【CAA口述历史】我国计算机科学与技术专家——张钹院士

本期学会采访的是张钹院士。张钹，我国计算机科学与技术专家，中国科学院院士，清华大学教授，清华大学人工智能研究院名誉院长，中国自动化学会第一届会士、第七、八届常务理事，是我国人工智能主要奠基者和发展推动者，长期从事人工智能、人工神经网络和遗传算法等理论研究，荣获ICL欧洲人工智能奖、国家自然科学三等奖、国家科技进步三等奖等奖项，推动了中国人工智能研究和产业向世界一流水平迈进。

图1 张钹院士接受中国自动化学会采访

（从左至右分别是：陶则宇、吕爱英、张钹、王馨爽、马海彬）

张钹在浓厚的家学氛围中成长，学习成绩一直名列前茅，少年的他对科学充满好奇心，梦想着“长大了成为一名科学家”。

张钹小学毕业被保送至龙田融美初中后，数理化考试次次都是第一，深受老师的喜爱，初中校长甚至还将化学实验室的钥匙交给他，让他可以自由出入做实验。中考时，张钹同时报考了福州一中和福州市高级工业职业学校且都以第一的成绩被录取。他最初选择就读职业学校，但因课程知识太浅在就读一个学期后，又在老师的极力推荐下凭借优异成绩转入私立福州鹤龄英华中学（天行级）就读高中。高中阶段，历经特殊时期，任课的老师仍旧克服困难倾尽所有的为学生答疑解惑、传授知识，这种精神一直感染和激励着张钹，最终他以数理化全部满分的成绩考入清华大学电机系电机与电气制造专业。

1953年，满怀“科学报国”信念的张钹，经过几个昼夜的长途跋涉，走进了清华园。

1956年，是新中国科学技术发展史上的重要里程碑，这一年中共中央召开了知识分子问题会议，发出了向科学进军的伟大号召，而且制定了我国第一个长期科学技术发展规划，即《1956—1967年全国科学技术发展远景规划》，开始了大踏步追赶世界先进科学技术水平的历程。当时，国家要求清华大学增设新专业，以培养专业人才与师资力量。学校决定从电机系三年级的10个班中各抽调1名优秀学生，成立自动控制“八字班”，于是张钹作为十名同学之一，进入自动控制系专业-自8班（自动控制1958届），开始了飞行器自动控制专业学习。

图2 1957年自8部分学生与钟士模教授、苏联专家苏其林合影

1958年，张钹成为国家第一批自动控制专业的毕业生，并留校开始承担教学任务。当时国内自动控制专业人才很少，缺乏师资。从学生转变成为教师的 1959年春天，张钹为自0班（即1960届）学生开设了《飞行器自动控制系统》课程。这门课程没有教科书，其他参考资料也很少，在开课难度极大的情况下，这门课不仅按时开了出来，还得到了学生的广泛好评。随后，张钹又和其他教师共同努力开设了相关的实验课，老师们围绕飞行模拟台、机电指挥仪和自动驾驶仪等研制任务，带领各届毕业生“真刀真枪地做毕业设计”。

在张钹等人的带领下，经过7届学生的实践，逐步形成一个比较完整的“飞行器自动控制系统”专业的教学体系，为国家培养了急需的军工建设人才。

张钹把那段时间形容为“在战斗中成长”的时光，教师们几乎和学生一起“摸爬滚打”，共同克服困难，完成所承担的教学与科研任务。

经过一番抉择，张钹选择留在计算机系，但对计算机的发展情况却不甚了解。通过大量的调查研究、阅读文献，张钹发现了很多发达国家的计算机系都有一个很陌生的方向——人工智能。于是，张钹与林尧瑞、石纯一和黄昌宁等老一代老师一起，选择将一个全新领域“人工智能与智能控制”作为新的教学与科研方向，开启了建设“人工智能”的新历程。

为建设新专业方向，1980年2月，张钹作为访问学者前往美国伊利诺斯大学香槟分校，学习国外关于人工智能的发展情况。

1982年2月，张钹访问结束回国，着手进一步开拓人工智能研究。他深知要发展人工智能，必须结合国内的实际需求。为了解产业界对人工智能技术的需求，张钹带领团队深入很多工厂企业调研，敏锐地感知到我国应该发展机器人，这对国家未来的工业发展大有裨益。

