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讓機(jī)器人更“聰明”(科技自立自強(qiáng)·青年科學(xué)家)
2024年01月22日 08:54 來源:人民日報 關(guān)燈

圖為盧策吾在學(xué)校作報告。上海交通大學(xué)供圖

核心閱讀

投身人工智能領(lǐng)域,上海交通大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程系教授盧策吾鉆研了多年。堅守前沿基礎(chǔ)研究,他帶領(lǐng)團(tuán)隊取得一系列處于國際先進(jìn)水平的研究成果。他認(rèn)為,做原始創(chuàng)新和未知探索,是一件令人興奮的事。盡管創(chuàng)新之路道阻且長,但他始終相信突破指日可待。

給機(jī)器人裝上明亮的眼睛、聰明的大腦,讓它們看懂世界、學(xué)習(xí)技能……這是科幻小說里的情節(jié),也是上海交通大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程系教授盧策吾孜孜以求的夢想。

十幾年前,當(dāng)人工智能還很小眾時,盧策吾“棄熱逐冷”,投身其中;在人工智能成為熱門領(lǐng)域的今天,他并未逐熱盲從,堅守前沿基礎(chǔ)研究,帶領(lǐng)團(tuán)隊研發(fā)出人體行為引擎、高性能機(jī)器人抓取、機(jī)器人通用學(xué)習(xí)系統(tǒng)等一系列處于國際先進(jìn)水平的開源人工智能框架和數(shù)據(jù)集。

40歲的盧策吾獲得過不少榮譽(yù),“創(chuàng)新之路道阻且長,但我相信突破指日可待?!彼f。

錨定科研生涯的長賽道

盧策吾的科學(xué)理想萌芽于初中。當(dāng)時,他喜歡思考推導(dǎo)數(shù)學(xué)公式,而且發(fā)現(xiàn)自己推出來的公式和老師講的相差無幾。滿足感充盈著少年的心,他沉醉在數(shù)理世界里。

強(qiáng)烈的好奇心驅(qū)動盧策吾刨根問底。在重慶郵電大學(xué)學(xué)習(xí)時,第一次聽到老師提及“移動基站通常采用蜂窩式的最佳組網(wǎng)布局”之后,盧策吾就自己琢磨蜂窩式為什么是最優(yōu)解,并一步步推導(dǎo),嚴(yán)謹(jǐn)而完整地證明了出來。“科研就是找尋一套科學(xué)的語言來認(rèn)知和刻畫世界?!边@與他多年后從事的人工智能研究有相通的底層邏輯——賦予機(jī)器人科學(xué)思維,讓它們認(rèn)知和建構(gòu)世界。

2006年進(jìn)入中國科學(xué)院電子學(xué)研究所深造后,盧策吾在處理復(fù)雜多變的信號時遇到了傳統(tǒng)方法難以解決的問題,他思索智能化算法,開始自學(xué)人工智能?!澳菚r人工智能不像現(xiàn)在這么熱門,大家覺得人工智能技術(shù)不大成熟。”但盧策吾不考慮專業(yè)“冷熱”,他思考的是自己未來要做什么,覺得人工智能符合他對科研價值的判斷——基礎(chǔ)前沿的科學(xué)、成果能夠改變?nèi)祟悾虼藢⒅樽约嚎蒲猩牡拈L賽道。

探索獨(dú)特的學(xué)術(shù)地圖

人腦所獲得的外界信息中,70%以上來自視覺。機(jī)器亦是如此,要想讓機(jī)器變得“聰明”,首先要讓它看清楚、看明白。碩士畢業(yè)后,盧策吾師從計算機(jī)視覺領(lǐng)軍學(xué)者賈佳亞教授,攻讀計算機(jī)軟件與理論博士學(xué)位。在這位把學(xué)術(shù)論文當(dāng)“藝術(shù)品”看待的嚴(yán)師指導(dǎo)下,盧策吾和師兄徐立共同完成了對圖像平滑技術(shù)的創(chuàng)新,論文提供的代碼加上注釋只有幾十行,簡單實(shí)用、通俗易懂,成為一篇高被引佳作。

2015年,盧策吾成為博士后。他參與發(fā)起了“視覺關(guān)系檢測”的課題,研究圖像中物體之間的聯(lián)系。這項(xiàng)研究就像為計算機(jī)視覺知識建構(gòu)打地基,技術(shù)挑戰(zhàn)層出不窮。在一次次課題組討論、碰撞中,他奇思妙想不斷,總能提出不同的研究思路。“每個科研人員手里都有一張學(xué)術(shù)地圖,如果只是復(fù)制粘貼,就無法進(jìn)步?!碧剿骼L制屬于自己的學(xué)術(shù)地圖,被盧策吾稱為“科研自覺”。他志存高遠(yuǎn),想將機(jī)器人培養(yǎng)成為“上得廳堂、下得廚房”的多面手。2016年,盧策吾應(yīng)邀到上海交通大學(xué)執(zhí)教,帶著自己的學(xué)術(shù)地圖組建研究團(tuán)隊,開啟深入研究。

