副校长仇旻解密神秘的西湖大学 AI布局有何不同

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【网易智能讯 9月20日消息】在昨天举行的“激变——AI未来2018大会”暨“未来杯高校AI挑战赛”颁奖典礼上,讲席教授、西湖大学副校长、国家杰出青年基金获得者仇旻发表了演讲,分享了西湖大学在人工智能研究和发展方面的一些设想,介绍了西湖大学的研究力量以及即将开展的工作。


据仇旻介绍,西湖大学是中国的第一所民办的研究型大学,现在实际上还没有正式成立,在今年的10月份会在杭州举行西湖大学正式的成立典礼。西湖大学将以博士研究培养为主,整个教师的规模不超过300人,在校学生的规模不超过5000人。西湖大学从第一天开始就聚焦在基础研究方面,并面向真正的产业化研究,开展的是基础性和前沿技术的研究,目前有三个门类,理学、医学和工学。


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至于西湖大学在人工智能方面的规划,据仇旻介绍,他们瞄准的是生命互相基础医学以及理学的交叉与突破,依托先进微纳加工与测试的平台,把研究分布在纳米能源中心,智能科学中心和环境资源中心这三个方向。在人工智能的布局是围绕着器件,以器件研究为起点,包括光电技术、电池、能源等等。在利用这样的器件,在智能科学中心中把这些芯片器件融入到脑机融合、机器学习、自然语言处理、超高精度定位、智能机器人等等应用。


以下是仇旻演讲实录:


仇旻:非常感谢组委会的邀请,我本人名字叫仇旻,今天这个大会的主题是人工智能,我在过去20年的研究生涯中和人工智能有一定的距离,我在过去20年中主要研究和光相关的,做的很多是光子芯片这方面的研究,以及和它相关的微纳加工技术。在我看来和人工智能一直有一定的距离。从今年开始,我们也开始涉猎人工智能方面的研究。今年年初我有一位博士生和MIT合作,开始了第一个用深度学习的方法来设计光子精密器件的一篇文章,应该说是慢慢地走向这个方向。今天我要给大家分享的是西湖大学在人工智能研究和发展方面的一些设想,介绍一下我的同事,以及他们将要开展的工作。


人工智能是目前几个最大的热点之一,按照本次大会的主题,激变,人工智能显然会给社会带来一个激变。还有纳米技术,生物技术,纳米技术和生物技术和人工智能相结合以后也许我们可以获得永生。人工智能整个技术的要求和投资的要求对我们都有很大的驱动。在政策上,整个国家对人工智能的发展都有很大的投入。我来自杭州,在浙江省最近刚刚成立了人工智能协会。整个政府,无论从国家到省到市,都有大力的扶持推动的政策,如火如荼。投资热度也是非常大的,在座有很多投资者,可能各位同学展示的项目他们会产生极大的兴趣。


在开始之前,先给大家简单介绍一下西湖大学。西湖大学实际上还没有正式成立,但是我相信在学术界,在教育界,已经引起了极大的关注。无论是在国内还是国外。今年2月份发表了一篇文章,关注了西湖大学的成立。西湖大学是中国的第一所民办的研究型大学。西湖大学的定位可以用9个字形容,高起点,小而精和研究型。我们的高起点指的是,西湖大学目前是以博士研究培养为主。去年我们招了19位研究生,今年2018年我们招了120名研究生,所有的139名研究生都是博士研究生,不少来自北京的高校。我们的目标是集聚一流的师资,培养一流的人才,产生一流的成果。第二个是小而精,一会儿我会介绍一下我们以后的目标和人数,我们整个教师的规模不超过300人,在校学生的规模不超过5000人,和很多大学的一个学院的规模差不多。西湖大学还有三个字是研究型,我们从第一天开始就聚焦在基础研究方面,并面向真正的产业化研究,开展的是基础性和前沿技术的研究,目前有三个门类,理学医学和工学。


西湖大学2015年3月向国家倡议建立一所新型的研究型大学,在2015年7月的时候成立了杭州市西湖教育基金会,这是非公募的基金会,它会吸收来自世界各界的捐赠。在2016年12月10日的时候在杭州成立了西湖高等研究院,施一公教授担任了首任院长。同一个时间,2017年,我们做了很多的工作,在正式寻求西湖大学获得国家的认可,或者教育部的批准。在2018年2月14日,情人节那一天,西湖大学正式获得了教育部批准成立,进入了全面发展建设的新的阶段。


