主持人王丽红采访张钹院士
ChatGPT横空出世所展示出的强大功能,引起了世界范围内的高关注与讨论。有人说ChatGPT让世界看到了由大模型通往AGI(通用人工智能)的曙光,也有人说ChatGPT会带来第四次工业革命的曙光将AI带到新的高度,开启人工智能的新纪元。
ChatGPT会不会成为人工智能时代的“珍妮纺纱机”或“蒸汽机”,从而引领一个新时代?人工智能的过去与未来,究竟会以怎样的方式交汇与交融,又将去向何方?为此,《百人百科》团队在美丽的6月采访了中国科学院院士、清华大学教授,清华大学人工智能研究院名誉院长,中国计算机科学与技术专家张钹。
如今已经88岁的张钹院士,从某种意义上说是中国人工智能领域的拓荒人。张钹院士创造了中国人工智能领域的很多个“ 第一”:发表了中国第一篇人工智能领域的学术论文、获得中国在人工智能领域第一个国际重要奖项、领衔成立国内第一个智能机器人实验室、培养了中国第一位人工智能领域博士毕业生,组建了中国第一个人工智能国家重点实验室……这些“第一”,在每一个关键的时间节点,树立了中国人工智能发展道路上一个个里程碑,推动了中国在人工智能领域的大踏步前进,逐步缩短了与世界的差距。
张钹院士
更值得一提的是,张钹院士70余年在清华读书、成长、教书育人、做科研、搞创新的经历和重大贡献,真正展示了老清华人“自强不息、厚德载物”的精神。接下来,让我们一起来了解下张钹院士的成长经历,从中窥探他精彩的人生奋斗轨迹,以及他对于ChatGPT、人工智能的深刻见解。
少年勤勉刻苦,数理化均满分考入清华
1935年,张钹出生于福建省一个教育世家。祖父张纲是清代贡生,为发展家乡的教育创办了敦睦小学于龙田清河书院。父亲张端樵于福建省私立法政专门学院毕业,曾担任福清留省学会理事长对教育事业也是满腔热情。
1943年父亲突然离世,张钹原本殷实宁静的生活一下子被打破,多亏母亲余心涵和两位长姐勤勉持家。一向成绩优异的张钹4兄弟,得以完成大学学业,新中国成立后,在各自岗位上都做出了杰出的贡献。
张钹在接受采访中表示:“父亲早逝,母亲对我们兄妹6人的影响和贡献巨大。母亲出身于家道殷实的商人之家,虽然没有进过正规学校上学,但受家里环境影响通过家教与自学,也能识文断字、阅读各类书籍与报刊。母亲对于子女的教育格外重视,不遗余力为我们创造良好的学习环境,教育我们学习祖父和父亲成为正直上进的人”。
“作为世纪同龄人,母亲尽管经历了清末、辛亥革命、民国、抗战、解放、文革、改革开放等剧烈动荡的改朝换代,但她总能跟上时代的步伐,教导我们做出正确的选择。她看似瘦小的身躯里总有一种力量和勇气,让我们觉得没什么困难是克服不了的”。张钹表示自己的性格、脾气尤其像母亲,这在后来的职业选择和规划中尤为突出。
张钹在青少年时代一直在当地最好的私立学校读书,学习成绩名列前茅,他最大的梦想就是成为一名科学家“科技报国”。
1953年,张钹以数理化三科全部满分100分的成绩,考入清华大学电机系,至今在当地传为佳话。
1939年春摄于福建省福清县龙田镇,与母亲、哥哥、姐姐与弟弟合影,前排右1(站立者)-张钹
青年教学拓荒,桃李满天下
时间飞快地到了1956年,远在大洋彼岸的美国达特茅斯学院,数十名来自数学、心理学、神经学、计算机科学与电气工程等领域的学者,讨论一个看起来有点异想天开的话题——如何用机器来模仿人类“学习的各个方面或智力的任何其他特征”,由此在科技领域诞生了一个新名词“人工智能”。
