——记西北工业大学计算机学院副教授张凯龙

　　□　武光磊
　

　
　　投入群智能系统与软件研发对张凯龙而言，是机遇、挑战也是使命，是他为适应时代发展所做出的慎重选择。不论是围绕面向科技攻关的技术研究，还是立足面向科技创新的基础研究，他始终以服务社会和推动生产力为目标，牢记“不论是实现当前还是未来的产业化，科研的初衷应该聚焦于做出有价值、有意义的成果，可以是理论也可以是技术或产品”。
　　重教育、抓科研、力创新、有情怀，将科研与教育并重，张凯龙一路走得不疾不缓，宁可将一件事情慢慢地做到极致，也不愿粗制滥造、囫囵吞枣地达成。他说：“中国的整个教育质量要提升、科技要发展，不仅关乎体制改革，更需要我们从事教育和科研工作的人有情怀、理想及信念，改善浮躁风气，共同营造崇尚科学和文化的社会氛围。”
　　

提炼共性，走向群智能

　　2012年以前，张凯龙一度被贴上了“工程型”的职业标签。从西北工业大学毕业，他结合国家战略需求，以工程项目为主导的系统研究一干就是十几年。“那时候主要围绕项目攻关，一项工程面临着哪些问题，我们就系统地考虑和解决什么问题。”而完成由工程派到学院派的转型，将工作方法和重心全面转移到理论研究上，张凯龙则表示其中有时代发展的需要，也有机缘巧合的因素。
　　随着高等教育的持续发展，开展新时期高校教育革新的呼声越发强烈，从重视科研项目到注重基础教育本身，研究型大学要提高人才培养质量以及科技创新能力就必须进行结构调整。也正是在那个时候，身为高校教师的张凯龙认识到单纯工程研究的发展局限性，意识到按部就班、重复性的工作根本无法实现持续的自我提升。从保持科研活力的角度出发，科研转型是他最为直接、有效的选择。
　　适值法中科学与应用基金会（FFCSA）博士后项目面向中国青年科研工作者开展选拔工作，张凯龙凭借其突出的专业素质有幸成为全国14名入选者之一，由国家留学基金委联合资助赴法国巴黎高科MINES的机器人研究中心CAOR开展博士后研究。在克服了语言障碍后，他成功将自己融入一个全新的领域，着重加大对无人车、多机器人系统等群智能系统技术的研发力度，并逐渐发现了空、天、地不同群智能系统所呈现的共性特征，全面铺展研究方向。深受国外治学严谨性的影响，同时感念内心做一名学者、追求纯粹学术研究的强烈愿望，张凯龙在历经18个月的深造后回国开始投入新的科研工作。
　　在从事智能化嵌入式系统研究的早期过程中，张凯龙认为，国内市场对制造业装备的需求量与日俱增，且标准也更为严苛，但技术研发阶段却表现出创新能力不足、信息化程度低等特点，严重影响了行业的整体发展。“我们国家的装备制造业主要集中在中低端领域，高端制造设备的核心技术长期被国外垄断，每年需要花费大量资金引进设备，反倒为国外企业创造了不少的产值和税收效益。”在肯定了国内机械加工水平的同时，张凯龙强调了嵌入式控制系统研制的滞后性乃是阻碍装备制造业发展的关键因素。
　　为此，在使用信息技术改造传统装备产业的早期阶段，张凯龙便带领技术团队针对智能工业缝制装备的控制系统自主化研制进行攻关。自主创新、迎难而上，张凯龙带领团队顺利攻克了智能化嵌入式控制系统的软硬件关键技术，创建、研制了NTP、NTPS等数据格式、三维运动控制方法、图案定制算法库以及图案识别与编辑软件等，突破了国内工业缝制装备制造的“卡脖子”难题。科研工作得到了国家发改委、陕西省科技计划等项目的支持，他们通过产学研合作的形式成功将系统核心技术转化为生产力，与陕西新瑞阳科技有限公司等联合研制出智能电子花样机、智能电子打结机、智能电子钉扣机等新型装备产品，并于2008年实现产业化。这些产品打破了中高端工业缝制设备核心控制系统长期由日本、韩国、德国等国家的企业所垄断的局面，大幅提升了国产装备的信息化、智能化程度，产生了巨大的社会效益和经济效益。
　　

