吴奖人物丨创建智能科学理论，创新智能科学教育，推动智能科学发展——访中南大学信息科学与工程学院教授蔡自兴

人工智能人物访谈篇之十五

蔡自兴教授主要从事智能系统、人工智能、智能控制、智能机器人研究。在智能系统、机器人学和自动控制等学科领域具有很高的知名度，在模糊逻辑、神经网络、进化计算、免疫计算、专家系统和自主移动体导航控制等研究方向都取得创新性成果，是我国智能控制、人工智能、机器人学诸学科的学术带头人之一,为我国智能科学技术的发展做出重要贡献,被誉为“中国智能控制的奠基者”、“中国智能机器人学学科创始人”和“中国人工智能教学第一人”。

获奖人物介绍

蔡自兴，男，福建莆田人，汉族。中南大学信息科学与工程学院教授、博士生导师、曾任学位委员会主席、教授委员会主任。1962年7月毕业于西安交通大学机电工程系工业电气自动化专业，已从事自动控制、计算机科学技术、智能科学与技术等教学和科研工作56年。是联合国专家、国际导航与运动控制科学院院士、纽约科学院院士、美国电气与电子工程师学会院士（IEEE Fellow）、首届全国高校国家级教学名师。兼任中国人工智能学会副理事长及智能机器人专业委员会主任、中国自动化学会理事及智能自动化专业委员会委员、中国计算机学会模式识别与人工智能专业委员会委员、IEEE计算智能学会评审委员会委员和进化计算技术委员会委员、湖南省科学作家协会名誉理事长、《智能系统学报》编委会副主任,《控制理论与应用》、《机器人》、《控制与决策》、《控制工程》、《冶金自动化》、《计算技术与自动化》等杂志编委，并任国防科技大学、北京航空航天大学、北京邮电大学等校兼职教授,国际科技发展联合会会员、国际小型和微型计算机学会会员等。曾任国际智能自动化联合会理事、国家自然科学基金委学科评议组成员等职。

蔡自兴教授主要从事智能系统、人工智能、智能控制、智能机器人研究。在智能系统、机器人学和自动控制等学科领域具有很高的知名度，在模糊逻辑、神经网络、进化计算、免疫计算、专家系统和自主移动体导航控制等研究方向都取得创新性成果，是我国智能控制、人工智能、机器人学诸学科的学术带头人之一,为我国智能科学技术的发展做出重要贡献,被誉为“中国智能控制的奠基者”、“中国智能机器人学学科创始人”和“中国人工智能教学第一人”。

蔡自兴教授在国内外学术刊物和会议上发表论文1000多篇，被SCI他引1000余次，Google Scholar总引用12500余次。出版专著、教材50多部。编著的“智能三部曲”，即《人工智能及其应用》、《智能控制》、《机器人原理及其应用》成为我国智能科学领域3个学科的首部教材/专著，为智能控制、人工智能和机器人学在中国的传播和发展起到重大的推动作用。这些著作已出版了数十个版本，共发行近100万册，为国内数以百计的院校所使用。此外，《Intelligent Control：Principles，Techniques and Applications》在国外出版，被用作教材和教参。曾荣获徐特立教育奖、湖南省自然科学优秀学术论文一等奖、世界华人重大学术科研成果特等奖、首届国家级全国高校教学名师奖、宝钢教育基金全国优秀教师奖特等奖、全国普通高校优秀教材奖一等奖、国家教育部科技进步奖一等奖、中国2000年机器人学大会杰出机器人学教育奖等。2014年，凭借“创建智能科学理论，创新智能科学教育，推动智能科学发展”等多方面高水平创新成果荣获第四届吴文俊人工智能科学技术奖成就奖，2016年因对“进化优化和 智能机器人学的贡献”而当选美国电子与电气工程师学会院士。

