○文/陳國輝
殫精竭慮甘奉獻(xiàn) 矢志不渝創(chuàng)新路
——記著名知識工程與大數(shù)據(jù)挖掘?qū)<覘畋褰淌?/p>
○文/陳國輝
在推動祖國創(chuàng)新發(fā)展的歷史進(jìn)程中,總有一種人秉持一顆矢志不渝的愛國心為國家奉獻(xiàn)青春和智慧。北京科技大學(xué)計算機(jī)與通信工程學(xué)院終身教授(首席一級)、博士生導(dǎo)師楊炳儒教授就是其中一個。他喜歡另辟蹊徑,喜歡挑戰(zhàn)國際前沿,并用知識和積累的經(jīng)驗為祖國科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)力量;他不畏權(quán)威、不畏流言,始終堅持自己的夢想,用獨特的傳授方式給學(xué)生帶來精彩的課堂;他憧憬未來、憧憬明天,盡心盡力為國家的科研創(chuàng)新做貢獻(xiàn)。
楊炳儒教授自1964年大學(xué)畢業(yè)后,基本上未間斷系統(tǒng)的學(xué)術(shù)積累,他主要從事現(xiàn)代數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的教學(xué)與研究工作,其主要研究方向是知識工程。在他看來,作為一個合格的大學(xué)老師,必須教學(xué)、科研并重發(fā)展。因此,他用近20年的時間,在科研與教學(xué)領(lǐng)域分別構(gòu)建與完善了被廣泛評價為原創(chuàng)性的兩個理論體系——“基于內(nèi)在認(rèn)知機(jī)理的知識發(fā)現(xiàn)理論體系KDTICM”與“認(rèn)知結(jié)構(gòu)教學(xué)方法論體系(簡稱KM教學(xué)法)”,具有極高的科學(xué)價值和社會價值。
楊炳儒教授說,從1990年始他們便在國際視角下另辟蹊徑,首次從認(rèn)知科學(xué)、數(shù)理邏輯、哲學(xué)方法論相融合的學(xué)術(shù)思想出發(fā),在知識工程領(lǐng)域的總體架構(gòu)下的知識表示與推理機(jī)制、知識發(fā)現(xiàn)與知識獲取、新型智能系統(tǒng)構(gòu)造等方面進(jìn)行了深入研究。他的團(tuán)隊也因此成為國內(nèi)較早進(jìn)入知識發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的科研團(tuán)隊,并參加了許多相關(guān)的國際會議與國際合作研發(fā)工作,做出了一系列被廣泛評價為原創(chuàng)性的科研成果:1.知識表示:提出一種新的知識表示方法——語言場及其理論;2.推理機(jī)制: 單一與綜合語言場下因果關(guān)系定性推理、廣義細(xì)胞自動機(jī)與廣義歸納邏輯因果模型、Fuzzy B-D型代數(shù)結(jié)構(gòu)與多層次結(jié)構(gòu)邏輯等;3.知識獲?。旱玫搅藢<抑R的歸納獲取在機(jī)理、算法、環(huán)境、技術(shù)等方面的一系列成果,解決了先前未解或難解的智能控制與智能管理的四類重要問題。
知識發(fā)現(xiàn)(KD)或數(shù)據(jù)挖掘(DM)是1989年提出的新興、交叉、邊緣學(xué)科,楊炳儒教授是國內(nèi)較早進(jìn)入該領(lǐng)域的學(xué)者;在KD&DM領(lǐng)域歷經(jīng)20多年系統(tǒng)、深入地工作,大致分作五個階段:發(fā)現(xiàn)潛在的作為內(nèi)在機(jī)理的4條規(guī)律(機(jī)制)——構(gòu)建被廣泛評價為原創(chuàng)性理論KDTICM(基于內(nèi)在認(rèn)知機(jī)理的知識發(fā)現(xiàn)理論)——KDTICM的縱深拓展——KDTICM及其拓展的應(yīng)用研究——類大數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)挖掘。
目前,KDTICM及其拓展已經(jīng)成功地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育、氣象、國際商務(wù)、稅務(wù)、數(shù)字資源整合、中醫(yī)、煤礦生產(chǎn)、礦業(yè)生產(chǎn)、銀聯(lián)商務(wù)、企業(yè)創(chuàng)新、鋁電解、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測等13個領(lǐng)域,有效地驗證了理論體系及其拓展;解決了一些領(lǐng)域中的典型問題,得到國際著名學(xué)府與科學(xué)家的好評,并引發(fā)國外學(xué)者主動提出合作研究。
二十余年如一日,楊炳儒教授帶領(lǐng)科研團(tuán)隊不受外界的影響,矢志不渝,從容面對單調(diào)枯燥的科研數(shù)據(jù),一直在知識發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域潛心研究,做出了自己想要的成績。
