金耀初：初之心

金耀初，江蘇吳江人，歐洲科學院院士、國際電氣和電子工程師協(xié)會會士（IEEEFellow）。曾任芬蘭科學院與芬蘭國家創(chuàng)新局芬蘭杰出教授、德國聯(lián)邦教育與研究部洪堡人工智能教席教授?，F(xiàn)已全職加入西湖大學，受聘人工智能講席教授

歐洲科學院院士、洪堡人工智能教席教授、國際電氣和電子工程師協(xié)會會士（IEEE"Fellow）金耀初在學術界享有盛譽。與多數(shù)學者型教授不同的是，他還曾在德國本田歐洲研究院工作11年，長期任職于研發(fā)部門，先后擔任資深科學家和主任科學家。盡管在工業(yè)界積累了豐富的經驗，但他始終保持著探索基礎原理的學者之心。在闊別浙江近30年后，他選擇重返故土，全職加入西湖大學工學院，擔任人工智能講席教授。

人生：“有準備”碰到“好機會”

金耀初出生于水鄉(xiāng)蘇州，家中務農，共有五個兄弟姐妹。金耀初小時候負責給全家七口人燒飯，他特別愛看書，在做飯的時候，灶臺邊都放著書，他抽空就看上兩眼。

1980年，金耀初考上了鎮(zhèn)上的中學，高中時期全校理科排名穩(wěn)居第一。1988年、1991年及1996年，金耀初在浙江大學電機系分別獲得學士、碩士和博士學位，之后留校任教。

金耀初說：“我不設置具體的長遠目標，但我時刻在為可能出現(xiàn)的機會做準備，這是我的特點。大自然的演化機制也是這樣，如果沒有這些應對準備，環(huán)境一變就會被淘汰。”

于是，那句老生常談的“機會總是給有準備的人”，在金耀初的人生中屢屢應驗。

旁人只看到，他在讀研究生期間由自動控制領域絲滑轉入了人工智能領域，卻不知道這是因為愛去圖書館的他，偶然發(fā)現(xiàn)并自學了一本以色列學者關于機器人軌跡規(guī)劃與遺傳算法的書，由此邁入了計算智能與人工智能的世界。

旁人只看到，他在浙大任教數(shù)年后，反常規(guī)地前往德國波鴻魯爾大學開啟了第二段博士求學之旅，卻不知道他在本科和碩士階段，就學習了所有能學的第二外語，早就打下了德語基礎，并且向德國的不同學校寄送了20封紙質信，找到了這個求學機會。

旁人只看到，他在德國本田（歐洲）研究院潛心工作了11年，任職至主任科學家后，又順利回歸大學校園，被英國薩里大學計算機系聘為計算智能講席教授，卻不知道他在公司工作期間，依然保持寫論文、發(fā)論文的習慣，因此即便他因為會議沖突無法參加原定的面試，三個月后，“鐘情”于他的薩里大學還是再次發(fā)出邀請

當金耀初長期保持著“Be"prepared（有準備）”的狀態(tài)，榮譽似乎也會挨個來敲門。

洪堡教席獎被視為德國“最高學術講席”，旨在吸引優(yōu)秀的海外研究人員赴德展開工作。在人工智能領域，每年獲獎科學家不超過6名。2020年，金耀初收到了一封來自本田研究院時期的合作機構、舊相識比勒菲爾德大學的郵件，該校人工智能領域的專家BarbaraHammer教授在信中說，大學愿意提名他為洪堡教席教授?！跋嚓P專業(yè)材料他們都會準備好，我只需要同意提名并提供一份個人簡歷。于是我欣然同意了?！苯鹨趸貞浀?。于是，2021年，金耀初獲得了5年內350萬歐元的科研經費，以及在德國比勒菲爾德大學的終身教授職位。

相似的情形也發(fā)生在金耀初獲得“芬蘭杰出教授”頭銜的經歷上。這是由芬蘭國家技術創(chuàng)新局頒發(fā)的一項吸引海外人才的提名制榮譽，每年僅有十余個名額。金耀初介紹，于韋斯屈萊大學的副校長、

想象一下，一個機器人零件，就等同于一個細胞；或者，一個模塊機器人的不同模塊，就像一個生物中的不同器官；通過模擬生物發(fā)育過程的基于調控及細胞與細胞之間的相互作用機制，讓機器人像生物一樣，能夠自發(fā)完成一個特定的任務。金耀初率先將基因調控等形態(tài)發(fā)生機制應用于群機器人及模塊機器人的自組織研究，并與合作者共同提出了“形態(tài)發(fā)生機器人學”（Morphogenetic

