卡耐基梅隆大學(xué)助理教授 34歲

作為“人文關(guān)懷者”入選的趙鼎，提出了創(chuàng)新的“加速測(cè)試”方法，讓自動(dòng)駕駛汽車評(píng)測(cè)更快速、更安全、更可信賴。他參與撰寫(xiě)的基于“加速測(cè)試”的報(bào)告收錄進(jìn)了世界上首個(gè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試中心MCity的首本技術(shù)白皮書(shū)，如今已成為業(yè)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法之一。他領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室與谷歌大腦、亞馬遜、IBM、福特、優(yōu)步、Adobe、豐田、博世、勞斯萊斯等全球知名企業(yè)合作，致力于推動(dòng)可信賴智能的基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)落地。

獲獎(jiǎng)時(shí)年齡：34歲

獲獎(jiǎng)時(shí)職位：卡耐基梅隆大學(xué)助理教授

獲獎(jiǎng)理由：他提出了創(chuàng)新的“加速測(cè)試”方法，讓自動(dòng)駕駛汽車評(píng)測(cè)更快速、更安全、更可信賴。

近年來(lái)，人工智能技術(shù)的普及加速了自動(dòng)化系統(tǒng)在社會(huì)生活中的應(yīng)用，其中以自動(dòng)駕駛最為典型，幾乎所有汽車廠商都在加速布局這一領(lǐng)域。不過(guò)，日趨復(fù)雜的人工智能技術(shù)和算法對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的測(cè)試提出了更高要求，尤其是在安全測(cè)試中。

如何保障自動(dòng)駕駛的安全性？

在自動(dòng)駕駛?cè)缁鹑巛卑l(fā)展的同時(shí)，美國(guó)發(fā)生了全球首例自動(dòng)駕駛汽車致行人死亡事件：當(dāng)?shù)貢r(shí)間2018年3月18日晚，亞利桑那州坦佩市一名女子被優(yōu)步自動(dòng)駕駛汽車撞傷，送醫(yī)之后不幸身亡。坦佩市警方聲明稱，這輛車當(dāng)時(shí)正朝北行駛，而遇難女子正在人行橫道外從西往東走。事發(fā)后，優(yōu)步立刻暫停了在美國(guó)坦佩、匹茲堡、舊金山，以及加拿大多倫多的無(wú)人駕駛新型出租車的路上測(cè)試。

相關(guān)媒體稱，這是全球首例自動(dòng)駕駛車輛致人死亡的事件，或?qū)@項(xiàng)新技術(shù)的引入形成沖擊。似乎整個(gè)行業(yè)遭遇“重創(chuàng)”，人們給自動(dòng)駕駛的安全性打上了一個(gè)大大的問(wèn)號(hào)。此后，自動(dòng)駕駛事故偶有發(fā)生，這件事開(kāi)啟了自動(dòng)駕駛的低谷期。

不過(guò)，在經(jīng)歷了201 9年低谷期之后，自動(dòng)駕駛整體產(chǎn)業(yè)開(kāi)始回暖。相關(guān)行業(yè)報(bào)告顯示：截至2021年第三季度，自動(dòng)駕駛項(xiàng)目投融資事件已達(dá)69次，總投融資金額達(dá)629億元。根據(jù)公開(kāi)的行業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，2022年自動(dòng)駕駛項(xiàng)目投融資金額有望達(dá)到新高峰。

但目前，自動(dòng)駕駛汽車尚未大規(guī)模部署，自然駕駛數(shù)據(jù)稀少，許多傳統(tǒng)測(cè)評(píng)方法難以勝任，學(xué)界和業(yè)界都在尋找更加有效的測(cè)試方法，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)助理教授趙鼎就是其中之一。

“加速測(cè)試”，業(yè)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法之一

趙鼎在博士論文“自動(dòng)駕駛汽車的加速測(cè)試”中提出了基于重要性采樣對(duì)自動(dòng)駕駛長(zhǎng)尾事件進(jìn)行測(cè)評(píng)的方法，并在數(shù)學(xué)上給出了嚴(yán)格的證明。

