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[首藏作品](2768)胡清華:用AI給“不確定性”找規(guī)律
胡清華:用AI給“不確定性”找規(guī)律
陳 曦
走進(jìn)胡清華的辦公室,立刻被他滿屋子的書所吸引。這些書的種類既有專業(yè)類書,也有哲學(xué)類、文學(xué)類書,甚至還“藏”著幾本金庸小說。放松的時(shí)候,這位天津大學(xué)智能與計(jì)算學(xué)部教授兼人工智能學(xué)院院長,就愛讀讀武俠小說。
“我覺得知識(shí)是相通的,不要給自己設(shè)定邊界,要對(duì)新事物保持好奇?!边@是胡清華常對(duì)學(xué)生說的一句話,這也是他的科研準(zhǔn)則。
從動(dòng)力機(jī)械到人工智能(AI),10年前,不給自己設(shè)限的胡清華,以跨界者身份走進(jìn)了這一如今炙手可熱的領(lǐng)域。
近年來,胡清華一直在不確定性建模領(lǐng)域深耕,他希望從“不確定性”中尋找“確定性”,從看似無規(guī)律的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律?!拔业墓ぷ髦饕茄芯克惴ǎ瑥囊恍┑唾|(zhì)量的、雜亂的數(shù)據(jù)中找尋規(guī)律。”他說。
前不久,2019年度國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目評(píng)審結(jié)果正式公布,胡清華申報(bào)的研究項(xiàng)目“不確定性人工智能”名列其中。
從動(dòng)力機(jī)械走向人工智能
胡清華出生在湖南省婁底市雙峰縣,小時(shí)候,書是他最喜歡的“玩具”。“我每次去親戚家串門,第一件事就是找書看。找到一本書就躲進(jìn)角落讀,完全忘了外面的熱鬧?!彼f。
上世紀(jì)80年代,胡清華家鄉(xiāng)的圖書、報(bào)刊很少,多虧在外地上大學(xué)的叔叔每次放假回家?guī)б淮筠麜貋怼哪菚r(shí)起,胡清華就向往上大學(xué),“因?yàn)槟苡锌床煌甑臅薄?div style="height:15px;">
1995年,胡清華考入哈爾濱工業(yè)大學(xué),學(xué)習(xí)動(dòng)力機(jī)械專業(yè)。“作為一個(gè)地道的南方人,我跑到東北去上學(xué),只是因?yàn)檎Z文課本上一篇課文,把北大荒描述得太美了,讓我對(duì)那里充滿無限的想象?!彼χ貞浀馈?div style="height:15px;">
上大學(xué)時(shí),胡清華的專業(yè)學(xué)習(xí)主要圍繞火力發(fā)電廠的鍋爐和汽輪機(jī)。當(dāng)時(shí),隨著發(fā)電機(jī)組向大型化方向發(fā)展,對(duì)設(shè)備可靠性的要求也日益提高。發(fā)電機(jī)組開始安裝上各種傳感器,實(shí)時(shí)采集大量數(shù)據(jù),用于設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷。
“讀研時(shí),導(dǎo)師希望我能開發(fā)出算法,以自動(dòng)分析這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),判斷設(shè)備的狀態(tài)。我發(fā)現(xiàn)這項(xiàng)研究很有意思,從生產(chǎn)數(shù)據(jù)中尋找規(guī)則、建立模型,然后用模型判斷、預(yù)測(cè)設(shè)備狀態(tài)。現(xiàn)在看來,這屬于人工智能范疇,但當(dāng)時(shí)自己并未意識(shí)到這一點(diǎn),從事相關(guān)研究的人也不多。尤其在動(dòng)力機(jī)械領(lǐng)域,這還是很前沿的方向?!焙迦A回憶道。
如果說,此時(shí)人工智能在胡清華心中,還只是個(gè)火種,那么把它變?yōu)樾苄艽蠡鸬?,是他參加的一個(gè)學(xué)術(shù)會(huì)議。
