讓機器人更“聰明”
投身人工智能領域,上海交通大學計算機科學與(yu) 工程係教授盧策吾鑽研了多年。堅守前沿基礎研究,他帶領團隊取得一係列處於(yu) 國際先進水平的研究成果。他認為(wei) ,做原始創新和未知探索,是一件令人興(xing) 奮的事。盡管創新之路道阻且長,但他始終相信突破指日可待。
給機器人裝上明亮的眼睛、聰明的大腦,讓它們(men) 看懂世界、學習(xi) 技能……這是科幻小說裏的情節,也是上海交通大學計算機科學與(yu) 工程係教授盧策吾孜孜以求的夢想。
十幾年前,當人工智能還很小眾(zhong) 時,盧策吾“棄熱逐冷”,投身其中;在人工智能成為(wei) 熱門領域的今天,他並未逐熱盲從(cong) ,堅守前沿基礎研究,帶領團隊研發出人體(ti) 行為(wei) 引擎、高性能機器人抓取、機器人通用學習(xi) 係統等一係列處於(yu) 國際先進水平的開源人工智能框架和數據集。
40歲的盧策吾獲得過不少榮譽,“創新之路道阻且長,但我相信突破指日可待。”他說。
錨定科研生涯的長賽道
盧策吾的科學理想萌芽於(yu) 初中。當時,他喜歡思考推導數學公式,而且發現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,他沉醉在數理世界裏。
強烈的好奇心驅動盧策吾刨根問底。在重慶郵電大學學習(xi) 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布局”之後,盧策吾就自己琢磨蜂窩式為(wei) 什麽(me) 是最優(you) 解,並一步步推導,嚴(yan) 謹而完整地證明了出來。“科研就是找尋一套科學的語言來認知和刻畫世界。”這與(yu) 他多年後從(cong) 事的人工智能研究有相通的底層邏輯——賦予機器人科學思維,讓它們(men) 認知和建構世界。
2006年進入中國科學院電子學研究所深造後,盧策吾在處理複雜多變的信號時遇到了傳(chuan) 統方法難以解決(jue) 的問題,他思索智能化算法,開始自學人工智能。“那時人工智能不像現在這麽(me) 熱門,大家覺得人工智能技術不大成熟。”但盧策吾不考慮專(zhuan) 業(ye) “冷熱”,他思考的是自己未來要做什麽(me) ,覺得人工智能符合他對科研價(jia) 值的判斷——基礎前沿的科學、成果能夠改變人類,因此將之定為(wei) 自己科研生涯的長賽道。
探索獨特的學術地圖
人腦所獲得的外界信息中,70%以上來自視覺。機器亦是如此,要想讓機器變得“聰明”,首先要讓它看清楚、看明白。碩士畢業(ye) 後,盧策吾師從(cong) 計算機視覺領軍(jun) 學者賈佳亞(ya) 教授,攻讀計算機軟件與(yu) 理論博士學位。在這位把學術論文當“藝術品”看待的嚴(yan) 師指導下,盧策吾和師兄徐立共同完成了對圖像平滑技術的創新,論文提供的代碼加上注釋隻有幾十行,簡單實用、通俗易懂,成為(wei) 一篇高被引佳作。
2015年,盧策吾成為(wei) 博士後。他參與(yu) 發起了“視覺關(guan) 係檢測”的課題,研究圖像中物體(ti) 之間的聯係。這項研究就像為(wei) 計算機視覺知識建構打地基,技術挑戰層出不窮。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(ge) 科研人員手裏都有一張學術地圖,如果隻是複製粘貼,就無法進步。”探索繪製屬於(yu) 自己的學術地圖,被盧策吾稱為(wei) “科研自覺”。他誌存高遠,想將機器人培養(yang) 成為(wei) “上得廳堂、下得廚房”的多麵手。2016年,盧策吾應邀到上海交通大學執教,帶著自己的學術地圖組建研究團隊,開啟深入研究。
盧策吾坦言,剛開始他有些過度樂(le) 觀,以為(wei) 隻要眼和腦搞定了,安裝上機械臂,無非就是解決(jue) 轉動角度的問題。但他深入研究後才發現,軟硬件協同遠比他想象的複雜,在電腦上學習(xi) 和在機器上學習(xi) 是兩(liang) 碼事,實驗室剛開始訓練出來的機械臂“呆若木雞”,“看到”物體(ti) 後在原地轉圈。盧策吾沉心反思,優(you) 化算法,製定更加紮實可行的技術路線。經過近7年的打磨,2022年底,他的團隊實現了機器人自主學習(xi) 後,智能機械臂一小時能精準抓取近1000個(ge) 物體(ti) ,小到5毫米的碎渣殘片、大到9厘米的圓球方盒,還能在水裏抓到遊動的魚,實現了對未知動態物體(ti) 的抓取。
根據學生的特性因材施教
現在,盧策吾時常“出沒”於(yu) 上海交通大學的校內(nei) 論壇和各大社交平台,因為(wei) 網絡上活躍著大量的年輕人,他希望從(cong) 中找到有科研潛力的學生。
方浩樹就是盧策吾發掘的青年才俊。2016年,上海交通大學大三學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布的課題組招生令。僅(jin) 憑一封郵件往來和一次簡短麵談,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,做得了學術、打得了網遊,還能聊哲學、話人生。“他的風趣幽默無處不在。”方浩樹說。
盧策吾的課題組,自由探索、大膽創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,一位在國外生物實驗室的師妹聯係方浩樹,稱他們(men) 在研究動物行為(wei) 和腦神經的聯係,但全靠科研人員用眼睛觀察,費時費力,對此十分發愁。此時,盧策吾團隊研發的人體(ti) 姿態估計係統開源後,已得到國內(nei) 外20多家技術公司的青睞。如果開發一個(ge) 類似於(yu) 人體(ti) 姿態估計的動物行為(wei) 數據集係統,自動監測分析實驗對象的行為(wei) ,不就能實現人工智能自動實驗的功能嗎?方浩樹把想法告訴盧策吾後,立即得到了支持。
經過對1000多個(ge) 視頻、圖片的解析後,他們(men) 開發出基於(yu) 視覺的機器學習(xi) 模型,形成了基於(yu) 機器視覺學習(xi) 發現未知行為(wei) 功能神經回路的新研究範式,該項成果2022年發表在國際學術期刊《自然》上。
“根據學生的特性因材施教。”這是盧策吾培養(yang) 人工智能人才的理念。國內(nei) 的人工智能本科人才培養(yang) 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新性作業(ye) ,要求學生以小組為(wei) 單位圍繞人工智能領域中的某個(ge) 問題開展研究,鼓勵學生在國際會(hui) 議上發表研究成果。在他看來,讓學生帶著問題去思考、帶著目標去創新,得到的鍛煉是普通報告作業(ye) 無法比擬的。
“能者達人所不達,智者達人所未見。”盧策吾經常用這句話鼓勵學生做學術價(jia) 值更高的研究。“如果你覺得一個(ge) 創意,你不做也會(hui) 有很多人做,那麽(me) 要重新評估一下是否要做。做原始創新和未知探索,即使失敗了,也能獲得超過原先維度的認知,是一件令人興(xing) 奮的事”。(記者 黃曉慧)
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