堅定扎根實踐 重視研究落地

王輝

在科學(xué)技術(shù)日益進(jìn)步的今天，各國高度重視工業(yè)和信息化的高質(zhì)量發(fā)展。比如德國的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，美國的制造業(yè)回流政策，中國的《中國制造2025計劃》，都將發(fā)展制造業(yè)作為主攻方向。

雖然處于同一賽道，但在工業(yè)和行業(yè)基礎(chǔ)平臺軟件領(lǐng)域，即服務(wù)于智慧制造的基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域，中國與美國、德國相比還有很大的差距。例如，企業(yè)生產(chǎn)計劃系統(tǒng)ERP，目前主要被德國SAP壟斷；車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)MES系統(tǒng)被西門子、GE、霍尼韋爾等企業(yè)壟斷；人工智能技術(shù)框架主要被谷歌的tensorflow平臺和Facebook的pytorch平臺壟斷；材料基因數(shù)據(jù)庫目前以美國、德國、日本的Materials Project、KeyToSteel、NIMS等為代表，國內(nèi)還處于空白階段。

“以上這些典型的基礎(chǔ)軟件或者基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，是支撐工業(yè)信息化和智能化的基礎(chǔ)，這些領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的突破，將對我國該領(lǐng)域的提升具有重大意義?！痹颇洗髮W(xué)副教授謝誠說。

從實踐出發(fā)，讓成果落地

謝誠博士畢業(yè)于上海交通大學(xué)，就讀軟件工程專業(yè)。這是一門涉及范疇非常廣的應(yīng)用學(xué)科，覆蓋了從信息學(xué)科、軟件工程等傳統(tǒng)領(lǐng)域到智能計算、機(jī)器學(xué)習(xí)等前沿科技。學(xué)科偏向工程實踐，“比如，某大型造船廠需要提升大型船舶分段的排產(chǎn)效率，我們便聚焦于實際需求，攻關(guān)具體的分段排產(chǎn)智能算法；再比如，云南一家新型材料設(shè)計企業(yè)需要建設(shè)液態(tài)金屬材料基因工程數(shù)據(jù)庫，涉及計算機(jī)及軟件領(lǐng)域范疇，我們便助力他們進(jìn)行液態(tài)金屬材料基因的算法和模型研發(fā)；還比如，上海某航天總裝廠需要精細(xì)化追溯每個細(xì)小零部件的生成管理系統(tǒng)，我們的研究便聚焦于建立物理實體與信息實體的映射與追溯軟件系統(tǒng)。”

雖然科研經(jīng)驗頗豐，但謝誠說，“剛開始我就是個寫代碼的碼農(nóng)，后來摸爬滾打多年才逐步找到研究的方向”。之所以這么說，是因為謝誠在科研初始階段，曾因找不到研究的理論點而感到迷茫。但好在他的碩士和博士導(dǎo)師蔡鴻明教授，在軟件工程領(lǐng)域有著很高的建樹，在研究方面奉行能夠在生產(chǎn)生活中產(chǎn)生實際效用的課題，這讓謝誠研究的開展有了一個基礎(chǔ)，“課題來源于生產(chǎn)中的實際需求，而不是去假定需求，才能真正保證課題的實踐意義”。

蔡教授的科研理念深刻影響了謝誠未來的科研方向，后來，即使一項研究要反復(fù)調(diào)整、優(yōu)化，謝誠也絕不空想創(chuàng)新。他說：“我們要承受實踐中的挫折失敗，在實際生產(chǎn)中進(jìn)行驗證，不斷迭代，把以實際能夠為社會產(chǎn)生的貢獻(xiàn)作為從事科研工作的根本信念，這是一個良性循環(huán)。”

當(dāng)然，追求實際應(yīng)用研究，也為求學(xué)期間的謝誠帶來了學(xué)術(shù)文章發(fā)布相對較少的難題。碩士期間，有同學(xué)告訴謝誠，專研應(yīng)用很難出學(xué)術(shù)成果，可能會影響畢業(yè)。但蔡教授認(rèn)為，軟件系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中存在的關(guān)鍵問題之所以成為行業(yè)挑戰(zhàn)，就是因為其有著很高的技術(shù)難度，擁有很高的研究價值！這也是謝誠堅定走“需求驅(qū)動的科研道路”的核心信念。

2015年，還在讀博的謝誠被公派出國，在曼哈姆大學(xué)的數(shù)據(jù)科學(xué)實驗室訪學(xué)。作為整個實驗室唯一的中國人，他不僅克服了多國語言混雜的問題，提高了國際交流能力，還在實際合作中，引入圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對知識圖譜進(jìn)行處理，研發(fā)了一種基于知識圖譜表示學(xué)習(xí)的節(jié)點相似度計算算法，突破了傳統(tǒng)基于圖計算能夠取得的最好成績，給同學(xué)留下了很深刻的印象。最后在德國訪學(xué)結(jié)束的時候，實驗室同學(xué)們把international room（國際生的學(xué)術(shù)房間）改成了謝誠的名字，Chengs Room，表達(dá)對他的認(rèn)可。

2017年，考慮到云南省急需經(jīng)濟(jì)相關(guān)的前沿技術(shù)資源來建設(shè)數(shù)字云南，而云南大學(xué)的科研平臺也在快速發(fā)展，身為云南人的謝誠毅然投入家鄉(xiāng)的建設(shè)中來， 正式入職云南大學(xué)軟件學(xué)院。為了做好科研工作，從博士變成導(dǎo)師的謝誠在云南依然保持著上海的快工作節(jié)奏，沒有絲毫懈怠，基本上每周有6？7天全部用來工作，“沒有休息已經(jīng)變成常態(tài)”，但他卻樂此不疲，將自己的科研事業(yè)扎根在這片紅土地上。

