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中国人工智能奠基人张钹院士：我搞人工智能是为人类更幸福

应试教育 2024-04-27 17:00:07 25

他在四十多岁时跨界进入人工智能领域，被称为中国人工智能奠基人。

他与弟弟靠着越洋书信往来，撰写了中国科学家第一篇发表在国际顶刊的人工智能领域学术论文。

他以四十余年的坚持，熬过人工智能的冬天，创造了该领域多项全国第一。

他一生醉心科研，功成名就仍不身退，83岁时出任清华大学人工智能研究院院长，从未想过“休息”二字。

他教书育人六十余载，培养近90名博士生，四代博士同堂。

他近90年的人生经历了农业时代、工业时代和信息时代。

他就是清华大学计算机系教授，中国科学院院士张钹。

张钹，清华大学计算机系教授，中国科学院院士，清华大学人工智能研究院名誉院长

他从事人工智能、人工神经网络和机器学习等理论研究，和模式识别、知识工程和机器人等应用技术研究。在上述领域共发表学术论文200多篇和5部（章）专著。其科研成果获ICL欧洲人工智能奖等。此外，他是智能技术与系统国家重点实验室创建者之一，并于1990-1996年担任该实验室主任。

人工智能扑面而来，认识它，才能驾驭它，乘风破浪，驶向未来。什么是人工智能，它经过了怎样的历程，现在和将来会如何发展，又将如何影响人类社会和我们每个人？

4月23日晚7点，人文清华讲坛，中国科学院院士、中国人工智能研究的奠基人、清华大学计算机系教授张钹演讲《走进“无人区”-探索人工智能之路》，权威解读人工智能的过去、现在与未来。

少年颠簸唯有努力读书

1935年，在福建省福清县，张钹出生在一个旧式的知识分子家庭。他的祖父张纲为前清贡生，担任过福清县农会会长，并创办了小学，父亲张端樵也是投身教育事业的爱国人士。在这样书香门第的氛围之下，家中兄弟姐妹自然认真学习，成绩皆名列前茅。

然而，在张钹小学三年级那一年，父亲意外离世，家庭的重担落在了母亲和工作不久的大姐身上。一家人从宁德搬回了家乡福清，家中光景大不如前。即便如此，全家没有一个孩子辍学。那时，小学、初中规定第一名免全部学费，张钹一直保持着第一的成绩，为家里省去学费的负担。

1953年，张钹参加全国高考，数理化三门满分，进入清华电机系，由此开始了与清华命运交织的人生。

进入清华后，张钹开始真正感受到学有对手，优秀的同学们也激励他更认真地投入到学习中。

1955年电83班同学合影

1956年，中国制定了“国家十二年科学技术发展远景规划”，重点开展原子弹、核武器和火箭的研制。国家要求清华大学增设新专业，以培养专业人才与师资力量。学校决定从当时的电机系三年级十个班级里每个班抽出一个优秀学生，组成新的班级，叫“自八”（自动控制1958届）。张钹由此进入飞行器自动控制专业学习。1958年他作为该专业优秀毕业生留校任教，从此，清华大学成为他事业的舞台。

坚毅果敢闯入未知领域

1956年，张钹正在学习自动控制专业。也是同一年，国际上诞生了“人工智能”一词。命运的齿轮似暗中转动，20年后，在1978年，由于院系调整，张钹所任教的电子工程系（原自动控制系文革期间改称电子工程系）要改为计算机技术与工程系，学校同时成立自动化系。原本做自动控制方向研究的教师面临着继续留在计算机系还是到新成立的自动化系的问题。虽然自动控制在当时还比较热门，但张钹已经发现自己在自动控制领域没有太多东西可以研究了，因此虽然有多人劝他留在驾轻就熟的自动控制领域，他还是果断选择了计算机系。

留在计算机系，需要确定一个新的研究方向。当时，有30多位教师想要一起研究新方向。张钹作为英语水平较好的教师，通过查找国际上的英文资料，发现凡是美国大学的计算机系，都有人工智能这个方向，中国却没有。经过讨论，这一方向也得到了老师们的一致支持。

然而，此时的中国在人工智能领域已经落后国际20多年。张钹时年43岁，离开了教研多年的自动控制，毅然在中年转型，闯入全新研究领域。

随着国门打开，国际科技合作与交流兴起，张钹获得了与国际同行交往的机会。1980年初，张钹赴美访学，到达了伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校。然而，抵达美国后，他就在与外国同行交流中感到一种说不出的尴尬和郁闷。“你们是从中国来的？知道什么是人工智能吗？”有外国研究者提出这样的问题。张钹很受刺激，立志让中国在人工智能领域奋起直追，迎头赶上国际先进水平，赢得外国同行的尊敬。

