謝更好

自人工智能誕生以來(lái)，機(jī)器學(xué)習(xí)作為實(shí)現(xiàn)人工智能的途徑，其主要宗旨是：通過(guò)研究使用計(jì)算機(jī)模擬或?qū)崿F(xiàn)人類學(xué)習(xí)活動(dòng)。經(jīng)過(guò)幾十年的創(chuàng)新發(fā)展，機(jī)器學(xué)習(xí)不僅在基于知識(shí)的系統(tǒng)中得到應(yīng)用，而且在自然語(yǔ)言理解、非單調(diào)推理、機(jī)器視覺、模式識(shí)別等許多領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，越來(lái)越受到產(chǎn)業(yè)界的高度重視。隨著大數(shù)據(jù)智能時(shí)代到來(lái)，2017年國(guó)務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確將機(jī)器學(xué)習(xí)研究布局作為新一代人工智能前沿基礎(chǔ)理論研究主題之一，新一輪智能產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動(dòng)力，重構(gòu)生產(chǎn)、分配、交換、消費(fèi)等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)各環(huán)節(jié)，形成從宏觀到微觀各領(lǐng)域的智能化新技術(shù)。在這一背景下，如何探索大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)理論，突破多模態(tài)龐大異構(gòu)數(shù)據(jù)深度理解瓶頸，更高效地從雜亂無(wú)章數(shù)據(jù)中自動(dòng)生成高價(jià)值知識(shí)，成為當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域研究的前沿主題。

為解決這一問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所王軍平研究員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，基于系統(tǒng)運(yùn)籌優(yōu)化、物理啟發(fā)式計(jì)算和超圖理論，提出了大數(shù)據(jù)機(jī)器自動(dòng)學(xué)習(xí)理論與方法。其本質(zhì)從海量多模態(tài)高速數(shù)據(jù)流中，自動(dòng)構(gòu)建特征工程、自動(dòng)選擇模型函數(shù)、超參數(shù)自優(yōu)化、模型進(jìn)化結(jié)構(gòu)搜索和自評(píng)估等機(jī)器自動(dòng)學(xué)習(xí)方法體系，成功彌補(bǔ)現(xiàn)有大數(shù)據(jù)平臺(tái)“有海量數(shù)據(jù)，無(wú)行業(yè)知識(shí)，無(wú)決策模型”的局面。他完美刻畫了多模態(tài)海量數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行演化規(guī)律，構(gòu)建了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，如非線性、涌現(xiàn)、自發(fā)秩序、適應(yīng)性以及反饋回路等。他還利用已知運(yùn)行規(guī)律模型以更加簡(jiǎn)潔、富有洞察力的方式自動(dòng)涌現(xiàn)出新數(shù)據(jù)蘊(yùn)藏知識(shí)，開辟了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)復(fù)雜系統(tǒng)腦網(wǎng)絡(luò)認(rèn)知學(xué)習(xí)新思路。通過(guò)多年對(duì)該領(lǐng)域的不懈探索，將已取得研究成果廣泛應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)指揮、汽車傳動(dòng)系統(tǒng)管控、水電開發(fā)電站調(diào)度等復(fù)雜系統(tǒng)描述、綜合診斷、科學(xué)決策過(guò)程中。在科學(xué)研究中，王軍平始終堅(jiān)持將自己的科學(xué)研究成果扎根于社會(huì)所需、人民所需，服務(wù)于國(guó)家前沿戰(zhàn)略技術(shù)落地。

興趣啟蒙，展開顛覆性的理論探索

1980年，在美國(guó)的卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）召開的第一屆機(jī)器學(xué)習(xí)國(guó)際研討會(huì)上，西蒙（Simon）等20多位人工智能專家創(chuàng)辦了國(guó)際性雜志《機(jī)器學(xué)習(xí)》（Machine Learning），標(biāo)志著機(jī)器學(xué)習(xí)研究已在全世界興起。王軍平在美國(guó)斯坦福大學(xué)留學(xué)期間，有幸加入了克里斯托弗·曼寧（Christopher Manning）研究團(tuán)隊(duì)，參與了多語(yǔ)種自然語(yǔ)言處理項(xiàng)目開發(fā)和理論研究，從此與機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)下了不解之緣。他意識(shí)到計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)就在于通過(guò)數(shù)學(xué)來(lái)描繪美好世界，機(jī)器學(xué)習(xí)是打開人類與機(jī)器交互的一把金鑰匙。在他看來(lái)，當(dāng)全球已開啟人工智能2.0時(shí)代，機(jī)器學(xué)習(xí)特別是大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)作為人工智能領(lǐng)域重要基石，已成為智能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的新引擎。

