思想人生⑨丨中国工程院院士潘云鹤：学以致用 用而至新
本期导读
什么是创新？
自1978年入读浙江大学研究生，中国工程院院士潘云鹤深耕于计算机领域44年。他一直根据社会发展需要，围绕计算机应用、图形学和人工智能等领域不断提出新问题、拓展新方向、投入新实践。
在他的理解中，求是创新是科研工作追求的目标，而家国情怀和社会需要是推动创新的动力。
此生所学能服务于自己热爱的祖国、热爱的湖山、热爱的人民，是莫大的愉快，也是激励他持续创新的根本动能。
求是创新是科研工作追求的目标，而家国情怀和国家需要是推动创新的动力。自1978年入读浙江大学研究生，44年来，我一直根据社会发展需要，围绕计算机应用、图形学和人工智能等领域不断提出新问题、拓展新方向、投入新实践，此生所学能服务于自己热爱的祖国、热爱的湖山、热爱的人民，是莫大的愉快，也是激励我持续创新的根本动能。
一、融合特长，以出新意
爱好和特长不一定会成为你的职业，但一定会帮助你的创新。几个特长的综合，便形成了优势，如能以此对准问题，往往能取得创新与突破。因为多特长的优势有利于从一种领域的知识去理解与解决另一种领域的问题，这过程需要联想、综合和替换，如果这种联想、综合或替换是前所未有的，创新和创造就出现了。
1978年，我考入浙江大学计算机系，成为何志均教授的研究生。做毕业论文时，我瞄准了人工智能与美术图案实用设计的结合。作为“丝绸之府”的浙江，图案设计需要快速和时尚。
这是一种艰难的探索。当时的计算机美术还处于仅用数学公式画出曲线网面的阶段，离实用美术相距甚远。但让人工智能去改造计算机美术，这对绸布、地毯、印刷、塑料等许多产品的花样翻新、改造升级，具有十分诱人的前景。
选这个方向的原因很简单，人工智能、数字图案技术、美术设计这三个领域，我都有涉猎。我在杭州艺专学过图案设计，在同济大学学过建筑设计，在襄樊市（现为襄阳市）工作时研究过光电扫描提花织机，在研究生阶段不但学习了人工智能，还自学了计算机图形学。难点在于将这些知识打通，其核心是将设计知识表达好、推演好、显示好。
科研上的先行者经常会遇到知识的裂谷，而创新往往就在搭建跨越裂谷的桥梁之中。为了研究图案色彩智能协调系统，我广泛分析和综合了中外有关理论和经验，从中分析规律，建立了以色相、彩度、亮度为基本元素的色彩协调的知识表达和推演方法，进而提出了新的色彩智能协调算法，使得整个系统不但可以快速设计图案，而且可以对每幅图案快速变换色彩。该系统用到了轻纺行业，获得了国家科技成果二等奖。1983年6月，美国诺贝尔奖和图灵奖获得者、卡内基梅隆大学教授H·A·西蒙在浙大参观时高度评价了这项成果。
我在1990年代初，先后负责国家863重点项目和自然科学基金重点项目，开展了关于形象思维的基础研究。从“认知心理学”和钱学森的“思维科学”理论着手，综合了认知科学和艺术中对心象和形象思维的理论和实验，提出了形象思维中的三个形象信息模型。钱学森充分肯定这一成果，写信道：“你对形象思维重要性及抽象思维之不足有深入的分析，是对1984年8月会议认识的一次重大发展，使我们对思维学的研究方向更加明确了，我们的任务是找突破口！你指出了突破口，这了不起！”
形象思维的研究可改进计算机图形学。如，用计算机描述真实感图形，原来靠逐点计算，像照相底片曝光一样。运用形象思维的算法，就像人类作画，首先通过训练，获取各种几何形状表面上光线明暗和色彩变化的知识和规律；基于这些形象知识，计算机就能模仿画家的画法，由逐点绘制改为笔法绘制，能画出不但真实而且带有意韵的彩色世界。研究形象思维还能开辟AI的新方向。这些年多媒体技术发展迅速，面对丰富多彩的多媒体数据，字符型智能已远远不够用。必须让计算机发展运用视觉、听觉等多媒体数据的智能，并融通使用。“跨媒体智能”的概念，正是在这些研究中诞生的。
艺术和科学是推动人类文明进步的两个轮子，缺一不可。科学研究需要形象思维，尤其在提出问题和科学假设时。爱因斯坦常说自己脑中存在很多形象，就是这个道理。同样，艺术家也需要逻辑思维来认识艺术规律，新技术常能带来艺术的新发展。如当前的数字化智能化大潮让艺术插上新翅膀、飞向新水平。
二、迎着需求，求是创新
人的一生总会迎面各种新的需求与挑战，而我们的工作在满足应用需求之后，还要再进一步将其中的新问题、新可能抽剥出来，争取形成更深的专业创新。所以不但要学以致用，还要用而至新。
