龐貝 高玉梅

王宏安，博士，ACM/IEEE會員，中國科學(xué)院軟件研究所研究員、博士生導(dǎo)師，主要研究方向為實時智能技術(shù)和實時信息可視化。現(xiàn)任中國科學(xué)院軟件研究所人機交互技術(shù)與智能信息處理實驗室主任。從1997年開始一直從事實時智能技術(shù)的研究，提出了一種基于分布式控制的負載均衡實時調(diào)度算法，解決了負載遷移導(dǎo)致的系統(tǒng)負載震蕩問題。

2001年至今先后主持完成了國家“十五”863/CIMS重點招標課題“實時數(shù)據(jù)庫及監(jiān)控系統(tǒng)”及其滾動課題“實時數(shù)據(jù)庫智能監(jiān)控平臺”，以及國家“十一五”863計劃先進制造領(lǐng)域目標導(dǎo)向課題“面向全流程多尺度的流程企業(yè)綜合自動化集成應(yīng)用平臺”，成功研發(fā)了國內(nèi)第一套完全自主知識產(chǎn)權(quán)的大型分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Agilor。

2007年8月起兼任中國石化生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)研發(fā)的總設(shè)計師，帶領(lǐng)聯(lián)合研發(fā)團隊成功地設(shè)計開發(fā)了中石化生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)SMESv3.0。

近年來榮獲國家科技進步二等獎1項，中國科學(xué)院科技進步一等獎1項以及中國石化科技進步一等獎1項；擁有國家技術(shù)發(fā)明專利2項，在相關(guān)主流國際會議上發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文70余篇。

2008年，在美國紐約召開的外國關(guān)系理事會上，信息技術(shù)領(lǐng)域巨頭IBM以《智慧地球：下一代領(lǐng)導(dǎo)人議程》為題，正式提出“智慧地球”的概念。應(yīng)該說，IBM描繪的以“物聯(lián)網(wǎng)”和“互聯(lián)網(wǎng)”為主要運行載體的“智慧地球”，從某種程度上看，是對當前世界所面臨的許多重大問題的一種積極的解決方案。

業(yè)內(nèi)人士指出，“智慧地球”理念的提出，能為IT產(chǎn)業(yè)帶來新的希望，能夠使信息技術(shù)滲透到社會的各個角落。信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，也可帶動人們生活和生產(chǎn)方式的改變。智慧城市、智慧企業(yè)、智慧電網(wǎng)、智慧醫(yī)療等，正在成為描繪未來世界的藍本。

其實，我國科學(xué)家和世界各國的信息技術(shù)精英一樣，早在“智慧地球”的概念提出之前，就已經(jīng)在打造這一智慧未來?！爸腔鄣厍颉崩砟钏w的傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能信息處理等技術(shù)，我國均已具備一定研發(fā)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)化能力。

王宏安，中國科學(xué)院軟件研究所人機交互技術(shù)與智能信息處理實驗室主任，與他的團隊一直致力于實時智能與人機交互的研究，通俗意義上來說，即如何智能化生產(chǎn)，如何智慧化生活。

實時智能：打造智能工廠

“智慧地球”通過新一代信息技術(shù)改變?nèi)藗兘换サ姆绞?，提高實時信息處理能力及感應(yīng)或響應(yīng)速度，增強業(yè)務(wù)彈性和連續(xù)性，促進社會各項事業(yè)的全面和諧發(fā)展。同時，隨著智能技術(shù)快速發(fā)展和應(yīng)用，智慧的概念逐漸延伸至各個領(lǐng)域，如智能電網(wǎng)、現(xiàn)代物流、智能交通、智慧安防、環(huán)境監(jiān)測等。

智能技術(shù)是用機器來模擬人的外在認識及思想行為的技術(shù)總稱，核心是用計算機來模擬人在各個過程中的智力活動（如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策），從而擴大、延伸和部分替代人類的腦力勞動，實現(xiàn)知識密集型生產(chǎn)和決策自動化。

實時要求與智能技術(shù)的結(jié)合導(dǎo)致了實時智能技術(shù)的出現(xiàn)，擴展了傳統(tǒng)實時技術(shù)領(lǐng)域。其內(nèi)涵包括：

以功能自動化和決策支持為目標；

更多關(guān)注實時信息的分析、知識或規(guī)律的發(fā)現(xiàn)以及快速的決策反應(yīng)等；

實質(zhì)是用實時智能技術(shù)取代傳統(tǒng)的某些需要人工判別和決斷的實時任務(wù)，達到最優(yōu)化。

王宏安對此形象地描述：“在這一瞬間下雨了，你現(xiàn)在拿到傘，和你一個小時之后拿到傘的效果肯定截然不同?！薄斑^去人們解決問題不考慮時間限制，但是有的事情和時間約束是密切相關(guān)的。實時智能，我們關(guān)注的是怎樣把時間約束放到智能算法里面去。實時智能的核心問題是怎樣在具有時間約束的情況下用人工智能方法解決復(fù)雜問題。”

