内外兼修使得实验室保持蓬勃创新精神

　　作者:王占波

　　【赛迪网讯】智能技术与系统国家重点实验室主任马少平认为，正是实验室一贯注重基础理论科研与实践应用的综合拓展研究，才使得实验室保持了蓬勃的创新精神和进取意志。

　　重达2.5吨的《四库全书》(影印版)数字化，最难的是什么？不是页面的扫描、以图像的格式输入到计算机中，而是如何实现把古籍加工成计算机容易处理的文本格式，以便实现对古籍的检索、查找和统计。打个比方，就是如何把扫描的图像文档格式，转变为word文档，并能实现对每个关键词的检索。这正是清华大学智能技术与系统国家重点实验室“大型古籍《四库全书》识别系统”项目所要解决的问题。

　　“单纯扫描下来的只是图片，人看是没问题，但是，如果要计算机处理，就有难度了。如何把一个个汉字识别出来，就和人工输入的word文档一样能够进行处理？这需要一套汉字识别与版面还原技术。” 智能技术与系统国家重点实验室主任马少平向记者讲述。以《人民日报》为例，其中既有版式也有文字，这套软件就要先把文字的部分先识别出来，然后再用排版软件，把这些内容还原。最终，呈现的版面效果和扫描的完全一样，但实际上已经对这份报纸按照一定的格式进行存储，可以根据用户提交的检索命令，检索出用户所希望得到的古籍内容。

　　“3A”国家重点实验室

　　这套“大型古籍《四库全书》识别系统”是这所知名国家重点实验室的科研成果之一。“智能技术与系统国家重点实验室是从1987年开始筹建，1990年正式投入运行。”马少平主任对实验室的历史耳熟能详。

　　从1994年国家组织第一次国家重点实验室评估开始，一直到最近的2002年的第三次国家评估，智能技术与系统国家重点实验室连续三次获得A类实验室的评价。“对国家重点实验室的评估结果，主要有：A、B、C、D四类。C就是黄牌警告，一旦被评为D,国家重点实验室就会被摘牌了。每次被评为A类国家重点实验室的比例不超过15%。据我所知，连续三次被评为A类国家重点实验室的，在信息技术领域就我们一家。”马少平主任对实验室成就的自豪感溢于言表。

　　1994年，在庆祝国家重点实验室建设十周年表彰大会上，智能技术与系统国家重点实验室还获得集体“金牛奖”。实验室还曾经被《SCIENCE》杂志评为中国10个优秀国家重点实验室之一，列在第二位，是10个实验室中惟一一个信息领域的实验室。

　　谈到这些成就的取得，马少平主任认为，正是实验室一贯注重基础理论科研与实践应用的综合拓展研究，才使得实验室保持了蓬勃的创新精神和进取意志。

　　专注于“内”—基础科研高、精、深

　　基础科研的“内”功，体现于对理论的原创性发现，以及对基础理论的深度探讨。国家重点实验室无论在理论的原创性或基础理论研究方面，都做出了杰出的成就。

　　走向国际的“商空间理论”

　　原创性往往集中体现一个科研机构的理论创新能力。“商空间理论”就是张钹教授针对智能信息处理的共性理论研究，提出的一套富有原创性的理论。张钹教授提出并系统地发展了问题求解的商空间理论。从问题的提出到方法形成和整个理论的建立都是原创性的。

　　在此基础上，张钹教授又将问题求解的商空间理论发展成基于商空间理论的粒度计算理论，系统地解决了不同层次求解空间的问题表达、复杂性分析、不同层次空间之间信息、算子及推理机制等的相互转换，并应用于各个方面，如信息获取、海量信息的分类和模糊集的本质的研究。

　　在2003年的国际学术会议(Conference on Rough Sets, Fuzzy Set, Data Mining and Granular Computing’2003)上，张钹教授受邀做主题(Keynote)报告。该会议共有三个主体报告，另外两个主体报告分别是模糊逻辑之父Zadeh、粗糙集理论创始人Pawlak。在国外，一些学者已经将张钹教授基于商空间的粒度计算理论与Fuzzy logic、Rough set theory并列为粒度计算的三项代表性工作。

