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王献昌:智能时代的使命

来源:  发布时间:2021-03-02

  
王 辉

  
  
  一般人很难想象,近几年被炒得沸沸扬扬的顶尖技术——人工智能,其实早在半个多世纪前就已经出现。1956年的夏天,在美国汉诺斯小镇宁静的达特茅斯学院中,一群不同学科背景的科学家聚集到了一起,试图利用这得来不易的暑期时光讨论一个前所未有的主题:用机器来模仿人类学习以及其他方面的智能。虽然这短暂的一个多月时间并未产生任何具有影响力的研究成果,但他们的主题——人工智能(Artificial Intelligence)却被永久地保存了下来。因为这一首次出现的专有名词,1956年成为人工智能诞生的元年。在此后60多年里,人工智能经历了漫长的发展期,几度兴衰更迭。
  作为我国最早一批培养起来的人工智能科学家,王献昌亲历了人工智能这半个多世纪跌宕起伏的旅程。从20世纪80年代人工智能发展黄金时期,到20世纪90年代的全球研究低谷,再到21世纪人工智能新一轮高潮,几十年来,人工智能发展的每一步几乎都与王献昌的成长关联到了一起。
  半个多世纪载沉载浮的人工智能旅程,王献昌深切地感知到这一技术的重要性。“人是没有办法对抗人工智能发展的机器智能潮流的,我们只能不断学习,进而控制机器。”他说,“技术就是会改变世界,不管是生活、工作还是未来军事斗争形态、方式,未来的发展方向都需要智能化。而我们的使命只有一个,就是推动我国的产业智能化进程,快一步,再快一步。”
  