推动我国智能科学技术发展

自20世纪 80年代初，蔡自兴开始对机器人学产生了浓厚兴趣。当时,国内机器人学的研究与教学均未正式起步。受国家选派，1983年5月，蔡自兴到美国雷诺的内华达大学电气工程与计算机科学系机器人研究中心主修机器人学，由于这所学校当时在机器人学方面起步较晚，教学条件一般，蔡自兴便前往美国普渡大学电气工程系高级自动化实验室学习研究机器人学和人工智能，1985年学成回国，开始为我国机器人学和人工智能学科的建立、建设和发展做了大量开拓性工作。

蔡自兴带领科研团队攻关克难，进行智能移动机器人研究，取得了丰硕研究成果。他牵头建立了中国人工智能学会智能机器人分会，是我国智能机器人学科的创始人和智能机器人教育与研究的先行者。1986年，他在国际上首创“机器人规划专家系统”。1987年，蔡自兴推出《人工智能及其应用》一书，如今已出版了8个版本，发行了60多万册，教育与影响了中国人工智能界整整两代人。这也是蔡自兴的“智能三部曲”之一。

1996年，他在国际上率先提出了智能控制的“四元交集结构理论”，把信息论引入智能控制学科结构。蔡自兴提出的“智能控制四元交集结构理论”，发展了智能控制理论，揭示了智能控制与相关学科领域的内在联系，丰富了高级自动化的内容，促进了国际智能控制理论的发展。1999年提出进化控制的思想和体系结构，并建立了进化控制系统原型把进化思想用于机器人控制和路径规划，为进化控制建立基础，为智能控制开辟一个新的分支,并促进智能控制的发展。2001年在“中国自动化领域发展战略高层学术研讨会”上正式提出智能科学学科体系的初步框架,为一门新的交叉学科的诞生起到重要促进作用。2003年提出免疫控制的思想和免疫控制系统的一般结构。

蔡自兴教授将毕生心血默默奉献在智能科学技术基础研究上，首次在我国人工智能、智能控制、机器人学三个学科群构建理论体系和基础课程，用科学实践的方法论，推动着我国智能科学技术教学与研究的新发展。蔡自兴教授表示，“自己只做了一名智能科学教育与科研工作者应做的事，荣誉归功于长期以来给予自己支持、帮助的人们，并将继续努力，争取为人工智能科学技术和教育事业做出新的贡献。”

取得系列创新研究成果

在科学技术方面，蔡自兴教授也有许多创新研究成果。2003-2006年主持国家自然科学基金重点基金项目“未知环境中移动机器人导航控制的理论与方法研究”，取得了许多突出成果：（一）、在多目标进化学习等机器学习理论方面取得了重要研究进展，提高了机器学习求解复杂优化决策问题的效率。（二）、提出一种近似Voronoi边界网络(AVBN)的拓扑建模方法，采用生成虚拟障碍的方法，为存在非凸集障碍的复杂环境下边界网络的连通性难题提供了有效的解决方案。（三）、基于微分平坦理论提出了能满足非完整约束和控制量约束的轨迹生成方法。（四）、针对轮式移动机器人故障诊断与补偿问题，提出了一种自适应粒子滤波框架，将领域依赖的建议分布自适应和领域独立的粒子数目自适应两种机制有机结合起来。

在2006-2008年主持的国防基础研究科研项目“异质多移动体的协同侦察与重构技术的基础研究”，开展异质侦察团队的高效协作以及战场环境中通过重构提高生存能力的基础性研究，在多移动体协作环境感知与目标定位、异质多移动体高效协作、组织与通信链重构等关键技术上有突破性进展，国家国防科工委验收评审会验收专家组同意该项目以最优通过验收。

2009-2012年与主持单位合作的国家自然科学基金重大专项重点项目“高速公路车辆智能驾驶的关键科学问题研究”，在高速公路无人驾驶车辆的环境感知与智能决策控制方面取得重要研究进展，取得了基于全局抑制的视觉注意力模型、高可靠性高速公路环境感知和速度控制等学术创新成果，建立了面向高速公路自主驾驶安全性分析与优化决策的高性能硬件在环仿真系统，于2011年实现了国内首次长距离（长沙-武汉）高速公路自主无人驾驶实验，为移动机器人导航控制和智能控制提供新的理论和方法。