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实际上虽然西湖大学已经正式被批准成立了,我们正式的成立仪式还没有举办,在今年的10月份会在杭州举行西湖大学正式的成立典礼。


一所大学离不开人才,西湖大学从2016年开始主要是依托浙江西湖高等研究院向全球进行了8次学术人才招聘,有超过5000人申请。遴选了227名候选人参加面试。在这5000人之中,90%以上来自海外的申请。我们聘请了105位专家对这227名候选人筛选,现在录取了67名已经正式签约。他们是有助理教授,有终身教授,有正教授,有讲席教授。目前我们的计划是每年40到45人的速度递增。应该说在这67名PI招聘的过程中,我们逐渐的已经建立了一套非常完整的人才遴选体系,同时我们也非常自豪,至少在我们的专家以及我们自己的眼光里看,这些人才的水平已经基本达到了世界比较好的,应该说一流大学的助理教授这样的水平。希望他们能够取得非常好的成绩。


刚才说到研究型,西湖大学的博士研究生培养,目前是和复旦大学和浙江大学联合培养。如果在座的有愿意加入西湖大学的话,在前几年里面你会成为西湖大学与复旦大学联合培养,或者与浙江大学联合培养的学生。我们就是通过联合培养的机制来迅速地实现我们培养高层次人才的一个梦想。预计到2026年,西湖大学独立的教授的人数大概稳定在300个左右。但这300人中,应该包含一半左右甚至更多的助理教授,他们一般拿的是6年的工作合同,6年之后,通过一个全球的科学家的评审,决定他们是否能够续聘。所以应该说会有一定的流动性。当然也包含了其他的副教授、教授和讲席教授,我们在这个规模上准备同时拥有600名左右的研究及行政服务的支撑队伍,规划有900个博士后,同时我们的学生水平是5000人左右,3000人是研究生,2000人是本科生。现在还没有本科生,本科生每年招收500人左右,竞争性非常大。


我介绍一下西湖大学工学院以及在AI方面的规划以及我的同事们。西湖大学目前设立12个一级学科,分布在理学、医学、工学三个方向,我们建立了理学院、工学院、生命科学学院。未来我们大约工学院的规模是在120个PI左右,生命科学院是100个,理学院是80个PI左右。


西湖大学在人工智能方面的规划从这个图上可以看到,我们瞄准的是生命互相基础医学以及理学的交叉与突破,我们依托先进微纳加工与测试的平台,来把我们的研究分布在纳米能源中心,智能科学中心和环境资源中心这三个方向。人工智能研究的主体肯定是智能科学中心。但是任何一个AI,任何一个机器人都离不开控制的软件和芯片,这些将在纳米能源这些展开。同时我们想利用机器人在环境资源,比如说深海、深空等等,有巨大的应用。我等会儿会做一些介绍。


下面我对我们在整个研究方面的光电复合芯片 ,脑机融合,智能深海机器人,智能无人机系统等方面的布局跟大家做一个分享。


这是我们教授分布的情况,纳米能源中心是工学院目前最大的一个研究所,目前有9位PI,我本人做的是微纳光电研究,张紫阳博士做光电子学和天文光学器件。邱枫做急成光学。周南嘉做智能形变高分子,吕久安智能形变高分子,王建辉做新储能技术,柳佃义做太阳能电池。智能科学技术包括Mohamad Sawan教授,主要做智慧医疗器械。于长斌和王东林做机器学习算法。张岳做自然语言处理,赵世钰做智能无人机系统。我们环境资源中心,崔维成教授是蛟龙号的副总设计师,我们现在正在支撑他做马里亚纳海沟一万一千米载人潜水器的研究,这个技术就要用到纳米能源技术里面用的芯片,以及智能控制系统,他现在也在跟我们其他的同事一起合作,今年10月份就要到马里亚纳海沟做测试。我们在人工智能的布局是围绕着器件,以器件研究为起点,包括光电技术,电池,能源等等。在利用这样的器件,在智能科学中心中把这些芯片器件融入到脑机融合,机器学习,自然语言处理,超高精度定位,智能机器人等等应用。