1990年，浙江大学成立现代工业设计研究所，我兼任所长（当时我已任AI所所长），致力于对工业设计进行现代化改革：一是推动设计和信息技术相结合，如计算机辅助设计和智能产品设计等。因此将工业设计专业办在计算机学院之内，有利于逻辑思维和形象思维相结合，也有利于人工智能和图形设计的结合。二是推动设计和文化的结合。中华文化特色鲜明，理应更系统地在设计上用起来、向国内外挥洒出来。传统设计教育的基础课中三大构成都是形式构成。而文化与民族、区域、历史有关，文化的构成综合形式和内容，具有很多独特的规律，比如引典构成、对比构成、夸张构成、集群构成等等，都不同于形式构成。我新开了一门“文化构成”课，讲授形式和内容（文化语义）兼顾的构成方法。三是提出了设计的五个创新方向，即包含科技创新、艺术创新、人机交互创新、文化创新、商业模式创新的创新设计，使浙大工业设计走向一个宽阔而新颖的发展格局。30年的发展已表明创新设计符合数字化改革和中华文化崛起的大潮。如今创新设计已走向全国，正推动中国的设计和制造迈向高层次。
而从新需求中提取的新问题，不但可以与已有的理论打通，还可能发现无人区。从我国的数字图书馆到知识中心，便是这样一个过程。2002年，在中国教育部与美国自然科学基金的资助下，中国十余所大学与美国的CMU等高校合作完成百万册图书数字化项目，建成世界上首个大学数字图书馆。2005年投入使用后，我发现图书数字化后可分解为大量的数字知识元素，这些数字知识可以重构为新的逻辑顺序而用于研究和教学，因此提出了数据海和智慧图书馆的概念，推动图书馆走向智能化，并基于此概念，成功地在中国工程院建起了“中国工程科技知识中心”和联合国教科文组织的“国际工程科技知识中心”，发挥了重要而良好的国际影响力。
三、发现和剖析独特性
认识与用好问题的独特性是导向创新的重要环节。独特性可能诞生于新的领域，也可能存在于理论和实际如何结合的过程中。
2010年，“智慧城市”传入中国。我们在研究中发现，中国智慧城市建设的目标及途径都与欧美日等发达国家不同。与西方迥异的国情，导致了中国式现代化进程具有很多方面的独特性，这也为中国的科技创新提供了方向。例如，发达国家是在完成工业化、城镇化之后再进行信息化，而中国面临的是“三化”几乎同时展开的局面，具有交叉融合优势。又如，西方城市领导极少调节经济，各种数据往往分散在各个公司手中，而中国城市政府管理范围覆盖环境、安全和经济等多个领域，有能力把很多数据打通进行使用。
中国的智能城市之路该怎么走？中国工程院于2012年启动了“中国智能城市建设与推进战略研究”重大咨询项目，我们从智能交通、智能产业等12个方面对智能城市进行状态剖析和总体评价，并提出中国城市智能化发展要以城市大数据为核心，集成运用人工智能、云计算、大数据、物联网等技术，将工业化、信息化、城镇化以及农业现代化深度融合，使得城市集约、绿色、富裕、可持续地发展。
随着科技竞争日益激烈，要善于从时代发展中发现独特性，进而引领时代，才能抢占制高点。2014年，我们在对智能城市的研究中发现，传感器网的普及让大量产生于客观世界的信息数据，绕过人类社会，形成独立的信息空间。世界从过去由物理界、人类社会构成的二元空间，转变为由物理界、人类社会、信息空间构成的三元空间。对信息空间的探索，将推动科技、经济和社会的变革。这种变革的核心技术，指向了大数据和人工智能。同时,变化了的环境条件和任务需要又令传统AI发生巨大变化。
首先，问题需求变了。传统人工智能研究的是让计算机模拟一个人的智能行为。但现在智能城市、智能医疗、智能制造等，要求模拟用网络互联的大群人和大群机器的智能，即复杂系统的智能化运行问题。
其次，信息环境变了。传统人工智能的工具是计算机，现在我们使用的信息工具是互联网、传感器网、云计算、物联网等构成一个信息基础设施。新信息环境必定会产发出人工智能新的方向。
再次，目标任务变了。传统人工智能的核心问题是让计算机如何变得更聪明。现在我们认识到，应该把人和机器各自的长处相结合，构成一个人机融合更聪明的增强智能系统为人类服务。
因此，我们判断人工智能将走向2.0，且会显现五大技术新方向：大数据智能、群体智能、人机融合增强智能、跨媒体智能和自主智能系统，这五个方面中，大数据智能、跨媒体智能、人机融合增强智能都是我国首提的新概念。
2016年春，作为中国工程院《中国人工智能2.0发展战略研究》重大咨询项目负责人，我作了开题报告，提出人工智能向2.0发展的原因和5个新方向。2016年9月，在中央的肯定与领导下，我们专家组开始研究起草国家《新一代人工智能发展规划》及其重大专项。
