堅(jiān)定扎根實(shí)踐 重視研究落地
——云南大學(xué)副教授謝誠的教、研、產(chǎn)實(shí)踐之路

王 輝

謝誠

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(jì)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(tái)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(jì)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)M E S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(tái)和Facebook的pytorch平臺(tái)壟斷；材料基因數(shù)據(jù)庫目前以美國、德國、日本的M a t e r i a l s 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(duì)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(shí)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(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等前沿科技。學(xué)科偏向工程實(shí)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(shí)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(jì)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(jì)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(gè)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(shí)體與信息實(shí)體的映射與追溯軟件系統(tǒng)?！?/p>

雖然科研經(jīng)驗(yàn)頗豐，但謝誠說，“剛開始我就是個(gè)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?yàn)橹x誠在科研初始階段，曾因找不到研究的理論點(diǎn)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(shí)際效用的課題，這讓謝誠研究的開展有了一個(gè)基礎(chǔ)，“課題來源于生產(chǎn)中的實(shí)際需求，而不是去假定需求，才能真正保證課題的實(shí)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(xiàng)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(shí)踐中的挫折失敗，在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行驗(yàn)證，不斷迭代，把以實(shí)際能夠?yàn)樯鐣?huì)產(chǎn)生的貢獻(xiàn)作為從事科研工作的根本信念，這是一個(gè)良性循環(huán)?！?/p>

當(dāng)然，追求實(shí)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(duì)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(huì)影響畢業(yè)。但蔡教授認(rèn)為，軟件系統(tǒng)在實(shí)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?yàn)槠溆兄芨叩募夹g(shù)難度，擁有很高的研究價(jià)值！這也是謝誠堅(jiān)定走“需求驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn)室訪學(xué)。作為整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)際合作中，引入圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)知識(shí)圖譜進(jìn)行處理，研發(fā)了一種基于知識(shí)圖譜表示學(xué)習(xí)的節(jié)點(diǎn)相似度計(jì)算算法，突破了傳統(tǒng)基于圖計(jì)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(shí)候，實(shí)驗(yàn)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，Cheng’s Room，表達(dá)對(duì)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(tái)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(huì)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(shí)際應(yīng)用上，他的成果都影響深遠(yuǎn)。

在2016—2017年間，因?yàn)榫劢褂诠I(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(shí)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(dòng)反饋、調(diào)整壓鑄機(jī)的現(xiàn)場動(dòng)態(tài)參數(shù)，顯著提高鑄臺(tái)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(jí)期刊IEEE transactions on industrial informatics上。

后來，他們還研究了知識(shí)圖譜節(jié)點(diǎn)相似度的計(jì)算算法，該成果主要是構(gòu)建了知識(shí)圖譜里面可以進(jìn)行知識(shí)推理、知識(shí)相似性的計(jì)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(jí)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(dòng)站項(xiàng)目，項(xiàng)目計(jì)劃未來3年在鄉(xiāng)村部署2000個(gè)污水處理自動(dòng)站。以前該項(xiàng)目要部署大量人員運(yùn)維這些污水處理自動(dòng)站，但基于謝誠團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的工業(yè)知識(shí)圖譜的多層互聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)，項(xiàng)目很快就完成了自動(dòng)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(diǎn)管理成本。此外，因?yàn)轫?xiàng)目能夠適應(yīng)偏遠(yuǎn)山區(qū)的實(shí)際情況，使得村級(jí)污水處理站點(diǎn)的大量建設(shè)成為可能，社會(huì)效益顯著。目前，該項(xiàng)研究成果已發(fā)表在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域頂級(jí)期刊IEEE Internet of Things Journal上。

在進(jìn)一步改進(jìn)知識(shí)圖譜的應(yīng)用技術(shù)過程中，謝誠團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)知識(shí)圖譜能夠使用知識(shí)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(xiàng)成果目前已投往人工智能頂級(jí)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(diǎn)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(shí)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(shí)踐痛點(diǎn)的軟件系統(tǒng)平臺(tái)，服務(wù)于云南的社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

教研相長，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量

因?yàn)檠芯颗c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(huì)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(duì)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(shí)驗(yàn)室，另外也提供了多套高性能計(jì)算服務(wù)器、工作站等硬件資源支持；同時(shí)，他也在學(xué)術(shù)上給予了我很多指導(dǎo)，我的研究團(tuán)隊(duì)也經(jīng)常和他的團(tuán)隊(duì)一起進(jìn)行學(xué)術(shù)研討，分享交流科研的一些思路。”

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(shí)傳授出去是一種失職?！彼运磕赀€承擔(dān)120個(gè)學(xué)時(shí)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(jì)與研究等。

在課程教育中，謝誠以實(shí)踐科研的方式來進(jìn)行人才培養(yǎng)。在理論課和實(shí)驗(yàn)課中，他比較重視實(shí)驗(yàn)課?！罢n程中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，全部來源于我的科研實(shí)踐課題，而且我會(huì)非常注重考試中實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)學(xué)生真正動(dòng)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。”

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(shí)應(yīng)用在科技競賽中，這實(shí)際上是開啟了一種科研反哺教學(xué)的模式，真正實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)教融合，協(xié)同創(chuàng)新。”謝誠感慨地說。

目前，謝誠已在云南大學(xué)組建了自己的科研團(tuán)隊(duì)，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(huì)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)。