楊炳儒教授介紹說,大數(shù)據(jù)分析與挖掘是大數(shù)據(jù)領(lǐng)域公認(rèn)的核心技術(shù)。隨著大數(shù)據(jù)的急劇涌現(xiàn),使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)無法解決在線過程控制、決策、預(yù)測等領(lǐng)域中的若干難題。
近年來,在完成國家自然科學(xué)基金等項目的基礎(chǔ)上,得到了多關(guān)系挖掘、KDK、Fuzzy認(rèn)知圖等系列性研究成果并綜合集成,發(fā)明了基于KDTICM、領(lǐng)域知識驅(qū)動、形態(tài)遞進(jìn)的“類大數(shù)據(jù)挖掘特質(zhì)技法庫構(gòu)造技術(shù)”,并做出了5個典型示范應(yīng)用。
針對大數(shù)據(jù)挖掘(BDM),楊炳儒教授團(tuán)隊首次提出“BDM內(nèi)在機(jī)理”。BDM是數(shù)據(jù)積累的量變過程轉(zhuǎn)化為質(zhì)變過程(即數(shù)據(jù)智能)的臨界點上最關(guān)鍵和最有價值的工作 。對于處在朦朧狀態(tài)中的BDM,不應(yīng)該也不可能延續(xù)傳統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)挖掘(DM)主流發(fā)展的軌跡——高效可擴(kuò)展性算法及其應(yīng)用的研究;因為存在著比算法更為重要的先導(dǎo)性內(nèi)在機(jī)理與過程模型的創(chuàng)新性研究。其內(nèi)在機(jī)理的主要內(nèi)容包括雙庫對應(yīng)原理(機(jī)制),信息擴(kuò)張原理(機(jī)制),生態(tài)演化與生態(tài)再造原理(機(jī)制),以及泛互克性原理(機(jī)制)等。針對剛剛起步的大數(shù)據(jù)挖掘,楊炳儒教授在國內(nèi)外首次提出全新的、與傳統(tǒng)的DM有著本質(zhì)區(qū)別的“BDM過程模型總體架構(gòu)”;并給出總體架構(gòu)各個層面的探索性詮釋。相關(guān)成果在以“大融合·大變革·大突破——大數(shù)據(jù)時代的工業(yè)變革”為主題的“2015中國工業(yè)大數(shù)據(jù)大會”上,應(yīng)邀作了題為《大數(shù)據(jù)挖掘進(jìn)展的全景視圖縮放》的演講,引起與會者廣泛關(guān)注,得到業(yè)界高度評價。他首次提出了“第四范式下大數(shù)據(jù)挖掘內(nèi)在機(jī)理與過程模型的突破”與“基于認(rèn)知與生態(tài)機(jī)理的大數(shù)據(jù)挖掘總體架構(gòu)”等多項研究成果,得到IEEE國際頂級會議的高度評價。近階段,他們又作出了5個研發(fā)項目的頂層設(shè)計架構(gòu),確定了“深度融合云計算的大數(shù)據(jù)挖掘過程模型與典型算法的技術(shù)研發(fā)及其應(yīng)用”、“制造業(yè)CPS研發(fā)”等項研發(fā)目標(biāo);并結(jié)合實際領(lǐng)域開展應(yīng)用示范工作。
此外,楊炳儒教授針對用于項目與工程應(yīng)用層面的應(yīng)用軟件研發(fā)的必要性與緊迫性,提出BDM若干算法的探索性研究,以填補(bǔ)國內(nèi)外空白,適應(yīng)智能決策、智能預(yù)測、企業(yè)智慧與創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的迫切需求。近期在我國大數(shù)據(jù)中心城市貴陽市與貴州大學(xué)合作申報了相關(guān)大數(shù)據(jù)項目,即目前最急切需要的大數(shù)據(jù)挖掘軟件產(chǎn)品的研發(fā)。能夠踏踏實實出成績,真正為國家在科學(xué)領(lǐng)域做點實事,能夠跟隨世界潮流,楊教授心里感到非常滿足。
在教學(xué)方面,楊炳儒曾提出一個系列性核心論雛形:知識邏輯結(jié)構(gòu)核心論教學(xué)觀——知識邏輯結(jié)構(gòu)與思維形式注記相融合教學(xué)法——認(rèn)知結(jié)構(gòu)教學(xué)方法論(KM教學(xué)法),并采用多種創(chuàng)新模式推廣應(yīng)用。他在國內(nèi)開展了專題研討會,在國際上發(fā)表了二十多篇相關(guān)論文,被專家鑒定為:“該課題研究成果豐富,應(yīng)用效果良好,在高等教育教學(xué)改革領(lǐng)域取得了高水平的原創(chuàng)性成果,具有示范推廣價值”,“在國內(nèi)外同類研究成果中處于領(lǐng)先地位,對我國高等教育教學(xué)創(chuàng)新與改革起到示范作用”,并引領(lǐng)國內(nèi)多所高校教師自發(fā)地實施KM教學(xué)法。
作為大學(xué)教授,楊炳儒目前講授12門課程,全部脫書脫稿,多次觀摩教學(xué),力求教學(xué)的科學(xué)性與藝術(shù)性,博得聽課師生的一致贊譽。他對自己的學(xué)生要求非常嚴(yán)格,包括在知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)、方法論結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新思維等方面要求同步提升。因為知道只有在數(shù)學(xué)、哲學(xué)和邏輯三方面都有所建樹者,才有可能成為“雄厚基礎(chǔ)型”而非“點深入型”,才能做出杰出貢獻(xiàn)。
