杜月嬌
葉佩軍
人工智能技術(shù)的完善與發(fā)展建立在對(duì)人類思維模式和行為模式學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,而人本身很復(fù)雜,這就決定了充分認(rèn)識(shí)人的困難性和計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)學(xué)習(xí)的困難性。盡管如此,仍有許多人為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)進(jìn)行著樂(lè)此不疲的探索,中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員葉佩軍就是其中一位。長(zhǎng)期致力于多智能體系統(tǒng)、認(rèn)知計(jì)算、復(fù)雜系統(tǒng)與人工智能等領(lǐng)域的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究,他的目標(biāo)是用計(jì)算機(jī)模型將人在不同情況下的行為方式及思考決策過(guò)程盡可能全面、準(zhǔn)確地模擬、復(fù)現(xiàn)出來(lái),讓人工智能像人一樣理解世界。
可能因?yàn)槭浅鲎吆蟮脑俅位貧w,葉佩軍現(xiàn)在對(duì)走科研這條路已非常篤定。
2008年他順利考入中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所并完成了碩博連讀。博士畢業(yè)后,他首先選擇到軍工企業(yè)、到實(shí)際工程項(xiàng)目中積累經(jīng)驗(yàn)。在中國(guó)電子科技集團(tuán)有限公司3年的歷練和沉淀,他經(jīng)歷了多個(gè)預(yù)研、型號(hào)項(xiàng)目的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和工程研發(fā),同時(shí)也越來(lái)越清楚自己內(nèi)心對(duì)科研的那份熱愛(ài)。
回到中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所繼續(xù)從事基礎(chǔ)核心技術(shù)研究后,也許是滌蕩之后的執(zhí)著與熱愛(ài),讓葉佩軍在科研的道路上成長(zhǎng)迅速。他先后主持了國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目、國(guó)家自然基金面上項(xiàng)目、國(guó)家留學(xué)基金赴美訪問(wèn)項(xiàng)目等,以研究骨干身份參與了國(guó)家自然基金重大項(xiàng)目和聯(lián)合基金項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、廣州亞運(yùn)會(huì)公共交通管理輔助決策系統(tǒng)等多個(gè)科學(xué)研究項(xiàng)目及一系列工程應(yīng)用項(xiàng)目;以第一作者身份在中國(guó)科學(xué)院一區(qū)期刊發(fā)表論文十余篇,其他SCI/EI檢索論文等十余篇;以第一作者身份出版人工智能專著1部,取得7項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán);作為團(tuán)隊(duì)骨干獲得2017年中國(guó)公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、2020年中國(guó)智能交通協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、2020年中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。
能取得這些成績(jī),葉佩軍真心感激團(tuán)隊(duì)對(duì)他的支持與幫助?!叭松鷽](méi)有回頭路。能夠繼續(xù)從事自己喜歡的科研工作,我覺(jué)得非常不容易,當(dāng)時(shí)是團(tuán)隊(duì)給了我這樣一個(gè)機(jī)會(huì)?!彼f(shuō)。
導(dǎo)師王飛躍教授,更是給了葉佩軍堅(jiān)持下去的信心。他說(shuō):“王教授對(duì)我影響很大,他對(duì)我的幫助是點(diǎn)點(diǎn)滴滴的,每次我快要支持不下去的時(shí)候,他總是及時(shí)地給予我鼓勵(lì)。我是一個(gè)極普通的人,科研做得不是很出色,成果也不是特別突出,他卻一直在支持我,我覺(jué)得如果不堅(jiān)持做下去把事情做好,就對(duì)不住他?!?/p>
帶著團(tuán)隊(duì)、恩師的支持與鼓勵(lì),堅(jiān)持做自己喜歡的事情,葉佩軍朝著自己的科研理想奮力邁進(jìn)。
葉佩軍最早的研究與智能交通出行相關(guān),主要工作是用計(jì)算機(jī)仿真來(lái)測(cè)試各種出行方案。當(dāng)時(shí)他所在的科研團(tuán)隊(duì)承擔(dān)著青島產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院與青島市共同建設(shè)的平行交通項(xiàng)目。通過(guò)攻關(guān),在青島市平行交通系統(tǒng)項(xiàng)目中,葉佩軍和同事們通過(guò)綜合青島市人口、交通、社交媒體等大數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)出了交通出行狀況和熱點(diǎn)交通事件相互影響的情況。
做平行交通系統(tǒng)項(xiàng)目時(shí),葉佩軍還未將認(rèn)知計(jì)算用到項(xiàng)目的攻關(guān)中,但隨著研究的深入,他越來(lái)越感覺(jué)到認(rèn)知科學(xué)對(duì)所做研究的重要性。他認(rèn)為人工智能最核心的部分是與認(rèn)知科學(xué)的交叉結(jié)合?!叭斯ぶ悄軕?yīng)該研究人是怎么做決策的,而這在認(rèn)知科學(xué)上或許能找到答案。所以我后來(lái)做了很多認(rèn)知科學(xué)和人工智能交叉的研究和學(xué)習(xí)?!比~佩軍說(shuō)。
