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来源:学习强国   作者:林汐璐 刘攀峰  编辑:大发888网址手机版  发布时间:2020年05月14日  浏览次数:
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张葛祥:深挖AI秘密的追光者

来源:学习强国四川学习平台  5月8日

 

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人物名片:张葛祥,信息科学与技术学院(网络安全学院、牛津布鲁克斯学院)教授,博士生导师,珠峰A2类人才。其主要研究方向为人工智能、大数据、智能机器人、智能电网等。曾入选教育部新世纪优秀人才,四川省杰出青年学科带头人培养对象,四川省学术和技术带头人后备人选等。主持5项国家自然科学基金及多项部省级项目。2019年获得罗马尼亚科学院Grigore Moisil奖。

 

 

2020年225日,张葛祥陷入了海量的手机短信、电话、微信、邮件包围中,科技部官网发布了张葛祥获罗马尼亚科学院奖——格里戈雷•莫伊西尔(Grigore Moisil)奖的报道,高校同行、社会好友闻讯纷纷发来祝贺。

然而,早在此2个月前,张葛祥已赴罗马尼亚科学院玛格纳礼堂,接受了罗马尼亚Florin GheorgheFilip院士的颁奖。凭借《膜计算在实际生活中的应用》(Real-life Applications with Membrane Computing)一书,张葛祥成为了首位以第一作者身份获得罗马尼亚科学院奖的中国人。在与家人、同事短暂分享喜悦后,张葛祥又一头扎进了工作室。

在极具挑战的人工智能领域,资本泡沫、新锐概念早已成为时髦谈资,与此炽热炫目形成鲜明对比的,是属于张葛祥的安静科研世界。

 

膜计算,激活机器深度学习

人工智能,Artificial Intelligence (AI),简单来说是指通过普通计算机程序呈现与人类智能反应相似的机器智能。早在2001年,斯皮尔伯格导演的科幻电影《人工智能》启蒙了许多人对于AI的最初认知:高度仿真的机器人,深度学习思考的能力,冰冷外壳下的人类感情……20年后,“人工智能”则早已从抽象的科幻概念变成了触手可及的科技应用和科学研究的世界潮流。

在人工智能的诸多分支领域中,张葛祥选择了“膜计算”这个研究方向。其获奖代表作,也正是凭借丰富的膜计算实际应用案例从同类理论书籍中脱颖而出,成为专业领域内第一本系统介绍膜计算实际应用效果的著作。“计算机科学史从某个维度讲,就是不断学习自然系统,从自然中抽象出模型、计算方法,并从信息处理角度理解周围世界的过程。”张葛祥介绍说。“膜计算”的概念灵感源于生物细胞。所谓“膜计算”,就是仿照生物神经元等细胞及细胞群相互关系,形成类似神经网络的算法建模,通过信号输入、机器学习、信息输出等超级运算环节实现相关结果的预测、演算。

《膜计算在实际生活中的应用》一书集结了张葛祥及团队将膜计算模型应用于移动机器人控制、机器人路径规划、信号及图像处理等案例应用。“我们已成功将膜计算模型运用于国家电力系统故障诊断、大熊猫种群动态性数据建模等实际工作中,实践证明我们所计算推导出的结果与现实数据是高度吻合的。”

海量信息的录入是启动膜计算编程建模、机器深度学习,从而完成精准运算的关键,也是张葛祥团队所面临的重要考验。在正在进行的大熊猫种群动态数据建模项目中,张葛祥从大熊猫个体行为建模入手,用膜计算中种群动态膜系统来预测大熊猫种群的数量变化,以及能够生存的最小种群。在这个过程中,如何搜集野生大熊猫的生活习性、繁殖特点等数据成为项目进阶优化路径中的“拦路虎”。

“我们现有的数据多是源于圈养大熊猫,人为干预的因素难免会影响数据效果最终解释的科学性。”张葛祥介绍到。虽然现有的大熊猫种群动态性数据的推导结果已成功运用于大熊猫种群数量预测、野外救护、圈养大熊猫野放等具体工作,但如何在海量数据中筛除“噪声数据”,实现更严谨的数据推理与物理解释正是张葛祥及其团队潜心研究的课题和不懈追求的目标。

“每一个细节都会改变结果。”张葛祥如是说。

人工智能的发展日新月异,更新迭代速度惊人,这背后凝聚的是人工智能科研工作者的锲而不舍和孜孜以求,与之相衬托的更是每一个人工智能人在科研道路上从来不敢有的些许迟疑和片刻停顿。与大多数圈外人所能看到的有关人工智能人热血故事不同,在真正的实验室里,“探路者”们大多是在枯燥的01之间,试图用反复的实验去穷尽每一种可能。海量数据运算所得出的微小进步有可能就是撬动人工智能研究突破的关键支点,正是这一点点不期而遇的微光,点燃了张葛祥和团队长期“驻守”实验室的星火。

 

科研路,撬动黑匣子寻找光

膜计算自1998年提出以来,率先在欧洲、美洲、澳洲发达国家受到推崇,“膜计算之父”Gheorghe Păun等学者更是预测,膜系统有望超越经典的图灵机的计算能力。在亚洲各国中,印度、日本等国较早关注膜计算研究,我国约从2003年起才有学者开始涉足该领域。