對于如何修煉成才,楊炳儒教授總結(jié)了一套模式圖。他表示:成才的第一個階段就是學(xué)習(xí)階段,因為即使讀完博士,也僅僅是剛進(jìn)入科學(xué)殿堂的大門,離成才還很遠(yuǎn)。所以在一個科學(xué)研究領(lǐng)域的知識爆炸時代,要想做出一定的成就,就必須有較長時間的知識訓(xùn)練和能力訓(xùn)練,要有一定的境界和經(jīng)驗。所以科學(xué)研究就是在有動力的前提下,通過全面的知識能力、經(jīng)驗各方面不斷的訓(xùn)練,來培養(yǎng)很深的知識內(nèi)涵,才能夠真正適應(yīng)社會發(fā)展的需要。只有為企業(yè)創(chuàng)造出實用的創(chuàng)新性產(chǎn)品和技術(shù),才能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。多年來,楊炳儒的科研和教學(xué)成果得到了國內(nèi)外專家學(xué)者的一致贊譽。在科研方面,他先后在國內(nèi)外期刊與重要國際會議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文637篇,經(jīng)查新2000-2012年被SCI、EI、ISTP收錄共253篇,總計他引3399次;出版專著9部、合著8部;通過國家與省部級正式鑒定或驗收的科研課題近40項(均為課題負(fù)責(zé)人);獨獲國際重要科技獎勵3項(由ISI與WORLDCOMP獎項評選委員會聯(lián)合頒發(fā)的“成就獎”、“成就獎”與“杰出成就獎”;在世界范圍內(nèi)2次獲獎?wù)邇H有12位);獲得位列第一名的國內(nèi)省部級科技獎勵13項;以唯一發(fā)明人獲10項國家發(fā)明專利證書(4項待發(fā))、4項計算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書和1項軟件產(chǎn)品證書。2006年評為“信息產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新先進(jìn)工作者”,2012年評為“優(yōu)秀科技工作者”。他還建立了多個研究基地與協(xié)作基地,大力推廣應(yīng)用研究成果。
在教學(xué)方面,2015年,楊炳儒教授獲得“第七批國家精品視頻公開課”——主講“知識工程”,獲高度評價;獲教學(xué)研究成果獎18項;發(fā)表30篇教學(xué)研究論文;承擔(dān)11項國家與省部級教改項目;獨編與主編10部教材(含精品教材與十二五規(guī)劃教材);在中央電視臺、天津電視臺講授價值工程,獲獎與好評。先后培養(yǎng)與指導(dǎo)青年教師2名、博士后2名、博士生79名、碩士生87名、外國留學(xué)生10名,總計180名。
基于這些成就與貢獻(xiàn),楊炳儒教授被載入《世界數(shù)學(xué)家名錄》、《世界名人錄》、《世界科技咨詢專家》、《世界優(yōu)秀人才名錄》,《中國新聞》、《科技日報》、《人民畫報》、《中國畫報》、新華社、中國科學(xué)院等以“著名信息工程專家”、“著名知識工程專家”、“著名計算機(jī)科學(xué)家知識發(fā)現(xiàn)專家”等為題對其做了報道,天津電視臺曾用中英文向國內(nèi)外做過相關(guān)報道。2007年遴選為中國工程院院士有效候選人。
自國家提出創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略以來,我國呈現(xiàn)出人人創(chuàng)新、人人創(chuàng)業(yè)的良好局面。在楊炳儒教授看來,如果精準(zhǔn)的來談創(chuàng)新概念的話,創(chuàng)新是有層次的:第一,創(chuàng)新是一種組合技術(shù),是一種把精華的元素集中起來整合形成的創(chuàng)新,或者消化集成國外的一些東西加以創(chuàng)新;第二,創(chuàng)新可以是一種改進(jìn)型的;第三,創(chuàng)新是提出一種全新的專題研究方向或技法;第四,最高級的創(chuàng)新,屬于開創(chuàng)新學(xué)科、新領(lǐng)域的創(chuàng)新。楊炳儒教授喜歡有意義的原創(chuàng)型的創(chuàng)新,可以結(jié)合一些領(lǐng)域前沿典型問題進(jìn)行深入探討的創(chuàng)新;即在某個專題或者某個框架下,基于雄厚基礎(chǔ)把握整個宏觀層面,做出原創(chuàng)性或體系性的成果;這種“大膽”的成果就需要十年、二十年,甚至更長時間的深入研究和探索。
人們希望有更多像楊教授一樣的高知學(xué)者,淡泊名利、篤信精勤的行走在科研創(chuàng)新的道路上,為我們共同的創(chuàng)新強(qiáng)國夢注入源源不斷的力量。