1981年美国伊利诺斯大学访问办公室照片

做人工智能，最重要的是选题能否“押对宝”。在第一代人工智能的理论研究中共有推理、搜索和规划三大方向，张钹从事的第一项研究是机器人的运动规划。当时，对于机器人躲避障碍的运动规划，国际上较为流行的方法是根据多关节机械臂的形状和尺寸，把原来带有障碍的空间从三维变换为更高维的空间，但存在着运算量极大的弊端。

对此问题，张钹率先发现数学与人工智能结合的广阔前景。于是，他与弟弟张铃展开合作。张铃学数学出身，当时尚在安徽任教。兄弟俩选择在人工智能研究中引入数学工具——拓扑理论。通过对高维空间进行拓扑变换，将复杂的空间变换为一个简单的拓扑空间。在此思想基础上，他们提出了全新的基于拓扑的机器人运动规划方法，大大地降低了计算复杂性。这一独创性研究，让他们在国际舞台上引领了人工智能研究方法的创新。

而这一过程并非一帆风顺。由于当时跨国电话资费昂贵，两人只能通过邮寄书信的方式进行沟通。对当年与张铃中美飞鸿、合作科研的往事，张钹介绍说：“当时，中美间一封航空信大概要人民币8角钱，寄给对方约10天才能收到，一来一回就要约20天。我们计算过，一封信如果超过5张纸，就会超重，须多付邮资。为了省钱，我们特意挑相对薄的纸，写非常小的字。”

经过约1年时间，他们联手完成了一篇人工智能领域的论文《机器臂在障碍物之间的无碰撞路径规划》，后来成功发表于人工智能领域顶级国际期刊《IEEE Trans. on PAMI》，引起了国际同行的高度关注，实际上这也是中国科学家在人工智能领域顶刊发表的第一篇学术论文。这让张钹等中国学人颇为扬眉吐气，也增强了他为中国人工智能发展作出更大贡献的信心和决心。

后来，张钹与张铃以优势互补的方式持续合作，共同建立了问题求解的商空间理论，被归属为粒度计算领域里的三大学派之一。

从 1980 年开始，粒计算经过了 30 多年还在发展，经历了时间的检验，更体现了这项工作在学术领域的贡献。商空间理论成为了张钹与张铃多年合作的代表成果，有力地推动了中国粒计算研究的快速进展。

张钹曾跟学生说：“做学问要将眼光放得长远，至少你的研究10 年后还有人在关注，才说明该研究有所贡献。”

逆风而行建设中国人工智能

从选择“人工智能与智能控制”作为新的教学与科研方向，迄今已过40余载的光阴。张钹建设中国人工智能的历程，曲折繁琐，经历过“冬天”，也见证过机遇。

1982年初，张钹结束访学回国，着手进一步开拓人工智能研究。为了解产业界对人工智能技术的需求，更好促进科技成果转化，张钹与其他科研人员一起深入从西南到东北的很多工厂调研，形成了基本判断：机器人将来会成为国内一项重大需求。

1984年，张钹开始筹建中国第一个智能机器人实验室。这一方向与国家的需求高度融合，1986年，国家制定了863高技术发展规划，其中就包含了智能机器人主题。

参与清华大学智能机器人实验室建设的科研人员合影，左一为张钹

要研究机器人，就必须要有机械臂。机械臂是高精度、高度非线性、强耦合的复杂系统，是人工智能在工业应用的典型。但由于技术保护原因，当时的机械臂不允许直接卖给中国人，价格也十分昂贵，达到19万人民币。

为此，张钹与同事们多方奔走、筹措经费，联系国内外相关厂家，进行洽谈协商。最后，张钹与同事通过福建从香港进货。他回忆说：“当我知道机器臂已经装上飞机，正在飞往北京时，那种兴奋真的难以言表。”机械臂运抵北京后，张钹亲自跟车到机场“迎接”，直到搬运、装车、运抵清华园，他才终于松了一口气。

没有说明书，也没有任何经验调试设备。还记得有一天夜里机器人撞在桌子上动不了，老师们吓坏了，找张钹来解决，最终发现是因机器撞到桌子上保护键起了保护作用。虽是虚惊一场，但足以看出设备之珍贵，资金之紧张。

1987年，张钹与团队又开始筹建国家重点实验室，名为“智能技术与系统国家重点实验室”。

然而，正在张钹等教师奋力追赶的时候，人工智能却遇到了低谷期。受到算法、计算机算力等原因的限制，人工智能的“冬天”降临，越来越多的声音开始质疑人工智能。几乎同时，国外很多研究机构纷纷停止了人工智能方面的研究。在这样的大背景下，国内一些高校也都很难继续该领域的工作。当时，张钹的团队也面临着巨大的压力，但是外界的这些声音并没有影响到他的决心，在许多人开始转行的时候，张钹初心不改，选择了迎难而上。他犹如一个“旗手”，带领着团队在困难、狂热抑或浮躁中保持冷静，砥砺前行。