用心研究，服務(wù)于社會生產(chǎn)

在科研探索過程中，謝誠經(jīng)歷過迷茫，但研究卻并沒有因此落下，相反，無論是在學(xué)術(shù)還是在實際應(yīng)用上，他的成果都影響深遠(yuǎn)。

在2016—2017年間，因為聚焦于工業(yè)信息化和人工智能的結(jié)合研究，他們?yōu)槠囕嗇炆a(chǎn)企業(yè)中信戴卡，研發(fā)了一套工業(yè)知識圖譜構(gòu)建及智能控制的算法和軟件。這套作用于輪轂生產(chǎn)線壓鑄工藝的研究，通過智能反饋控制，能夠自動反饋、調(diào)整壓鑄機(jī)的現(xiàn)場動態(tài)參數(shù)，顯著提高鑄臺輪轂壓鑄的一次成品率。研究成果最后發(fā)表在工業(yè)信息化頂級期刊IEEE transactions on industrial informatics上。

后來，他們還研究了知識圖譜節(jié)點相似度的計算算法，該成果主要是構(gòu)建了知識圖譜里面可以進(jìn)行知識推理、知識相似性的計算，可以做到智能推薦和智能推理的控制，成果最后成功發(fā)表在領(lǐng)域頂級期刊IEEE Systems journal上。

2017年，謝誠來到云南大學(xué)后，接手了鄉(xiāng)村污水處理自動站項目，項目計劃未來3年在鄉(xiāng)村部署2000個污水處理自動站。以前該項目要部署大量人員運維這些污水處理自動站，但基于謝誠團(tuán)隊所研發(fā)的工業(yè)知識圖譜的多層互聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)，項目很快就完成了自動站智能控制系統(tǒng)的部署，并且人工成本也只有原來的20%左右，極大地降低了人力成本和站點管理成本。此外，因為項目能夠適應(yīng)偏遠(yuǎn)山區(qū)的實際情況，使得村級污水處理站點的大量建設(shè)成為可能，社會效益顯著。目前，該項研究成果已發(fā)表在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域頂級期刊IEEE Internet of Things Journal上。

在進(jìn)一步改進(jìn)知識圖譜的應(yīng)用技術(shù)過程中，謝誠團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)知識圖譜能夠使用知識代替訓(xùn)練樣本，極大地減少機(jī)器學(xué)習(xí)中所需的樣本規(guī)模。甚至某些情況下，圖譜可在零樣本學(xué)習(xí)的場景下，完成機(jī)器預(yù)測。該項成果目前已投往人工智能頂級期刊Elsevier Neural Network。

作為一名科研人員，謝誠并不滿足于此。下一步，他還將繼續(xù)結(jié)合云南數(shù)字經(jīng)濟(jì)建設(shè)重點領(lǐng)域，聚焦于信息產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)和生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域，以實際產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，突破關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)解決生產(chǎn)實踐痛點的軟件系統(tǒng)平臺，服務(wù)于云南的社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

教研相長，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量

因為研究與生產(chǎn)生活的高度結(jié)合，再加上碩博導(dǎo)師蔡鴻明教授、云南大學(xué)軟件學(xué)院和中國圖學(xué)學(xué)會的合力舉薦，2018年11月，謝誠入選中國科協(xié)“青年人才托舉工程”，成為國家高水平科技創(chuàng)新人才的重要后備力量。

對于科研工作能順利開展，謝誠不無感激地說：“云南大學(xué)軟件學(xué)院非常支持我的科研工作，從學(xué)校層面，像科技處、人事處、教務(wù)處、就業(yè)指導(dǎo)中心，都為我的科研工作提供了充足的硬件和軟件資源支持。在學(xué)院里，姚紹文院長也非常支持我的工作，提供了充足的場地、實驗室，另外也提供了多套高性能計算服務(wù)器、工作站等硬件資源支持；同時，他也在學(xué)術(shù)上給予了我很多指導(dǎo)，我的研究團(tuán)隊也經(jīng)常和他的團(tuán)隊一起進(jìn)行學(xué)術(shù)研討，分享交流科研的一些思路?！?/p>

除了潛心做研究，謝誠還在云南大學(xué)從事教學(xué)工作。他說：“作為一名大學(xué)教授，不把知識傳授出去是一種失職。”所以他每年還承擔(dān)120個學(xué)時以上的課程，包括專業(yè)數(shù)據(jù)庫概論、軟件工程、創(chuàng)新設(shè)計與研究等。

在課程教育中，謝誠以實踐科研的方式來進(jìn)行人才培養(yǎng)。在理論課和實驗課中，他比較重視實驗課。“課程中的實驗項目，全部來源于我的科研實踐課題，而且我會非常注重考試中實踐項目的設(shè)計，評價學(xué)生真正動手做出來的成果的性能指標(biāo)是否能達(dá)到要求，理論測試反倒不是最重要的?！?/p>

得益于此，最近幾年，軟件學(xué)院本科生在互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽、挑戰(zhàn)杯和軟件創(chuàng)新大賽中，都取得了非常好的成績?！爸笇?dǎo)學(xué)生參加學(xué)科競賽，就是要求他們把課本知識應(yīng)用在科技競賽中，這實際上是開啟了一種科研反哺教學(xué)的模式，真正實現(xiàn)了產(chǎn)教融合，協(xié)同創(chuàng)新?！敝x誠感慨地說。

目前，謝誠已在云南大學(xué)組建了自己的科研團(tuán)隊，包括1名講師、1位準(zhǔn)博士、8位研究生和8位優(yōu)秀的本科生。未來，也許還會有很多的技術(shù)難關(guān)需要攻克，但謝誠相信，只要奮進(jìn)的科研人才源源不斷，就沒有攻克不了的難關(guān)。