人们乐观地认为,十年之后机器可以打败所有棋手,二十年以后机器可以取代人类所有的工作,实际上这个过程似乎要漫长很多。这一年,成为了世界公认的人工智能元年,一个新科技时代的序幕由此拉开。
这一年也是新中国科学技术发展史上的一个重要里程碑,中共中央召开了知识分子问题会议,发出了“向科学进军”的伟大号召。因此,国家要求清华大学增设一些新专业,以培养急需的技术人才。其中新专业之一,叫自动控制。为了培养自动控制专业人才,当时决定从电机系三年级的10个班中各抽调1名优秀学生,组成自动控制专业-自8班(自动控制1958届),成绩优异的张钹成为其中的一员。
此时的张钹万万没想到“人工智能”这个新事物,会在20多年后和自己发生交集,并对自己的人生产生了巨大的影响。
1957年自8部分学生与钟士模教授、苏联专家苏其林合影
1958年,张钹作为中国第一批自动控制专业毕业生,从学生一跃成为了一名清大老师,开始了自己在清华教书育人的教育生涯。
1959 年初,张钹参加工作刚刚半年,教研组就安排他给自0班(即1960届)四年级的学生开设《飞行器自动控制》的课。要知道,这可是为 100 多名学生讲大课,而当时既没教科书,参考资料也很少。张钹仅有的知识,也是几个月前刚从苏联专家的课程那里听来的一点东西。听课的学生是只比他低 一、二个年级的同学——年仅24岁的张钹压力自然很大。
然而,这是国家和学校的刚需,他像那个年代所有人一样,无怨无悔服从命令听指挥。年轻的张钹老师克服各种困难,经过精心的准备,将一个枯燥的专业课程,讲得深入浅出、娓娓动听,得到了学生们的广泛好评。
在张钹等人的带领下,经过7届学生的实践,清华大学逐步形成了一个比较完整的“飞行器自动控制系统”课程的教学体系,为国家培养了急需的军工人才。
后来,张钹教学的内容也逐步扩展延伸,从自动控制到计算机,再到人工智能,他始终走在时代的前沿,引领着学生向更广阔的科技领域探索。
从23岁的青年助教,到教授,再到中科院院士;从教大学生到硕士生、再到博士生,张钹在清华大学的三尺讲台上坚守了60多年,为国家培养、输送了一批又一批高科技专业人才。尤其是在人工智能领域,他的学生占据了中国“半壁江山”。据统计,张钹培养的博士研究生已经接近百名,听过他课的清华学生就数以万计,可谓桃李满天下。
1955年夏张钹任班长,组织电83全班同学到京郊樱桃沟野游,集体合影,后排右二为张钹。
中年转型“人工智能”,争创第一“为国争光”
1978年,为满足国家发展计算机科技的需要,清华大学自动控制系更名为“计算机技术与应用系”。
43岁的张钹也迎来了人生的第二次选择:转到精仪系与新成立的自动化系,或继续留在“计算机技术与应用系”——但是研究方向必须与计算机相关。用今天的话来说,张钹迎来了自己的“中年危机”!
留在计算机技术与应用系,就意味着离开自己的舒服区,去一个完全陌生的领域重新出发。离开去自动化系,就意味着可以轻车熟路地躺赢。
经过一番艰难抉择,张钹选择留在计算机技术与应用系重新出发。据了解,当时50多名老师中有30多名选择留下来,大家都希望发挥团队的力量,做些有价值和有意义的事情。
最终,张钹与张毓凯、林尧瑞、石纯一和黄昌宁等老一代清华老师一起,选择将全新的“人工智能与智能控制 ”作为新的教学与科研方向;清华大学也因此成为国内最早开展人工智能教学与科研的单位之一。
理想很丰满,现实很骨感。如此新兴的领域和艰难的任务,实现起来谈何容易?
