為了清晰描繪中國AI的發(fā)展歷程,《環(huán)球人物》記者幾經周折,找到了堪稱我國AI領域開拓者之一的中國科學院院士陸汝鈐。
現年88歲的陸汝鈐有兩個奇特之處。第一個就是,身為中國最早開展AI理論與技術研究、立于科技潮頭的學者之一,他幾乎不用手機?!董h(huán)球人物》記者是通過一個工作郵箱與他取得聯系的。幾番郵件來回后,他發(fā)來一個座機號碼:“不好意思啊,因為我不用手機。”電子郵件是他與外界聯系的主要方式。家中的寫字臺就放在客廳沙發(fā)旁邊,背對電視機,“我的電腦一直開著,我就在這工作”。
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2023年12月6日,陸汝鈐在北京家中接受本刊記者采訪。(本刊記者 侯欣穎 / 攝)
陸汝鈐的一天通常是這樣度過的:晚上,小區(qū)里正是萬家燈火,他卻早早入睡;次日凌晨,世界沉入夢鄉(xiāng),他披衣起床,開始一天的工作;吃過早飯,他小睡一下繼續(xù)工作至中午,午飯后再次小睡片刻,之后工作至晚飯。《環(huán)球人物》記者眼前浮現一個科幻般的場景:在每個萬籟俱寂的深夜,從北京上空俯瞰下去,這棟位于中關村的樓房總會亮著一團淡黃色光,它孕育了AI領域的諸多奇思妙想。
作息是陸汝鈐的第二個奇特之處。休息時間都安排在飯后,這是他的有意為之。“一般吃過飯以后腦子是比較昏沉的,用來工作的話時間就浪費掉了。所以吃完飯后我馬上睡覺,這樣糊涂也不要緊;起床后頭腦清醒,效率特別高,我就用來工作。”
與《環(huán)球人物》記者見面那天,陸汝鈐穿戴了一身黑——黑夾克、黑褲、黑鞋和黑框眼鏡,唯有頭發(fā)是銀白的,很酷,又很慈愛。在持續(xù)3小時的交談中,他始終語速飛快,反應敏銳,談到科學問題時嚴謹細致,談及個人經驗時又爽朗大笑。在他身上,理性與感性的配比似乎剛剛好。
中國工程院院士李國杰說,中國的AI界沒有馬文·明斯基、約翰·麥卡錫、司馬賀(即赫伯特·西蒙,這是他給自己起的中文名字)、愛德華·費根鮑姆等響當當的權威學者,但有許多為AI發(fā)展作出貢獻的科技工作者。“如果說中國的人工智能界是一座花園,這里沒有參天的喬木,但灌木叢生,百花盛開。”
陸汝鈐就是其中之一。他的經歷可能會令你驚呼:原來在被我們關注之前,中國AI已經走了這么長的一段路。
故事是從1979年的那場暑期討論會開始的。
“這是一棵新生的幼苗”
1979年夏天,時任中國科學院數學研究所(以下簡稱數學所)副研究員的陸汝鈐收到一封邀請函。
信上說,根據中國電子學會計算機學會(今中國計算機學會)當年學術活動計劃的安排,吉林大學、北京大學、中國科學院計算技術研究所、吉林省計算機技術研究所將于7月23日至30日在吉林長春共同籌辦一場“計算機科學暑期討論會”,請陸汝鈐屆時作一場學術報告。
那時在中國計算機界,陸汝鈐已是小有名氣的青年學者。國內計算機可用的軟件數量少,“進口也困難,國家也沒錢”,他便在1975年和兩名同事共同發(fā)起了一項計劃,聯絡業(yè)內同行合作研究高級語言開發(fā)和移植軟件系統(tǒng),并約定可以免費使用彼此單位的計算機,使所開發(fā)的軟件實現“一機實現,萬機共享”,這便是“XR計劃”。
“XR計劃”吸引了來自全國20多所高校和科研機構的學者,前后召開了6次全國性研討會,有效推動了當時國產機軟件缺乏問題的解決。1978年,陸汝鈐獲得科研生涯的第一個獎項——在鄧小平同志親自主持和領導、號召全黨和全國人民向科學技術現代化進軍的全國科學大會上,他是獲得先進集體獎的一員。
1979年那個夏天,火車搖搖晃晃地從北京開到長春。對那場盛會的諸多細節(jié),陸汝鈐已記不真切,可那股蓬勃向上的氣息在他的記憶里始終清晰。
研討會共有65家單位的99名代表參加,可謂群星璀璨。代表們推選了吉林大學教授王湘浩、數學所研究員吳文俊、北京大學教授吳允曾等13人組成領導小組,主持會議。