盧策吾坦言,剛開始他有些過度樂觀,以為只要眼和腦搞定了,安裝上機(jī)械臂,無非就是解決轉(zhuǎn)動角度的問題。但他深入研究后才發(fā)現(xiàn),軟硬件協(xié)同遠(yuǎn)比他想象的復(fù)雜,在電腦上學(xué)習(xí)和在機(jī)器上學(xué)習(xí)是兩碼事,實(shí)驗(yàn)室剛開始訓(xùn)練出來的機(jī)械臂“呆若木雞”,“看到”物體后在原地轉(zhuǎn)圈。盧策吾沉心反思,優(yōu)化算法,制定更加扎實(shí)可行的技術(shù)路線。經(jīng)過近7年的打磨,2022年底,他的團(tuán)隊實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人自主學(xué)習(xí)后,智能機(jī)械臂一小時能精準(zhǔn)抓取近1000個物體,小到5毫米的碎渣殘片、大到9厘米的圓球方盒,還能在水里抓到游動的魚,實(shí)現(xiàn)了對未知動態(tài)物體的抓取。

根據(jù)學(xué)生的特性因材施教

現(xiàn)在,盧策吾時?!俺鰶]”于上海交通大學(xué)的校內(nèi)論壇和各大社交平臺,因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上活躍著大量的年輕人,他希望從中找到有科研潛力的學(xué)生。

方浩樹就是盧策吾發(fā)掘的青年才俊。2016年,上海交通大學(xué)大三學(xué)生方浩樹在尋找碩士階段的研究方向,偶然間在論壇上看到盧策吾發(fā)布的課題組招生令。僅憑一封郵件往來和一次簡短面談,雙方便“一拍即合”。在方浩樹眼中,盧策吾更像一位“全能型”師兄,做得了學(xué)術(shù)、打得了網(wǎng)游,還能聊哲學(xué)、話人生?!八娘L(fēng)趣幽默無處不在?!狈胶茦湔f。

盧策吾的課題組,自由探索、大膽創(chuàng)新的氛圍是鮮明特色,這也讓原本枯燥的科研變得更有趣。有一次,一位在國外生物實(shí)驗(yàn)室的師妹聯(lián)系方浩樹,稱他們在研究動物行為和腦神經(jīng)的聯(lián)系,但全靠科研人員用眼睛觀察,費(fèi)時費(fèi)力,對此十分發(fā)愁。此時,盧策吾團(tuán)隊研發(fā)的人體姿態(tài)估計系統(tǒng)開源后,已得到國內(nèi)外20多家技術(shù)公司的青睞。如果開發(fā)一個類似于人體姿態(tài)估計的動物行為數(shù)據(jù)集系統(tǒng),自動監(jiān)測分析實(shí)驗(yàn)對象的行為,不就能實(shí)現(xiàn)人工智能自動實(shí)驗(yàn)的功能嗎?方浩樹把想法告訴盧策吾后,立即得到了支持。

經(jīng)過對1000多個視頻、圖片的解析后,他們開發(fā)出基于視覺的機(jī)器學(xué)習(xí)模型,形成了基于機(jī)器視覺學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)未知行為功能神經(jīng)回路的新研究范式,該項(xiàng)成果2022年發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

“根據(jù)學(xué)生的特性因材施教。”這是盧策吾培養(yǎng)人工智能人才的理念。國內(nèi)的人工智能本科人才培養(yǎng)剛剛起步,教材課程、授課模式都在摸索中。盧策吾在自己主講的課程上布置創(chuàng)新性作業(yè),要求學(xué)生以小組為單位圍繞人工智能領(lǐng)域中的某個問題開展研究,鼓勵學(xué)生在國際會議上發(fā)表研究成果。在他看來,讓學(xué)生帶著問題去思考、帶著目標(biāo)去創(chuàng)新,得到的鍛煉是普通報告作業(yè)無法比擬的。

“能者達(dá)人所不達(dá),智者達(dá)人所未見。”盧策吾經(jīng)常用這句話鼓勵學(xué)生做學(xué)術(shù)價值更高的研究?!叭绻阌X得一個創(chuàng)意,你不做也會有很多人做,那么要重新評估一下是否要做。做原始創(chuàng)新和未知探索,即使失敗了,也能獲得超過原先維度的認(rèn)知,是一件令人興奮的事”。

《 人民日報 》( 2024年01月22日 11 版)

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