人工智能|IEEE Fellow姚新:在多目标动态优化问题中,演化计算仍有独特优势( 五 )


从本质上看,一个研究方向的规模大小与其在商业上的成功有着莫大关联。比方说,深度学习兴起的最大推手就是企业,深度学习之所以能成功,是因为其在产业中孵化出许多应用,能给企业带来经济效益,而演化计算对产业的影响力有限,「即使用演化计算设计天线,也只是设计直径为1cm的天线,而不是所有天线。」
而第二个原因,是了解演化计算的人不多。姚新感叹:「演化计算在许多场景中适用,但大家一般是先尝试了许多其他方式、发现行不通了,才会想到演化计算。」
为此,作为演化计算的忠实研究者,科研之余,姚新也将一部分的精力放在了演化计算的「布道」上,让更多人了解到研究演化计算的重要性:
在图灵发表于1948年的报告中,他就专门花了2页的篇幅探讨演化计算的思想,这也说明从很早开始,演化计算就已经是计算机科学与人工智能中不可分割的一部分。一直到2015年,Nature推出人工智能专刊时,收录了6篇长文,其中1篇(如下)就是专门讲演化计算。
人工智能|IEEE Fellow姚新:在多目标动态优化问题中,演化计算仍有独特优势
文章插图

论文链接:https://research.vu.nl/en/publications/from-evolutionary-computation-to-the-evolution-of-things
姚新介绍,演化计算与机器学习的关系,就相当于自适应的两个基础模式。机器学习是个体学习,研究如何在最短的时间内适应一个训练集,时间粒度比较短,而演化计算是群体学习,通过对解空间采样、做比较与淘汰,时间粒度比较长,两者互补,对人工智能缺一不可。
「在研究演化计算时,你是避不开机器学习的,因为从一开始,演化计算就包含在机器学习领域。早期的演化计算论文也是发表在与机器学习相关的会议与期刊。」姚新回忆,「我与张成奇认识,就是因为参加了他1993年在澳大利亚举办的全澳人工智能会议。」
姚新认为,在未来的人工智能发展中,当个体的快速学习已经研究得差不多时,人们迟早会意识到,个体的学习距离通用人工智能是有一定距离的。这时,人们一定会考虑其他的途径,演化计算便是其中的一个选择。
比方说,南京大学的周志华团队虽然一直研究机器学习,但近年来也在演化计算上有所造诣。2019年,周志华便与他的两个学生(钱超、俞扬)出版了《演化学习:理论和算法的进展》英文版一书。
除了周志华团队,中国研究演化计算的学者还有西安电子科技大学焦李成的研究团队、徐宗本院士团队、原先武汉大学康立三教授的部分学生,以及中国科技大学陈国良院士与王旭法教授所带领的学生。
在即将召开的CNCC分论坛「演化计算的下一代发展趋势」中,姚新便邀请了数位能到现场作演讲的嘉宾,包括徐宗本、焦李成、唐珂、丁庆良等学者。
据姚新介绍,此次论坛的演讲内容颇符合李国杰院士所提出的「顶天立地」的口号。徐宗本院士主要从基础理论出发,解析演化计算与机器学习的关系;丁庆良介绍如何将演化算法应用到工业控制中,解决实际问题;唐珂探讨如何用演化计算自动设计算法,而焦李成则从理论到实践系统地研究演化计算及其应用。
论坛的时长只有3个小时,姚新明白,一次「布道」并不能将问题真正吃透。所以,他更希望这个论坛是一次「播种」,将「演化计算」的种子播撒在参会者的心里。
就姚新个人而言,国内演化计算研究发展的关键点有两个:
一是做有影响力的应用,解决实际问题。与此同时,也要找到适合演化算法解决的问题,「比如2006年NASA的研究员想到用演化计算来设计直径1cm的小型卫星天线就很巧妙。当一个问题无法用数学方程描述、只能通过采样的方法做模拟优化时,演化算法的优越性便显示出来了。」