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应怀樵:中国“虚拟仪器”与人工智能的集大成者
发表时间 2017-10-25 15:56 来源 本站原创

  导语:北京东方振动和噪声技术研究所名誉所长、学委会主任应怀樵教授,作为我国最早提出“虚拟仪器”构想、最早提出和实现“用软件制造仪器”,“用软硬件相结合”来取代传统的主要由硬件组成的模拟式仪器的学者,被称为“中国虚拟仪器之父”,提出了从软件制造仪器到软件制造一切的创新概念。最近他撰文“人工智能+”与“软件制造一切”会带来什么——解读第四次工业革命的两大关键词,文中指出了“软件制造仪器的典型代表是虚拟仪器”,“软件制造”是AI人工智能,“软件制造一切”等价于“人工智能AI+”。

  “虚拟仪器”与“人工智能”是两个比较神秘的概念。前者是指集数据采集和信号调理器、信号处理技术与PC机技术于一体的软件为主制造仪器。中国虚拟仪器DASP软件和INV移动实验室系统是与美国NI同步并行研发的,其中自主创新130多项新技术,共20多项达国际领先水平,是研发最早且核心技术最为成功的科研成果。同时,在实际应用中,“虚拟仪器”省去了大量昂贵和笨重的硬件材料和人力物力、设备、厂房及能源,便于生产、携带,目前已广泛应用于国防军工、航天航空等多个部门,参与完成了火箭、神舟飞船、大桥、高铁、地铁及大型建筑和设备等上百项国家重大工程项目的测试,为促进技术变革和推动新兴产业形成,具有极其重大的经济和社会价值。从“软件制造仪器到软件制造一切”,这是中国人的一个诺奖级的概念创新成果。

  屹立东方的科研圣地

  在北京,有这样一家专注于科技创新与技术转化的研究所。它是学习和参考了美国普林斯顿高等研究所、丹麦哥本哈根大学玻尔研究所、英国南安普顿大学振动与噪声研究所并结合了我国当时基本国情而创建的,前身是1983年成立的中国科协咨询中心振动技术咨询部,正式成立于1985年10月11日。它就是北京东方振动和噪声技术研究所(COINV),简称东方所。

  东方所云集了众多国内最知名的优秀科学家。这里的首任首席顾问是著名科学家茅以升院士,现任首席顾问是两院院士、最高科学奖得主、中科院力学所原所长郑哲敏院士,首任第一名誉所长是著名力学家胡海昌院士,首任第二名誉所长是原航空部总工张彦仲院士,东方所创始人、首任所长、现任名誉所长是全国优秀科技工作者应怀樵教授,此外众多著名专家如马大猷、黄文虎、闻邦椿、侯朝焕等二十位院士担任本所的顾问,郑兆昌、王大钧、程明昆、田千里、柳春图等众多著名教授担任东方所客座研究员。

  自成立以来,东方所就不断推动着国内外信号处理领域的新浪潮,专注振动、冲击、噪声、动态测试、信号处理、模态分析、试验技术、教学实验、虚拟仪器和测控技术等领域的软硬件开发三十余载。不仅依靠出售科研成果——中国虚拟仪器INV系统与DASP软件和部分工程试验的收入滚动发展,同时与清华、北大等高校和中科院力学所联合培养博士后、博士、硕士研究生累计三十余名,获得了众多科研成果,独创了多种领先世界的计算方法。

  1930年,普利斯顿高等研究所成立。1933年爱因斯坦加入,提倡“独立之精神,自由之思想”、“知识分子的净土”,被称为学者的天堂乐园,逐渐成为世界最著名的民营研究所,曾有22位诺贝尔奖得主,38位菲尔兹数学奖得主。玻尔研究所于1921年成立,当时叫理论物理研究所,有一座300m2的办公小楼,前十年就有十位诺贝尔奖得主。

  东方振动与噪声研究所的名称借鉴了英国南安普顿大学模式,在发展方式和精神追求上也向这三所世界知名研究院所学习了诸多宝贵经验,以“创新、勤奋、坚持、自强;爱国、敬业、诚信、和谐”为座右铭和发展精神。今天,在应怀樵教授和全所专家、教授的共同努力下,东方所已做出了可与国际著名研究所比肩的重要成绩。

  应怀樵教授常鼓励新进所的年轻人说:“要有理想追求,把个人的小梦与国家的大梦结合起来。积极的思想就是积极的能量。”在他和所里专家的带动与构建下,如今的东方所也已向着世界一流迈进,成为令世人所瞩目的科研圣地。