长期科研生涯：有一些特点，但不敢说是“与众不同”的特点

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟，虽然现阶段取得的成绩与奖励已经很多了，蔡自兴教授依然保持在科研事业上坚持不懈、不畏艰难，继续努力去做更多更大的创新。谈及自己在做研究时的特点，蔡自兴教授表示，在长期科研生涯中，我有一些特点，但不敢说是“与众不同”的特点。

第一点就是坚持不懈，持之以恒。凡是比较重要的和有水平的科学研究，都是需要长期进行的，要打持久战，一天天、一月月、一年年坚持，是一次“韧”的战斗。例如，我们进行过的无人自主驾驶研究，就需要一个科研团队数十人的多年攻关。又如，编著一部称得上“具有自主知识产权”的专著，如《人工智能及其应用》，可能需要坐几年冷板凳，需要潜下心来，不甘寂寞。只要坚持，不断总结经验教训，就会天道酬勤，收获丰硕成果。

第二点是不畏艰难，绝不放弃。我认为，我的智商并不特别高，搞科研除了要保持良好的心态外，主要是要发扬艰苦奋斗的传统。搞科研一定会遇到困难，没有困难的科研就谈不上真正的研究。比如，研究可逆传动自动控制系统的指令运算器模型，遇到种种困难，有对事物内在实质不够了解，也有知识基础不够充足问题，还有联系实际时遇到的新问题，可能需要对初步理论结论进行修正。

第三点在于求真务实，力求创新。进行科学研究，要取得创新成果，谈其何易。所谓“创新成果”就一定是前人没有取得的成果，而且容不得有半点弄虚作假。听说有个操作机器人的科研，搞出了“成果”，还获得部级科研成果奖，但是，这个经过鉴定达到国际先进水平和获得部级奖的“成果”，它的鉴定之时，就是项目终止之日。这个“成果”最终只是一大堆废铜烂铁，劳民伤财。再如，搞无人驾驶，如果是采用GPS导航方案，就比自主导航容易得多。可是，偏偏就有些“很权威”的人，把GPS导航的汽车无人驾驶称为自主驾驶。这只能欺骗外行，有损基本公德。我们研究的自主驾驶就可以不靠GPS导航。

最后比较重要的一点是依靠团队，协作攻关。当今的科学研究，凡有一定水准的项目，都不是一个人或少数几个人能够胜任的。只有依靠科研团队的整体合作，才能发挥应有力量，完成预定任务。我在主持国家级科研项目时，总是紧紧依靠团队的集体智慧。有新任务和难点时，我就召集团队骨干人员（称为“联合执行组长”）开会讨论，深刻理解问题和任务，具体分工负责，再向全体参研成员传达与落实。就这样，我把自己的任务与压力转变为团队集体的任务与压力，再依靠集体智慧和力量，攻坚克难，逐一完成任务。

人工智能发展当务之急是掌握核心关键技术

谈及目前人工智能的发展现状，蔡自兴教授认为人工智能不等于机器人，但是人工智能集中应用在各类机器人上。人工智能是比机器人学更大的一门前沿交叉学科，包含智能机器人学在内。他表示，我国已经成为世界上最大的机器人市场，但我国机器人产品质量不高、精度不高，关键技术受制于人。当务之急是掌握核心关键技术。

近年来，人工智能大热，当前我国从事人工智能研究与学习的年轻人数以万计，他们是我国人工智能研究开发的生力军，是追逐与实现我国人工智能强国梦的希望所在。在国内外人工智能热潮的面前，他们受到极大鼓舞，正在或即将为我国人工智能的发展做出重要贡献。借此机会，我想对他们提几点建议：第一，人工智能是一门高度交叉的前沿学科，也是一门高新技术，要树立中国人工智能强国梦的理想，勇敢地接受困难挑战，在克服困难中前进。第二，要追求创新，掌握人工智能的核心技术，拥有自己的知识产权。第三，在开发研究过程中要学会打持久战，力戒浮躁，树立精品意识，精益求精地打造人工智能精品，脚踏实地一步一个脚印地迈向目标。第四，年轻人的成长需要国家的关怀培养和老一代人工智能专家的言传身教，要培养大批人工智能学科带头人、技术精英和能工巧匠，发挥团队集体作用，团结合作，攻坚克难。更好的为我国人工智能人才培养、人工智能产业开发和人工智能事业发展做出更大的贡献。