什么是“加速測(cè)試”？

所謂“加速測(cè)試”，指的是如何更快地確認(rèn)特定的自動(dòng)駕駛汽車比普通人類駕駛員更安全。然而，目前自動(dòng)駕駛汽車尚未普及，而且它引發(fā)事故是更是非常稀有的事件，所以即使用蒙特卡洛模擬，也需要很長(zhǎng)時(shí)間且缺乏統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性。

趙鼎提出的方法對(duì)于稀有事件一般可以加速幾個(gè)數(shù)量級(jí)，從而可以極大地降低測(cè)試的成本。其核心思路是“人為”增加發(fā)生事故的可能性并用數(shù)學(xué)糾偏。以換道超車場(chǎng)景為例，如果可以從人類駕駛員那里收集大量的換道行為，構(gòu)建該行為的隨機(jī)概率模型，那么就可以改變概率分布函數(shù)來(lái)強(qiáng)調(diào)“重要”或“危險(xiǎn)”行為并淡化“無(wú)用”或“正?！毙袨椋瑥亩涌鞙y(cè)評(píng)。他提出的創(chuàng)新的“加速測(cè)試”方法，讓自動(dòng)駕駛汽車評(píng)測(cè)更快速、更安全、更可信賴。

談及“加速測(cè)試”的優(yōu)勢(shì)，趙鼎告訴絡(luò)繹科學(xué)：“十年前，我開(kāi)始讀博的時(shí)候，自動(dòng)駕駛還沒(méi)有受到業(yè)界重視，但是機(jī)器學(xué)習(xí)方興未艾，當(dāng)時(shí)我就想過(guò)，如果把人工智能應(yīng)用在汽車上，必定會(huì)掀起浪潮，但車要想上路，需要經(jīng)過(guò)必要的測(cè)試和法規(guī)的支持。我意識(shí)到，這不單是智能車的問(wèn)題，還是人工智能這一復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試問(wèn)題。而系統(tǒng)測(cè)試最終可歸納為數(shù)學(xué)問(wèn)題，面對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試，人們需要相對(duì)應(yīng)的甚至更復(fù)雜的評(píng)測(cè)方法?！?/p>

“傳統(tǒng)的自動(dòng)駕駛測(cè)試，是簡(jiǎn)單的自動(dòng)駕駛功能的測(cè)試，比如緊急制動(dòng)，而加速測(cè)試的不同和最大優(yōu)勢(shì)是經(jīng)過(guò)了多次算法迭代，能夠測(cè)試特定自動(dòng)駕駛在更復(fù)雜環(huán)境中的安全性。目前如何去學(xué)習(xí)和處理稀有的有安全隱患的數(shù)據(jù)和場(chǎng)景是‘加速測(cè)試所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。我們最近開(kāi)發(fā)的基于深度學(xué)習(xí)的重要性采樣加速測(cè)試，融合了傳統(tǒng)稀有事件統(tǒng)計(jì)學(xué)和人工智能這兩個(gè)原本很少交流的領(lǐng)域，使得我們能夠測(cè)試更為復(fù)雜的環(huán)境和直接處理高維傳感器的原始信息，為加速測(cè)試開(kāi)辟了新的方向?！壁w鼎補(bǔ)充道。

科研歷程

趙鼎主要的研究集中于人工智能的安全性方面，具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于有安全風(fēng)險(xiǎn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，如自動(dòng)駕駛、智能醫(yī)學(xué)診斷等，落地前必須對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)評(píng)。這類應(yīng)用之所以特別，是因?yàn)樗麄兊氖Э赡芤馂?zāi)難性后果，所以對(duì)測(cè)評(píng)的要求極高。

可是，人工智能的快速發(fā)展使自動(dòng)化系統(tǒng)日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的測(cè)評(píng)方法遇到了瓶頸。這是急需解決的問(wèn)題。2B9A79DC-4EE1-4280-AF49-3ACD23512D94