2000年前后,中國科學(xué)院發(fā)起“龍星計(jì)劃”,邀請(qǐng)一批在美國學(xué)術(shù)界已有一定成就的華人教授,不定期回國在某所大學(xué),系統(tǒng)地講授一門美國研究生課程?!霸谀莻€(gè)年代,數(shù)據(jù)挖掘就像現(xiàn)在的大數(shù)據(jù)一樣時(shí)髦。2002年暑假,數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的頂尖學(xué)者韓家煒來北京大學(xué)授課,在課程快結(jié)束時(shí),他還請(qǐng)來了在歐美大學(xué)任教的多位學(xué)者作報(bào)告?!焙迦A說。
當(dāng)時(shí),還在讀研的胡清華,就坐在臺(tái)下?!斑@些平時(shí)只在論文中才能‘見’到的學(xué)者,面對(duì)面給我們講授數(shù)據(jù)挖掘知識(shí),實(shí)在太震撼了?!睆拇?,他開始把研究領(lǐng)域從動(dòng)力機(jī)械慢慢延伸至模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘。
“不務(wù)正業(yè)”助其順利完成跨界
雖然跨界到人工智能的想法,已在胡清華腦中醞釀多時(shí),但他“并不急于一步到位”。
在碩博階段,胡清華依舊圍著“老本行”動(dòng)力機(jī)械轉(zhuǎn),但在研究過程中他應(yīng)用了大量人工智能知識(shí),并將相關(guān)成果寫成十余篇論文。
此外,胡清華還閱讀了大量與人工智能相關(guān)的書籍和文獻(xiàn),也常去參加學(xué)術(shù)會(huì)議。為更好地向同行學(xué)習(xí),他甚至申請(qǐng)擔(dān)任了南京大學(xué)BBS小百合數(shù)據(jù)挖掘版的版主,定期在網(wǎng)上組織學(xué)術(shù)討論。
“其實(shí),很多論文的原始想法,都源于和網(wǎng)友進(jìn)行的討論,可以說很多靈感都是碰撞出來的?!焙迦A笑著回憶道,當(dāng)時(shí)周圍人覺得他在網(wǎng)上組織討論是“不務(wù)正業(yè)”,但如今想來,恰是這些經(jīng)歷,讓他更順暢地實(shí)現(xiàn)了跨界。
經(jīng)過漫長的醞釀期,直到博士畢業(yè)后,2009年去香港理工大學(xué)做博士后研究,胡清華才算正式邁入人工智能的大門。
其實(shí),早在念本科時(shí),胡清華“不務(wù)正業(yè)”的本性就已顯露。
大二時(shí),胡清華當(dāng)上了校報(bào)記者,還長期為??豆ご笕恕穼憣凇!捌鸪?,寫稿是為了賺稿費(fèi),拿到稿費(fèi)后就可以去買更多的書。后來自己慢慢喜歡上了寫東西,不寫不成?!彼貞浀?。
無心插柳,讓胡清華沒想到的是,經(jīng)過幾年的新聞?wù)Z言訓(xùn)練,自己的寫作能力得到迅速提升,語言表達(dá)更加精準(zhǔn)、有力,這對(duì)他后來的科研工作幫助極大。
“很多理工科學(xué)者最頭疼的,就是寫論文、寫申請(qǐng)、做報(bào)告,由于之前積累的筆頭功夫,寫論文對(duì)于我來說,非常輕松。別人可能需要一個(gè)月才能完成的論文初稿,我不到一周就可以寫好。在惡補(bǔ)人工智能領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)時(shí),對(duì)文字的駕輕就熟,也使我的閱讀理解速度快過旁人,一些大部頭的書,我有時(shí)一兩周就能‘啃’完?!焙迦A說。
一些人工智能學(xué)界的同行表示,胡清華清新的文風(fēng)、簡(jiǎn)潔的語言風(fēng)格,使他寫出的論文更易被人理解,學(xué)術(shù)觀點(diǎn)也更易被同行接受。同時(shí),這樣的語言風(fēng)格也有助于提高其文章的引用率。
“當(dāng)版主、記者,在當(dāng)時(shí),這些都是我的興趣,可能看上去有些‘務(wù)不正業(yè)’,但我一直覺得,學(xué)習(xí)是觸類旁通的,你永遠(yuǎn)不知道,不經(jīng)意的積累,會(huì)將你的人生引向何處。”胡清華表示,他也常對(duì)學(xué)生說,要珍視自己的興趣,它是“你科研路上最好的老師”。
在不確定性建模領(lǐng)域深耕10年
興趣是最好的老師,但僅憑興趣,并不能讓胡清華在人工智能這個(gè)新領(lǐng)域開疆拓土。