获奖项目成果

对智能科学技术及其相关学科人工智能、智能控制和机器人学等学科的基本学科体系、基础理论重要技术和方法进行长期的深入研究，对智能科学教育进行富有特色的探索和改革，在科研和教育上均取得重要的创新成果，为智能科学的知识传播、学科建设与发展以及智能科学教育改革、课程建设、教材建设与专业发展起到积极的推动作用，其主要科学技术成就和贡献简介如下：

1、在人工智能、智能控制和智能机器人等智能科学技术领域，结合国家级课题深入开展智能科学技术研究，取得创新性研究成果，提出诸多智能科学理论和方法，促进智能科学技术的发展。

2、编著我国首批智能科学相关著作，提出智能学科及其相关学科的体系框架，为这些学科建立重要基础，对人工智能、智能控制和机器人学等学科的发展及其知识传播起到重大的推动作用。

3、编著50多部智能科学技术著作，发表千余篇智能科学技术论文，为智能科学技术在国内外的传播和发展起到重要的推动作用。

4、为智能科学技术教育、教学和人才培养做出突出贡献。坚持智能科学基础教学35年，着力进行教学改革，取得教书育人的突出成果。编著智能科学基础教材，为相关智能科学各课程提供优秀教材，促进我国相关课程的普遍开设。严谨进行智能科学基础各课程的教学改革，获准8项国家级质量工程项目，取得优异的教学改革成果，起到很好的示范与辐射作用。

5、为国民经济建设和智能科学技术发展直接服务。开发研制一种新型的航空发动机起动电源装置和计算机集成过程系统总体结构、功能模型、信息模型和集成策略等研究。为智能科学技术的发展提出近百项决策建议，推动相关学科发展。

6、热心智能科学技术普及工作。发表与出版科普著作，为普及科学技术知识服务，获得社会效益和好评。热情支持国内最早的机器人足球比赛，以中国人工智能学会智能机器人专业委员会为依托，大力支持以洪炳荣教授为代表的国内外机器人足球比赛，支持RoboCup、广茂达、未来伙伴、博创等机器人产业实体和机器人专业委员会组织的活动与赛事，前往北京、哈尔滨、长沙、厦门、合肥、兰州等地指导赛事，鼓励青少年学生“放飞理想，求实创新，收获硕果”。曾任湖南省科普作家学会名誉理事长，关心科普学会活动和科普教育，撰写科普论文，到会宣读与交流。探讨智能机器人科普热点问题。

7、学会工作及国内外学术交流。热心学会工作，长期担任中国人工智能学会（CAAI）副理事长和荣誉副理事长，为CAAI的发展做出重要贡献。受中国人工智能学会委托，牵头创建CAAI智能机器人分会（专业委员会），任会长（主任）达10年，敬业奉献，获得同仁支持和上级鼓励。全力支持和积极参与智能控制和智能管理专委会及教育工作委员会、机器人竞赛工作委员会工作。长期担任中国自动化学会理事及其智能自动化专委会委员，中国计算机学会人工智能与模式识别专委会委员。除了积极投身国内有关人工智能、智能控制、智能机器人、进化计算等学术活动外，还活跃于国际学术交流舞台，作学术报告或进行讲学交流，为国际学术交流发挥积极作用。

获奖者寄语

蔡自兴：国际人工智能经过60多年的发展已经取得了巨大进步，目前正呈现爆发增长之势，迎来了人工智能新时代，必将为经济和社会进步以及我国的现代化建设做出历史性贡献。

我们要以《新一代人工智能发展规划》等国家战略为契机，抓住机遇，发挥潜在优势，大力培养人工智能人才，持之以恒地发展人工智能产业，为人工智能基础研究、科技进步与产业发展，实现人工智能强国和制造强国做出积极贡献。