王 軍

華羅庚曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之變，生物之謎，日用之繁，無(wú)處不用數(shù)學(xué)?！倍詣?dòng)控制正是一門發(fā)源于數(shù)學(xué)的學(xué)科，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，它已成為現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代工業(yè)的結(jié)晶，并為我國(guó)建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)、航天強(qiáng)國(guó)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、交通強(qiáng)國(guó)等提供了強(qiáng)有力的支撐。

北京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院教授馬宏賓正在積極研究人工智能與實(shí)際場(chǎng)景的結(jié)合?！叭斯ぶ悄芤言谠S多領(lǐng)域呈現(xiàn)蓬勃生機(jī)，然而在實(shí)際場(chǎng)景，特別是高、精、尖的場(chǎng)景中如何真正落地，仍面臨諸多挑戰(zhàn)?！钡R宏賓仍然對(duì)未來(lái)很有信心，人們制造各種機(jī)器，都是延伸人的功能，只有體現(xiàn)出機(jī)器與人的相互協(xié)作、互補(bǔ)的特性，才能實(shí)現(xiàn)人工智能的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

數(shù)學(xué)之美

看數(shù)學(xué)方面的書(shū)，了解數(shù)學(xué)的歷史，參加數(shù)學(xué)競(jìng)賽，構(gòu)成了馬宏賓充實(shí)的童年時(shí)光。那個(gè)時(shí)候的他，認(rèn)為數(shù)學(xué)是這個(gè)世界上最有趣的東西，夢(mèng)想著成為一名數(shù)學(xué)家。

時(shí)間來(lái)到20世紀(jì)90年代初，剛上初中的馬宏賓接觸到了新奇的計(jì)算機(jī)。由于對(duì)計(jì)算機(jī)非常著迷，他開(kāi)始學(xué)習(xí)編程，更加意識(shí)到了數(shù)學(xué)的重要性。高考填志愿時(shí)，“因?yàn)閿?shù)學(xué)是計(jì)算機(jī)背后最核心的東西，所以我所有志愿報(bào)的都是數(shù)學(xué)系，而不是當(dāng)時(shí)很熱門的計(jì)算機(jī)系”。

1997年的秋天，馬宏賓來(lái)到鄭州大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué)系，追尋他的夢(mèng)想?！皵?shù)學(xué)內(nèi)在的體系非常有意思，還特別讓人陶醉。”數(shù)學(xué)勾起了馬宏賓強(qiáng)烈的好奇心，好奇心讓他不斷發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的內(nèi)在底蘊(yùn)，數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的優(yōu)雅，“這大概是我們常說(shuō)的數(shù)學(xué)之美吧”。

但同時(shí)，馬宏賓也體會(huì)到天賦對(duì)于數(shù)學(xué)的重要性?！皵?shù)學(xué)需要很強(qiáng)的洞察力和領(lǐng)悟力，這并不是純靠努力就能做到的?！痹诖髮W(xué)期間，馬宏賓曾跑去旁聽(tīng)研究生的數(shù)學(xué)課程，聽(tīng)完有的課程后，他突然意識(shí)到自己不太可能成為像丘成桐一樣的世界頂級(jí)數(shù)學(xué)家?！暗迷谖业呐d趣相對(duì)來(lái)講比較廣泛，不做純數(shù)學(xué)的研究，我還可以把數(shù)學(xué)和其他領(lǐng)域結(jié)合起來(lái)，讓數(shù)學(xué)的應(yīng)用有更大的價(jià)值。”

在不斷學(xué)習(xí)鉆研數(shù)學(xué)的同時(shí)，馬宏賓不停地閱讀一些課外書(shū)，比如控制論、系統(tǒng)論、信息論、排隊(duì)論甚至是管理學(xué)方面的書(shū)，最后他堅(jiān)定地選擇了控制論作為今后學(xué)術(shù)研究的領(lǐng)域。選擇控制論的理由也很簡(jiǎn)單，控制論與數(shù)學(xué)密切相關(guān)，更重要的是，所有改變世界的行為都與控制論有關(guān)。“對(duì)我來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)控制論，使數(shù)學(xué)的價(jià)值最大化，才能一點(diǎn)一點(diǎn)地改變世界。”尋路先定向，馬宏賓找到了自己的人生坐標(biāo)。

