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讓機器人更“聰明”

發(fā)布時間:2024-01-22 15:05:00來源: 人民日報

  投身人工智能領域,上海交通大學計算機科學與工程系教授盧策吾鉆研了多年。堅守前沿基礎研究,他帶領團隊取得一系列處于國際先進水平的研究成果。他認為,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。

  給機器人裝上明亮的眼睛、聰明的大腦,讓它們看懂世界、學習技能……這是科幻小說里的情節(jié),也是上海交通大學計算機科學與工程系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時,盧策吾“棄熱逐冷”,投身其中;在人工智能成為熱門領域的今天,他并未逐熱盲從,堅守前沿基礎研究,帶領團隊研發(fā)出人體行為引擎、高性能機器人抓取、機器人通用學習系統(tǒng)等一系列處于國際先進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,“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

  盧策吾的科學理想萌芽于初中。當時,他喜歡思考推導數(shù)學公式,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。

  強烈的好奇心驅(qū)動盧策吾刨根問底。在重慶郵電大學學習時,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,嚴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。”這與他多年后從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,讓它們認知和建構世界。

  2006年進入中國科學院電子學研究所深造后,盧策吾在處理復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不大成熟?!钡R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——基礎前沿的科學、成果能夠改變?nèi)祟?,因此將之定為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(yè)后,盧策吾師從計算機視覺領軍學者賈佳亞教授,攻讀計算機軟件與理論博士學位。在這位把學術論文當“藝術品”看待的嚴師指導下,盧策吾和師兄徐立共同完成了對圖像平滑技術的創(chuàng)新,論文提供的代碼加上注釋只有幾十行,簡單實用、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“視覺關系檢測”的課題,研究圖像中物體之間的聯(lián)系。這項研究就像為計算機視覺知識建構打地基,技術挑戰(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?!懊總€科研人員手里都有一張學術地圖,如果只是復制粘貼,就無法進步?!碧剿骼L制屬于自己的學術地圖,被盧策吾稱為“科研自覺”。他志存高遠,想將機器人培養(yǎng)成為“上得廳堂、下得廚房”的多面手。2016年,盧策吾應邀到上海交通大學執(zhí)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觀,以為只要眼和腦搞定了,安裝上機械臂,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)同遠比他想象的復雜,在電腦上學習和在機器上學習是兩碼事,實驗室剛開始訓練出來的機械臂“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,制定更加扎實可行的技術路線。經(jīng)過近7年的打磨,2022年底,他的團隊實現(xiàn)了機器人自主學習后,智能機械臂一小時能精準抓取近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,實現(xiàn)了對未知動態(tài)物體的抓取。

  根據(jù)學生的特性因材施教

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

  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(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,做得了學術、打得了網(wǎng)游,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(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,一位在國外生物實驗室的師妹聯(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,費時費力,對此十分發(fā)愁。此時,盧策吾團隊研發(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)測分析實驗對象的行為,不就能實現(xiàn)人工智能自動實驗的功能嗎?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)出基于視覺的機器學習模型,形成了基于機器視覺學習發(fā)現(xiàn)未知行為功能神經(jīng)回路的新研究范式,該項成果2022年發(fā)表在國際學術期刊《自然》上。

  “根據(jù)學生的特性因材施教?!边@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),要求學生以小組為單位圍繞人工智能領域中的某個問題開展研究,鼓勵學生在國際會議上發(fā)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(chuàng)新,得到的鍛煉是普通報告作業(yè)無法比擬的。

  “能者達人所不達,智者達人所未見。”盧策吾經(jīng)常用這句話鼓勵學生做學術價值更高的研究。“如果你覺得一個創(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知,是一件令人興奮的事”。(記者 黃曉慧)

(責編:李雨潼)

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