  原创提出“软件制造一切”新概念——诺奖级的概念创新

  进入二十一世纪以来,新科技革命的浪潮正在席卷全球。在科学与技术极大发展的进程中,一个智能化的社会即将到来。

  早在上世纪五十年代,就有美国人提出了“人工智能”的概念。而在二十世纪七十年代,由中国人提出的“软件制造一切”理念,不仅契合了智能型社会的发展需求,而且对未来世界发展做出了精准的预测和展望。这个提出者就是应怀樵教授。

  为符合国家发展战略需求,应怀樵在求学路上曾5次转换专业,先后学习了理论物理、数学力学、风洞测试分析技术、原子弹爆炸测试技术、数字计算机和信号分析处理等专业。求学的道路虽然艰辛,但也极大拓展了他的视野,为他成为中国虚拟仪器研究的拓荒者奠定了基础。

  有了这样深厚的基础,从1965年10月因核试验测试工作的需要,开始了用数字算法取代和制造仪器的研究探索。1979年11月,在中国杭州全国核试验防护工程学术会(机密级)上,应怀樵就创新性地提出“软件制造仪器”的虚拟仪器核心原创概念,比1986年美国NI公司“软件是仪器”的概念早了7年。

  1985年10月11日,东方振动与噪声研究所在北京大都饭店成立,应怀樵教授在会上提出卡泰仪器与DASP软件和把试验室拎着走的设想。此后不久,他们就滚动推出了从LACAS到PDB到DASP(数据采集和信号处理)的大型软件包。应教授指出,用软硬件结合来取代仪器即是“软件制造一切”的初级阶段。在2007年全国第二次虚拟仪器大会上,COINV(东方所)被会议称誉为中国虚拟仪器之父,到现在已有2000多用户130多项创新技术,与AI有50%相似性。

  2009年11月,在桂林举行的全国第三次虚拟仪器大会上,应怀樵教授提出云智慧仪器和云智慧时代的概念,进而指出来云智慧仪器=VI+云计算+互联网+人脑工程+嵌入式软硬件,云智慧时代=互联网+测试+大数据+云计算,这两项内容均已实现。“这是软件制造一切的中级阶段,与人工智能有超过60%的相似性。”应教授说。

  有了前三次的经验和基础,2012年5月,在北京第15届国际科博会暨2012年战略性新兴产业发展论坛大会上,应怀樵教授在所做的主题报告中提出云智慧科技时代的创新概念:第三次工业革命正在走来——从“软件制造仪器到软件制造一切”的创新概念。这是“软件制造”的高级阶段,与人工智能有超90%的高度相似性。2012年5月24日,新浪网财经栏目发出:“应怀樵,软件可以制造一切”的新闻报道,全国几十个重要网站转载报道。对软件制造一切,曾有这样激动人心的类比评价:2012年《中国高教科技》,2013年《中国科学报》,2014年《香港文汇报》有这样的赞美评价,“烈火中永生的哥白尼打破神学的诅咒”, 穿越时光的爱因斯坦让宇宙不再遥远,苹果树下的牛顿让我们明白人不会掉到太空,虚实转换的应怀樵誓让软件“制造一切”。使“软件制造”(一切)与“日心说”,“相对论”。“万有引力”三个伟大的概念创新相提并论。使一个中国人与哥白尼,爱因斯坦,牛顿等三个外国著名科学家相提并论。这是对中华民族自主原始创新的客观评价,这是对中国人在人工智能和智慧软件方面的概念创新对人类的贡献的公正的肯定和评价。这是中华民族崛起的一盏明亮的信号灯。这是中国人的诺奖级概念创新。

  应怀樵教授表示,人工智能AI与“软件制造一切”的相互关系是“异曲同工,不谋而合,殊途同归”。软件是计算机和机器人的大脑,因此是软件制造了AI,决定了AI。而且AI与“软件制造一切”是十分相似的概念。AI主要靠算法和软件来思考一切,控制一切,管理一切,制造一切,创造一切,定义一切,“软件制造一切”就是AI的高级阶段(人工智能+)达到了。

  “随着人工智能成为全球科技、商业、投资领域,乃至国家战略博弈层面的热门课题,令人关注的是在未来世界秩序和座次的争夺中,背负了100多年“跟随者”“模仿者”“缺席者”形象的中国人,从一开始就走在了前面。我们国家从一开始就走在了人工智能研发的前列。”谈到自己一生为之奋斗的目标,应怀樵教授满怀信心。

