黄埔“最美科技工作者” 刘静:给智能系统造“智慧内核”,让工作流程更“多快好省”
来源:广东科技报2022-07-21

广东科技报讯(记者 张文鑫)在生物岛上,无人驾驶汽车缓缓前行,聪明的它能避让行人,能在红灯亮时停留……随着科技的发展,人工智能给人们的生活、工作带来越来越多便利。同时,人们对它也越发好奇——AI的背后,人们如何让它变聪明的,下一步它将如何“进化”,给我们带来什么?


西安电子科技大学广州研究院有这样一位钟情于与电脑“沟通”的科研人员,用一串串代码为人工智能系统注入“智慧”并让它不断“进化”。她,就是副院长刘静,正潜心研究复杂网络智能算法,为工业优化打造智慧内核。在黄埔这片科技创新的热土上,她和她的团队正努力筑起电子信息技术的人才高地,牵手各企业,希望利用人工智能为它们的运作经营流程找到“更优解”。


微信图片_20220721173519.png

 

一只“蝴蝶”开启探索之门


在开始本次采访前,刘静向记者展示了这样一张颜色艳丽鲜亮的蝴蝶图案(下图)。这只“蝴蝶”开启了本次采访的“话匣子”,也带领我们回到刘静的青春岁月,重走她的科研路。


微信图片_20220620120948.jpg


“尽管这只蝴蝶看上去纹理非常复杂,但其实它是根据一个非常简单的数学模型计算而来的……”这只蝴蝶图,是刘静当年读大学时参加挑战杯的软件作品——通过编程实现的一幅分形图像、局部无限放大后依旧呈现出与大图完全相同的形状与结构。


“它好美!如此精细的结构,全都是靠编程‘绘制’出来的!万事万物是否如此,只要找到它的基本结构,我们就有机会了解它,缔造它?”这只绚丽的“大蝴蝶”把刘静深深地吸引住,给了她一个莫大的启示——这纷繁复杂的世界也许是由简单的规律、结构组合而成的,只有了解到事物本原的结构和规律才有机会拨开迷雾,了解它的过去、现在以及将来的趋势,从而找到应对处理的方法。


“静下心来,寻找事物后面的基本规律吧!”“大蝴蝶”简单却复杂,在它的启发下,刘静走向更远的科研之路。通过计算机技术研究复杂系统背后的基本规律、基础算法,继而找到优化它的思路。


这样的基础研究,是孤独而充满未知的,需要沉下心逐步探寻,来不得半点浮躁。尽管制作“大蝴蝶”已经是二十余年前的事儿了,但刘静依然把它记在心上:“它让我接触到了复杂性科学,开始了我的科研人生!每当迷茫的时候,看看当年我们的‘分形’作品,我就更加坚定从事科研工作的初心!”

 

一份“笃定”坚守冷门难题


“如果遇到困难,说明你有机遇!扛下来,熬过去,你就能到达更高的高度,离自己的目标更近了。”选择研究复杂系统和复杂网络的刘静,在基础研究的道路上默默前行,不但能静得下心来,还扛得下苦。


芯片里的模块怎么布局才能使面积最小?生产流程如何组织才能更高效?人力、物力资源该如何调配才能更合理?研究人工智能系统的优化内核,给系统提升“智商”,刘静常常如此形容自己的工作。她期望利用优化后的系统帮助企业找到上述问题的优化方案,最大限度地让生产经营更“多、快、好、省”。


然而,如同人们常说的:“理想很丰满,现实很骨感。”现实问题需要考虑的因素非常多,数据模型远比当初“画蝴蝶”的简单公式复杂得多。刘静向大自然“问道”,深入研究以模拟生物进化衍生而来的进化计算领域,并对其进行创新、拓展,沿着从“网络特性学习”到“网络结构优化”到“网络结构重建”的思路,研究面向复杂网络上全链条基础优化问题的进化计算解决方法。


在这过程中,她取得了一系列高水平的研究成果,如提出了一系列针对多种形态网络的进化学习方法,达到对网络特性的深度理解;提出了多个具有开创性的研究方法——第一个用多目标进化算法优化网络鲁棒性的方法;首次将网络表征方法应用于网络鲁棒性优化;提出了第一个基于多任务进化的多层网络重建方法;提出了第一个利用网络特性重建网络的方法。