　　图灵奖获得者走进清华园

　　美国计算机学会于1966年创立的图灵奖，以计算机概念的创始人图灵的名字命名，每年评选出一至三名获奖者，是世界计算机科学领域的最高奖项，有该领域的诺贝尔奖之称。2000年，姚期智先生单独获得该年度图灵奖，成为迄今为止获得此项殊荣的惟一亚裔计算机科学家。

　　“现在，姚期智教授已经正式来清华了，他已经辞掉了在美国的工作，在清华大学全职工作了。”马少平主任说。2004年，中国科学院外籍院士姚期智教授卖掉了他在美国的房子，成为清华大学继杨振宁、林家翘等之后引进的又一位世界级大师，担任全职教授。多年来，姚期智教授在数据组织、基于复杂性的伪随机数生成理论、密码学、通信复杂性乃至量子通信和计算等多个尖端科研领域，都做出了巨大而独到的贡献。

　　今年，姚期智教授带的首届博士生，所做的毕业论文获得清华大学校优秀博士论文一等奖，“这是我们计算机系惟一的一个。”马少平主任说。

　　面向未来的量子计算机

　　现在，电子计算机已经广泛应用于我们的生产与生活之中。可说到量子计算机，大多数人恐怕还是一头雾水。这也难怪，因为这种计算机尚处于理论研究阶段，并无实物出现。相较于电子计算机，它有哪些优势呢？“人们已经从理论上证明，如果量子计算机发明以后，现在使用的大多数加密方法就失效了。现在的很多密码技术，之所以能发挥作用，就是当前的计算速度不够快，要想解码，可能要计算半年。而量子计算机的最大突破就是在计算量上的突破。”马少平说。

　　应明生教授当前研究的方向就是，从理论的角度研究量子计算机一旦实验成功，会有哪些功能。他是杰出青年基金获得者、长江学者奖励计划特聘教授，目前担任实验室学术委员会主任。多年来，应明生教授致力于计算机科学基础理论的研究工作，在理论研究中取得了非常突出的成绩。值得欣慰的是，应明生教授近几年已在国际一流杂志上发表多篇七、八十页的长篇论文。“在国际杂志上发表的论文，一般是十页左右。应明生教授在国际一流刊物上发表的这些长篇论文，基本上就相当于专著，有时候整个一期，几乎都是他的一篇文章。”马少平主任介绍。

　　发功于“外”—应用成果显特色

　　就像上文提到的“大型古籍《四库全书》识别系统”一样，智能与技术国家重点实验室在解决现实问题，突出实践应用的科研成果方面，同样是硕果累累。

　　踢足球的智能机器人，高速行驶的无人驾驶汽车，这些在科幻电影里经常出现的形象，如今在智能技术与系统国家重点试验室已经活生生地成为现实，并在国际上处于领先水平。

　　智能汽车驶出全球极速

　　“智能汽车是多种技术的综合应用，能够实现自动驾驶，跨遇障碍物。”马少平主任说，这也就是人们寻常说的无人驾驶汽车。在2003年，清华大学代号为“THMR-V”的智能车进行了成功性能测试。智能车THMR-V的车道线自动跟踪的功能评测的结果是：车道线自动跟踪的平均速度100km/h；最高速度150km/h。

　　据介绍，智能车在行驶时主要通过摄像机和激光雷达两只“眼睛”来探路，它们把“看”到的路况及时传达给车体模拟驾驶台。模拟驾驶台上的方向盘、油门踏板、刹车踏板都装有位置传感器，并和计算机相连。模拟驾驶台收到路况信息后，会通过计算机指挥方向盘、油门等装置迅速作出相应的动作，使车体能够自动躲避障碍、加速或者慢行。

　　清华智能车THMR-V配置了规划计算机、监控计算机、视觉计算机和多台测控计算机，它们是按照分层递阶的结构，分为智能级(规划计算机)，协调级(监控计算机)和执行级(视觉计算机和多台测控计算机)。各台计算机之间通过10MHz ETHERNET实现数据通信。