從“九五”開始，王宏安及其團隊就開始在實時信息處理上傾注心血。他們成功研發(fā)了國內(nèi)第一套完全自主知識產(chǎn)權(quán)的大型分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Agilor。該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r采集來自不同控制系統(tǒng)或傳感器網(wǎng)絡(luò)的實時數(shù)據(jù)，而且支持遠程實時數(shù)據(jù)壓縮與傳輸服務(wù)，具有海量實時、歷史數(shù)據(jù)的壓縮、存儲與解壓、查詢等功能，同時具備實時事件報警、過程事故跟蹤等功能，每秒能夠處理20000個數(shù)據(jù)更新事務(wù)和完成5000條主動規(guī)則推理。在石化、電力、冶金、航天、電信等行業(yè)200多家大中型企業(yè)得到成功應(yīng)用，受到了用戶的一致好評，實現(xiàn)了與國外主流實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)產(chǎn)品同臺競爭，打破了國外實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)產(chǎn)品在國內(nèi)的壟斷格局。

在這之后，他們開始了與中國石化等單位合力打造“石化智能工廠”的征程。

石化智能工廠是為滿足我國石化企業(yè)從總部至下屬企業(yè)及工廠智能化的發(fā)展需求，面向石化產(chǎn)品的全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，綜合采用先進制造技術(shù)、智能信息技術(shù)和高效輔助決策機制為企業(yè)服務(wù)的新型生產(chǎn)運營模式，以實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下石化生產(chǎn)運營的高效、節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展，其主要特征包括泛在感知、高度集成、模型驅(qū)動、自治能力和人機協(xié)同。在中國石化的鼎力配合與支持下，他們將研發(fā)團隊與業(yè)務(wù)部門進行捆綁，從企業(yè)生產(chǎn)的實際需求出發(fā)，針對應(yīng)用進行技術(shù)架構(gòu)設(shè)計，于“十五”和“十一五”期間，在科技部重點支持下，成功研發(fā)了面向大型流程企業(yè)并具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)軟件SMES。

SMES研發(fā)團隊匯集了中國石化、中科院軟件所、浙江大學(xué)等單位，打破了國外技術(shù)壟斷，取得了基于工廠模型的可配置體系結(jié)構(gòu)、多層遞階物料平衡算法、事件驅(qū)動的操作過程管理與智能報警等多項創(chuàng)新成果。SMES現(xiàn)已成功應(yīng)用于中國石化燕山、天津、茂名等多家特大型煉化一體化企業(yè)，并獲中國石化科技進步一等獎（部級），列為中國石化“十一五”重點推廣項目。

據(jù)實驗室成員劉偉博士介紹，目前這一軟件已經(jīng)成功應(yīng)用于中國石化近七成煉油廠，并在“十二五”期間獲得進一步推廣。

人機交互：如何智慧生活

Iphone是當下備受推崇的數(shù)碼新寵，在談到人機交互時，中國科學(xué)院軟件研究所研究員田豐，首先就提到了它。

在田豐看來，iphone的熱銷，除了硬件系統(tǒng)過硬之外，更在于它人機交互方面的成功：“iphone等設(shè)備中的多指觸控不單單是交互中運用手指數(shù)量的增加，更多的是將交互行為從離散的點擊交互提升為連續(xù)的手勢交互，而這些手勢，如利用手指的滑動和輕彈來移動和瀏覽對象，或利用兩指的捏緊或撐開來進行對象縮放等，都是來自于我們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)驗中的操作方式?！?/p>

如果你認為人機交互只限于手機或者電腦顯示屏，那你就大錯特錯了。

王宏安說，人機交互不光體現(xiàn)在移動終端方面，也應(yīng)用在虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實這一領(lǐng)域，有著面向國內(nèi)重大需求的應(yīng)用。

在這一點上，北京、河南等多所全日制小學(xué)和打工子弟小學(xué)的孩子們似乎比我們的理解更為深刻和直觀。

作為“面向發(fā)展中國家的移動和渲染式識字研究”的國內(nèi)合作者，人機交互技術(shù)與智能信息處理實驗室與美國的卡耐基梅隆大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校合作，利用手機等交互設(shè)備，對上百名兒童進行用戶研究和可用性分析。發(fā)現(xiàn)相關(guān)研究成果不僅可以增強兒童的創(chuàng)造性、學(xué)習和協(xié)作能力，還可以幫助孩子們獲得同課堂學(xué)習一樣的效果。

田豐團隊采用沉浸式自然交互的思路，利用中國的傳統(tǒng)文化—皮影戲的形式，將手機和其他計算設(shè)備融入其中。使孩子們可以根據(jù)提供的模板發(fā)揮想象，創(chuàng)造皮影形象。他們把像護腕一樣的傳感器戴到手腕上，就可以和同伴一起創(chuàng)造和享受在屏幕上用數(shù)字技術(shù)表演的皮影劇情。