这一路上的攻坚克难,为解决实际优化问题打下了坚实的理论基础,也打磨了她的意志。不少复杂项目因此而获得突破,可帮助学校适应新高考而研发的走班制智能分班排课系统就是其中一项。


新高考打破文理分科、学生可自主从6门课中选择3门作为高考科目,对学校管理层、教师、学生都提出了前所未有的挑战。要保障多种选课模式的顺利进行,单纯靠人力已经很难排出高质量的课表,需要更强大的人工智能系统进行综合分析。


学校急需AI的帮忙,但经济效益却不能立竿见影。这样的项目让不少团队望而却步,但刘静选择坚持了下来。“这个系统既要兼顾高中课程节奏、又要适应每所学校不同的师生需求,还得适应孩子们的学习习惯……”需要跟问题特性相结合,不断打磨优化算法,才能形成学校真正喜欢使用的教务系统。从“科学研究”到“实际落地使用”中间需要跨越一个鸿沟。


刘静带领团队与辰知科技(西安)有限公司合作艰辛攻关,终于带领团队从算法设计到实现、从无到有开发了面向新高考的走班制智能分班排课系统——“辰知教务”产品的技术内核。系统研发成功以后,性能在智能教务细分领域的产品中名列前茅,已入驻“钉钉”平台,在北京、浙江、山东、广东、福建、湖南、 新疆、陕西等落地5000余所中学使用,累计为学校服务课表超100万份,有力地保障了学校应对新高考的实施。


一颗“丹心”培养科创栋梁


“在我的课堂上,国际留学生要用中文汇报,而中国学生要用英文交流。”除了给人工智能灌注“智商”,刘静还是一名桃李满天下的老师。她把培养“爱国、进取、创新思辨,厚基础、宽口径、精术业、通工程,具有国际视野的行业骨干和领军者”作为培养目标,将家国情怀与国际化的理念融入到科研人才培养的各个环节, 形成“中国学生国际化、国际学生中国化”的培养理念。


在她眼中,哪怕是最平常的组会汇报,也是学生们锻炼的机会,因此在过去,用这种汇报方式的要求和规定引导国际留学生了解中国,推动中国学生走向世界,是她所一直坚持的。


如今,来到了广州,奋斗于众多高新科技企业聚集的黄埔区,她更注重培养学生的创新应用能力,鼓励学生去实习,鼓励青年教师去调研,鼓励他们在实践中打磨自己。“无论外面下多大的‘雨’、刮多大的‘风’,您总是撑起‘大伞’,无微不至的庇护着我们!”刘静团队中的青年教师赵宏博士在分享与刘静教授相处点滴时,曾动情说道。


科研道路上并不平坦,把理论应用于生产中更是风雨兼程,然而,正如赵宏所说,每当遇到困难时,刘静总会在团队成员身边给予鼓励与支持,“踏实与坚持”是她给学生的“礼物”,给予他们沉下气、耐着性子研究下去的力量。


对于今后的工作,刘静表示将加大人才培养力度、推动科研工作与产业结合,帮助区内企业更好更快发展,为黄埔打造高水平人才高地尽自己的一份力量。


56e9b47f2fe81578330ed142aa595fc.jpg

【人物简介】

刘静,1977年3月生 西安电子科技大学广州研究院副院长、教授、博士生导师。


长期从事智能优化与学习、复杂网络系统认知、预测与调控、计算机视觉领域的研究工作,已合作出版英文专著3部、中文专著2部、发表国际期刊论文110余篇、国际会议论文70余篇。2015-2020年任人工智能领域顶级期刊《IEEE Trans. Evolutionary Computation》副编,2017-2018年任IEEE智能计算学会涌现科技技术委员会主席。已主持多项国家级、省部级科研项目。2013年作为第三完成人获得国家自然科学二等奖,2014年获得吴文俊人工智能科学技术创新二等奖(个人奖),2015年获得国家自然科学基金优秀青年科学基金资助。