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人物风采

探赜索隐,钩深致远——南科大机械系张巍教授专访


张巍本科就读于中国科技大学自动化系。之后赴美国留学,在美国普渡大学(Purdue University) 获得统计学硕士学位和电气与计算机工程系博士学位。攻读博士期间获得国家优秀自费留学生奖。博士毕业后加入美国加州大学伯克利分校 (UC Berkeley) 担任博士后研究员。从2011年开始在美国俄亥俄州立大学 (Ohio State University) 电气与计算机工程系任助理教授,并于2017年6月晋升长聘副教授。2019年5月正式加入南方科技大学,现任机械与能源工程系教授, 机器人控制与学习实验室(Control & Learning for Robotics and Autonomy Lab (CLEAR Lab))负责人。
他的研究方向包括控制理论与应用,机器学习理论和算法,机器人,无人系统,智能电网等。在美工作期间获得美国国家科学基金(NSF)项目5项,美国国家实验室项目10余项,以及美国NASA与美国空军实验室项目等多方面资助。科研成果获得美国国家科学基金职业奖(NSF CAREER Award)和美国俄亥俄州立大学Lumley杰出科研奖。曾担任电力系统领域权威期刊IEEE Transactions on Power Systems 编委(Editor),以及IEEE控制系统协会会议编委会副主编。现为IEEE高级会员和IEEE Transactions on Control System Technology 副主编。
 
 
——科研之路:探赜索隐,钩深致远
相信许多南科学子心中都怀揣着一个科研梦,对神圣的科研殿堂充满了向往。但什么才是真正的科研呢?在张巍教授眼中,真正的科研绝不仅仅是提出解决方案,更重要的是深入透彻地去挖掘它的优点与合理性,尽可能考虑各种情况,不断靠近问题的边界,这无疑是一个漫长的过程。
"在我的科研工作中,往往一个东西要做出来,比如开发一个新的算法,只需要花几个月的时间,但要真正说清楚这个算法为什么好却需要两年甚至更长的时间。”
对于真正喜欢科研的人而言,科研并非枯燥而乏味的。每个问题都极富挑战性,而正是这种挑战性本身使科研成为一个充满乐趣的过程。和一般的完成某项任务不同,科研往往难以找到确定的解,关键的是定义一个好问题,并尝试对这个问题提出合理的解。
“在科研过程中,你可能一头雾水,根本无从下手,但正是这种不断尝试不断挑战的过程让你感到科研的魅力所在,以至于你可能吃饭睡觉的时候都忍不住思考这些问题,即使一时半会儿思考不出什么结果。”教授的一番话,饱含他对科研的无限热情,也让我们对科研有了全新的认识: 探赜索隐,钩深致远”,只有潜心钻研,不断地深入分析、细致究理,持之以恒,才能取得创新和突破。
当然,不是每个人都适合科研这条路,无论是选择科研或是就业,张教授都建议结合自己的兴趣、能力以及当下的机遇做出选择。真正适合做科研的人往往对科研抱有无限热情,拥有强烈的求知欲:他们喜欢独立地定义并解决问题,而不喜欢简单地执行别人安排好的任务;他们喜欢究根诘底,而不仅仅满足于把东西做出来或者做到某个固定的标准。
 
     尤其对本科生而言,大学四年正是为未来做选择的关键时期。一个人是否对某件事抱有兴趣,往往是在真正体验过后,才有一定的认识。因此,张教授建议若想发掘自己在科研方面的兴趣,本科生可以提早参与实验室工作。
     “本科生参与实验室科研工作更多的是一个学习锻炼的过程,不一定能做出什么瞩目的成就,但能够借此了解和接触科研,为未来早做打算,我觉得是很好的。”
最后,张教授还和我们分享了他在科研路上遇到的对他影响最深的人。
      “科研路上对我影响最深的人莫过于我的博士生导师。在我印象中,他是一个非常严谨、踏实、才智的人,让我感受到了一个科研工作者在经历了长期训练后所拥有的过硬的科研素质。他让我见识到了科研上的各种‘Wow Factors’,引领我进入了一个完全不一样的科研殿堂。”
 
