コラム
AI教育で地域貢献、北海道の高専と「札幌AI道場」の挑戦
― 苫小牧工業高等専門学校と旭川工業高等専門学校
2024年3月11日 06:30
連載の最後となる今回は、北海道でAI・データサイエンス教育に力を入れる2つの高専を取り上げます。国立苫小牧工業高等専門学校（以下、苫小牧高専）と国立旭川工業高等専門学校（以下、旭川高専）です。そして札幌AIラボが開講しているAI教育プログラム「札幌AI道場」の試みを取り上げ、地域における課題解決型AI教育について考えます。
3年間で「応用基礎レベル」を修得する苫小牧高専のAIカリキュラム
苫小牧高専は、創造工学科の1学科制で、機械系、都市・環境系、応用化学・生物系、電気電子系、情報科学・工学系の5系に分かれています。文部科学省等が認定する「数理・データサイエンス・AI教育プログラム認定制度」において、令和3年度に「リテラシーレベル認定」を取得、そして令和4年度、全国の高等専門学校で初めて、学校全体での認定である「応用基礎レベル認定（大学等単位）」を取得しました。
同校のカリキュラムの特徴は全学生へのAI教育の徹底です。「数理・データサイエンス・AI」をディプロマポリシーに盛り込んでおり、全学生が第3学年までに「応用基礎レベル」の授業を必修科目として履修しなければなりません。
第1学年前期では、北海道大学が使用する教材をもとにPythonの演習を行います。また第1学年後期では、早くもPythonによるプログラミングでのドローンの自動操縦やAIロボットの機械学習などを実体験します。そして、第3学年までにはTensorFlow（機械学習のフレームワーク）やKeras（ニューラルネットワークのライブラリ）を使用した文字認識や画像認識などのディープラーニングを学び、さらに、地域の課題を解決するためのコンテストなどにも参加します。
こうして、学生全員がAI・データサイエンスの90分×90コマにもおよぶカリキュラムを第3学年までに修了させます。5年のうちの第3学年までにこれらの「応用基礎レベル」を修了させる理由は何でしょうか。
創造工学科の高橋労太教授はこう語ります。「3年間学んだ知識を自分の専門分野に活かしてほしいということです。実社会に役立つ研究をするのが第4学年、第5学年。専門分野での応用に時間を割いてもらうために、第3学年までに『応用基礎レベル』を習得する新カリキュラムを導入しました」。
第4学年、第5学年では専門系コースのほかに、起業家精神（アントレプレナーシップ）がありテクノロジーとビジネスを組み合わせたアイデアを持つ人材を育成する「フロンティアコース」が用意されています。数理・データサイエンス・AIはあくまで社会的課題を解決するためのツールに過ぎません。
ただし、5年間要していたカリキュラムを3年間に縮めたわけではありません。授業を削るのではなくて、再構築したというイメージです。「数学は紙の教科書を使って机上で計算して学ぶのが従来のやり方でしたが、Pythonプログラミングの実習の中で数学を学びます。例えばサイコロのプログラムを実際に作って乱数について学ぶといった、コンピューターの中で実験して理解を深めるやり方です。むしろPythonプログラミングという実践の中で数学を学ぶことで、よりパワーアップしたカリキュラムになったと考えています」（高橋教授）。
地域の貢献を果たす高専の役割、求められる産学官連携
一方で、高橋教授は課題を指摘します。「数理・データサイエンス・AI教育プログラムの『応用基礎レベル』は網羅的なスキルであり、現実の課題解決につながる段階まで至っていない。例えばビジネスにおいて生成AIがユーザーによってどう活用され、プログラマーがどう捉えているかということも授業には盛り込まないといけません」と述べます。特に地域貢献の役割を果たす高専として、地域連携が必要だと考えます。
そのためには産学官連携が欠かせないとしています。北海道大学や札幌市、苫小牧市など自治体の協力を得ながら、実社会の課題解決に取り組んでいます。国際的な連携も重視し、英語の習得よりも内容の重要性を強調します。
同校はアジア・オセアニアの各教育機関と連携し、国際化教育にも力を入れています。高橋教授は「まだまだ学生の英語に対する苦手意識は高い」と話していますが、「むしろ話す内容の方が大事です。テクノロジーの知識をバックグラウンドに話せばコミュニケーションもうまく行くと考えています」と述べています。
他の高専からも同校の「数理・データサイエンス・AI教育プログラム」に関する相談が多いそうですが、「AI教育については本気で考えないと実現しない。楽観視はしていません」と話す高橋教授。AIに長けた次世代の人材を輩出する道のりは始まったばかりです。
AI教育と地域連携をつなぐ旭川高専