葉佩軍現(xiàn)在的研究主要傾向于采用“黑盒模型”模擬人的行為,以簡(jiǎn)單的規(guī)則或效用值來(lái)近似處理動(dòng)作的選擇過(guò)程?!袄?,對(duì)于給定的出發(fā)地和目的地,智能體的出行路徑被建模為最短或出行費(fèi)用最低路徑。此方式的主要不足在于:對(duì)于相同的環(huán)境參數(shù),智能體的行為規(guī)則或期望效用是采用相同的效用函數(shù)(距離或出行費(fèi)用)來(lái)計(jì)算,其結(jié)果往往缺少異質(zhì)性,無(wú)法反映實(shí)際中人與人對(duì)于相同感知環(huán)境的不同行為選擇?!比~佩軍解釋,“就如同兩個(gè)人往往會(huì)有不同的開(kāi)車風(fēng)格和習(xí)慣,之前的研究卻忽略了這種差異?!?/p>
究其原因,主要是建模方法對(duì)人的認(rèn)知、學(xué)習(xí)、決策等過(guò)程中的知識(shí)差異考慮不足,模型粒度較粗,動(dòng)態(tài)自適應(yīng)性不強(qiáng)。針對(duì)此問(wèn)題,葉佩軍開(kāi)展了異質(zhì)智能體的認(rèn)知行為學(xué)習(xí)研究,在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的環(huán)境下,動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)人類個(gè)體的認(rèn)知決策知識(shí)和行為選擇。
“這個(gè)世界上沒(méi)有完全相同的兩個(gè)人,把人與人的差異通過(guò)自適應(yīng)學(xué)習(xí)的辦法模擬出來(lái),其意義在于,不是模擬某一類人,而是模擬了每一位個(gè)體的人,與之前的近似情況比這又向接近實(shí)際邁進(jìn)了一步?!比~佩軍說(shuō)。
“該課題的研究意義遠(yuǎn)不止于此。例如,對(duì)于航空、高鐵等復(fù)雜人機(jī)系統(tǒng),操作員的生理狀態(tài)、思維習(xí)慣、認(rèn)知水平、風(fēng)險(xiǎn)偏好、協(xié)作風(fēng)格等都存在差異。這在特定的任務(wù)中常常導(dǎo)致人機(jī)交互不當(dāng),進(jìn)而帶來(lái)重大安全事故。通過(guò)認(rèn)知行為學(xué)習(xí)和人工智能相結(jié)合的辦法,我們可以在事故早期進(jìn)行安全提示,并根據(jù)隱患的發(fā)展和演化態(tài)勢(shì)采取不同等級(jí)的實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警,從而最大限度避免事故的發(fā)生。而對(duì)于城市交通等復(fù)雜社會(huì)系統(tǒng),其運(yùn)行安全和效率更是受到大量出行者和管理者個(gè)體的決策影響。依托大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算等技術(shù),對(duì)不同交通場(chǎng)景下的交通行為進(jìn)行分析、學(xué)習(xí)、誘導(dǎo),就能夠?yàn)楫愘|(zhì)出行個(gè)體提供個(gè)性化、差異化、訂制化的服務(wù),從而引導(dǎo)交通系統(tǒng)運(yùn)行在安全風(fēng)險(xiǎn)低、整體效率高的狀態(tài)?!闭劦窖芯看祟愓n題的意義時(shí),葉佩軍說(shuō)。
“通過(guò)認(rèn)知行為學(xué)習(xí),自適應(yīng)地完成不同個(gè)體的思維差異建模,再結(jié)合其他人工智能技術(shù),可提前‘預(yù)演’各種系統(tǒng)現(xiàn)象的產(chǎn)生、發(fā)展、演化、結(jié)果等全過(guò)程,識(shí)別潛在的系統(tǒng)安全隱患和效率瓶頸,并據(jù)此制定事故規(guī)避策略和優(yōu)化改進(jìn)措施,從而提升復(fù)雜系統(tǒng)的安全性和運(yùn)行效率?!比~佩軍介紹。相關(guān)的研究成果未來(lái)有望被應(yīng)用于電力、交通、高鐵等大型工程項(xiàng)目中。
在美國(guó)尼亞加拉瀑布留影
與不同的機(jī)構(gòu)合作,葉佩軍有不同的體驗(yàn)和收獲??蒲性核?、高校的研究性質(zhì)更強(qiáng)一些,所以在合作中會(huì)獲得一些跨學(xué)科交叉的啟發(fā)。與企業(yè)合作,則讓他對(duì)成果如何落地有了更深的認(rèn)識(shí)。
將這些收獲帶到科研中,葉佩軍的科研找到了突破口。將這些收獲帶到教學(xué)中,他對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)有了新感悟。他注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng),更強(qiáng)調(diào)要有全局觀,鼓勵(lì)學(xué)生站在一定的高度看問(wèn)題。在這樣的熏陶下,學(xué)生無(wú)論去企業(yè)實(shí)習(xí),還是走上工作崗位,表現(xiàn)都很出色??吹綄W(xué)生的成長(zhǎng),葉佩軍很欣慰。
談到未來(lái)的工作,葉佩軍為自己定了3個(gè)目標(biāo):把正在進(jìn)行的項(xiàng)目做好,出一些高質(zhì)量的成果;把學(xué)生教好,讓他們無(wú)論今后是否從事科研,都能有獨(dú)當(dāng)一面的能力;第三個(gè)是把自己的小團(tuán)隊(duì)建設(shè)好,將來(lái)能承擔(dān)一些更重要的工作。
為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),葉佩軍鉚足了勁。很多個(gè)假期,葉佩軍都忙于查閱文獻(xiàn)、尋找思路、改進(jìn)算法。對(duì)他來(lái)說(shuō),加班是常態(tài)?!皩?duì)于科研工作者來(lái)說(shuō),如果能真正做出一點(diǎn)兒東西回饋社會(huì),能得到大家的認(rèn)可,還是蠻有成就感的。”
雖然每天和枯燥的數(shù)據(jù)、程序打交道,但葉佩軍卻依然樂(lè)在其中。