我这里举几个例子,第一个是在纳米能源中心开展的AI芯片与器件的研究,用我们的话就叫超越极限,实现未来。在光电复合芯片方面,电光聚合 物调制器及其光电微娜集成,可以实现在极端条件环境下高度光学数据传输。对AI来说是要处理大量的数据,光通常来说是最快的。我们李兰研究员是来自世界上最早做柔性光子感知芯片的团队,他的技术主要核心就在于用柔性的聚合物材料来做光子的复合集成,满足人工智能感知的需求,可以做物质的识别,做废弃物的检测,又能够抗电子干扰。这是我们最近规划的一个非常重要的研究,利用这样的柔性光子技术来实现柔性的光子皮肤,你可以做到非常高密度的光子传感网络,来获取压力,拉伸度等等一系列数据,要实现这样的机器触觉,很重要的一点,你在拉伸的过程中,器件的尺度会发生形变,怎么样不改变探测的精度,就需要利用人工智能的算法。可以在医疗器械中实现抗电磁干扰。光纤3D位置智能传感器,可以通过分布式的光纤传感器,加上高速调制器的芯片来实现机械手运动的精密动作,这个在深海中就非常重要,怎么样用非常高精密的机械手抓取物品,这就需要非常好的技术,同时又能够抗压抗疲劳。这就牵扯到光纤3D的位置智能传感器,这些都是利用可穿戴设备和光纤相结合,现在正在开展研究。


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西湖大学实验室

图源:浙江西湖高等研究院官网


另外在我们的规划中,利用我们的研究产生的芯片,我们将在智能医疗中开展重要的应用,包括脑机融合。在我们工学院智能技术中心的一位院士有一个非常重要的研究方向,在大脑或者神经上集成定做芯片,用电子芯片去探测大脑对人类的活动,来预防癫痫,并且用这样的电子器件微刺激皮质内神经,进行神经编码,并且通过不断学习,来真正实现预防疾病。他的课题组有一个非常重要的研究方向就是预防癫痫的发作。全世界有非常大量的癫痫患者,癫痫的发作通常是突发的,通常都是在发作之后就医抢救。实际上癫痫病在发作之前都会有一定的脑电波的信号,预先可以探测到。如果能够在癫痫病患者脑部增加一些芯片,用人工智能的技术,因为每个人癫痫病发作的情况都是不一样的,用人工智能的技术去预防,并且用芯片去监测,再加上神经网络,可能能够计算出发作前和发作间隙,来预测癫痫是否发作,准确预测可以让病人及时就医和吃药,可以防止发病,这样的技术是非常有前景的。


我们还有一个交叉学科的研究,蛋白质组学和机器学习分析平台。之前只能研究一小段的蛋白质,我们通过拼接把蛋白质的结构分析出来,从原来几个兆的数据量一下达到几个G的数据量,怎么从中提取出蛋白的结构,这就需要机器学习,需要深度的神经网络学习。所以他们在合作,利用算法,平台的搭建,为蛋白质组学分析进行深刻的探讨和研究。我们有一位在阿里工作多年的工程师,最近刚刚加入西湖大学开展这方面的研究。


我们还通过机器学习对相关风险进行研究,包括从多层次,自身的身体测量,比如说身高、体重、年龄等等,再加上血液和深化,我们现在已经有团队把每个人的血液提取采样,进行血液深化学习,再加上对我们每个人基因进行分析,这样一个多层次表型和基因型联合,可以通过整个数据的整合来研究每个人相关的疾病的风险概率多大。这个研究有极端的个体化,每个人是不一样的。即使是基因有一定的影响,但是可能和后天的运动的多少,锻炼的多少,后天的饮食习惯,生活习惯,工作强度,都有极大的关系。怎么样通过多层次多尺度的研究,来得到众多特征的疾病风险预测研究,这是我们正在开展的一个重要的项目。


我们还在开展计算机视觉和模式的识别。比如说姿态位置的估计,比如说Video Captioning,通过视频的分析,来自动把整个视频转换成文字,这和把我的演讲转化成文字还不一样,它更多的是对图片的分析,不是声音的分析,这样可以用来进行行人检测,位置大小,骨骼序列等等进行深度分析。我们还在进行机器学习和室内位置姿态估计,我们室内有大量的WiFi信号,如果利用这样的信号可以估计出人类,包括动物的行为姿态的,可以通过这样的统计理论,经过训练,不能一次直接得到,要经过多次训练得到,再进行匹配,这样可以解决这个难题。最近MIT做了一个非常有意思的实验,一个人从窗口走到墙后面,你通过WiFi信号可以知道他在墙后面的姿态。


