张钹院士:活跃在人工智能最前沿的耄耋老人

2020-12-29 11:54:26 风流一代·经典文摘 2020年12期

宗禾

是中国科学院院士,也是现任清华大学人工智能研究院院长,还是 CCF 会士、2014 CCF 终身成就奖获得者……已至耄耋之年的张钹院士,拥有至高荣誉无数。

而在中国人工智能如火如荼地发展的大背景中,张钹院士作为中国人工智能的奠基人之一,见证并经历了中国人工智能从一清二白到日益繁荣的历史,因而也更能看清中国人工智能的发展现状,从而对人工智能未来的发展方向提出更科学的建议,这对于该领域的研究者和从业者而言,极具引领价值和借鉴意义。

国家需求决定科研方向

1935年,在福建省福清县,张钹出生在一个书香门第。他的祖父张纲为清朝贡生,担任过福清县农会会长,并创办了小学,父亲张瑞樵也是投身教育事业的爱国人士。1953年,张钹参加全国高考,以数理化三门满分的优异成绩被清华大学录取,就读于电机系电机与电气制造专业。1956年,中国制定了“国家十二年科学技术发展远景规划”,重点开展原子弹、核武器和火箭的研制。国家要求清华大学增设新专业,以培养专业人才与师资力量。学校决定从当时的电机系三年级学生中,挑选出优秀的学生组成新的年级,于是张钹进入飞行器自动控制专业学习。1958年作为新中国第一批该专业优秀毕业生留校任教,从此,清华大学成为他事业的舞台。

张钹最初的梦想是做一名科学家,但最后却在组织的安排下留校任教。尽管与他原来的理想与志向有所出入,但他积极面对,努力适应。新的专业与张钹想象中不同,当时的飞行器自动控制专业刚刚筹建,各方面条件都比较差,既缺乏资料,又没有设备,主要靠向苏联专家学习,听专家的课、由专家指导毕业设计等。由于课程内容涉及军事应用,保密要求高,上课需要听课证,下课后还要把大家的笔记本全都留下来,学习受到很大的限制。尽管条件不好,但张钹还是学有所成。

1959年2月,张钹刚刚参加工作半年,教研组就安排他给四年级的学生开设飞行器自动控制的课。这门课的课程内容他并不熟悉,且课堂容量有100多名学生,仅有的知识也是几个月前刚刚从苏联专家那里学来的,听课的学生只比他低一两个年级,他所承受的压力可想而知。面对艰巨的任务,张钹选择迎难而上,第一次站在清华大学的讲台上就获得了学生们由衷的热爱。

以清华为阵地,谱写中国人工智能发展新篇章

1978 年之际,在清华大学“专业归队”的号召下,刚经历原自动控制系转型为计算机系的张钹院士等一批教师,通过向国外高校学习,最终确定将人工智能和智能控制作为其教研组新的专业方向,中国由此开启了人工智能发展的新篇章。

在确定方向后,教研组开展专业建设和教研工作的思路之一同样是向国外高校“取经”。据张钹院士回忆,当时正作为访问学者在美国伊利诺伊大学香槟分校访问学习的他,还特意将伊利诺伊大学使用的教材和相关材料全部复印并寄回国内,“跨国”辅助清华大学计算机系起步之初的人工智能专业建设和教研工作。比如说清华大学后来开设的一门叫作“人工智能程序设计”的课程,就是根据他寄回来的材料开设的。

在张钹院士等一众老一辈教师们为中国人工智能事业所做出的努力下,早期以清华大学为主要阵地的中国人工智能领域开始屡结硕果:

1983 年,张钹院士等人的论文在国际人工智能大会(IJCAI)发表,打破了没有中国学者的论文在国际人工智能大会上发表的局面;

1985 年,张钹院士等人创建了国内首个智能机器人实验室,并引进了国内第一台机器人 PUMA560,开启了中国智能机器人的研究之路;

1990 年,张钹院士和其他老师一起又在该实验室的基础上筹备建立了全国第一个与人工智能有关的国家重点实验室——“智能技术与系统”国家重点实验室,推动中国人工智能领域的研究再上了一个台阶。