這種方法利用兒童在日?；顒又幸呀?jīng)形成的經(jīng)驗和知識，大大提高了交互的自然性，減輕了認知負擔，并且通過傳統(tǒng)文化的形式可以提高孩子們的學(xué)習和活動興趣。更為重要的是，將信息技術(shù)引入到傳統(tǒng)的學(xué)習和文化活動中，帶來了傳統(tǒng)教學(xué)方式和活動方式在角色、活動規(guī)則、協(xié)作方式等方面的深刻變化。孩子們由被動學(xué)習變?yōu)橹鲃訉W(xué)習，通過爭論、判斷和自我糾正的迭代過程來學(xué)習知識，這是很難通過傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式實現(xiàn)的。

除此之外，王宏安還為我們介紹了實驗室與協(xié)和醫(yī)院合作研究的最新成果Early Warning。而這一成果，則應(yīng)該屬于智慧醫(yī)療范疇。

對于心腦血管疾病患者和高風險人群來講，治療時間窗口很重要。如何實現(xiàn)這類潛在患者的極早發(fā)現(xiàn)、極早治療，是醫(yī)務(wù)工作者十分關(guān)注的問題。通過人機交互傳感器，醫(yī)院可以實時監(jiān)護患者的行為，如發(fā)現(xiàn)異常，便有意識地引導(dǎo)他做一些輔助治療，并根據(jù)癥狀區(qū)別告訴潛在患者如何對癥治療。人機交互和實時監(jiān)測技術(shù)，成功實現(xiàn)了心腦血管疾病的早期監(jiān)測。

目前世界各國都將人機交互作為研究重點，我國中長期科技發(fā)展規(guī)劃已將人機交互列為前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究的重要內(nèi)容。然而，我們目前人機交互在國內(nèi)還處于起步階段，所產(chǎn)生的國際水平的研究成果很少。人機交互技術(shù)與智能信息處理實驗室在這一領(lǐng)域做出了開拓性的學(xué)術(shù)貢獻：通過近幾年來的努力，整個團隊在ACM SIGCHI年會、ACM IUI、ACM Trans.、IEEE CVPR、RTSS、RTAS等重要期刊或?qū)W術(shù)會議上發(fā)表論文200余篇；其中，大陸研究機構(gòu)發(fā)表在人機交互頂級會議ACM SIGCHI年會的11篇文章中，有5篇出自該實驗室，在海內(nèi)外產(chǎn)生重要影響；發(fā)表在實時領(lǐng)域頂級會議IEEE RTSS06的一篇論文，實現(xiàn)了20多年來零的突破；他們還首次提出“以人為中心的信息物理融合系統(tǒng)”。

王宏安曾經(jīng)非常醉心于數(shù)學(xué)研究，卻走進了計算機的這道門?，F(xiàn)在，他已深深喜歡上了計算機。他說，“未來人們將總是利用一些信息系統(tǒng)跟環(huán)境打交道，我們希望能夠通過我們的努力，使人機交互的信息系統(tǒng)更符合人的認知特點，使人們能夠利用它改造自然、研究自然、享受自然，實現(xiàn)更好的生活，這是一個愿景?！?/p>

這樣的愿景不僅是王宏安和他的團隊鐘情的夢想，在IBM的“智慧地球”的夢想中，也為中國量身打造了六大領(lǐng)域的智慧解決方案。

如果IBM的計劃得以實施，“智慧地球”對我國國家安全和信息安全可能帶來負面影響。目前，在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，我國能夠掌控的核心技術(shù)還十分有限，如果再加上傳感器和射頻標簽的普遍應(yīng)用，由此帶來的安全風險也就更加難以估量。

只有我們自己真正掌握了與“智慧地球”相關(guān)的核心技術(shù)，我們才能從容地應(yīng)對“智慧地球”可能給我國帶來的各種影響，才能真正實現(xiàn)我們心中“智慧世界”的藍圖。

中國科學(xué)院軟件研究所人機交互技術(shù)與智能信息處理實驗室，成立于1999年1月11日，致力于自然人機交互技術(shù)的創(chuàng)新性研發(fā)，在國內(nèi)最早開展人機交互技術(shù)研究。目前，實驗室有職工28人，其中博士學(xué)位以上人員占60%以上，高級職稱以上人員9人，博士后2人，博士、碩士研究生共59人。實驗室出色地完成了多項國家級課題，其中國家自然科學(xué)基金項目17項(重大、重點項目4項)、國家973計劃課題3項、國家863計劃課題25項；研制開發(fā)了筆式操作平臺PBOP和分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Agilor(安捷http://agilor.iscas.ac.cn)；獲國家科技進步二等獎1項，中國科學(xué)院科技進步一等獎1項，中國石化科技進步一等獎1項；已授權(quán)或受理的國家發(fā)明專利9項；在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文200余篇。