Robotics）這一新概念。

曾任國際多目標決策學會主席的KaisaMiettinen教授是傳統(tǒng)多目標優(yōu)化研究領域的著名學者，金耀初偶然在德國的一場學術會議上與她相識，她很欣賞金耀初的工作。會議間隙，KaisaMiettinen教授跟金耀初說“我給你提名“芬蘭杰出教授”，你需要每年來芬蘭研學訪問4個月，一共3年。”金耀初欣然接受。因為這是一項榮譽，英國薩里大學也特批了這位學者每年的“芬蘭時間”。

研究：讓人工智能向大自然學習

隨著高性能計算機、互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算及傳感器等技術的普及，“深度學習”迅速興起，機器能夠從海量數(shù)據(jù)中學習，并像人類一樣識別語音和圖像。如今，大語言模型人工智能能夠進行問答交流，并完成代碼生成、文本翻譯、郵件撰寫、文案創(chuàng)作、視頻腳本編寫等任務。它被業(yè)界視為2010年左右興起的第三次人工智能浪潮中最引人注目的“一朵浪花”。

近年來，人們反復提出一個問題：人類是否會被人工智能取代？

在人工智能領域深耕30余年的金耀初認為，人類距離那一天依然遙遠，原因是基于大模型的人工智能技術只能解決特定問題，尚不具備自主學習、因果推理及創(chuàng)造新知識的能力。

在金耀初看來，突破當前大模型人工智能瓶頸的有效途徑，在于更全面、更深入地向大自然學習。其實生物智能一直是人工智能的老師，目前最為成功的深度學習，在許多方面模仿了生物特別是人腦的學習機制。但要更全面地模擬生物智能，還需另外兩個重要因素——演化與發(fā)育：演化指向大自然最基本的機制，如達爾文在19世紀提出的物競天擇、自然選擇等；發(fā)育則指生命個體從誕生到成熟的過程，如動物的受精卵發(fā)育為鳥類、獸類或人類，植物的種子生長為各類草木。

“我的研究目標是模擬并有機融合生物演化、發(fā)育與學習的最本質機制，探索實現(xiàn)通用人工智能的新途徑?！?023年7月，金耀初系統(tǒng)總結了過去15年在演化發(fā)育人工智能領域的研究成果，出版了專著《神經系統(tǒng)及形態(tài)發(fā)育的計算機演化——走向演化發(fā)育人工智能》。他希望以此為基礎，在未來10年探索新型通用人工智能技術。

在洪堡基金會的官方介紹中，金耀初被列為群智能領域的先驅。他將形態(tài)發(fā)生群智能視為自己最具創(chuàng)新性的成果之一。形態(tài)發(fā)生群智能是指通過模擬生物發(fā)育過程中的基因調控機制、細胞間相互作用及生物與環(huán)境的相互作用，實現(xiàn)一種“群體”智能行為。

為什么胚胎發(fā)育可以從一個細胞不斷分裂，最終形成特定生物？為什么同一種竹子在不同的光照條件下會呈現(xiàn)出不同的彎曲形態(tài)？“其中，并沒有人去教它們應該怎么做，完全是一個自組織的行為。這一機制在實際應用中具有重要意義，例如

群機器人或多無人機的集群編隊與協(xié)調控制?！苯鹨跽f。

想象一下，一個機器人零件，就等同于一個細胞；或者，一個模塊機器人的不同模塊，就像一個生物中的不同器官；通過模擬生物發(fā)育過程的基于調控及細胞與細胞之間的相互作用機制，讓機器人像生物一樣，能夠自發(fā)完成一個特定的任務。金耀初率先將基因調控等形態(tài)發(fā)生機制應用于群機器人及模塊機器人的自組織研究，并與合作者共同提出了“形態(tài)發(fā)生機器人學”（Morphogenetic"Robotics）這一新概念。