吳允曾有“奇人”之稱,在哲學、數理邏輯和計算機領域均有重要貢獻。吳文俊是國際知名數學大家,1979年年初應邀赴美國普林斯頓高等研究院、加州大學伯克利分校等地講授中國數學史和機器定理證明(即通過算法機械化地對初等幾何進行證明),“吳方法”從此走向世界。32年后的2011年,以他名字命名的“吳文俊人工智能科學技術獎”正式設立,被譽為“中國智能科學技術最高獎”,象征中國AI領域的最高榮譽。
王湘浩則在1955年就當選為中國科學院學部委員(院士),是中國數學學科首批9位學部委員之一。他也是這場研討會的主要發(fā)起者和組織者。在此兩年前,他便提出在中國開展AI研究,是國內最早的倡議者。
陸汝鈐還記得,研討會進行到某一天時,王湘浩走上臺說,現在我們要研討一下人工智能。“這是我第一次聽到‘人工智能’這個詞。我是很興奮的,覺得這是個非常有意思、非常有意義的方向,而且特別符合我的興趣。我喜歡多動腦筋、多思考,在AI領域就可以異想天開、天馬行空。”陸汝鈐告訴《環(huán)球人物》記者,盡管當時還有一部分人對AI能否實現持懷疑態(tài)度,傾向于用“智能模擬”一詞來替代,“但我們都沒有采用這個提法,會上的討論氣氛非?;钴S,也感染了我”。
這是推動陸汝鈐從事AI工作的轉折點。兩年后,他發(fā)表了自己在AI領域的第一篇論文。“我是完全受到王湘浩先生的影響。”
王湘浩在總結這場研討會成果時這樣寫道:“在我國,一支小小的計算機科學研究隊伍正在形成。這是一棵新生的幼苗,讓我們愛護它、培育它。因為在新長征中,它將成長壯大,起到自己應有的作用。”
有人將這次會議稱為中國AI研究的一次“摸底會”,甚至冠以“中國的達特茅斯會議”之稱——1956年,“人工智能暑期研討會”在美國達特茅斯學院舉行,馬文·明斯基、約翰·麥卡錫、司馬賀等幾位執(zhí)牛耳者悉數參加,AI從此登上人類歷史舞臺。
當1979年夏天AI研究在中國初生之時,美國的AI界已經發(fā)展了20余年,正從第一次寒冬中蘇醒——此前人們普遍對其寄予了太多不切實際的期望。直至1977年,美國斯坦福大學計算機系教授愛德華·費根鮑姆首次提出“知識工程”的概念,即建造一個專家系統(tǒng)的過程可以稱為知識工程;而專家系統(tǒng)是讓計算機模擬人類專家的角色,解決某一特定領域的應用問題。這為此前因追求“超級AI”而遇冷的行業(yè)提供了更加務實的方向。AI熱潮再次襲來。
陸汝鈐走的就是這一路線。只是在1979年夏天,他還不知道日后自己會在“知識工程”方面取得多項創(chuàng)新成就,并成為首位“吳文俊人工智能最高成就獎”獲得者。
叩開AI大門的兩塊敲門磚
陸汝鈐原本是學數學的。他是中國第一批公派民主德國的留學生,1959年畢業(yè)于德國耶拿·弗里德里希·席勒大學(以下簡稱耶拿大學),專業(yè)是出國前就已經選好的,因為“數學這科成績最好,而且我的興趣也是數學”。
那一批共有500多名中國學生前往東歐留學。1953年8月,陸汝鈐和同學們登上北上的火車。從北京出發(fā),列車在內蒙古滿洲里經歷一次換軌,以適應蘇聯的寬軌鐵路,然后穿過遼闊的西伯利亞,在莫斯科停留了3天。3個星期后,陸汝鈐先抵達了同樣位于民主德國的萊比錫,在萊比錫大學學習德語。一年后,他前往耶拿,進入耶拿大學數學系就讀。
耶拿是德國光學精密儀器制造業(yè)中心,也是蔡司工廠的所在地。“當時大概10萬人口,其中8成左右是蔡司工廠員工。”陸汝鈐在這里開啟了大學生活,“老師往往只講最核心的東西,其他都需要自己去看,而且課程也很多,我開始感覺時間不夠用了。”
報國是最直接的動力來源,這是陸汝鈐那一代科研人員的共同底色。到耶拿后,陸汝鈐和其他中國留學生每月會收到一筆國家發(fā)放的生活費。“國家也沒錢”,他們覺得心疼,主動向中國大使館申請將生活費減半。“大家都抱著一種感謝的心情,感謝國家培養(yǎng)我們,這個心始終沒變,所以我們很多事情都很主動。”陸汝鈐說。
學習的動力還來源于母親李秋志的教導。陸汝鈐祖籍蘇州,1935年出生于上海,是家中長子、長孫。父親在鐵路做收發(fā)報的工作,常年不在家。陸汝鈐長到4歲,李秋志就開始教他認方塊字。后來為了湊學費,李秋志變賣了自己的婚床。床是祖上傳下來的,全銅鑄造,價值不菲。家中老人很不高興,說這么好的床給賣掉了,太爺爺太奶奶知道了會哭的。李秋志說,不,他們聽了會笑的,因為這個床讓他們的曾孫子能夠繼續(xù)念書了。
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1947年,陸汝鈐12歲。
陸汝鈐一路念到民主德國。就在他留學期間,AI研究在美國起步,但在民主德國卻因“不嚴謹”遭到不少學者排斥,未能掀起波瀾。當時整個耶拿大學數學系一臺數字計算機都沒有,陸汝鈐尚不知AI為何物。
1959年,陸汝鈐畢業(yè)回國。填寫分配意愿時,他只寫了“服從分配”4個字。同年,他進入數學所,師從數學家華羅庚,研究多復變函數論。數學家在推動美國AI研究的進程中發(fā)揮了重要作用。在中國,同樣是由像王湘浩、吳文俊、陸汝鈐這樣具有數學或數理邏輯背景的幾代科學家最早邁出了AI研究的步伐。不過這是后話。
1971年,陸汝鈐迎來了他的第一次轉行。數學所建了一個計算站,他進入計算站負責軟件組工作。所里沒有計算機,他就天天跑到隔壁中國科學院計算技術研究所的資料室先學些基礎知識。
資料都是油印的,裝訂也略顯粗糙,可在印刷品匱乏的年代已足夠難得。陸汝鈐每天早早地等在資料室外面,門一開就往里沖——“不是為了搶座位,而是為了搶資料。每種資料可能只有一兩本,別人拿去你就沒得看了。”
那時三線建設工作正如火如荼地開展,貴州主要擔當電子工業(yè)生產基地的角色,在凱里形成了中國最早的計算機產業(yè)集群。1972年春天,數學所從凱里購買了一臺晶體管計算機,為此,陸汝鈐和同事們被派往凱里學習了3個月。大家各有分工,他的主要任務是保障ALGOL 60編譯系統(tǒng)的正常運行。
ALGOL 60是當時國際上流行的、少數被聯合國教科文組織下屬工作小組批準的國際標準程序設計高級語言之一。ALGOL 60編譯系統(tǒng)能夠把ALGOL 60高級語言編寫的程序轉化為計算機可以識別的機器語言,由王選和妻子陳堃銶等人在1967年研制成功,是中國國內最早得到真正推廣的高級語言編譯系統(tǒng)之一。
買回來的計算機被安裝在數學所運籌室小樓的二層,占地面積十幾平方米,能存儲8192個字,每字42位,浮點運算每秒3萬次,程序由穿孔紙帶通過光電機輸入。它成了中關村的“香餑餑”,周圍的高校和科研單位都會來數學所租用。碰到機器運算錯誤或故障的情況,軟件和用戶程序方面的問題均由陸汝鈐負責排查修復。甚至到后來,這臺計算機的生產廠家不再向新購機客戶提供ALGOL 60編譯紙帶,而讓客戶直接去數學所拷貝。
“這項工作對我是有幫助的,因為我沒有系統(tǒng)地學過計算機軟件,特別是編譯程序,這就等于給我補了這一課。”陸汝鈐說。此時,數學的功底與計算機的頭腦,叩開AI大門的兩塊敲門磚,他已握在手中。
“做動畫片的”
1979年進入AI領域后,陸汝鈐做了許多開創(chuàng)性工作。
先是在1984年,陸汝鈐設計了知識工程語言TUILI,并主持了該語言的實現。“TUILI”具有雙重含義——它既是中文“推理”的拼音,也是通用交互邏輯推理工具(Tool of Universal Interactive Logic Inference)一詞的簡寫。
TUILI語言是一種專家系統(tǒng)開發(fā)語言,供開發(fā)人員用來編寫專家系統(tǒng)。一個最簡單的專家系統(tǒng)由推理機、知識庫兩部分組成。知識庫中的知識來自專家經驗和基本事實;推理機是一些程序,用來調動知識庫中的知識按照某些規(guī)則進行推理。