凭借改革开放的良好环境与中国崛起的机遇，经过40年的努力，张钹的团队不仅坚持下来，而且取得了良好的发展，在人工智能领域创造了多项全国第一，张钹也在人工智能领域硕果累累，大大小小的荣誉数不胜数。

1987-1994年，张钹出任国家“863计划”即高技术计划智能机器人主题专家组专家，承担国家重点攻关课题；1990年获得在国家重点实验室建设中做出重要贡献先进工作者称号；1994年在庆祝国家重点实验室建设十周年大会上获个人金牛奖，以表彰他对实验建设的突出贡献。

1994 年，张钹当选为俄罗斯自然科学院外籍院士。1995 年 11 月 3 日，张钹当选为中国科学院技术科学部院士。对此重大殊荣，张钹却说到，“我们不能拿院士这样的头衔来吓唬人，也并不是说当了院士就可以高傲自大了，科学研究是永无止境的，我要做的事情还很多。”

2018年，在人工智能领域受到全世界广泛关注的形势下，张钹前瞻性地提出了要将清华大学与人工智能有联系的相关院系整合起来，成立清华大学人工智能研究院。于是，人工智能研究院组织了清华大学内的 18 个学院或系共同参与建设，其中不但包括了计算机系、电子系、自动化系、精密仪器系等理工科院系，也有与社会科学、心理学相关的院系。2018 年6月28日，清华大学人工智能研究院成立，83 岁的张钹担任研究院首任院长。

清华大学时任校长邱勇向张钹颁发清华大学人工智能研究院院长聘书

现在，人工智能研究院下设十个研究中心，涵盖了人工智能的大模型研究、视觉研究、自然语言处理、智能机器人、人工智能基础研究等各个方面。从发表的高档论文数量而言，已居世界前二。

在张钹和计算机系老师们的共同努力下，清华大学在全球最权威的计算机科学排名 CS Rankings 上常年位居前列，2022 年位列全球第二，超过了麻省理工学院、斯坦福、普林斯顿等高校；而在张钹主攻的人工智能方向上，清华大学常年排在全球首位。

但对于这样的成绩，张钹仍有清醒的认识，虽然清华大学在个别方面成绩非常出色，但在更多的领域中仍处于追赶者的角色，这也一定程度上反映了中国和国际最高水平仍有差距，而张钹尤其指出需要在基础理论上下功夫。他认为：“如果中国要在这个领域实现领跑，是要有理论作为支撑的，理论上的突破才能形成优势”。因此，清华大学并不随波逐流，而是在理论研究上寻求突破，张钹退休之后仍继续参与到理论研究的探索中。

杏坛六十余载四代博士同堂

杏坛六十余载，回顾自己的教师生涯，张钹认为最令他感到自豪的并不是做出的科研成果，也不是建成的实验基地，而是为国家培养出一批批优秀的人才。

1988年6月，张钹培养的中国人工智能领域的第一个博士生毕业。此后，张钹培养的人工智能领域博士生共接近90名，如今已是四代博士同堂。

“望之俨然，即之也温，听其言也厉”，是张钹在学生们心中的形象。2005年，张钹的学生朱军从清华大学本科毕业。他在大四时曾徘徊在出国留学与留校读博之间。对此困惑。张钹语重心长地跟他说：“国外知名导师的科研、教学水平比我高，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，这是国外不一定能做到的。”

张钹的真诚，让朱军下了决心留在清华读博。他仅用了4 年获得了博士学位，前往卡耐基梅隆大学完成博士后工作。朱军用自己的成绩证明了张钹的慧眼识珠，他在2011年回国任教，在 35 岁即被清华大学聘为教授，是当时最年轻的教授。

作为一名教师，如何在高校的学科建设、人才培养中发挥应有的作用？张钹的回答是“行胜于言”，发挥自身的表率作用。“首先需要我们认真地去对待每一件事，比如每一堂课、每一次报告，甚至会议上的发言，我总是经过认真思考和准备，力求做到言之有物，让听众有所收获；还需要坚持奋斗在在教学与科研的第一线，不断向周围老师和学生学习，这样才有可能跟上时代的步伐，为人师表。”

张钹培养的学生，大多数留在国内工作，奋斗在高等院校、研究单位和企业等各种工作岗位，也有少数人创业，为国家的经济发展和社会进步做贡献。想起学生，张钹欣然地表示，能够为国家和社会培养出优秀的人才，是人生最大的成功。

面向未来

“虽然退休了，但我没有休息的计划。”“80岁以后，除了没有开车，我其他所有事情照办。”......已至耄耋之年的张钹院士，展现出的是蓬勃的生命力。

不久前，张钹院士迎来了89岁生日，谈及如何保持身体与思维的敏捷，他的秘诀是保持童心、保持好奇心，他认为只要做到这一点，就可以活得和年轻人一样。