馬宏賓

成績(jī)優(yōu)異的馬宏賓順利獲得研究生推免資格后，他了解到控制論大師郭雷求學(xué)并解決世界難題的經(jīng)歷，深深被他的恒心所打動(dòng)?！肮桌蠋熓菄?guó)際控制論領(lǐng)域的權(quán)威，弄斧就要到班門。”正值一位師兄去北京，馬宏賓就請(qǐng)他把自己的獎(jiǎng)狀、論文，還有親筆寫的一封信帶給郭雷老師。不久后，他又專程去了一趟北京見(jiàn)郭雷老師。“我準(zhǔn)備了很多問(wèn)題去見(jiàn)他，他都非常耐心地給予解答，我們還探討了很多關(guān)于哲學(xué)的問(wèn)題，很有趣?！边@次會(huì)面也使郭雷老師對(duì)馬宏賓有了更多的了解，他成了這個(gè)年輕學(xué)子的導(dǎo)師和貴人，引導(dǎo)著馬宏賓在控制論領(lǐng)域不斷探索與開(kāi)拓。2001年，馬宏賓進(jìn)入了夢(mèng)寐以求的科學(xué)殿堂，就在同一年，郭雷當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院當(dāng)時(shí)最年輕的院士。

變亦不變

從研究生到博士，馬宏賓一直跟隨郭雷院士學(xué)習(xí)，自適應(yīng)思想是他從郭雷院士那里學(xué)到的最重要的東西。郭雷院士強(qiáng)調(diào)原始性根本性創(chuàng)新，這一精神深深影響了馬宏賓，他受導(dǎo)師開(kāi)創(chuàng)的“反饋機(jī)制能力極限研究”的啟發(fā)，進(jìn)一步開(kāi)拓出了半?yún)?shù)自適應(yīng)控制、有限模型自適應(yīng)控制、多智能體分散自適應(yīng)控制等新的研究方向。

博士畢業(yè)后，馬宏賓在新加坡國(guó)立大學(xué)淡馬錫實(shí)驗(yàn)室工作了3年，在這里，他研究的是追逃博弈問(wèn)題?！半m然是我沒(méi)有做過(guò)的研究，但人總是要靈活地適應(yīng)各種環(huán)境，終身學(xué)習(xí)，這也是自適應(yīng)的核心思想?！瘪R宏賓將自適應(yīng)思想引入到制導(dǎo)律的設(shè)計(jì)中，取得了較好的效果。

實(shí)驗(yàn)室里，同期合作導(dǎo)師Sam Ge的一個(gè)博士生正在研究自適應(yīng)控制的問(wèn)題，他吸引了馬宏賓的注意?！拔覀兓旧厦恐苡懻撘淮危龅讲欢膯?wèn)題，經(jīng)常來(lái)找我請(qǐng)教。后來(lái)他去參加機(jī)器人比賽，比賽里遇到了不能解決的問(wèn)題，還是來(lái)找我交流，慢慢我也開(kāi)始接觸機(jī)器人，研究機(jī)器人?！彼麄?cè)趯?dǎo)師的嚴(yán)格訓(xùn)練與指導(dǎo)下，一起學(xué)習(xí)、一起研究，苦中作樂(lè)，收獲頗豐。馬宏賓笑著說(shuō)，與機(jī)器人結(jié)緣，離不開(kāi)新加坡的“貴人”。

2009年，北京理工大學(xué)的付夢(mèng)印教授向馬宏賓拋去了橄欖枝，想邀請(qǐng)他回國(guó)一起做無(wú)人駕駛的研究?！盎貒?guó)我是沒(méi)有任何猶豫的，能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)結(jié)合在一起做研究，我很開(kāi)心?！蓖晗奶欤R宏賓成為北京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院的一名教授。

彼時(shí)，無(wú)人駕駛還不是很熱門的研究領(lǐng)域，但馬宏賓在國(guó)外開(kāi)拓的眼界派上了用場(chǎng)。他將機(jī)器人領(lǐng)域的最新技術(shù)和思想，分享給北京理工大學(xué)的老師們和同學(xué)，建議他們基于ROS系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)無(wú)人車。“無(wú)人車實(shí)際上是一種特殊的機(jī)器人，而機(jī)器人從本質(zhì)上講，為應(yīng)對(duì)復(fù)雜的環(huán)境和任務(wù)，需要用到很多數(shù)學(xué)和自適應(yīng)的思想，適應(yīng)、認(rèn)知與學(xué)習(xí)是這些智能系統(tǒng)得以工作的關(guān)鍵?！?/p>

功夫不負(fù)有心人，僅僅1年的時(shí)間，整個(gè)團(tuán)隊(duì)就通過(guò)艱苦努力，做出了獨(dú)具特色的無(wú)人自主車IN2BOT，并連續(xù)多年參加國(guó)家自然科學(xué)基金委組織的智能車未來(lái)挑戰(zhàn)賽，取得了優(yōu)異成績(jī)。“隨著車越來(lái)越多，路越來(lái)越堵，未來(lái)汽車扮演的角色不再是單一的出行工具，更是科技升級(jí)帶來(lái)的革命式的生活方式?！?/p>