高等専門学校（高専）では、AI・数理データサイエンス、サイバーセキュリティ、ロボット、IoTの４分野を、これからの技術の高度化に関する羅針盤（COMPASS）と位置付け、高専教育に組み込む「COMPASS 5.0」プロジェクトを2020年度から始めています（2022年度から半導体、2023年度から蓄電池分野が加わり、現在６分野体制となっています）。このプロジェクトの拠点校として、富山高専とともに旭川高専が「AI・数理データ分野」に選ばれました。
旭川工業高等専門学校は、本科は機械システム工学科、電気情報工学科、システム制御情報工学科、物質化学工学科の4学科から成り立っており、うち電気情報工学科は「数理・データサイエンス・AI教育プログラム認定制度」応用基礎レベルを取得しています。新カリキュラムでは、全学生が本科5年生までに応用基礎レベルを修得することが求められています。
学校の教育方針は、PBLを核に据えた課題解決型学習です。教科書の学習に留まらず、プログラムを学び、システムを構築し、データを使った演習まで行い、課題を発見し解決する研究成果を得ることができて、はじめて卒業となります。
「北海道でAIというとどうしても人口も多く、産業も活発な札幌市を想起される方も多いかと思いますが、地域の産業、特に農業においてもAIは必要となってくると思います。その意味でも、私たちは旭川地域のAI教育の拠点となっていきたいと考えています」と電気情報工学科笹岡久行教授は話します。
学校の敷地内にビニールハウスを建て、トマトやイチゴなどの農作物を栽培しながら、データ収集・AI分析を行うなど全国的にも珍しい取り組みを行っています。
同校のAI教育対象は、高専生にとどまらず小学生から社会人まで、職業もIT企業から一般企業まで幅広く対象としています。令和元年度から「北海道ジュニアドクター育成塾」を開講して、小学5年生から中学3年生までの子供たちから科学技術イノベーションをけん引する人材を発掘・育成する教育プログラムを実施しています。修了生からは旭川高専への入校希望者も出てきています。
令和5年度に文部科学省の「成長分野における即戦力人材輩出に向けたリカレント教育推進事業」の一校に採択され、広く一般にAIの講座や実習などを展開しています。「IT企業だけでなく、AIに馴染みのない一般企業もAIのニーズは必ずあるので、門戸を広げたいと思います」（笹岡教授）。
旭川高専と地域連携の新たな展望
地域との連携も進みつつあります。旭川市に隣接する鷹栖町や東川町と連携し、公開講座・出前講座を開催したり、逆に農業の課題について授業を行ってもらったり、中学生に授業を参観してもらったりしています。
笹岡教授が今後の課題として挙げたのは「生成AIへの対応」です。「生成系AIを作るまではいかなくても、使えるか使えないかでスキルに差がついてしまうと思います。いまカリキュラムを作っている最中ですが、情報系の学科に限らず、生成AIを活用する人材育成が急務だと思っています」（笹岡教授）。
「機械系が強い歴史がありながら、AIやデータサイエンスなど新しいテクノロジーを積極的に取り入れていることが高専の強みです」と笹岡教授は語ります。高専は新しいテクノロジーに対応した学科やコースを新設するなど、柔軟な教育体制を目指しています。
問題解決型学習でAI人材を教育する「札幌AI道場」
苫小牧高専、旭川高専ともにAI・数理データの知識を実践で活かす場として注目しているのが「札幌AI道場」です。札幌市では、IT企業や北海道大学などの産官学が連携し、「札幌AIラボ」が2017年に設立されました。その一環として2022年から「札幌AI道場」が開講されています。これは、座学中心の授業とは異なり、北海道内の企業の課題解決に取り組むプロジェクト型のAI学習プログラムです。
企業が持つデータを無料で提供してもらい、IT企業がデータを「使い倒して」課題を解決する試みです。課題を抱えていてデータを持っている企業と、実データを持たないためAIが有効活用できないIT企業をマッチングさせ、PBLを行うことが大きな特徴です。
大都市の大企業だけでなく、海産物や食肉の加工工場、農業などの地域産業も対象となっています。2022年度の第1期には18人の社会人が参加し、製品のチェックやシステム開発などの成果が発表されました。ベルトコンベアで流れてくる「丸とろろ」という製品をチェックし、成形不良や昆布片が混入した製品を除去するシステムの開発などについて発表されました。道内の仕事を道内の人材で解決できるスキームができるようにしたいとの考えです。
このような取り組みは、地域の課題解決にAIが有用であり、大都市やIT企業だけでなく、地域や一般企業においても問題が存在することを示しています。地域全般にAI教育の機会を提供することが重要です。