军民融合，聚焦多元智能服务

　　在法国从事博士后研究期间，张凯龙便预见性地做出判断，认为群智能系统将是智能系统技术发展的一个重要趋势，会随着多元化服务概念提出并延展到众多领域。现实恰恰印证了这一点，万物互联时代的到来，智能变成了一个更加热门和普及的词汇，而且在智能交通、工业生产、航空航天等诸多领域无不体现着群智能系统发展趋势。
　　张凯龙说，关注群智能系统的发展主要在于计算协同和行为协同两个层次。通过协同计算、分配及规划合理方案，可以实现群智能系统内外部资源的动态评估和优化调度，进而提高智能系统群体的效能。因此，依托西北工业大学由来已久的军民融合体系，在国家预研、国家核高基等课题等支持下，他思考着如何提高国防装备的智能化程度，解决由于硬件、软件的复杂部署造成的体积、重量、功耗增加，以及使用寿命、荷载能力下降等问题。
　　面向军民领域复杂嵌入式系统计算平台的智能化和高可靠需要，融合自适应计算以及环境感知、网络通信等方面的技术优势，张凯龙领衔技术团队开展了动态可重构的嵌入式系统软硬件研究。作为技术负责人，他组织、开展了涉及可重构嵌入式分布系统体系结构、“泛环境”自适应资源服务机制、多模态任务自主决策与实时管理方法以及场景可定制的半实物地面仿真技术等工作，所研制系统被应用于某装备的地面综合验证系统。
　　与此同时，在国家自然科学基金项目、中央高校基础研究基金项目和航空基金课题等支持下，张凯龙面向军民融合的网络智能、群智能研究仍在不断发力。深入开展群智能系统的理论、方法、技术研究，他的研究工作涵盖了空、天、地3个领域，提出了时空—服务域的群智能系统行为协同规划模型与控制方法及基于虚拟化服务的协同计算办法。基于与国际、国内著名学术机构合作研究的方式，他为群智能系统的研究探索出新的模型与方法，也为解决协作式交通中的智能、优化管理问题提供了新的方法支持。同时，其团队研究了针对多卫星编队、多航空器编队等群智能系统的协同计算技术，通过设计自主计算模型和方法解决了资源服务评估与分配、任务规划与调度等问题。这些研究成果已在IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems、IEEE Communication Letters、IEEE Transactions on Mobile Computing等领域著名期刊发表，并获得国家发明专利与实用新型专利7项、计算机软件著作权等近13项。张凯龙也多次受邀赴加州大学伯克利分校、巴黎高科等国际顶级教育机构作学术报告，相关工作得到越来越多国内外专家的高度认可。
　　

初心不改，理念护航

　　“作为一名高校教师，我的初心就在教育，是它让我知道从什么地方开始；我的目标是成为一名真正的学者，这是我的职业追求”，张凯龙不止一次提到了教育对于发展的重要价值。人才培养过程中，他格外注重高素质、创新型人才的培养，提倡从知识、文化、思维、思想、实践等多个维度对学生进行培养。在他看来，除了专业知识外，人格塑造、思维引导以及文化和精神的传承更为重要。同时，张凯龙一再强调教育与科研不可割裂、辩证统一、相辅相成的存在关系。多年来，正是由于尊崇两者并重的理念，他在潜心基础研究之际还全力投身教育事业的发展。
　　张凯龙期望成为一名真正的学者型教师。为了能够编著出一本满意的教材，他本着自我教育的态度在10余年授课过程中不断学习、积累和总结，之后历时15个月独立完成了《嵌入式系统体系、原理与设计》一书的编著工作。为了保持与国际前沿同步并拓展自己的知识储备，他又独立完成了国际著名教材的翻译。“那段时间一直在专注写作，整个人都陷入了一种写作思维状态，有时连做梦都在和老师们讨论波形图、电路，见了自己的研究生也常常想不起名字。”正是由于这种精力高度集中的长时间投入，他在教材完成编纂后即大病一场。不过令人欣慰的是，教材得到了国内教师的高度评价，现已被多所高校引进作为专业授课教材。
　　“教学上的及格线很容易达到，但要想提升课程的品质和特质，还需要下大工夫。所以凡是有利于学生成长的，我都必须要极力地争取过来。”在张凯龙的思想中，单一教授具体的技术和使用方法并不符合研究型大学的人才培养要求。身为教师，他想要引导学生建立起科学的批判精神和专业思维，养成独立的思考习惯和创新能力。张凯龙认为研究生培养更加侧重于专业能力的拓展。当学生完成既定科研任务后，他会鼓励、资助研究生进行企业培训、出国合作与交流等，以给予他们更充分的自主成长时间和自我提升空间。“做科研不能依靠行政化方式去控制，学生迫切需要的是可以为未来发展奠定基础的成长机会。”
　　对于团队的管理，张凯龙表示，团队管理是一门科学也是一门艺术。“在高校，其实我并不建议将科研组织定义为团队，而更应是一个共同体，老师和学生应该亲临科研一线，共同学习、共同进步。”他信奉共同体要有淡泊名利、潜心向学的价值观，也要保障每一个人的良好发展，从而形成一股团结、敢拼的治学氛围。在积极融洽的环境之中，保持着拼搏、向上的从业态度，他们的小团队也能迸发出大力量，持续的科研产出更是有目共睹。
　　张凯龙表示，在未来还将专注于群智能系统研究，特别是加大对空、天、地、海无人群智能系统的关注度。他坦言，目前团队在部分领域技术方面已有好的积累，研究成果也得到了国内外同行的认可，今后在进一步深化研究工作的同时，希望能够抓紧推进技术转化，切实为推进科技生产力的发展进步做出贡献。
　　
　　
　　
专家简介：
　　
　　张凯龙，西北工业大学计算机学院副教授，兼任西北工业大学—巴黎高科MINES机器人与群智能系统联合实验室主任、陕西网络创新研究院副院长，现为IEEE、ACM、ACIS会员、中国计算机学会嵌入式系统专委会副秘书长及常务委员。西北工业大学博士，曾在法国Mines ParisTech机器人研究中心CAOR开展博士后研究，参与欧盟CyberCars项目中无人车辆控制及多车自主协作课题的研究，围绕智能工业装备、智能交通及群智能系统等领域的技术研究，先后主持了国家自然科学基金面上项目与青年项目、陕西省重大科技创新计划、航空院所合作课题等。长期致力于研究型人才培养和自主科技创新，编著、译著专业教材2部，陆续发表学术论文60余篇，获国家发明专利与实用新型专利7项、计算机软件著作权13项、陕西省科技进步奖一等奖1项、陕西省优秀教学成果奖一等奖1项、国防科技成果奖三等奖1项，被评为第二届中国嵌入式系统十大杰出青年。