　　清华智能车THMR-V配备了磁罗盘-光码盘、DGPS互补定位系统，二维扫描激光雷达测障系统，CCD摄像机视觉处理系统，还安装了包括方向控制、油门控制和刹车控制的车体控制系统。车上还配备了CCD摄像机，声音、图像无线电台，数据无线电台和通信计算机，操作员可以从自主状态切换到遥控状态或从遥控状态切换到自主状态，操作员依据车上传来的图像信息进行遥控操作。

　　实验室荣获2004年度“金牛奖”

　　电子版《四库全书》

　　张钹教授获国家科委二等奖

　　智能汽车

　　双手协调机器人

　　智能实验室机房

　　智能实验室工作人员

　　机器人足球队踢出世界冠军

　　2001年8月，第五届机器人

　　RoboCup世界杯是目前世界上规模最大、参与人数最多的机器人足球比赛，也是智能机器人领域最重要的一次国际盛会。

　　作为在智能控制和人工智能理论领域里绝佳的试验平台，RoboCup仿真比赛对人工智能理论研究具有非常重要的意义。

　　在八强的双败淘汰赛中，清华风神对阵来自德国多特蒙德大学的Brainstorms，风神的机器人球员把握住了机会以1:0战胜对手。随后在对垒上届世界冠军，来自葡萄牙波尔图大学的FC Portugal时，最终以3:0完胜对手进入决赛。在决赛中，清华风神再次与从败者组出线进入决赛的多特蒙德大学的Brainstorms相遇，两队都打出了最高水平，现场观众喝彩声不断。

　　与八强赛中不一样，此次清华风神绝对场面占优，三个前锋轮番往对方球门轰炸，一共有三次射门击中门柱。但由于Brainstorms防守严密，最终双方不得不打加时赛。在加时赛中，风神前锋利用带球好的特长，连续晃过对方三个后卫，打进一粒金球，以无可争议的全胜成绩坐上机器人世界杯足球赛仿真组第一把交椅。

　　2002年6月份在日本福冈举行的第六届RoboCup机器人足球世界杯比赛中，清华风神队再次体现出高人一筹的实力。在小组赛中，清华大学与来自日本，伊朗，波兰的4支队同组，分别以8∶1，23∶0，17∶0和23∶0的比分战胜对手，以小组第一身份进入复赛。其中所失一球仅是因为Server的一个bug造成(该bug当天晚上就被修正)。

　　复赛分4个组，每组前两名将进入决赛。清华风神队分别以6∶0，4∶0，10∶0，21∶0和22∶0战胜对手进入决赛阶段，成为夺冠的最大热门。

　　决赛开始后，清华风神队轻松地以2∶0和7∶0战胜了对手。最后以1∶0艰难战胜Everest队进入决赛。Everest队随后又战胜Brainstormers，获得与清华争夺冠军的资格。最后决赛中，清华风神队完全控制了场面，上半场即以4∶0领先，最后以7∶0的大比分轻松战胜对手，获得冠军。

　　两度夺冠非偶然，秉承“自强不息，厚德载物”精神，智能技术与系统国家重点试验室在科技创新的路上永不停息。

　　正象实验室主任马少平所说，由于智能技术与系统国家重点试验室在科研方面做的更综合、更深入，才能取得如此成就。相信在将来，这座我国信息技术科研领域的重镇，必将为国人奉献更多的惊喜与自豪。

　　采访手记

　　创新是一条没有终点的路。走访智能技术与系统国家重点实验室，记者最深的感触就是创新无处不在。从艰深的自然科学理论到可爱的机器人踢足球，智能技术的研究不仅改变着人们对事物的认识，并且改变着人们对事物的使用和体验。尽管本文从理论与实践应用的角度，对科学创新分别从“内”与“外”两个角度来表述实验室的成就。但正像马少平主任所介绍的，综合拓展研究能力为智能技术与系统国家重点实验室的创新之路打好了基础。“内”“外”协调，齐头并进，这样的创新之举应是我们都希望看到的。