美國(guó)交通部的報(bào)告指出“到2025年，美國(guó)一半的新車將擁有部分自動(dòng)駕駛功能”?，F(xiàn)在，幾乎所有的國(guó)際汽車和IT公司里都在研發(fā)自動(dòng)駕駛，但目前還沒(méi)有一套嚴(yán)謹(jǐn)、有效、易用的自動(dòng)駕駛安全的評(píng)測(cè)方法?！睹绹?guó)國(guó)家人工智能研究和發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》把“人工智能評(píng)測(cè)方法”列為需要優(yōu)先發(fā)展的方向，否則將會(huì)付出生命的代價(jià)，并導(dǎo)致創(chuàng)新遲滯，經(jīng)濟(jì)受損。

趙鼎的博士論文《自動(dòng)駕駛汽車的加速測(cè)試》是第一個(gè)對(duì)自動(dòng)駕駛汽車測(cè)評(píng)進(jìn)行研究的博士論文。他提出了基于重要性采樣對(duì)自動(dòng)駕駛長(zhǎng)尾事件進(jìn)行測(cè)評(píng)的方法，并在數(shù)學(xué)上給出了嚴(yán)格的證明。

在密西根大學(xué)交通研究所做博士后期間，趙鼎與團(tuán)隊(duì)成員合作，提出了“交通基元”概念。這一概念是指，人類在自動(dòng)駕駛研究中，首次用非監(jiān)督式學(xué)習(xí)，從當(dāng)時(shí)世界上最大的車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)“Safety Pilot”中，自主學(xué)習(xí)出交通場(chǎng)景的基本組成單元。

一年后，趙鼎博士后出站，成為密西根大學(xué)的研究員，并開(kāi)始在Mcity開(kāi)展研究，作為世界上第一個(gè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試中心，Mcity擁有60多個(gè)世界頂級(jí)的企業(yè)合作伙伴。

趙鼎參與撰寫(xiě)的基于“加速測(cè)試”的報(bào)告，成為Mcity第一本科技白皮書(shū)。這項(xiàng)工作成為了當(dāng)年密西根大學(xué)工學(xué)院向校友宣傳的兩項(xiàng)突出成果之一（另一項(xiàng)是新的癌癥治療技術(shù)）。如今“加速測(cè)試”已經(jīng)成為Mcity對(duì)業(yè)界推薦的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法之一。

應(yīng)用落地

2018年，全球第一起自動(dòng)駕駛汽車撞人致死的交通事故發(fā)生后，優(yōu)步公司安全測(cè)試部門邀請(qǐng)趙鼎到總部，就自動(dòng)駕駛安全性問(wèn)題做學(xué)術(shù)報(bào)告。

之后，優(yōu)步還邀請(qǐng)趙鼎和斯坦福大學(xué)的Mykel Kochenderfer教授分別帶領(lǐng)兩個(gè)科研團(tuán)隊(duì)對(duì)如何提高自動(dòng)駕駛的安全性開(kāi)展獨(dú)立研究。之后，趙鼎加入了卡耐基梅隆大學(xué)，任人工智能安全實(shí)驗(yàn)室主任（CMU Safe AILab）。

CMU是自動(dòng)駕駛的發(fā)源地，在過(guò)去30年里，它的人工智能和機(jī)器人研究常常排名全美第一。在CMU工作的三年多，趙鼎與全球企業(yè)進(jìn)行合作，包括美國(guó)的谷歌大腦、亞馬遜、IBM、福特、優(yōu)步、Adobe，亞洲的豐田、電裝，歐洲的博世、勞斯萊斯等。在此期間，趙鼎主持了20余項(xiàng)與自動(dòng)駕駛相關(guān)的項(xiàng)目，與團(tuán)隊(duì)共同進(jìn)行基礎(chǔ)理論的研究并解決社會(huì)關(guān)注的問(wèn)題。因?yàn)樵跇I(yè)內(nèi)的突出貢獻(xiàn)，他于2018年獲得了美國(guó)自然科學(xué)基金對(duì)青年科學(xué)家的最高獎(jiǎng)項(xiàng)CAREER Award。同時(shí)也獲得了Bosch Carnegie Research Award、Struminger Teaching Award等其他科研和教學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)。