——抓住重点,合理规划课业

       对于同学们的课业学习,教授提出的建议是重精和深而并非多和广。
“选课要有重点,不一定要选很多,往往最重要的是把基础课程和想要研究的方向相关的课程学扎实。”
      机器人学是一门交叉学科,它就像一颗大树,有最关键的树干部分,即机械设计、运动学、动力学、感知、驱动、控制等,同时也有各个分支,如软体机器人、移动机器人、足式机器人、水下机器人、微纳机器人等等。但这些分支本质上都是基础知识之上的的应用与深入。
张教授还着重强调了打好数理基础的重要性,“数理基础对人的抽象思维的培养非常关键。人和其他动物很重要的一点区别,就是人有抽象思维,而其他动物没有。对于本科生而言,课堂上和老师的交互的这个过程是学习数理基础学科不可或缺的,并且这是大学毕业之后很难再有的机会。对于基础课程的学习,同学们务必高度重视。”
     此外,张教授还指出,“学习基础课程,除了掌握基本知识之外,培养分析问题的思维和能力,锻炼自己的'Muscle',也是很重要的。千万不可只记住了知识而忽视了对这些思维和能力的培养。”
 
——探索未来的方向,对大学生活的规划要有的放矢
      同学们对大学生活都有各自的规划。有的同学花大功夫在课业学习上,努力追求优异的成绩;有的同学参加各种社团活动和学生工作,把大学生活过得丰富多彩;有的同学潜心实验室工作,在科研上崭露头角。
   “大学生活没有一个固定的模式,无论是课程的学习,还是实验室经历,亦或是社团和学生工作,都可以参与体验,最好是可以全面发展,但还是要根据自己未来的打算划清重点。比如一个立志出国的同学,就需要在课程成绩、实验室经历和出国交流方面多花些功夫。当然,如果对自己的目标不清晰,可以各方面都参与体验,并尝试从中确立自己真正想要的东西。需要格外注意的是,对绝大多数同学而言,学业成绩还是很重要的,不能落下。”
 
——从表面的技术看到背后的科学原理,是机器人研究者需要具备的重要能力
或许在一些人眼中,从事机器人方面的学习和研究就是各种动手实践,即通过各种技术的运用,使机器人实现某种特定的功能。但在张巍教授看来,一名机器人学的研究者仅仅是整合现有技术是远远不够的,他需要透过这些技术洞见背后的科研原理。“举个例子,之前看到有一款画像机器人,它先对人脸进行拍照,然后在不到两分钟内就能画出一幅惟妙惟肖的人像。这被宣传为高深的AI技术,但从本质上讲和打印技术并没有太大区别”。提高思辨能力,分清表面的技术和背后的原理是机器人研究者需要具备的很重要的能力,“不能只是看热闹”。

    采访最后,张老师为我们本科生推荐了两本书,1是Mark Spong 等学者编著的《Robot Modeling and Control》。这本书是机器人建模与控制的教材,对现代机器人的操作和控制做出精彩而又全面的概述。张老师认为,通过阅读这本书,同学们可以对机器人领域的核心之一——机器人的建模与控制建立基本认识。2是Steven D. Levitt 和 Steven Dubner的《魔鬼经济学》。在张老师看来,拥有一个良好的思辨能力,无论是对今后的为人处世还是对专业上的工作,都十分有益,而经济学对一个人的思辨能力的培养有很大的帮助。魔鬼经济学是一本通俗易懂且趣味性很强的书,它教会人们如何透过社会现象看到背后的原理,对人的批判性思维的培养有极大帮助。
王国维先生在《人间词话》中有言:“古今之成大事业、大学问者,必有三境界“。一为”立“,二为”守“,三为”得“。张老师在科研方面的卓越追求,正是对这三重境界的诠释。对南科学子而言,无论将来做科研还是从事其他工作,都应如此。磨刀不误砍柴工,打铁还需自身硬。相信张老师的指导一定能春风化雨,为同学们带来启迪和思考,助力同学们在人生的道路上走向成功。
 

 
采访| 向沿臻
文字| 向沿臻、刘彦菁
图片| 邓苏