2011年底,胡清華結(jié)束了在香港理工大學(xué)的博士后研究工作,進(jìn)入天津大學(xué)。入職后,他接到的首個(gè)項(xiàng)目就極具挑戰(zhàn)性,胡清華與博士生導(dǎo)師一起獲得“國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)”課題的資助,開展“新能源不確定性建?!狈矫娴难芯?。
胡清華介紹道,這個(gè)研究圍繞電力系統(tǒng)中的太陽能、風(fēng)能展開。“這部分能源有點(diǎn)‘不靠譜’,大規(guī)模利用它們時(shí),可能會(huì)破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,降低供電質(zhì)量。只有摸清這些能源的‘脾氣’,才能讓其為我所用?!彼f。
對(duì)胡清華來說,新能源不確定性建模,是一個(gè)完全陌生的領(lǐng)域。從查資料、讀文獻(xiàn),到收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù),胡清華的“拓荒之路”走得異常艱辛。
但幾年努力下來,“門外漢”胡清華,硬是在該領(lǐng)域闖出了一片天地。“為提升風(fēng)功率預(yù)報(bào)的精度,我進(jìn)行了大量的建模工作并設(shè)計(jì)了眾多算法。在此基礎(chǔ)上,風(fēng)速難以被確定等難題被逐步破解,風(fēng)功率預(yù)報(bào)的精度隨之得到提升?!彼f。
2016年,這個(gè)項(xiàng)目順利通過了驗(yàn)收,他所在的課題組被評(píng)為優(yōu)秀。在一般人看來,此時(shí)研究也就該結(jié)束了。然而,胡清華“并不想就此收手”。
“圍繞這一項(xiàng)目,還有很多東西可以挖掘,所以研究不僅沒有結(jié)束,而且才剛剛開始?!痹诤迦A眼中,這項(xiàng)研究屬于數(shù)據(jù)不確定性建模研究范疇,而這類研究是機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的難點(diǎn)?!按髷?shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來,在利用大數(shù)據(jù)方面的最大問題就是,數(shù)據(jù)質(zhì)量的不穩(wěn)定。質(zhì)量低下的數(shù)據(jù),可能導(dǎo)致基于數(shù)據(jù)的決策出現(xiàn)重大偏差?!?div style="height:15px;">
于是,胡清華組建起一支20多人的團(tuán)隊(duì),向著一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)不確定性建模難題,發(fā)起沖鋒。從新能源的不確定性擴(kuò)展到大數(shù)據(jù)的不確定性,胡清華率隊(duì)從工程應(yīng)用研究中發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)研究問題,再將基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用于工程領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)了科研的良性循環(huán)。
經(jīng)過近10年的開疆拓土,胡清華對(duì)不確定性建模研究,有了更系統(tǒng)的認(rèn)知,逐漸意識(shí)到這是座處在交叉學(xué)科領(lǐng)域的科研“富礦”。今年,胡清華獲批的國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目,依舊是瞄準(zhǔn)不確定性,從數(shù)據(jù)的不確定性向建模任務(wù)的不確定性延展。
“未來,我計(jì)劃將團(tuán)隊(duì)研究的算法,應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)、森林火災(zāi)預(yù)報(bào)以及大型裝備故障預(yù)報(bào)等領(lǐng)域,希望成果能有更廣闊的應(yīng)用空間?!焙迦A說。
(《科技日?qǐng)?bào)》2019年12月9日第 5 版。)
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