最后给大家举一个智能机器人在大的系统中的应用。就是基于深渊科学技术的智能深海机器人,这是在一万一千米全海深的载人潜水器,一万一千米的水是我们目前人类已知的最深的地方,这在我们看来是人工智能技术最好的应用平台。用我们讲席教授 崔维成的说法,一万一千米的深海非常荒芜,但是有一种神秘奇异的美感。在今年10月底11月初,西湖大学将和上海大学等其他单位共同牵头马里亚纳海沟的海事。崔维成教授是这次科考的总指挥,新华社会全程跟随报告。这45天航程是我们测试崔维成教授自主研发的多功能复合型深渊着陆器和潜水器的功能。在这里面我们将用到很多深海技术,我刚才说的很多技术还不完全是在西湖大学研发成功的,很多这些技术是我们每一位加入的PI在原来的研究组,在过去的积累中开展的工作,我们有非常好的规划,我们招聘的每一位教授都不重复不重叠。比如说潜水器怎么利用人工智能技术进行下一步的发展,我们就要研究在未来五年,先从6000米级的载人潜水器开始,一直研究到一万一千米级的载人潜水器。一万一千米无人的潜水器相对更简单,安全性会降低很多,所以在今年的海事中就会测试一万一千米的潜水器。这里就包括机械手和仿生机器鱼,在一万一千米的深海我们不清楚有没有大型生物,现在只知道有微生物存在,有没有鱼存在,有没有水母存在,有没有其他水生物存在,任何一个发现都将是改变人类科学史的一个重要的发现。这些如果想要获取,因为在那里的生物能力非常低,要获取这些生物需要大量的新的技术。我们最近开展了智能机器人自主抓取的研究,结合3D传感器和机器手,来实现自主抓取空间中的物体。在这么深的海底如果有生物的话速度肯定特别快,能不能抓取,我们不能被动地等。


同时我们还要进行基于机器视觉的多目标的感知和控制系统。我们会发射一批智能机器鱼在海底探索,这么多机器鱼相互之间怎么协调控制,这个非常重要,要有协调系统,要有感知系统,它们互相能够帮助,而不能互相打架。我们从智能无人机系统开始研究,一直到智能鱼,其他智能系统相互之间的协调发展。


通过整个协同控制感知的解决,来解决复杂的任务。其实它的应用不仅是在深海,同样的技术可以应用在其他方面。未来如果真的有一千架无人机同时飞起的时候,它们不会互相打架。同时还有一个问题,怎么来抗干扰,这也是非常重要的研究方向。


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西湖大学云栖校区


最后给大家简单介绍一下西湖大学在整个智能机器人方向的规模。我们现在的规模非常小,整个西湖大学工学院目前只有16名PI,我们准备在5年之内建立200人规模的,围绕智能机器人开展研究的队伍。这个是开展智能机器人的研究院,我们现在在做的是大学和企业相互合作的模式,校企合建的智能机器人研究院。这200人中会有40人完全属于西湖大学的独立PI,我们的目标是15名以上的顶尖人才,教授或讲席教授水平,25名青年杰出人才,独立PI,同时在研究院里面会有另外的160名研究员,这160名研究员也是全球招聘的顶尖智能机器人研究方面的科学家,他们在研究院工作,同时如果符合西湖大学PI的标准,他也会是西湖大学兼职教授、副教授、讲席教授。既然我们有200人研究员的规模,我们会有适当规模的博士后和博士生。这样我们通过构建学科交叉来真正实现融合创新。我们研究的方向没有限制,我们一定会允许所有的科学家进行自由的探索,一定会支持鼓励他们的自主创新。同时通过企业和学校的联合研究院,我们会发展产学研的交融,我们甚至有可能会和其他城市共建这样的研究院,就会有更多的产成的转化项目。通过这样的研究院,通过企业的投入,通过学校自身的投入,有大量的稳定的资金用于项目运作。


西湖大学在智能机器人方面,整个的研究实际上是刚刚开始,我刚才说的很多东西都是基于我们的教授,我们的研究员们过去的研究,以及他们未来的规划。我希望能够在明年后年,甚至在其他的时间里面,能够有机会和大家共同分享我们在这些方面进一步的研究成果。我们是以人才为引领,以创新为驱动,以需求为导向的交叉的创新中心,我们会联合理学、医学、工学,一起来为智能机器研究院服务,也会成为西湖大学整个研究的重要方向之一。最后谢谢大家聆听。


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