“他為未來建立人機融合機器人開了先例，我們復(fù)旦機器人學(xué)科準(zhǔn)備通過生機融合智能機器人、全息智能機器人、至善智能機器人三個階段，向新物種機器人邁進。”復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院副院長、復(fù)旦大學(xué)智能機器人研究院院長甘中學(xué)，日前在復(fù)旦大學(xué)管理學(xué)院“瞰見|云課堂”就“新工科與發(fā)明創(chuàng)造”發(fā)表演講。

 

　　【從工業(yè)革命看新工科發(fā)展路徑】

 

　　新工科到底新在什么地方？甘中學(xué)說，新工科新就新在“發(fā)明創(chuàng)造”這四個字上，新工科既不同于科學(xué)的理科，也不同于傳統(tǒng)的工科，而是要“構(gòu)建發(fā)明創(chuàng)造工程，突破學(xué)科交叉融合”。

 

　　深刻理解歷次工業(yè)革命發(fā)展的歷史，就可以“窺見”新工科的本質(zhì)。第一次工業(yè)革命的標(biāo)志物是蒸汽機?？赡芎芏嗳苏J為蒸汽機是瓦特發(fā)明的，其實瓦特不是第一個發(fā)明者，而是遠在一世紀的數(shù)學(xué)家希羅。他觀察到當(dāng)溫度上升產(chǎn)生蒸汽后，茶爐就具有了把茶壺頂起來的力量，于是發(fā)明了一個“汽轉(zhuǎn)球”，這就是蒸汽機的雛形。直到十四世紀，英國工程師托馬斯·賽維利把它做成了最原始的蒸汽機，但它效率不高，不能作為動力支撐工業(yè)生產(chǎn)。這時，在學(xué)校實驗室做實驗的瓦特通過分析總結(jié)發(fā)明了離心調(diào)速器，就能有效控制蒸汽機的速度，大大提高了效率，這也是瓦特改良蒸汽機的一個重要標(biāo)志。后來，瓦特與英國投資家合作申請了專利，使蒸汽機逐漸走向了產(chǎn)業(yè)化。

 

　　第二次工業(yè)革命的標(biāo)志物是發(fā)電機。在法拉第發(fā)明發(fā)電機之前，奧斯特已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁現(xiàn)象，安培也證明了磁現(xiàn)象和電流之間的關(guān)系，但他們并沒有發(fā)明動力機械發(fā)動機。通過多次實驗，法拉第感受到應(yīng)該是有一個場，使得電磁之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)換。由于法拉第沒有受到完整的教育，還不能說清楚這一原理。40年后，根據(jù)法拉第的實驗筆記，數(shù)學(xué)家兼物理學(xué)家麥克斯韋天才地創(chuàng)造了“麥克斯韋方程”。自這以后，特斯拉、西門子發(fā)明了直流電機，特斯拉發(fā)明了交流電機，令發(fā)電機成為第二個潛在動力。直到西門子將直流電機申請專利，并找到投資家使其產(chǎn)業(yè)化，成為第二次工業(yè)革命的標(biāo)志。

 

　　“可見，發(fā)明創(chuàng)造是工業(yè)革命的一個爆破點。”甘中學(xué)說，從前幾次工業(yè)革命中可以看到兩個循環(huán)：一是發(fā)明成功的循環(huán)，首先是觀察得到概念，接著構(gòu)想設(shè)計，然后做實驗，實驗中遇到不解的問題就去尋求原理，并根據(jù)原理設(shè)計改造、再實驗、抽象原理、再設(shè)計改進，循環(huán)往復(fù)，直至成功。二是產(chǎn)業(yè)化的循環(huán)。在實驗室做出產(chǎn)品是第一步，但要真正走到市場上產(chǎn)業(yè)化，還需要實現(xiàn)第二個循環(huán)，從實驗室到公司和投資，再反復(fù)實驗室，再到公司，再到市場，再到資本。

 

　　【如何造就新工科的發(fā)明創(chuàng)造人才】

 

　　“新工科建設(shè)的要點就是多學(xué)科的交叉融合，是科學(xué)、人文、工程、管理的交叉融合。”甘中學(xué)說，前段時間通過復(fù)旦大學(xué)的多學(xué)科交叉，團隊研制出了消殺機器人，一共用了兩個月，比過去快2到3倍。

 

　　在他看來，新工科培養(yǎng)的人才應(yīng)該具備第一性原理思維和批判精神的思維，此外還要有觀察實驗?zāi)芰?、想象?gòu)想能力、洞察抽象能力、合成執(zhí)行能力、協(xié)作領(lǐng)導(dǎo)能力。但不見得每一個工科人員都要具備以上所有能力，一個工程科學(xué)家具備前三個就足夠了。如果還要能做設(shè)計，就得往下走，要做工程師就要有前四個能力。如果做產(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖，就要具備五個能力，特別是要具有協(xié)作和領(lǐng)導(dǎo)的能力。

 

　　“過去認為工科只培養(yǎng)杰出工程人才，這種說法是比較偏頗的。工程科學(xué)家、發(fā)明家、杰出工程人員和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖都屬于新工科。”他說，為了培養(yǎng)新工科人才，復(fù)旦智能機器人研究院提出的口號就是“培育發(fā)明創(chuàng)造人才，創(chuàng)建發(fā)明創(chuàng)造工程”。

 

　　“如果簡單地用一個關(guān)鍵詞來代替新工科，就是頂天立地：頂天是從0到1的原創(chuàng)，立地是從1到10、到n，這是一個轉(zhuǎn)化的過程。”甘中學(xué)說。從1到10強調(diào)核心技術(shù)攻關(guān)，從10到n是要對接市場，形成創(chuàng)新產(chǎn)品，促進新生業(yè)態(tài)。

 

　　新工科背景下，機器人領(lǐng)域在哪些方向可能會有比較重大的突破？他認為，傳統(tǒng)的工業(yè)機器人實際上是自動化工具，通過控制機器人的運動代替人類機械化重復(fù)性的勞動，但現(xiàn)在要真正把機器人做成人，賦予其感知器官，讓它能夠像人一樣處理各種復(fù)雜的事物。另一發(fā)展方向則是個性化的、即插即用的機器人，如掃地機器人、拖地機器人、炒菜機器人等。

 

　　人類社會已經(jīng)歷了四次工業(yè)革命，中國并不是引領(lǐng)者。在甘中學(xué)看來，未來的第五次工業(yè)革命或許有兩大方向，基于“碳中和”的綠色智能生態(tài)革命，以及基于生物科技的人類自我革命。中國能否成為引領(lǐng)者？他表示，期待著新工科建設(shè)下，涌現(xiàn)出具有前瞻性的工程科學(xué)家、發(fā)明家、工程大師和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖。