫在眉睫,成为油气工业持续提质降本、增效、提质的有效途径和必由之路。数字化和智能化建设有助于促进油气行业完成从价值链的低端向高端的跃迁攀升,已成为国内外油气行业发展的必然趋势。在国际石油公司纷纷与科技公司跨界合作、国内涉油央企大力进行数字化和智能化转型的宏观背景下,由于石油石化跨越离散工业和流程工业,产业链和技术链复杂,能够通晓油气行业知识和人工智能技术的复合型人才十分匮乏,已成为制约人工智能在油气行业发展的最大短板。
为了抢抓人工智能发展机遇、服务国家战略需求、推动能源产业数字化和智能化转型、引领石油行业教育方向改革,在多年油气数字化人才培养体系建设的基础上,提出了以国家能源安全和人工智能双重战略需求为导向的建设方案,创建了“高起点,高层次,新体制,新机制,小实体,大平台”的教育组织管理理念和“特色学科+人工智能”的人才培养新理念;以培养“油气+人工智能”开拓者和领军人才为目标,制定了本-硕-博贯通的各层次人才培养方案;以数字化转型时期油气人工智能理论和技术面临的“卡脖子”难题以及行业人才需求为导向,构建了“油气+人工智能”复合课程体系;依托行业特色和学科优势,组建了多学科交叉教师队伍;以行业特色高校高层次人才人工智能实践与创新能力培养为导向,设立“校内-校外,领域内-领域外,国内-国外”三重循环联动、跨界融合的产学研合作协同育才机制,构建了油气人工智能教学实践平台。形成了覆盖本硕博培养全过程的油气人工智能复合型人才的培养体系,填补了油气人工智能高层次人才培养模式的世界空白。
主要解决的教学问题包括:
(1)人工智能科技与油气行业如何交叉融合
(2)人才奇缺情况下如何组建学科交叉师资队伍
(3)人工智能理论教学内容如何关联油气专业知识
(4)人工智能实践教学如何协调油气行业的应用场景
国家战略引领,理念方法创新,首创“特色学科+人工智能”人才培养方法和组织管理模式。设立了“高起点、高层次、新体制、新机制、小实体、大平台”的组织管理理念和“特色学科+人工智能”人才培养理念,培养石油石化领域复合型人才。
①制定了人工智能本科专业培养方案,为“油气人工智能”创新人才培养提供了优质生源;②制定了“油气人工智能”本博一体化学生培养方案,培养 “油气学科+人工智能”复合型创新领军人才;③在各一级学科下制定了“人工智能”方向培养方案,培养能运用AI知识构建油气智能场景的创新人才; ④制定了“油气人工智能”交叉学科博士生培养方案,培养“人工智能+油气学科”的复合创新领军人才;⑤资源与环境类别下制定了“人工智能”方向工程博士培养方案,培养“油气人工智能”工程领军人才。
教师团队汇集校内外、国内外一流专家学者,组建了以院士、北京市(及青年)教学名师、校级(及青年)教学名师为核心,专任和兼职教师相辅共存的教师队伍。校内采用从学校择优选取“油气+人工智能”相关教师并培训考核,形成相应的特色人工智能课程。采用“教授工作站”、“兼职教授”、“兼职指导教师”等方式聘任其他高校和企业的优秀人才作为兼职人才培养导师,形成任务驱动的跨行业跨学科教师团队。华为、百度等科技企业专家中心走进课堂,参与学校高层次人才培养,探索校企合作新模式,构建校企合作新典范。
设置通识类、数学类、计算机类、人工智能类、“油气+智能”类五个课程模块。“油气+人工智能”课程模块主要围绕“油气地质”、“油气物探”、“油气测井”、“油气开发”、“油气钻完井”、“油气储运”、“油气安全”、“油气加工”等方向,开设一系列“油气+人工智能”交叉型课程。在校内自建了现代测试技术特色技术课程创新实践平台、炼油化工三维可视化智慧管控实验室、无线传感网络研究生实践创新教学平台、人工神经网络实践教学平台,将实际的油气应用场景与人工智能技术深度融合;在校外与中石油、中石化、中海油等石油企业和华为、百度、金山云、天云大数据等科技企业,共建 16个人工智能联合研究中心和工程实践基地,为学生开展“油气人工智能”实践训练提供平台保障。
国内“油气+人工智能”复合型人才需求量大,但目前尚无相应的人才培养模式。构建了油气领域人工智能人才培养模式,填补了我国在该方面的空白,促进我国石油石化行业智能化发展进程,满足社会对油气领域人工智能创新人才的巨大需求。
面向油气行业智能化发展所需的专业知识特点,设计了“油气专业知识”和“人工智能专业知识”深度融合的课程体系;基于学校教师的前沿科研成果, 开设了“油气人工智能”系列专业课程;构建了通识类课程、数学类课程、计算机类课程、人工智能类课程、油气人工智能课程等五个课程模块,形成了系统的“油气+人工智能”复合型课程体系,填补国内外空白。
在校内建立现代测试技术特色技术课程创新实践平台、炼油化工三维可视化智慧管控实验室、无线传感网络研究生实践创新教学平台、人工神经网络实践教学平台,将实际的油气应用场景与人工智能技术深度融合。通过学校与企业签订油气领域“人工智能联合研究中心”,学校与企业的资源共享,建设高性能计算中心、人工智能软件平台、生产大数据中心和校企导师团队,为“油气人工智能”学生提供实践平台,填补了空白。
师资队伍:聘有校内教师165人,校外兼职教授40人。其中,院士3人,北京市教学名师4人,校级教学名师5人。
课程建设:打造油气人工智能特色课程模块。
教材出版:出版课程教材6部,提高课程的适应性。
实践平台:校内自建4个教学实践平台;与中石油、中石化、中海油、华为、百度等企业签订16个人工智能联合研究中心和工程实践基地。
教学改革:获批教育部“新工科研究与实践”教改项目1项,北京市等教改项目11项、校级重点/一般教改项目123项,发表教改论文26篇。
学生竞赛获奖:在“互联网+”、“挑战杯”、“蓝桥杯”、“天梯赛”、“中国大学生程序设计竞赛”、“人工智能创新大赛”、“梦想云AI技术大赛”等知名赛事中,获得国家级奖项131项,省部级奖项271项,其他级别奖项12项。
优秀毕业论文:获北京市优秀毕业论文3项,校级优秀毕业论文15项。
国际交流访学:组织学生赴哈佛大学、斯伦贝谢道尔研究中心交流访学,到国外参加国际学术会议,通过国家留学基金委“创新人才国际合作”项目,向国际知名大学选派联合培养博士生,培养具有国际视野的创新型人才。
订单班培养:与中国海油签订复合型人才订单班,毕业后直接进入中国海油从事数字化、智能化相关工作,有效解决学生就业。
教育模式示范:中国石油大学(华东)、西南石油大学、西安石油大学、东北石油大学等兄弟院校专门来我校调研,拟借鉴参照此模式建立和完善人工智能人才培养体系建设。
科教融合引领:承办中国工程院专题研讨会,举办“石油石化人工智能高端论坛”、“油气人工智能先锋论坛”,引领能源行业数字化转型与智能化发展。
社会评价:《光明日报》、《CHINA DAILY》、《中国教育报》、《中国科学报》、《中国石化报》等报纸媒体和人民网、光明网、搜狐、网易、腾讯、中国教育新闻网等网络媒体进行了深入报道30余次,对在油气人工智能复合型人才培养和教育模式方面的积极探索给予了高度评价。
领域关注:中石油、中石化、中海油、华为等企业以及北京大学、清华大学、新加坡国立大学、电子科技大学、首都师范大学等高校的学者多次来校交流,对人才培养和学科建设等进行探讨。
行业影响:应邀参加2020HC华为全链接大会和人工智能教育大会,全球超过1000万人在线参与,提升了人才培养模式的知名度。