张钹读大三的1956年,国际上已经开始了对人工智能的深度探讨。国外几乎比国内领先了20多年,而国内这方面几乎还是一张白纸,可以说求教无门,只能靠自己钻研与摸索,张钹这些清华人的“人工智能”攻坚战由此拉开了帷幕。
在如此专业和新兴的领域里,张钹“中年转型”,不仅在知识结构上面临着巨大挑战,在认知和习惯上更是需要巨大的突破,困难和压力可想而知。
1963年与自301全体毕业生同学合影,中间坐者左起:高钟航,汤全安,王亚光,张钹(教研组副主任)钟士模(系主任)章燕申(教研组主任)刘志义,丁郁宣
1980年2月,张钹作为访问学者前往美国伊利诺伊大学香槟分校,学习国外人工智能的先进理念和技术。
到了美国后,在与外国同行交流中,张钹隐约地感到对方对中国学者能力的质疑,倍感压力。一向要强的张钹立志要奋起直追,赶上国际先进水平,赢得外国同行的尊敬与肯定。
在访学的过程中,张钹认为人工智能要深入发展下去,必须利用数学工具来提高算法的效率。于是,他选择跟数学出身,当时还在安徽大学任教的张铃教授合作,开启了一场跨越大洋的人工智能合作与研究。由于跨国电话费用昂贵,两人甚至为了节省邮票钱,用最薄的纸、写最小的字进行学术交流和沟通。
1984年初,张钹与张铃联手,在人工智能领域顶级国际期刊《IEEE模式分析与机器智能汇刊》发表了一篇论文,引起了国际同行的高度关注,这也是中国科学家在人工智能领域的第一篇学术论文。
针对运动规划问题,张钹与张铃共同提出了拓扑降维的方法,进行了理论研究、建立了算法并应用于多关节机械手和移动机器人的运动规划。针对“启发式搜索”效率不高的问题,张钹与张铃教授将“统计推断方法”引入到搜索中,提出了 SA 算法。这一理论在 1984 年欧洲人工智能会议上获得了ICL 欧洲人工智能奖,成为首次获得该领域国际重要奖项的中国人。
业内人士认为,张钹在理论上的成就是因为他独具慧眼地选择了两把“快刀”——概率统计和拓扑理论。
近年来,由于概率统计理论、机器学习理论的进展与突破,数学工具越来越多地被引进人工智能。这个原本只是少数人坚持的研究方向,现在已被越来越多的学者所接受——张钹与张铃两位教授可以说走在了时代的最前沿。
这一年,张钹结束访学立即回到清华。为了解产业界对人工智能技术的需求,张钹与其他老师一起深入工厂调研。最终他们预判:机器人将会在产业界大有作为,也会成为一项重大需求。为此,张钹与同事多方奔走、筹措经费,联系国内外厂家,着手筹办“清华大学智能机器人实验室”。
1985年这一梦想终于成真,实验室成为中国首个智能机器人实验室,并拥有了中国第一台进口机械臂。机械臂是高精度、高度非线性、强耦合的复杂系统,是人工智能的工业应用典型。有了这个新设备的加持,张钹等人可以说是如虎添翼。
1985年筹建智能机器人实验室
左起:张钹,李春,陆玉昌,韦佳,许万雍,张再兴,地点为中央主楼地下室临时实验室,左边设备是机械臂PUMA-560(国内购置的第一台机器人)。
1986年我国开始启动“863计划”,其中自动化技术领域的一个主题就是智能机器人。当时人工智能作为新兴学科,还处于低潮时期,国内外相关项目很少,科研和教学的条件也很艰苦。张钹等清华人却敏锐地抓住了这一时机,在1987年开始筹备建立“智能技术与系统”国家重点实验室。
该实验室在1990 年2月正式对外开放运行,这也是全国第一个人工智能国家重点实验室。该实验室先后承担国家自然科学基金、国家攀登技术、“863计划”、国家科技攻关计划等系列项目,成为国家有关人工智能科研任务的主要承担单位之一;凭借在实验建设的突出贡献,张钹也先后获得先进工作者、个人金牛奖等称号。
1994 年,张钹当选俄罗斯自然科学院外籍院士。1995 年,张钹当选中国科学院院士。
业内普遍达成共识,张钹院士与张铃教授合作在人工智能理论方面的主要贡献是:将数学方法引入人工智能,提出了基于统计推断的启发式搜索,基于拓扑降维的运动规划,以及基于关系矩阵的时间规划等。他借鉴人类问题求解的特点,与张铃教授合作完成“粒计算”的早期研究,成为粒计算领域的开拓者之一,并建立了它的数学模型与理论基础——基于商空间的问题求解理论。