从数学到人工智能
  王献昌最初的学习方向其实并不是人工智能,但也与此有着密不可分的关系,那就是数学。
  1966年,王献昌出生于河南安阳的一个小乡村,在他的记忆中,童年求学基本都是在家中完成。“那时农村教育资源不是很好,加之当时的时代背景并不重视学习的关系,基本都靠自学。”
  王献昌从小就喜欢数学,那时农村一到秋天就要围在一起剥玉米棒子,王献昌就用剥下来的玉米粒计算鸡兔同笼问题。从洛阳农科院回家支农的父亲告诉他还有一种更简单的方式计算,就是用代数设变量的方法。用完父亲教的方法计算后,王献昌立刻发现了代数奇妙的力量,愈发激起了研究数学的乐趣,初中就开始自学微积分课程。高中时期,一篇载于《人民文学》第一期的报告文学《哥德巴赫猜想》,让数学家陈景润和数论的故事家喻户晓。王献昌受此影响更加坚定了数学的研究方向,并自学数论知识。
  在这样勤学不辍的背景下,1980年,年仅14岁的王献昌就考进了郑州大学。不过,由于农村通信落后,录取通知书被寄到了错误地点,王献昌晚了别人将近一个月才到学校报到。“好在那个时代没有严格规定,不然我连大学都上不了。”
  但没想到的是,进入大学之后,本来选择了数学系的王献昌,却“不小心”掉进了计算机的“坑”。
  说来也巧,那时国内计算机才刚刚起步,很多大学都没有计算机专业,偶尔有的也是建议从数学系分出去或先是数学系的一个专业,而王献昌正好就是郑州大学第一届计算机专业学生。这是一个由20余人组成的计算机班级。“我那时觉得不太对,因为我想学数学,不想学计算机,结果反映后在老师的‘忽悠’下还是继续学了。他们说,计算机是未来发展方向, 你年龄小,所以筛选你到这个班,而且大学前三年都是数学课程,不影响学数学。”王献昌笑着回忆。
  人工智能的本质其实就是算法,也就是数学、概率论、统计学、各种数学理论的体现。可以说,数学就是人工智能的基石。“数学比较强的人,其实很容易掌握算法。”王献昌说道。
  大四面临考研方向的选择时,王献昌一度还有考回数学的想法,但一件事改变了他的看法。1983年12月22日,由国防科技大学开发的中国第一台每秒钟运算一亿次以上的巨型计算机“银河1号”在长沙研制成功。它填补了国内巨型计算机的空白,标志着中国进入了世界研制巨型计算机的行列,成为继美、日等国之后,能够独立设计和制造巨型机的国家。
  消息一出,举国振奋。教自己计算机理论的苏锦祥老师对王献昌说:“你去考国防科技大学计算机专业吧,一定能考上。”再三考虑之后,王献昌终于下定决心考取国防科技大学研究生并被“顺利”录取,师从我国著名软件泰斗、工程学部委员陈火旺教授,开始踏上了智能计算研究之路。但多年之后,王献昌才知道这背后的曲折,他差点就与研究生失之交臂。
  “我当年考研数学满分,计算机基础离满分也只差了2分,但英语只考了30分,照理来说是不能被录取的,因为英语没及格。”直到20年后的聚会上,王献昌才得知当年考研背后的故事。尽管英语没过关,但导师陈火旺看中了他的数学基础,亲自向国防科技大学写信举荐,希望能破例录取王献昌。与此同时,当时推荐他考国防科技大学的苏老师也以郑州大学的名义写信过来推荐。就这样,王献昌才得以“顺利”录取。
  “我真的很感谢那个时代,不拘一格降人才。因为按照规定,我可能大学、研究生都读不了。因为大学没有按时报到,研究生英语又没及格。对于那时的农村孩子而言,大学就相当于‘跃龙门’,读书改变了我们的命运。”王献昌说道。
  读研期间,王献昌学的是计算机理论,主要是研究计算机程序的语义,也就是搞清楚这句话到底是什么意思。就像人类有语言一样,计算机也有语言,那时计算机有Algol、COBOL语言和Fortran语言等,而语义就是从不同的角度去分析这些语言。
  “任何一个计算机语言,至少需要从两个方面去定义:一种是数学语义,一种是操作语义,但这两种语义模型必须等价才行。”王献昌介绍,不同角度也就是不同语义建立的数学模型完全不同,自然也会影响后续的计算机语言的实现和使用,只有证明数学语义与操作语义等价,才能证明这两种模型一致。简单来说,也就是一句话用两种不同语言来表达,它的意思是不是一样。
  当时国内语义研究做到国际前沿的就是中国科学院院士周巢尘,为了确认这个问题的重要性,王献昌专门跑到周巢尘位于北京的家中请教,并得到了他的确认——通信顺序进程(CSP)的数学与操作语义等价性问题在当时还没能得到有效解决。
  谁也没想到,这一国际上无人能解的难题,王献昌从北京调研回去后仅花了3个月就解决了。但那时他还没有发表文章、宣传的意识,直到一年后发现国际刊物《理论计算机科学》上竟然发表了相同的解决方案才知道吃了一个“哑巴亏”。这件事对他的影响很大,不仅意识到研究成果及时发表的重要性,同时还深刻意识到了英语的重要性。这下彻底改变了王献昌对英语不感兴趣的毛病,下决心攻克英语。
  1987年,王献昌顺利考取国防科技大学并选攻人工智能方向的博士,因此成为我国最早一批人工智能方向博士生。当然,这一次英语终于及格了。在那之后,科研路上再也没有了“拦路虎”。王献昌成为当时我国原“863”计划智能计算机领域里专攻人工智能的年轻博士,在科研路上开始过关斩将、一路高歌。
  1990年,王献昌有关多智能体协同推理的论文获首届泛太平洋国际人工智能奖,而多Agent架构则被认为是解决自主复杂智能系统架构的最为合适的唯一在架构。之后,他在人工智能研究上的成果连续两次在国际最高级别人工智能会议上发表,这也是我国当时唯一在该会议上发表的科技成果,受到了国内外广泛关注。1991年,李国杰院士和科技部、国家自然科学基金委相关的专家参加悉尼召开的第12届国际人工智能联合大会时,得知当时我国唯一的大会报告者,即王献昌没有出席大会,因此他在国防科技大学访问的时候,建议像王献昌这种情况应当鼓励出国交流。“同时基金委的同志也特地通知我,类似情况跟他们汇报,国家层面会支持参加会议。”这是王献昌在1993年能够顺利参加在法国召开的第13届国际人工智能联合大会并作学术报告的重要因素。
  参加会议回来后,王献昌在计算机科学的相关会议中,专门介绍了第13届国际人工智能联合大会的会议情况和未来发展趋势。“李国杰院士无形中给了我很大的支持。”其后李国杰院士和清华大学的石纯一教授还邀请王献昌到智能中心、清华大学介绍、交流研究心得。
  1994年,王献昌研究的GKD-NMRS非单调推理系统与银河超级计算机系列成果一起,获得了国防科工委科技进步奖一等奖,同时也获得了海内外瞩目。不过,王献昌深知学无止境,从国外交流回来,他更加意识到这一点,在经历一番波折之后,王献昌下定决心出海深造。
  