人工智能2.0刻画了人工智能崭新的技术形态和创新应用方向，是中国在这一领域提出的独立见解，树立了在国际上的话语权。我国自主提出这一战略判断，正是中国科技自立自强的彰显。今天，每当看到中国AI的迅猛发展，我都深切感受到以习近平同志为核心的党中央高瞻远瞩，尤其所指出的AI技术具有“头雁效应”、研究要“勇探无人区”，正指引着中国科技大军攻关拔寨、勇攀高峰。
四、培养有独特知识结构的创新型人才
独创性的思想，常常产生于一个有着与众不同知识结构的大脑。如果一个人有一段学习经历与人家不一样，又善于用好它，很可能就是萌芽新思路的温床。所以，我在浙江大学当校长时，坚定认为一定要为学生创造这么一个可以与众不同的学习环境。浙大的优势是门类齐全、专业丰富，只要激发师生自主学习的积极性，就会组合出丰富多彩的学习经历和知识结构。
在这个基础上，浙大为学生打开了一条“宽、专、交”的成长途径。一二年级学的基础宜宽，二三年级时选专业的自由度才能大。在专业的学习之后，学生还可视情况而选做交叉学习，如他要成为科学家，可以在“宽”上花两年，或他要成为工程专家，就在“专”上多花些时间；鼓励学生去别的专业选课，成为交叉型特色人才。为此，学校推行学分制，让学生拥有选课程、选专业、选进度等更大自由度。
除了知识的学习外，还要提高学生的各种能力，如自学能力、表达能力、组织能力、动手能力、创新能力等等。此外，学生的素质，如思想品德、身体条件、文化修养也很重要。因此，我提出了对学生的知识、能力、素质（KAQ）全面关注的培养模型。
浙大还提出建设自身“高水平”，服务社会“强辐射”的理念。如利用自身高水平的博士点，为省内高校持续输送高质量师资；利用高水平的科研力量，协同各地市企业科技创新；在1999年就创建了学生“创新创业强化班”和“蒲公英计划”，培养大批“理工+管理”的人才，推动我国我省的创新创业规模化发展。2000年，浙大向李岚清副总理提议创办“中国软件与网络学院”。鉴于数字化、网络化、智能化已成为不可阻挡的发展趋势，而软件人才又是发展信息产业关键中的关键，所以建议实行超常规新机制，大规模地培养中国软件人才，带动信息技术产业发展。在国家领导决策下，一年后，各地软件学院纷纷开张，促进了中国的软件产业高歌猛进地发展。
党的二十大报告提出，实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑。在科技领域，培养更多的卓越工程师、工程科学家和技术科学家，会推动创新链产业链资金链人才链深度融合，成为创新驱动发展的一大着力点。
五、家国情怀是根本的创新动力
我们这一代从小所受的教育是报效祖国，所以无论在天涯海角，一直有强烈的报国愿望。当初考人工智能方向的研究生，就是为了把我们国家的科学技术水平搞上去。后来美国康奈尔大学教授动员我去读博士，卡内基梅隆大学提供奖学金请我去做研究，但我从来就没想要在国外待下去。在外面学习先进技术很重要，但是更重要的，是回来把自己所学贡献给国家和人民。
中国传统文化中的家国情怀会生发出巨大的向心力、自信力和自强力。中国人的家国情怀由数千年的不朽文章所引导，也由亿万家庭的谆谆教养所传承。在竺可桢、钱学森、钱三强、王淦昌、苏步青、谈家桢、路甬祥、徐匡迪等著名科学家的身上，无一例外地显示出了此情此力。因此，要弘扬中华优秀传统文化和爱国主义精神，不仅要推动传统文化进中小学课程教材，更要阐发和传承其丰富深刻的内涵。
多年来，我致力于推动人工智能与图形学相结合、科学与艺术相结合、理论与应用相结合、战术与战略研究相结合，亲身参与了国家改革、开放、发展最重要的历史时期，并欣见祖国迅速富强、人民日益幸福。现已白发翁，犹在从事力所能及的专业创新，时亦重拾业余爱好，探索书画创作之道。环顾同辈学人，也大多如此。从这个意义而言，我们正走着这样一条路：活到老，学到老，创新到老。
名家小传
潘云鹤，中国工程院院士、浙江大学教授、计算机应用专家。曾任中国工程院常务副院长、浙江大学校长。兼任国家教材委员会委员、国家新一代人工智能战略咨询委员会主任、中国人工智能产业发展联盟理事长、中国创新设计产业战略联盟理事长等职。
潘云鹤是中国智能CAD和计算机美术领域的开拓者之一，长期从事人工智能、计算机图形学、CAD和工业设计的研究，创新性地提出跨媒体智能、数据海、智能图书馆、人工智能2.0、视觉知识、多重知识表达等概念，在相关领域承担过多个重要科研课题、发表多篇研究论文，取得了一系列重要研究成果，多次获得国家科技奖励。
扫码关注我们
洞察识大势 精思明至理
微信公众号 | 学习有理
制作：章忻｜ 监制：肖国强
编辑：章忻
往期更多精彩
事关住房，“金融十六条”释放了哪些信号？
从王阳明身上，我们能读懂什么？
持续整治层层加码，国务院联防联控机制最新回应
滑动查看更多