他的研究成果促进了传统信息处理与人工智能的结合,对人工智能的发展有着重要的意义。张钹院士还将人工智能技术应用于智能机器人、图像处理等领域,取得一系列应用成果。
张钹院士矢志不渝致力于中国人工智能领域的创新,发表或共同发表了近百篇学术论文,出版系列专著若干本;获得国家自然科学三等奖、国家科技进步三等奖、国家教委科技进步一、二等奖、电子工业部科技进步一等奖以及国防科工委科技进步一等奖等等,推动中国人工智能研究和产业向世界一流水平迈进。因此,2018年《人民日报》人物专访称他为“中国人工智能奠基者”可以说实至名归。
1995年与博士生贺思敏等在实验室
暮年提出“第三代人工智能”理念,搭建产学研创新“造血体系”
时间进入21世纪,在大数据、计算能力的支撑下,人工智能在图像识别、语音识别、文本处理等方面有了很大的进步,以“深度学习”为代表的第二代人工智能理论与技术,逐渐登上历史舞台。
张钹院士首先肯定“深度学习”带来了两个重大变化:第一个变化,输入只要原始数据,不需要预处理。第二个是在分类、函数拟合与内容生成上取得很好的效果。但是他也认为,基于深度学习的AI 系统存在严重缺陷。
例如一个图像识别系统,它的识别率可以超过人类,但却非常脆弱,很容易受到攻击和欺骗。比如,只要在一幅“雪山”的图片上加进一点噪声,看起来没有什么变化,仍然是一幅雪山图片,但可以让机器识别为一只“狗”,这充分说明图象识别系统跟人类的视觉感知完全不同。
2016年,张钹及团队发现,在人工智能的发展历史过程中,以知识驱动为代表的第一代人工智能,运用了知识、算法和算力这三个要素;而以数据驱动为代表的的第二代人工智能,运用了数据、算力和算法这三个要素。但是,这两个算法均存在重大弊端。第一代人工智能应用领域很窄,知识要靠人工输入,费时费力,很难推广应用。正如上面所述,由于第二代人工智能算法的脆弱性,存在不安全、不可信、不可控、不可靠和不易推广等重大缺陷。因此,张钹和团队提出了“第三代人工智能”的理念。
“第三代人工智能”包含了以下三项内容,建立可解释和鲁棒的人工智能理论,发展安全、可信、可控、可靠和可扩展的人工智能技术,推动人工智能的创新应用和产业化。其重要途径是充分利用知识、数据、算法和算力这4个要素,把知识放在所有要素的第一位,因为知识才是人类智慧的源泉。
2018年清华大学人工智能研究院成立,张钹出任研究院首任院长。研究院的使命是“一个核心两个融合”,即以基础理论研究为核心,实现大跨度的不同领域之间的融合,以及教学与生产、学校与企业之间的融合。
一方面,人工智能研究院加强人工智能的基础研究与技术创新,继续加强培养专业的高精尖人才。另一方面,张钹及其团队积极推进人工智能的产业应用,建立了瑞莱智慧RealAI、智谱AI等人工智能相关企业。目前这两个企业已经发展到200-300人的规模,取得了很大的进展。
从1978年到2018年,张钹等老一辈清华人经过40多年努力,促使清华大学人工智能在一些国际榜单上的排名大幅提升。
在中国新一代人工智能发展战略研究院发布的“中国高校人工智能专业综合排名”榜单中,清华大学人工智能专业成绩斐然。
综合排名如下:
人才输出排名如下:
国际学术影响排名如下:
创新成果专利排名如下:
此外,根据CSRankings显示,过去十年清华大学发表AI顶尖论文的统计位列世界第二位;过去三年(2017-2019),清华大学发表AI顶尖论文提升为世界第一位。
晚年遇见ChatGPT,呼吁终身学习创新
2022年ChatGPT爆火之后,国内一度产生了技不如人的失落感,全民翘首期盼中国ChatGPT和OpenAI能早日诞生。
与此同时,人们发现在OpenAI 的顶级华人团队中,有5人中的3人翁家翌、赵盛佳、袁启明本科均毕业于清华大学。不过这5人后续均在海外高校继续深造,得益于OpenAI 的文化和科研环境,最终取得了令人瞩目的成就。
张钹在采访时也感慨:“我这一辈子就做了两件事,一件是在清华大学读书,另一件是在清华大学教书,很幸运我一辈子都没离开过清华”。