“在祖国最需要我的时候回来”
  “我真的很幸运,人生每一个关键路口都有组织和相关的人帮我实现梦想。”王献昌说,因研究方向以及复杂的背景,对于当时的他而言,出国学习几乎是一件不可能的事情,但在相关领导的特别支持下,他还是被批准出国了。“做科研的目的就是要了解世界最顶尖的科技成果与科技团队,我那时虽然已经在两年一次顶尖人工智能联合大会上多次发了文章,但还远远不够,国外人工智能顶级刊物还没有能力发表,而且基础理论也必须站在国际最前沿的方向,现在有这个机会必须要抓住。”
  1994年,王献昌成为我国唯一一个受日本新一代计算机研究所(ICOT)邀请,作为STA Fellow(研究奖金)进行为期一年研究的高级研究学者,参加日本第五代智能计算机研究计划。这一20世纪80年代轰动全球的基于知识的智能计算机研究计划,在人工智能长达半个多世纪的发展历程中,也占据着举足轻重的地位。
  “日本第五代机研究计划实际上目标非常明确,就是要研究出一个相当于分布式的并行推理机器,如果现在去做成就肯定会更好,但当年这个计划影响也非常大,而且真正培养了一代人才。”在参与日本第五代机研究计划的那一年,王献昌也有幸参与了第五代机验证工作。“这几年大家熟知的法院自动化判案、同案类推等智能程序,其实我们在第五代机上都已经做过应用试验了。”王献昌说。
  1980年,王献昌进入大学时正是人工智能发展的黄金时期。到20世纪80年代中后期,超过一半的世界500强公司都开始部署各自领域的专家系统。但不久之后,人们就发现人工智能并没有想象中的聪明,机器人行动笨拙、无法正常沟通交流,而专家系统也不能自我学习并更新知识库与算法,维护成本越来越高,人工智能再一次陷入长时间的寒冬。到了20世纪90年代,国内外除了少数科研机构,大部分人对人工智能的态度均讳莫如深。就是在这样的背景下,王献昌顶着压力开始了十余年的海外人工智能研究和应用探索。
  “我接触人工智能的时候正是历史上最热的时期,出国时又是最低谷。本来计划出国一年,后来也没想到一去十几年。”王献昌回忆,“但我一直觉得我是在最能够为国服务的时候回来了。”
  在人工智能最低潮时期,王献昌顶着压力在海外默默深耕、钻研。这期间,他先后在日本新一代智能计算机研究所、加拿大Alberta大学人工智能实验室工作,与国际人工智能领域最顶级的专家合作,首次创新性提出了一个能够统合当时三类主要非单调推理的基于优先顺序的推理系统,研究成果一次入选国际人工智能联合大会和欧洲人工智能联合会,同时相关成果入选国际顶尖人工智能杂志。之后,他又加入加拿大、美国KRONOS等公司,主要从事人工智能在复杂、实时关键系统中的任务规划、跟踪、多体系互操作方面的基础研究和应用工作。有关人工智能多智能体技术成功应用于美国的COORDINATORS项目、美国军方战场态势评估系统项目,以及加拿大资源卫星任务控制系统等;基于人工智能通用黑板系统(GBB:General BlackBoard System)应用于全球多家航空公司的机组跟踪、监控系统产品Magellan中,解决了涉及航空安全规则下的实时、动态运行预警,监控及自主决策等。
  2006年,随着互联网的快速发展,人工智能在大数据的影响下迎来了新一轮生机,各行各业与数字化、智能化结合的趋势开始凸显。感受到祖国深切的召唤,王献昌不顾一切回到了祖国的怀抱。
  “在人工智能最低潮的时期我恰恰参与了一个可以解决复杂、实时的智能化航空调度的支撑性核心技术研发项目。正是基于较为成熟的、基于分布式人工智能互操作和通用黑板系统能够服务国家重大需求的目的,2006年我回来了。”王献昌说道。国内大型民用航空的调度运行控制软件几乎全部被国外垄断,国内航空公司购买时动辄过亿,他想打破这种垄断,用自己掌握的技术服务祖国。
  然而,虽然拥有核心技术,但在落地过程中仍然面临想象不到的艰难。王献昌见证过航空公司为了转型投入大量人力、物力最终却倒闭的案例,多番调研之后,他毅然决定自己投钱创业,亲身鉴定这条技术应用道路。
  2007年,王献昌在成都创立了成都软智科技有限公司,研发高端航空软件。“创业真的太难了,压力太大。”再次回忆那段创业往事时,王献昌不禁发出了感叹。
  回国时,王献昌卖了加拿大的房子,用所有的身家来创业。就在这样的情况下,王献昌终于走出了一条国内航空公司自主研发智能化之路——开发出面向变化和实时跟踪的人工智能多agents平台和完成了面向复杂系统互联互通的符合国际大型复杂软件系统建设的CORBA的开发、应用,并首先在复杂、实时和基于规则的民用航空领域的机组运行控制、自动排班、实时跟踪、监控等进行应用验证,目前已经达到市场化阶段并在多家航空公司进行推广。
  2010年,王献昌获得中国侨界(创新人才)贡献奖;2015年,基于人工智能的“神鹰系统”荣获2015中国北京国际科技产业博览会“优秀创新项目奖”;他还多次受邀参加国际运筹协会民用航空公司运行控制大会并作报告……
  “把一个核心领域的应用做到极致”,王献昌用实际行动践行了当初的诺言。
  