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陸汝鈐和青年學生討論問題。
陸汝鈐設計的TUILI語言結合了邏輯程序設計和產生式系統(tǒng)兩種AI編程風范,并同時體現了模塊化和層次化的啟發(fā)式控制。陸汝鈐告訴《環(huán)球人物》記者,這種設計理念在當時是首創(chuàng),TUILI后來還被一些氣象臺采用,在反常氣象預報中有了很好的應用。
此時中美AI研究界的交流互訪也開始頻繁起來。1979年那年,清華大學電子工程系派出了一個4人代表團訪問美國,意在了解計算機領域的最新研究成果和教學計劃,盡快追趕與國際先進水平的差距。第二年,中國科學院邀請了幾位美國華裔學者前來講學,陸汝鈐從他們的報告中第一次了解到“知識工程”的概念。1985年,他作為中國科學院AI學科的高級訪問學者來到美國,在3個月的時間里先后走訪了10所高校和數家知名企業(yè),“收獲非常大”。
行程是時任美國卡耐基·梅隆大學計算機科學和心理學系教授司馬賀一手安排的。司馬賀是公認的美國AI研究奠基人之一,先后獲得諾貝爾經濟學獎、圖靈獎。他還是1972年尼克松訪華以后第一批訪華的美國科學家代表團成員之一。
在一所大學里,美方教授向陸汝鈐演示了一個分布式AI系統(tǒng):該軟件模擬了海底布設的諸多信息采集點,可用于采集、分析海面艦船的信息。陸汝鈐敏銳地發(fā)現了問題:“它們不能只有合作沒有不同意見,對吧?當不同采集點對艦船的分析結果不一致時該怎么辦?再換一種場合,如果說在醫(yī)院里,不同醫(yī)生對同一個病人的診斷結果有不同看法,這時是否需要有一個理論和方法來處理?”這個處理方法被陸汝鈐稱為“異構型分布式AI”。把機器辯論引進AI領域,這在國際上是首次。
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“天馬”系統(tǒng)課題組部分成員合影。前排中為陸汝鈐。
1987年4月,他接受了一項國家“七五”攻關任務——設計和開發(fā)專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境。
所謂開發(fā)環(huán)境,就是指支撐專家系統(tǒng)開發(fā)、運行的一系列輔助工具。有了陸汝鈐主持開發(fā)的這套系統(tǒng),開發(fā)人員可以直接利用它完成編程,無需自己再一條一條地編寫指令,從而大大降低了專家系統(tǒng)的開發(fā)門檻。
這是當時國內最大的專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境,一共售出了50多套,應用到了20多個領域,產生了顯著的社會和經濟效益。陸汝鈐對其中一個應用場景印象深刻。那是被設計用于預防煤礦爆炸的。開發(fā)人員把瓦斯爆炸需要具備的條件寫成規(guī)則放進去,結合測量儀器,就能發(fā)揮預警作用,保障工人安全。
因為這個系統(tǒng)通過鑒定的那一年是馬年,所以陸汝鈐把它命名為“天馬”,從這以后,他為成果命名時都會取一個“天”字。幾年后,這個家族迎來了第二個成員——全過程計算機輔助動畫自動生成系統(tǒng)“天鵝”。
陸汝鈐是個動畫迷,喜歡上海美術電影制片廠的彩色動畫長片《大鬧天宮》,“孫悟空的形象特別令人感到可愛”;《綠野仙蹤》《米老鼠和唐老鴨》他覺得也不錯。“天鵝”的靈感就源于此。“我就有一個直覺,覺得這是AI一個很好的試金石,盡管當時很多人都不相信,但我還是下決心做下去。”
他設計了一個“覺得可行的技術路線”,帶著50多個人搞了5年,終于在1995年研發(fā)出了“天鵝”。
簡單來說,“天鵝”的神奇之處在于:在動畫的人、物、景構件和導演知識庫的支持下,只要把文字版的童話故事以“受限的自然語言”的形式(“受限”指表達方式受限,需要相對簡單直接)輸入進去,幾十分鐘后,輸出的就是一部完整動畫片。