为人正,为学严,为师贤,这是身边同事、学生对他的一致评价,更是他一生的真实写照。面对徘徊在出国或留校读博士向他请教的学生,张钹总是语重心长地说:“国外知名教授的科研、教学水平也许比我高,培养条件也比我这里好。你们选择出国深造和科研,我非常支持。但是如果你选择留下来,我会全心全意地培养你,绝不辜负”。
那些与他深度交谈的学生,很多人放弃了去国外读博,选择留下来作张钹的博士生。博士毕业之后走出校园,走进国内大学、大企业或者独立创业,逐渐都成了行业的佼佼者。
清华大学计算机系杰出的教授朱军,就是很好的一个例子,2005年清华大学本科毕业之后,选择留校攻读博士。2009年博士毕业之后,在美国卡内基梅隆大学做了2年博士后选择回到清华工作,现在教师的岗位上完成了许多出色的工作,做出了很大的贡献。
人工智能实验室
新老两代清华人的思想差异
谈到新老清华人的差异时,张钹院士表示:“老一辈清华人更单纯,不管什么工作,组织交给我们做,我们都会认真去做到最好。不仅仅我自己,我们那一代清华人都是如此,多少新兴学科都是我们从无到有创立起来的!新一代的年轻人非常优秀,他们的知识面、能力都不亚于我们,唯一不同的他们有更多的选择。”
可惜的是,他们中绝大多数人都愿意选择那些短期见效的工作,不太愿意选择长期努力才能见效的工作。张钹认为,这是人之常情,无可厚非。当然与今天的时代特点、经济压力、快节奏的生活等等各方面环境影响息息相关。我尊重他们的选择,也希望多为他们创造条件,让他们可以安心从事他们自己喜欢的事业。
与此同时,张钹补充道:“我当然希望有少数人选择搞长远的基础研究,如果他们做了这种选择,就要有耐心和思想准备,急功近利要不得。我们清华人不仅要‘自强不息’,更要明白‘厚德载物’背后蕴含的清华精神”。
“新竹高于旧竹枝,全凭老干来扶持”。这也许正是在清华坚守了60多年的张钹院士,最愿意看到的场景,也是老一辈清华人坚持的价值。
2008年张钹院士从教50周年纪念,与老师和博士生们合影
ChatGPT发展中的危机与机遇
在采访中,张钹院士也提起了ChatGPT的几大突破: 开领域与多任务,具有一定的常识、推理与理解能力,这些突破将会推动人工智能的发展和产业化应用。
张钹院士认为,ChatGPT的成功来自于人工智能的不断创新,是对“第三代人工智能”理念的进一步佐证,但是对于ChatGPT也不要神秘化。
就以对话为例,ChatGPT经常会做出错误的回答,没有自知之明,错了自己却改不过来,需要人类在后台帮助它改正等等,使用者如果没有鉴别的能力就很容易被带偏了。
大家不能指望人工智能一出来就“毕其功于一役”,ChatGPT也不可能一步做到十全十美。对于ChatGPT给人们的就业和子女教育带来的焦虑和压力问题,张钹院士表示:“我们不必过于焦虑和惊慌。任何时代,拥抱新技术都是必然的趋势。努力提高自己和不断地去适应它,一定能找到驾驭和与它共处的办法。你们看,我43岁才转型进入全新的人工智能领域,今天也算小有成就。不论中年危机还是老年危机,人最大的危机是不爱学习,不思进取。真正自己想改变,什么时候都不算晚”。
从某种意义上讲,张钹可以说是终身学习理念的践行者和实践者。在采访中,张钹表示,在那个特殊的年代,他也曾下厂下乡,但是与其他人学业事业被耽误了十年不同。自己也就被耽误了一、二年吧。因为我觉得每天混日子没啥意思,就开始拼命地读当时允许看的书,从红楼梦、马列读物到哲学书籍,并利用一切可能的机会到工厂和研究单位帮忙搞生产和科研。
张钹院士一生获奖无数
宝贵的社会实践经历 成就未来的人生辉煌
1969年,清华计算机系工宣队曾经派20名教师去北京电子管(774)厂开门办学,张钹也在其中。过了1年,其余人都回来了,张钹却被工厂的工宣队扣下了——因为他一走,工厂的生产和科研会受到影响。张钹因此又留在厂里继续“开门办学”2年,他除了帮工厂搞科学研究、生产、还要搞设备维修、可以说什么都干。开始工宣队嘱咐工人师傅,要好好帮助改造这些理论脱离实际和五谷不分的“书呆子”,后来才发现人家不仅会读书,动手能力也很强。
恰恰是工厂现场历练的经历,为张钹后面做工人智能的研究,埋下了深厚的基础和伏笔。真是人生没有白走的路,每一步都算数!