读研期间,张葛祥通过遗传算法优化PID控制器来控制倒立摆等实验操作接触到了人工智能最初的影子。 “当时人工智能还没有太大热度,在多数人看来也只是计算机大类课程里很普通的一门课,但我觉得有意思。”兴趣是最好的老师,攻博士期间,张葛祥开始从事雷达辐射源信号智能识别,包括神经网络、支持向量机等——其学术特色愈发清晰,自然计算下的人工智能成为了他的研究方向。2006年,博士毕业一年的张葛祥正式步入膜计算领域。

“膜计算的建模、运算对我来说太有吸引力了,当你往计算机Black Box(黑匣子)里输入指令,它就会输出信息。它为什么能推导信息、怎样完成自动学习,你会不由自主地被这些未知所吸引。”目前,膜计算在电力故障诊断、移动机器人控制、系统与合成生物学等领域都有了成功应用,但即便搭建模型的人,也没法完全说清楚计算机“黑匣子”中的复杂原理。张葛祥要做的就是试图拆解黑匣子的秘密,或者哪怕是撬开一丝缝隙、捕捉到一点光。

2007—2016年,张葛祥赴英国谢菲尔德大学、西班牙塞维利亚大学、美国纽约大学成为访问学者、高级访问学者,其合作导师中有被国外媒体预测为2013年诺贝尔奖热门人选的DNA纳米技术奠基人,有欧洲科学院院士,以及对张葛祥科研理念产生重要影响的Marian Gheorghe教授。

2007年谢菲尔德大学访学期间,在与导师Marian Gheorghe合作发表第一篇论文后,张葛祥想以此为契机继续深挖研究,但却被教授Say No。“Marian Gheorghe教授告诉我,老师应该主攻具有开创性的‘勘探’研究工作,学生才是‘开采’研究成果的群体。我们不能仅仅局限于从已有学术视角去纵向丰富自己的学术成果,而应该去探路、去证伪,去横向发现这个膜计算的更多研究可能。”在如此大胆的学术理念的指引下,张葛祥开创性地发起成立了IMCSJMC等多个科研平台;出版《膜计算在实际生活中的应用》,填补了世界膜计算领域实践类著作的空白;成为了罗马尼亚科学院莫伊西尔奖的首位中国获得者;获得了Gheorghe Păun 院士对“中国在膜计算领域的研究已经处于世界前沿地位”的肯定。

除此之外,张葛祥还独具魄力地在众多高校中选择人工智能方向几乎“零起点”的双一流高校——dafa最新登录网址,作为了自己科研征途的“接力点”和“加油站”。

 

新起点,打造“X+人工智能”新工科

2019年,张葛祥通过dafa最新登录网址“珠峰引才计划”,以珠峰A2类人才的身份成为dafa最新登录网址一员。珠峰计划系列措施自20189月实施以来,以良好的发展平台、优厚的薪酬待遇、灵活的进出机制受到了一大批海内外高层次人才的青睐,其中包括领军人才(A1类)2人,拔尖人才(A2类)2人,B类、C类人才两百余人。当人工智能科研的“蛟龙”深潜地学特色学科优势显著的双一流高校,张葛祥十分期待可以在这里迸发出异样的科技之光。

“初到大发,我就被学校浓浓的科研氛围和各位同仁团结协作、勇攀高峰的精神风貌所深深吸引,学校领导对人工智能研究工作的高度重视、精心指导,学校有关部院处领导、同事的鼎力支持也深深感动了我,所有这些,都促使我尽快全身心投入工作。”张葛祥说到,“目前,全国已有215所高校新增设人工智能本科专业,71所高校成立了人工智能学院或研究院。基于人工智能研究的前沿性、必要性,以及各大高校在‘双一流’建设浪潮中的激烈竞争,我和团队成员悉心研究、反复论证形成了dafa最新登录网址人工智能研究中心筹建方案,并郑重向学校递交了筹建申请报告。”

20余年人工智能研究经验和国内外学术影响力是张葛祥为学校人工智能发展所注入的强心剂,但初到新环境,团队组建、学科交叉融合都需要一个过程。张葛祥深知,在浪潮涌动的新科技面前,人工智能科研工作者随时都在与同行竞技、与时间赛跑。“我们必须抓住人工智能迅猛发展的难得机遇,依托‘双一流’学科特色,促进人工智能与传统专业交叉融合。”张葛祥补充到,“这是我来到大发的初心,也是我作为大发人着力想做的事。”

目前,张葛祥及其团队正全心投入学校人工智能研究中心的筹建与功能设计工作,并初步拟定了五个研究方向,即:人工智能基础理论、大数据智能、地质灾害智能监测预警、地质资源智能勘探、智能机器人与无人机。“我们要发挥跨学科人才优势,瞄准人工智能前沿理论和国家地方重大需求,采用校企共建联合实验室方式,强化国际合作,将人工智能研究中心打造成国内外有影响力的多学科融合科研平台和人才培养基地。”他说到。

以国家和地方面向2030新一代人工智能”重大项目为牵引,打造“X+人工智能”新工科,组建地质特色鲜明的人工智能攻关团队,产出高质量、高水平科研成果——这是一项门槛性的工作,但这也正是张葛祥追求的梦想。作为AI学术界知名学者之一,张葛祥的兴致远不仅仅在于想象未来,而更在于脚踏实地地探寻通往未来的路。

 

 

 


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