這是自己眾多科研成果中,陸汝鈐最得意的一項。他為“天鵝”設想了“很多很多的應用場景”,留待日后逐一實現,比如少兒教育、衛(wèi)生保健等。圍繞它們的設計開發(fā),“出1000篇博士論文都是有可能的”。
還有許多“天”字家族成員陸續(xù)面世。
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陸汝鈐和妻子孔慧英。
很長一段時間以來,AI研究領域存在著“知識工程最困難的問題是知識獲取”的共識,無論是口頭獲取或書面獲取,都面臨自然語言(通常指一種自然地隨文化演化的語言,漢語、英語都是自然語言)理解和處理的難題。為了在知識工程中繞過這個困難,陸汝鈐設計了“類自然語言理解”技術。
“比如在這句‘A病的特征是B’中,‘特征’這個詞是關鍵詞。以該關鍵詞為基礎,系統(tǒng)會自動生成規(guī)則:‘如果癥狀是B,那么病人得的可能是A癥’。整個分析和生成過程是機械的符號置換,無需通常的自然語言理解。這就是類自然語言理解,它可以避開自然語言的復雜性,聚焦其中最核心的部分。”陸汝鈐說。
在此基礎上,他主持開發(fā)了“天鷹”“天蜂”“天鳳”“天使”等多類系統(tǒng)的自動生成軟件,應用于信息管理、計算機輔助教學、口腔護理等多個領域。
1991年,陸汝鈐被聘為國際人工智能聯合會議(IJCAI)顧問委員會委員,是最早得到國際AI社區(qū)認可的中國學者之一。
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德國數學家卡爾·亞當·佩特里曾多次來華講學。這是兩人在陸汝鈐家中交流。
他還曾于上世紀80年代初應邀在當時的北京軟件研究生院講授AI課程。計算機都還未普及的年代,整個教室坐滿了為AI而來的學生,走廊里還有不少人趴在窗戶上。
他編寫的那本油印教材《人工智能》廣受歡迎。后來他參加學術會議,常常有年輕人跑來表示感謝:“陸老師,我就是讀了您那本人工智能的書才對它產生興趣的。”1988年,這本教材及其擴充版由科學出版社正式出版并重印多次,2023年由上??茖W技術文獻出版社出版的珍藏版面世。
“在AI領域,就應該做別人沒做甚至別人沒想到的東西。我對學生也這樣要求,有時候學生有畏難情緒,說這個東西沒人做過。我說如果人家都做了,還要你干嗎?就是要敢走別人沒走過的路,敢走自己的路。”在他帶出的人工智能方向的學生中,如曹存根、張松懋等學者,今天也已是中國AI領域的中流砥柱。
不過在當時,并非所有人都知道AI是什么、研究AI的人在做什么。陸汝鈐對《環(huán)球人物》記者說起一件趣事:他是1999年當選中國科學院院士的,后來他聽說,當時討論到他時,有人一下子記起來——“這不就是那個做動畫片的人嗎?”
他哈哈笑道:“這就是他們對我的印象。不過他們肯定不認為這是一個沒什么價值的成果,對吧?不然就不會投票給我了。”2014年,陸汝鈐和另一位中國AI開拓者、中國科學院院士張鈸共同獲得中國計算機學會(CCF)頒發(fā)的“CCF終身成就獎”。
最近幾年,陸汝鈐重點關注的問題是大數據(Big Data)到大知識(Big Knowledge)、再到大智能(Big Intelligence)的演進路徑。他尤其關注大智能的內涵和定義,這對解答“大智能是怎樣涌現的”至關重要。
“打個比方,某個AI現在存了很多大數據、獲取了大知識,但它們都是‘死’的,我怎么讓它們‘活’起來,在面對一個問題時能自動生成一個智能解決方案?這個生成的過程,就需要大智能。”陸汝鈐說。
業(yè)余時間,他還是像年輕時一樣,喜歡讀小說。近幾年,他讀完了一套《莎士比亞戲劇全集》和托爾斯泰的《戰(zhàn)爭與和平》。“當年如果不做AI研究,我可能會去從事文學創(chuàng)作,那是我少年時的夢想。”他再次哈哈大笑起來。(本文圖片除特別標注外,皆為受訪者提供)