除了研發(fā)無(wú)人車，馬宏賓還與其他老師一起研究無(wú)人機(jī)的飛控算法，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)了模塊化可組合可定制的新型機(jī)械臂及控制柜、基于實(shí)時(shí)Linux內(nèi)核和EtherCAT總線技術(shù)的六自由度工業(yè)機(jī)械人開(kāi)放架構(gòu)全功能控制器，開(kāi)發(fā)出新的拖動(dòng)示教系統(tǒng)，使機(jī)器人的應(yīng)用范圍更加廣泛。

此外，針對(duì)深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能技術(shù)落地中所面臨的諸多問(wèn)題，馬宏賓將眼光投向嵌入式人工智能，提出人機(jī)融合的實(shí)時(shí)輕量學(xué)習(xí)技術(shù)，將適應(yīng)學(xué)習(xí)的思想嵌入其中。由于馬宏賓在理論和產(chǎn)學(xué)研應(yīng)用方面取得的大量成果，他獲得了北京市自然科學(xué)獎(jiǎng)、吳文俊人工智能科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)創(chuàng)新獎(jiǎng)等榮譽(yù)，得到了同行專家的認(rèn)可與肯定。

從數(shù)學(xué)，到控制論，再到無(wú)人駕駛、機(jī)器人、人工智能，馬宏賓的科研軌跡看上去似乎一直在“跨界”，但其實(shí)萬(wàn)變不離其宗?！白詈诵牡臇|西沒(méi)有變，所有研究軌跡的背后都是數(shù)學(xué)?！彼\(yùn)用了自適應(yīng)的思想，形成了可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)模型和算法，并與實(shí)際場(chǎng)景相結(jié)合，最終發(fā)揮了機(jī)器人等智能機(jī)器的作用，使世界一點(diǎn)一點(diǎn)地發(fā)生著變化。

點(diǎn)亮心靈

十年樹(shù)木，百年樹(shù)人。2021年是馬宏賓成為老師的第12年，他帶過(guò)很多學(xué)生，每一次提到學(xué)生獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)，他也跟著開(kāi)心?！跋馎VR嵌入式設(shè)計(jì)大賽、西門子工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)賽、機(jī)械創(chuàng)新大賽、數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽等，多次取得全國(guó)一、二等獎(jiǎng)的好成績(jī)。”

作為老師，馬宏賓最喜歡的一句話是：“點(diǎn)亮學(xué)生的心靈?！痹谒磥?lái)，點(diǎn)亮學(xué)生心靈就是激發(fā)學(xué)生的興趣?！皩W(xué)生曾經(jīng)問(wèn)我，能不能做網(wǎng)球機(jī)器人，雖然我不會(huì)打網(wǎng)球，但我可以給學(xué)生一些想法?！瘪R宏賓找學(xué)生進(jìn)行了大量的討論，例如，網(wǎng)球機(jī)器人的痛點(diǎn)在哪里，網(wǎng)球機(jī)器人做出來(lái)有什么意義，以及未來(lái)可以產(chǎn)生什么價(jià)值等。后來(lái)，馬宏賓指導(dǎo)學(xué)生們研制的網(wǎng)球機(jī)器人搭檔贏得了西門子工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)賽第一名?！皫ьI(lǐng)學(xué)生一步步向前走，這大概是老師存在的意義?！?/p>

如今，馬宏賓在可預(yù)見(jiàn)的人工智能浪潮中為自己設(shè)定了三個(gè)目標(biāo)：首先，在智能博弈方面，中國(guó)時(shí)刻面臨著周邊環(huán)境的挑戰(zhàn)，古人常說(shuō)“居安思危”，馬宏賓希望他的研究能為日益復(fù)雜的博弈提供一定的洞見(jiàn)。其次，在人機(jī)協(xié)作方面，要讓人與機(jī)器人更好地融合。這對(duì)馬宏賓來(lái)說(shuō)是最重要的課題，因?yàn)橹挥懈玫娜藱C(jī)融合，才能讓機(jī)器應(yīng)用在更多的場(chǎng)景中，創(chuàng)造更多的價(jià)值。最后，在這個(gè)不斷發(fā)展的世界中，下一代的人工智能教育也是一件不容忽視的事情?！拔蚁Ｍ囵B(yǎng)出更多的優(yōu)秀人才，這也是我作為一名科研工作者和教師的使命?！闭f(shuō)完，馬宏賓露出了堅(jiān)定的笑容。