智能汽車安全駕駛推行方案，提供了兩種方案：“第一種，例如特斯拉，在小范圍地域?qū)嵭凶詣?dòng)駕駛，為人們提供幾條路線，利用傳感器搜集數(shù)據(jù)，以優(yōu)化自動(dòng)駕駛軟件;第二種，做單一路線的自動(dòng)駕駛，例如大卡車、擺渡車、或者配送小車的行駛路線，通常較單一。只要基礎(chǔ)設(shè)施和配套政策跟上，可以在這樣的路線上先試行自動(dòng)駕駛。從而進(jìn)入快速的產(chǎn)品迭代期。”

談及技術(shù)的商業(yè)化，趙鼎告訴絡(luò)繹科學(xué)：“自動(dòng)駕駛的落地，離不開(kāi)大學(xué)的人才培養(yǎng)、企業(yè)和資方的努力、以及政策法規(guī)和基礎(chǔ)設(shè)施上的支持。作為大學(xué)教授，我很幸運(yùn)能有機(jī)會(huì)成為連接三方的橋梁?！?/p>

目前，趙鼎領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室與福特、豐田、勞斯萊斯等全球知名車企均有合作，致力于推動(dòng)可信賴智能的基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)落地。

賦能自動(dòng)駕駛安全，為行業(yè)培養(yǎng)更多人才

在過(guò)去4年的任教期間，趙鼎指導(dǎo)了4名博士后、11名博士（在研）、30余名碩士、6名本科生和一名高中生，以期在各個(gè)學(xué)生的各個(gè)階段推動(dòng)人工智能安全的教學(xué)、研究和落地。這些學(xué)生有的去了哈佛、麻省理工、卡耐基梅隆、密西根、加州大學(xué)洛杉磯分校等大學(xué)繼續(xù)深造，有的去了谷歌、蘋(píng)果、英偉達(dá)、臉書(shū)、Mathworks、Lyft、大眾汽車、沃爾沃、豐田、戴姆勒、亞馬遜等高科技公司去推動(dòng)技術(shù)的研發(fā)和落地，還有兩名博士后成為了大學(xué)教授。

也是在過(guò)去幾年里，受大眾、百度、福特、豐田、伯克利、斯坦福、清華大學(xué)等邀請(qǐng)，趙鼎做了20余場(chǎng)學(xué)術(shù)報(bào)告;他參與的工作被TIME、Vox、New York Times、Futurism和Automotive News等媒體報(bào)道;同時(shí)他也受到Wired、Telegraph等媒體采訪。

2021年，趙鼎在卡耐基梅隆大學(xué)開(kāi)設(shè)了新課程“可信賴的智能體”，為人工智能安全方面的人才培養(yǎng)進(jìn)行探索。作為世界上最早講授可信賴人工智能的課程之一，被卡耐基梅隆大學(xué)e-newsletter The Piper報(bào)道。明年這門課程會(huì)成為新成立的人工智能研究生項(xiàng)目的必修課程。

談及其教育理想，趙鼎表示：“我希望，在未來(lái)10年內(nèi)，培養(yǎng)10名教授，在領(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目中帶出100名有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的博士、碩士和本科工程師，并在課堂上總計(jì)為1000名學(xué)生授課，作為一名高校教師，我希望做一名連接起學(xué)界和業(yè)界的橋梁，用安全的人工智能來(lái)挽救生命，服務(wù)社會(huì)。” （綜合整理報(bào)道） （編輯/克珂）2B9A79DC-4EE1-4280-AF49-3ACD23512D94