金耀初更為知名且影響力更大的領域，是自上世紀90年代末以來持續(xù)發(fā)展的演化計算研究。演化計算，指的正是把自然的演化規(guī)則引入到人工智能領域，以解決復雜系統(tǒng)的優(yōu)化和決策問題。比如哪個手機的性價比最好，哪款股票的投資回報率最佳，怎么設計汽車使它的阻力最小但抓地又很穩(wěn)這些實際問題本質上都屬于優(yōu)化問題。以往，這些問題通常依賴數(shù)學方法解決，人們假設存在一個解析的數(shù)學公式（即目標函數(shù)）來計算“最優(yōu)解”。然而，現(xiàn)實中的許多問題無法用簡單的數(shù)學公式描述，其復雜性堪比生物的演化過程。金耀初所做的，正是根據(jù)實際應用（主要為工業(yè)界）中碰到的，無法用傳統(tǒng)數(shù)學方法解決的復雜問題，設計相應的演化算法進行優(yōu)化。他的成果已成功應用于多個實際復雜工程系統(tǒng)優(yōu)化，尋找更優(yōu)解。

夢想：在西湖，回到它開始的地方

人工智能并不是一直像現(xiàn)在這么熱門的。金耀初見證了20世紀80年代末第二波人工智能浪潮的興起，也在90年代初期，經歷了這個領域又一次的落寞時光。他回顧道：”當時統(tǒng)計學習領域提出了許多優(yōu)秀的機器學習算法，這些算法在解決問題時比人工智能技術（如專家系統(tǒng)、人工神經網絡）表現(xiàn)更好，效果顯著。因此，人工智能領域進入了第二個‘冬天’?！?/p>

在“無人問津”的時期，金耀初堅持了下來，他專注于自己的興趣，默默耕耘，完成了博士學業(yè)，并在學術界和工業(yè)界進行了長達30年的探索與實踐。他如是解釋自己對人工智能的理解：“自然演化如何產生像人這樣的高級動物？理解生物演化、發(fā)育和學習的機理，并模擬它們來解決復雜的科學和工程問題，這便是我所理解的人工智能。我覺得很有意思?！?/p>

經歷過低谷的人，往往更懂得居安思危。眼下，人工智能雖然取得了巨大的成功并成為社會大眾關注的焦點，但在金耀初眼里，依然有許多未知需要探索和解答。他依然希望從自然中汲取靈感，學習更多知識，在人工智能領域實現(xiàn)更大突破——這正是他加入西湖大學的初心。

金耀初說：“我正在組建的實驗室名為‘可信及通用人工智能實驗室’，顧名思義，我們的目標是研究可信且通用的人工智能。具體而言，研究分為兩大方向：工業(yè)人工智能（Industrial"AI）和通用人工智能（General"AI）。我希望充分利用西湖大學的資源，在人工智能的應用與基礎研究領域發(fā)力，特別是聚焦演化發(fā)育機制與人工智能相結合的方向?！边@其中，他更掛念較晚上手、卻最前沿的研究方向“演化與發(fā)育神經網絡”（EvolutionaryDevelopmental"Neural"Systems，簡寫為EDEN），金耀初另起了個簡約的名字叫“伊甸園”，象征著初生人類懵懵懂懂的階段。這一方向目前在人工智能領域較為小眾，研究的問題也相對基礎，但金耀初有信心在10年內研發(fā)出具備自主學習能力、更接近人類智能的系統(tǒng)。

金耀初與人工智能、與科學的結緣，都始于杭州。時隔近30年，他重返夢想開始的地方，并在西湖大學這所年輕的大學中找到了理想再次起航的沃土：這里沒有硬性指標，可以自由探索，與他在德國熟悉的研究環(huán)境頗為相似。

金耀初期待與西湖大學從事不同領域研究的同行交流。他說：“我注意到西湖大學引進了許多生物工程、發(fā)育生物學和計算神經科學領域的學者。雖然目前我認識的還不多，但未來我一定會與他們展開更多合作?！苯鹨醯难芯糠较蛴袑W科交叉研究的需求，他的既往研究成果，也與計算機、機器人學、系統(tǒng)生物學、計算神經科學等不同研究方向緊密相關。

同時，他也期待著自己的實驗室中有更多年輕面孔，希望這些年輕人對做科研擁有發(fā)自內心的熱情，這便是他進行學術研究的初心。金耀初認為，“最重要的是用心，對科研有真正的熱情，千萬不要為了讀博士而讀博士”。他特意為演化發(fā)育方向的課題預留了招生名額。金耀初坦言：“我擔心學生會有短視的思維。這一領域雖然能產出許多高質量的成果，但可能并不容易發(fā)表。

責任編輯：周瑩瑩