时代的使命
  近几年来,随着国际形势日益紧张,制约我国工业、经济发展的核心关键技术引起了国内外广泛关注与讨论,王献昌创业的初衷也正是在此。
  “把一个人工智能的共性核心技术应用做到极致,哪怕最后没有占领市场、获得利益,但至少能保证在这项技术被其他国家禁止出口时,我们自己的技术能顶上,这就已经实现了创业目标。”王献昌说道。
  在航空调度领域,王献昌用了10年时间的确将自己的人工智能核心技术在航空调度领域做到了极致,但仅仅一个领域的应用就足够了吗?显然不仅如此。
  “一个领域还是太窄,现在国内外人工智能已经发展到各行各业,我们有责任将这种具备共性的核心人工智能技术推广到更有战略需求和挑战的领域,尤其是跨异构无人集群的互操作、集群自主协同能力建设领域。”在好朋友、好伙伴黄大年教授的影响下,在深深意识到这点后,王献昌紧接着又成立了成都凯斯人工智能研究院,根本目标有三个:一是依托有特色的核心人工智能技术孵化相关的智能应用和产业;二是服务军民融合下民用智能技术服务军事需求;三是通过研究院平台服务智能产业链的上下游合作关系。
  “我们的重心就是做人工智能互操作和通用决策支持等相关领域的人才培养和应用技术落地的工作,必须踏踏实实地推进技术落地,促进自主集群技术方面的人才培养和应用进步,尤其是智能装备领域,这是我们的使命。”王献昌说。
  当前,人工智能正在深刻变革着各行各业的产业结构,为了争夺未来科技与产业制高点,世界各国纷纷将人工智能上升到国家战略,不断布局人工智能与各行各业的结合,加快推进人工智能产业落地。其中,与国家、人民安全密切相关的国防领域更是如此。目前看来,尽管信息化战争还是主导军事领域的战争形态,但智能化战争的帷幕已逐渐拉开。
  “人是打不过机器的,国外早已部署天地空海一体化的无人系统集群自主协同研发工作了,我们只能不断加快脚步。”王献昌说道。
  为此,2015年开始,王献昌先后与吉林大学、国防科技大学、中国兵器科学研究院、电子科技大学等单位在跨异构无人系统集群互操作、自主协同能力建设方面建立合作关系;以成都凯斯人工智能研究院为依托,与下游机器人产业公司建立应用驱动的产业研究开发合作,重点研究、开发具备环境认知能力、自主规划能力,具备人机、机机智能互动协调能力的面向通用、开放、可扩展的跨异构无人系统集群自主协同核心技术,以占据未来产业创新高地为目标;他还积极参与鲲海研究院的创建工作并推动研究院在全国的战略布局……
  如今,在已有人工智能平台成果的基础上,王献昌带领团队将平台扩展并应用于无人系统集群的自主环境认知能力、跨异构无人系统互操作性和自主协同能力等建设,不断加大我国无人集群装备智能化的高度与深度,不断增强我国国防的力量。
  “人工智能基础理论、应用技术支撑工作我们已经做了几十年,现在主要的目标就是要落地,要更好地把文章写在祖国大地上,这是我们的使命。”智能化时代的脚步正在加快,而王献昌团队也在紧锣密鼓地准备中。“为了避免陷入被动局面,我们只能快一步,再快一步。”王献昌说。
  
专家简介  
  王献昌,吉林大学教授、博士生导师,国家侨联特聘专家。先后在北京航空航天大学、日本新一代计算机研究所、加拿大阿尔伯特大学做客座访问和从事博士后研究工作。已主持我国原“863”高科技项目、国家自然科学基金等多项项目。在国际、国内顶尖杂志和会议,如《国际人工智能》季刊、《中国科学》上发表论文30多篇。2006年之后,王献昌先后在加拿大成立凯斯特智能系统公司,在中国成立成都软智科技有限公司和成都凯斯人工智能研究院。近年来,基于其在我国关键任务系统方面长期的学习工作背景,王献昌积极有效地对接国家重大需求,是国际国内知名的人工智能和计算机科学专家。
  

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2022年4月

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