基于此，1983年，张钹领衔组建清华大学“智能机器人实验室”。为建立实验室必须要有机器人，为了采购当时在工业领域较为先进的机器人PUMA560机械臂，张钹与同事们多方奔走、筹措经费，在有关方面的大力协助下，清华大学智能机器人实验室成功添置了中国第一台进口机械臂。机械臂是高精度、高度非线性、强耦合的复杂系统，是人工智能的工业智能化应用的典型。对于清华大学智能机器人实验室而言，引入这款机械臂对于科研和教学无疑具有重要价值和意义。“实验室建立后，对国内人工智能的研究产生了极大的影响，我们以实验室为平台，组织了很多线下展览演示工作，让更多的人了解机器人都可以做什么事情。”

图3 参与清华大学智能机器人实验室建设的科研人员合影。左一为张钹。（1985年）

为提高我国自主创新能力，1986年我国开始启动“863计划”，其中自动化技术领域的一个主题就是智能机器人，张钹抓住这一机遇，依托“智能机器人实验室”平台优势，成为该主题研究的主要承担单位之一。“人工智能作为当时中国的新兴学科，还处于一个低潮发展的时期，国内外相关项目很少，科研和教学的条件也很艰苦，但我们抓住了智能机器人这一项目机会，得到了国家的政策支持，也为后来人工智能的发展起到了很好的作用。因此，我们要想发展某一学科，就必须要和国家的需求相结合。“张钹如是说。

1990年，张钹与同事一起成立了全国第一个人工智能国家重点实验室——“智能技术与系统”国家重点实验室。实验室自正式运行后先后承担国家自然科学基金、国家攀登技术、“863计划”、国家科技攻关计划等系列项目，成为国家科研任务的主要承担单位之一；凭借在实验建设的突出贡献，张钹也先后获得先进工作者、个人金牛奖等称号。此外，张钹与同事们依托实验室培养了大量高科技人才，为国家的经济发展和社会进步也作出了重要贡献，1993年，实验室博士生指导小组被学校评为“博士生指导先进集体”。

依托实验室，张钹团队结合智能机器人将研究方向扩大到智能理论与技术的各个方面，包括人工智能的基本原理、基本方法和基础与应用技术研究（如问题求解、智能控制等），以及人工智能有关的应用技术与系统集成技术。这一阶段的研究，属于以知识驱动的第一代人工智能。

进入21世纪后，在大数据、计算能力的支撑下，人工智能在图像识别、语音识别、文本处理等方面有了很大的进步，深度学习称之为第二代人工智能，也叫做数据驱动的方法。

2016年，张钹团队发现，数据驱动最大的问题在于单纯的数据驱动只是在低层次的特征空间层面来识别物体，而不是在高层的语义空间中进行识别。因此，提出了“第三代人工智能”的概念，就是把数据驱动和知识驱动结合起来。在人工智能的发展过程中，数据驱动方法只应用了三个要素：数据、算力和算法；而知识驱动只用了另外三个要素：知识、算法和算力。为了克服这两个算法存在的缺点，张钹提出，应该将四个要素结合起来，并且遵循以下顺序：知识、数据、算法、算力。

2018年清华大学人工智能研究院成立，张钹出任研究院首任院长。研究院一方面加大人工智能的基础研究与创新，另一方面推进人工智能应用的产业应用，建立了瑞莱智慧、智谱AI等人工智能相关企业。

回顾自己的科研和教学经历，张钹提到，自动控制的发展有比较强的理论基础作支撑，所以整个发展过程比较顺畅。但是人工智能发展到现在还没有相应的基础理论，仍旧是在闯“无人区”，可能会遇到很多的挫折，这就需要我们必须具备坚韧不拔的精神，面对困难不悲观失望，遇到顺境不忘乎所以，无论境遇如何都坚持不懈地努力，唯有坚持和探索创新，才能让人工智能在我国持续长久健康的发展。

从1958年成为第一批自动控制专业毕业生开始，张钹院士开启了自动化教学科研生涯；从1961年学会正式成立开始，张钹院士就与学会有了较多的接触和交流，参加学术年会、担任两届常务理事、当选为第一届会士……见证了学会在我国自动化事业发展中发挥的重要作用。面对学会未来发展，张钹院士寄予厚望，希望学会能继续在学术交流、人才培养、科普宣传等方面继续发力，为党和国家建言献策，在未来我国自动化事业发展中，继续作出重大的贡献！