  过去的三十余年中,应怀樵教授和东方所的一系列创新成果始终保持了领先国际的科研优势,不仅突破了同类仪器长期依赖进口的局面,而且打破了国外仪器的垄断,提高了中华民族的话语权和学术地位,为国家节省外汇数亿美元。目前,东方所的产品已经广泛应用于国防军工、航天航空等许多部门,参与完成了长三火箭、长五火箭、长七火箭、神舟飞船发射平台、原子核反应堆、核潜艇、水电站、跨海大桥、高铁、地铁等上百项国家重大工程项目测试。如今,东方所的DASP软件算法的频率精度仍保持了世界领先地位,AI的研究主要还是算法,语音识别,图像识别,深度学习,神经网络,逻辑推理系统和各种相应的软件的研究开发。

  应怀樵教授充满自豪地表示,中国和美国共同创造了“人工智能AI”和“软件制造一切”的思想概念。有人说:“人工智能”和软件制造一切是这个时代最著名、最重要的科学发现,它们不仅是21世纪的最重要的科学发展,而是整个生命创始以来的最重要的发展。人类正在把做决策的权利逐步拱手让给“人工智能”和“软件制造一切”。在这一进程中,以应教授为代表的科学家,是当之无愧的原创者和开拓者。

  积极乐观 心怀大爱

  数十载艰苦工作,严重损坏了应怀樵教授的健康。因为过度操劳,他曾三次中风,还先后四次遭遇心梗,健康被极大破坏。但凭借着顽强的意志和积极乐观的心态,应教授不仅多次战胜病魔,并且得以始终坚守在科研战线上,继续为了理想、为了肩上的责任和使命而打拼。

  应怀樵教授常说,世界上最奇妙的东西就是心态,最伟大的力量也是心态,成功的源头依旧是心态,一切力量的源泉都来源于人的心灵。在他制定的东方所企业文化中,就有一条专门点明了心态的作用——“心态要好,关键是‘时刻选择好心情’”。“心态好关键是两点,快乐起来和发自心底的深度微笑。微笑,它在家庭中能产生快乐的气氛,在生意买卖上能制造好感,在朋友间是善意的招呼;它能使疲惫者有了休息,使失望者获得光明,使悲哀者迎着阳光,能使大自然解除困扰;它无处可买,无处可求,无法去借,更不能去偷,当你尚未得到之前,对谁都没有用,它不需要耗费什么,又都有很多收获,它使获得者蒙益,施与者也毫无损失,它发生在刹那间,却给了人永远都存在的美好回忆,不仅有钱人需要它,而且贫穷的人却因它而致富。从回忆中找出一桩使你高兴的事来,使自己脸上露出一缕来自心底的深度微笑。微笑是永远受人欢迎的,而且对自己也是心态变好的起始,请把心情好的开关拨向微笑。实际上,行动和感受是并道而驰的。快乐是出自自己的内在的心情,不需要向外界寻求的,所以你需要快乐时,可以强迫自己快乐起来。不管你是谁,你在什么地方,你在做什么事,只要你想快乐,你就能快乐。”应教授解释说。他坚信,保持一种正确的心理状态——勇敢、诚实和乐观,有助于正确的思想,同时面带微笑还能启发创造力。因此人们将心态调整为积极、无私、公正、和谐时,人生必将因此而厚重、踏实、深远,更加和谐完美。

  应怀樵教授是这样说的,也是这样做的。他总是说,如果思想是和谐的,具有建设性的,那么结果一定是美好的,如果思想是破坏性的,嘈杂不堪的,结果一定是不幸的。思想是善恶之源的奥妙,幸与不幸,全由思想来主宰。他正是这样坚持着心灵的“完美和强大,热爱与善良,和谐而幸福”的信念,用积极、无私、公正、和谐的心态面对工作和生活,面临每一次遇到的挑战和考验,以“为最多的人谋求最大的利益”为目标,才一次次突破自我,取得诸多显著成就。

  “性格决定人生,征服自己是人生最辉煌的胜利,超越自我是生命的艰难洗礼。怀有赤子心、好奇心,抑制‘名缰利锁’,为科技创新,发挥天才的灵感,把自我成就与国家需求坚定结合,这才是人生的真正乐趣。”应教授总结道。