劉江川院士:人機互動是工業資訊化和智慧化過程中關鍵一環

近年來,人機結合系統作為跨學科的前沿技術之一,受到了學界和業界的廣泛關注。近日由中國科學院生物物理研究所、中國科學院自動化研究所、懷柔科學城公司共同建設的腦認知機理與腦機融合交叉研究平臺主體結構正式封頂。專案建成後,將成為國際首個以生物腦研究為基礎、透過腦機融合探索新型智慧的實驗平臺,為中國“腦計劃”和人工智慧2。0的實施提供一個世界一流的科研平臺。

加拿大工程院院士、江行智慧創始人劉江川表示,一切工業設施最終都是為人類服務的,因此人和機器系統的互動是工業資訊化和智慧化過程中的關鍵一環。

人體是自然界億萬年的演化中創造出來的最複雜的系統之一,具備多重的感知能力,可以完成複雜的肢體動作,這兩者由神經系統連線,透過大腦形成閉環。

“大腦是這個複雜系統中的絕對核心,但是我們對它的理解至今仍然非常有限。雖然神經網路模型試圖模擬人腦的執行,但是在很大程度上還停留在表象,人的意識的產生、人腦對知識的抽象、演繹、推理等的內在機制仍有待挖掘。在很長的一段時間裡,在一些高層次的認知和決策上,現代的高速計算機仍然難以替代人腦。我們從來不認為機器在一切領域都要取代人類或者可以取代人類;事實上,如果這種情況真的發生,人類需要慎重甚至重新考慮自己存在和探索的目的。”劉江川指出。

一方面,人體感知外部環境的途徑、精細程度和速度、人腦對結構化的資料的處理能力和發出指令的速度,以及神經系統傳遞訊號的速度都已經遠遠比不上現代的計算機極其外圍裝置,更不用說說話、寫字、手勢、表情這幾個主要的對外溝通手段的資訊傳遞速度。

“因此,在未來人機結合的系統中,我們重點利用的會是大腦的高度抽象思維和決策能力,並以此驅動外部機械和電子裝置。在這個組合中,流入大腦的感測訊號將會是高維的和巨量的,是必然超出人腦負荷的,因此中間必然需要邊緣計算節點進行資訊的彙集與分析,並轉化為人腦可以接受的神經電訊號。從人腦給出的決策訊號的量是有限的,但是會被用來驅動各種形式的外部裝置,這也需要邊緣計算節點進行指令解釋和速度匹配。這個過程中,邊緣計算節點的存在連線了複雜的外部世界和大腦本身,同時又充分的隔離了兩者,正如人體本身的血腦屏障所發揮的保護大腦的功用。”劉江川表示。

另一方面,大腦本身的功能也可能發生異常,導致無法控制部分肢體,這種情況下可以利用腦機介面和邊緣計算來重新獲得腦部對肢體的控制能力。對因為中風等腦部疾病致殘的人士而言,這是協助他們恢復行動能力的非常有希望的一個探索方向。

“江行智慧在360度影片、眼球追蹤和空間聲學等沉浸式感知和互動等領域有著長期的積累,近期更取得了一系列重要成果,這些都有助於我們建立基於邊緣計算的新一代人機和腦機介面,以應用於工業和醫療等領域。”劉江川指出。

劉江川簡介:

劉江川院士:人機互動是工業資訊化和智慧化過程中關鍵一環

劉江川與加拿大第28任總督David Johnst

劉江川於1994年作為國家資訊學奧賽集訓隊成員保送入讀清華大學計算機系,1999年以優良畢業生榮譽畢業,2003年於香港科技大學計算機係獲得博士學位, 並獲得香港青年科學家獎,同年加入香港中文大學計算機任助理教授。他是香港地區第一位微軟學者,並在2017年獲得香港科技大學計算機系首屆傑出校友獎。

他目前是加拿大Simon Fraser University計算機學院的正教授和大學傑出教授(University Professor),曾任清華大學EMC講席教授(2013-2016)和清華深圳研究生院鵬城學者特聘教授(2016-2017)。也曾擔任中國科技大學、浙江大學、天津大學、深圳大學等高校的訪問教授或學術委員會成員。他於2015年獲得加拿大NSERC青年教授的最高獎項E。W。R。 Steacie紀念獎,2017年被評為IEEE Fellow,2019年當選加拿大工程院院士。

他指導的十二位博士畢業生或博士後在加拿大、美國、瑞典、香港地區的研究型大學任教(助理教授、副教授或正教授), 八位在復旦、上海交大、華中科大、中科大等國內高校任教。

他是IEEE/ACM Transactions on Networking,IEEE Transactions on Big Data, IEEE Transactions on Multimedia,IEEE Transactions on Network Science and Engineering, IEEE Internet of Things Journal等學術期刊的編委和IEEE Transactions on Mobile Computing的指導委員會委員。

他是IEEE INFOCOM 2021的程式委員會共同主席以及多個IEEE/ACM國際會議的程式委員會或指導委員會主席。他曾獲得首屆IEEE INFOCOM Test of Time Paper Award (2015)以及ACM SIGMM的兩個旗艦論文獎:ACM TOMCCAP Nicolas D。 Georganas Best Paper Award (2013)和ACM Multimedia Best Paper Award (2012),並獲得其他六次IEEE/ACM最佳論文獎。發表180餘篇國際期刊論文和200餘篇國際會議論文,總引用數超過18000次,H-index 62。