后来,即使早已功成名就,在自己的研究领域成了权威,张钹依然坚持写第一作者论文,年逾古稀还撰写专著,80多岁了所有报告的PPT都亲力亲为。
张钹的博士生、西北工业大学的教授吴俊曾回忆说起。2010年的一天,他与导师张钹聊天时,张钹教授无意中说起,前一阵在阅读论文时在某些地方感到有些困难,就利用暑假时间找来一本有关概率论的教材,把其中的一些习题做了一遍。吴俊感叹道:“我不知道国内是否还有几位院士,能在75岁的年龄,抽空做一些数学练习题”。
张钹院士指出,从1956年开始,人们往往对于人工智能的发展过于乐观,这里面主要有两个原因:一是对发展人工智能的困难性估计不足,对取得的成果往往估计过高,期待过高。二是受历史事件的影响,特别是信息革命的影响。因为信息科技和产业的发展一直是高速和持续的,大家自然希望人工智能也会这样。实际上,人工智能的发展一直是缓慢和曲折的。因此ChatGPT的出现,究竟对人工智能的发展会有多大的影响,也不要盲目乐观,需要做更加深入细致的分析。
1996年参加中組部第七期党员专家理论研究班时,受到时任国家副主席兼中央党校校长胡锦涛的接见。
毫无疑问,人工智能的确是本世纪最重要的发展领域之一,它的发展将会对人类产生重大的影响。但人工智能也不是全能和万能的,即使再新的技术与设备,也不可能让所有的问题都迎刃而解。
张钹院士表示,人工智能未来发展要走的路还很长,要想不被时代淘汰,就要通过不断地学习来提升自己。与时代赛跑,与机器赛跑,做一个永远不掉队的人。
正如张钹院士所言,未来人工智能发展的脚步不会放慢或停止,人机共生的时代已经到来。人类无需担心被机器取代,而应该感谢因为机器的存在,让人类更加积极努力的学习和提升自己,成为更优秀的人。我们只有敢于面对挑战,才能强大自己。要想改变命运,先从改变自己做起。我们庆幸能够生活在这样一个美好的时代,目睹社会的发展与国家的强大。而这些都离不开像张钹院士这样老一辈科学家们的付出与努力,俗话说“长江后浪推前浪,一代更比一代强”,希望我们下一代能够继承老一辈科学家的钻研精神,努力学习,为国家的建设发展与强大做出应有的贡献。
参考资料:
《张钹士:中国人工智能奠基者》,《人民日报海外版》,2021-08-30 09版
《杏坛半世纪——记清华大学计算机系张钹院士》,清华新闻网
《张钹传》,孙茂松(张钹教授同事)马少平(张钹教授博士学生)
《思想的力量》庆祝张钹院士八十华诞书稿
《ChatGPT团队背景研究报告》,AMiner、智谱研究,2023.02
《中科院院士张钹:机器人和人工智能是完全独立的两个学科》,《新京报》,罗亦丹2022.8.20
《张钹院士:建立完备的人工智能基础理论科学网》 《中国科学报 》,沈春蕾, 2021.6.9
《中科科学:信息科学》,张钹院士等署名文章《迈向第三代人工智能》