2010年，王軍平通過(guò)系統(tǒng)科學(xué)論證，認(rèn)為將圖模型知識(shí)表示優(yōu)勢(shì)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)類人決策優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，特別適合大數(shù)據(jù)環(huán)境中各類復(fù)雜任務(wù)感知與理解，形成了事理演化圖表示、多主體元級(jí)協(xié)同管控方法、博弈推斷分析等大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)理論體系，并廣泛應(yīng)用于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)空間描述、建模和預(yù)測(cè)分析，如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表征學(xué)習(xí)、多粒度關(guān)聯(lián)超參數(shù)優(yōu)化、小世界網(wǎng)絡(luò)演變模型構(gòu)造、網(wǎng)絡(luò)非線性動(dòng)力學(xué)擴(kuò)張等。

2012年，王軍平作為課題負(fù)責(zé)人，參與了科技部“863計(jì)劃”項(xiàng)目“復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)群體交互自動(dòng)建模關(guān)鍵技術(shù)研究”，將分布式強(qiáng)化表示學(xué)習(xí)新理論創(chuàng)新應(yīng)用到數(shù)億級(jí)網(wǎng)絡(luò)用戶動(dòng)態(tài)交互龐大復(fù)雜系統(tǒng)自動(dòng)建模、預(yù)測(cè)模型自動(dòng)選擇、群體交互結(jié)構(gòu)自動(dòng)搜索和參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化、高維刻畫應(yīng)用當(dāng)中，精確標(biāo)注電話通信網(wǎng)絡(luò)交互拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用戶分布、交互頻率等主題。隨著我國(guó)電信網(wǎng)絡(luò)詐騙事件愈演愈烈，其與高利貸、網(wǎng)絡(luò)傳銷和非法集資等惡性犯罪事件交織在一起，嚴(yán)重危害公共安全體系。王軍平將自己的研究成果率先應(yīng)用到國(guó)家有關(guān)部門網(wǎng)絡(luò)電話反詐騙系統(tǒng)，主動(dòng)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率92%左右，并在2017年“砥礪奮進(jìn)的五年”大型成就展展出。2018年，王軍平提出了“面向電信用戶群體交互大數(shù)據(jù)的事件線索在線涌現(xiàn)與預(yù)判研究”理論方法，獲得了國(guó)家自然基金委面上項(xiàng)目資助，逐步形成了大數(shù)據(jù)事理演化自動(dòng)表示、線索結(jié)構(gòu)自動(dòng)搜索和風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)預(yù)判模型為核心的大數(shù)據(jù)機(jī)器自動(dòng)學(xué)習(xí)方法體系。

步履不停，助力中國(guó)制造產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展

科研人一直在探索的道路上，永不止息。在王軍平看來(lái)，科學(xué)研究從不受時(shí)間、環(huán)境以及地域的限制，而發(fā)自心底的熱愛，就是支撐他在科學(xué)研究領(lǐng)域篤行無(wú)悔的初心和動(dòng)力。

2014年2月，王軍平來(lái)到了中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所這一平臺(tái)從事科研工作。在“人工智能與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合”的背景下，他受邀請(qǐng)參與到國(guó)家工業(yè)智能戰(zhàn)略技術(shù)研究組，探索現(xiàn)有智能制造模式，人工智能如何解決當(dāng)前制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型過(guò)程提質(zhì)增效、降本等問(wèn)題。為響應(yīng)習(xí)總書記提出的“廣大科技工作者要把論文寫在祖國(guó)的大地上，把科技成果應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的偉大事業(yè)中”號(hào)召，王軍平系統(tǒng)調(diào)研了中石油、中海油、一汽大眾、北汽福田等知名制造企業(yè)，認(rèn)為智能制造是由若干人-機(jī)器-企業(yè)之間相互關(guān)聯(lián)和相互作用而形成的具有特定功能的巨系統(tǒng)。如何將人-機(jī)器-企業(yè)在有規(guī)則或不確定動(dòng)態(tài)環(huán)境中相互作用產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)高效自動(dòng)轉(zhuǎn)化成科學(xué)決策知識(shí)，即全生命周期知識(shí)自動(dòng)化、系統(tǒng)決策優(yōu)化，已成為制造行業(yè)智能化發(fā)展的最大技術(shù)瓶頸。