发展至今,中国人工智能遍地开花,这一切的背后都离不开张钹院士等一众中国人工智能奠基人的耕耘和铺垫。

2019年6月,张钹院士从中国人工智能当下热火朝天的发展态势下看到了中国高校在人才培养和学科建设中的迫切性,牵头成立了清华大学人工智能研究院,并亲自出任首任院长。

从中国人工智能的白手起家阶段到如今呈日益繁荣之势,张钹院士为中国人工智能事业发展所做的努力和贡献,依旧在延续。

功成名就,学术科研与教育事业齐头并进

抛开为中国人工智能事业一马当先的使命感,对于张钹院士而言,他还有两个非常纯粹的角色:计算机科学家和教育家。

作为一位计算机科学家,一直以扎实的基础理论为学术研究特色的张钹院士,非常重视人工智能、人工神经网络和遗传算法等领域的理论研究,以及这些理论在模式识别、机器人和智能控制等领域的应用研究,其基于这些研究方向的学术产出也非常之高——共发表 200 余篇论文和 5 部专著,与此同时,也做出了一系列的学术贡献,具体包括:

在人工智能理论上,系统地提出了问题分层求解的熵空间理论,通过代数的方法,系统地解决了不同层次求解空间的问题表达、复杂性分析、不同层次空间之间信息、算子及推理机制等的相互转换关系;进一步提出了统计启发式搜索算法,基于拓扑的空间规划方法以及基于关系矩阵的时间规划算法等,极大降低了计算复杂性,具有重要的应用价值。

在人工智能网络方面,系统地分析了典型神经网络模型,给出了该网络各项性能的定量结果;对当前神经网络模拟人类智能的能力及其局限性,提出了理论论据,并提出了一组新的学习机制,有效地提高了神经网络的性能。

作为一位教育家,张钹院士自 1959 年走上清华大学教师岗位后,便一直为教育事业耕耘至今,如今已是桃李满天下。对于教育,张钹院士一直秉承着严谨而诚恳的态度,他曾公开提及自己的教学之道:对于每一堂课、每一次报告,甚至会议上的发言,他都会经过认真思考和准备,力求做到言之有物,让听众有所收获,并且还需要坚持在教学与科研的第一线上,不断向周围老师和学生学习,这样才有可能跟上时代的步伐,为人师表。

1994 年當选为俄罗斯自然科学院外籍院士、1995 年当选为中国科学院院士、2011 年德国汉堡大学授予自然科学名誉博士以及获得 2014 CCF 终身成就奖等诸多重量级荣誉,都是张钹院士为学术科研以及教育事业做出杰出贡献而获得的来自国内外的嘉奖。

耄耋之年,依旧活跃在人工智能的最前沿

已经 80多岁高龄的张钹院士,早已过了退休年龄,然而,年龄在他身上,实实在在证明了“只是一个数字”的道理。清华大学成立人工智能研究院,他亲自当院长;清华大学人工智能研究院下面又先后成立了8个研究中心,他必亲自出席现场,致辞揭牌。

除了关注人工智能在学术界的进展,张钹院士在科技成果转化方面还身体力行,在人工智能创业公司深醒科技担任首席科学家,站在学界和业界的最前沿,对人工智能未来的发展问题展开更深入的探索。

不仅如此,无论是在国际人工智能学术会议上,还是在国内一些人工智能相关的会议和活动上,都不乏张钹院士演讲的身影。随着中国老一辈人工智能研究者基本上都早已退到人工智能研究的后方,张钹院士始终坚持站在演讲台上向后辈研究者传达自己对于人工智能发展的观点和见解,显得更加弥足珍贵。

57年执教生涯、61载清华岁月、培养近70名博士研究生、80岁高龄,作为清华大学智能技术与系统国家重点实验室的主要奠基人,张钹促成了实验室的诞生,引领了实验室的发展,见证了实验室的每一个重要时刻。

(四月摘自《科学大观园》2019年第20期)