以深度學(xué)習(xí)為代表的機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展方興未艾，尤其是在圖像分類、語(yǔ)音識(shí)別等特定領(lǐng)域研究，取得了很大的突破，被廣泛應(yīng)用到產(chǎn)品缺陷檢測(cè)、工業(yè)視覺檢測(cè)等環(huán)節(jié)。但現(xiàn)有的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)僅是對(duì)生物神經(jīng)系統(tǒng)的初級(jí)模擬，功能大多局限于感知與理解層面，難以在復(fù)雜時(shí)變、不確定動(dòng)態(tài)大數(shù)據(jù)環(huán)境中高效地獲取知識(shí)。大數(shù)據(jù)機(jī)器自動(dòng)學(xué)習(xí)，被王軍平研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)制造全過(guò)程自動(dòng)化顛覆式變革發(fā)展的方法理論。在他們看來(lái)，未來(lái)制造企業(yè)的重要任務(wù)不僅要在物理世界、人類社會(huì)空間中完成，更重要的工作都是在虛擬信息空間中完成。不容忽略，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)機(jī)器自動(dòng)學(xué)習(xí)的三元空間“感知-決策-執(zhí)行”閉環(huán)管控大腦成為未來(lái)奮斗方向。

結(jié)合之前的研究經(jīng)驗(yàn)，2019年，王軍平團(tuán)隊(duì)先后跟中海油服務(wù)股份有限公司、龍蟒佰利聯(lián)集團(tuán)股份有限公司等單位聯(lián)合承擔(dān)了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化能耗管理平臺(tái)”“面向海上油氣勘探生產(chǎn)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)”，全力推進(jìn)大數(shù)據(jù)機(jī)器自動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)賦能制造企業(yè)的工藝數(shù)字化、預(yù)測(cè)性制造、節(jié)能減排和精益管理等方法體系智能化升級(jí)轉(zhuǎn)型，打造三元空間“感知-決策-執(zhí)行”閉環(huán)管控工業(yè)大腦系統(tǒng)。如今，國(guó)家的制造產(chǎn)業(yè)仍然有成本高、利潤(rùn)低、生產(chǎn)效率周期長(zhǎng)導(dǎo)致交付無(wú)保障、決策沒依據(jù)的困境。王軍平還將與團(tuán)隊(duì)成員們?nèi)ν七M(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，幫助制造企業(yè)的軟件開發(fā)商來(lái)突破現(xiàn)有的技術(shù)瓶頸，以提升企業(yè)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

科研之路漫漫。在王軍平看來(lái)，未來(lái)的人工智能領(lǐng)域還有一個(gè)需要攀越的點(diǎn)，那就是——知識(shí)自動(dòng)化表示。而目前的知識(shí)圖譜表示大多都是靜態(tài)的，需要依賴專家經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)，然而復(fù)雜系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)是由不確定環(huán)境動(dòng)態(tài)演化的，由于不確定性，復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中一般含有各種反饋回路，其觀測(cè)數(shù)據(jù)的性質(zhì)往往是由復(fù)雜非線性動(dòng)力學(xué)方程所決定的，因此它們遠(yuǎn)不滿足獨(dú)立性與平穩(wěn)性等經(jīng)典統(tǒng)計(jì)假設(shè)?！霸诖髷?shù)據(jù)機(jī)器自動(dòng)學(xué)習(xí)研究中，我們無(wú)法回避基于這類復(fù)雜數(shù)據(jù)的算法分析和反饋利用。”王軍平說(shuō)。

前路任重而道遠(yuǎn)。王軍平表示，未來(lái)他和研究團(tuán)隊(duì)還將時(shí)刻保持著對(duì)科研方向的初心，在這一領(lǐng)域中繼續(xù)奮斗。哪怕當(dāng)前自己所處的研究領(lǐng)域是個(gè)“冷灶”，也要用自己的專注和熱情將其燒成“熱灶”。

為國(guó)為社會(huì)而研，王軍平仍將在科研道路上不遺余力。