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寄情数据辟疆土 智创城市话未来

来源:  发布时间:2019-09-20

——记北京理工大学计算机学院副院长刘驰
  
□ 胡 敬

  
  
  大数据、物联网、人工智能赋能下的下一代城市,成为新型的“智慧城市”。人类的衣食住行等生活方式也在其中发生着深刻的变革。而智慧城市发展的重要基石是海量数据资源的积累与采集,即:大数据获取技术。从这个意义上讲,没有数据资源,就没有智慧城市。而随着信息化步伐、数字经济的逐渐深入,传统从互联网上获取数据已经远远不能满足大数据分析与挖掘的要求,这就要求科学工作者跳出固有思维的束缚,研究“人、机、物”(人、机器人、物联网)三元深度融合与协同基础上的大数据获取技术。
  18年来,北京理工大学计算机学院副院长、教授、博士生导师刘驰积极参与着“智慧城市”关键技术的攻关。这位1984年出生的副院长,在中国科学院院士梅宏的带领下,正抽丝剥茧地推动着面向智慧城市的群智数据采集技术的发展。
  
十八年汗水辛勤浇灌,大数据学术新秀冉冉升起
  
  18岁第一批加入中国共产党,本科就读于清华大学,又于英国帝国理工学院取得博士学位,刘驰一直努力要求自己做一名“又红又专”的青年科技工作者,他的科研之路可谓“星光熠熠”,但不为人知的是一路上的汗水与坚持不懈地付出。
  2006年,刘驰刚刚从清华本科毕业,由时任中国工程院副院长邬贺铨院士推荐,来到英国帝国理工学院不久就接手欧盟第六框架项目中的无线城域网路由与调度策略研究。从生活关到语言关,尽管每一步都十分不易,但他倔强的性格从未让自己放弃。2010年,年仅25岁博士毕业后,到2013年的3年间,刘驰相继在德国电信研究总院做博士后研究、在美国IBM TJ Watson研究中心和IBM中国研究院任研究主管,领导了多个与移动计算、物联网和数据中心相关的项目。在世界云计算与物联网学术界飞速发展的那段时间,刘驰的研究从物联网应用基础架构、数据中心网络流量监控到群智感知,从未离开热点,也切切实实的推动着产业的发展。
  2013年,在所有人看来刘驰的事业刚刚走向正轨的时候,他毅然离开IBM,白手起家,以副教授的身份加入北京理工大学。用他的话说,是自己对三尺讲台的热爱,和对学术梦想的执着追求,让他投身高等教育事业。次年,刘驰破格获评教授,从此他的大数据获取技术科学梦想扬帆起航。
  2015年,刘驰入选国家人社部“高层次留学人才回国资助计划”;2016年,入选中国科协“青年人才托举工程”、陕西省第八批“百人计划”(短期项目)、国家“十二五”轻工业科技创新先进个人、中国电子学会优秀科技工作者;2017年,获评中国物联网年度人物;2019年,刘驰获评英国工程技术学会最高荣誉——会士(IET Fellow),Google Scholar索引达到2800余次,H index为25。
  他同时获得中国物流与采购联合会科技进步奖一等奖、中国电子学会自然科学奖二等奖、中国轻工业联合会科技进步奖三等奖,并在2016年10月31日被《科技日报》——《前沿人物》专栏深度报道。
  与此同时,刘驰活跃在国内外学术界,他担任中国电子学会理事、中国职业教育学会理事、国家自然科学基金会评专家、卡塔尔国家自然基金外籍评委、中国电子学会物联网专委会副秘书长、中国计算机学院普适计算和大数据两个专委会委员、中国自动化学会大数据专委会委员、中国通信学会物联网专委会委员等。用刘驰的话说,中国的青年科技工作者要更多地为国内学术界服务,同时要有自信,努力走向国际舞台,展示中国青年学者的风采。
  
攻克物联网通用技术瓶颈,开辟群智感知新技术热土
  
  针对面向智慧城市的群智数据采集技术的研究,刘驰信心满满,决定成为这个领域第一批“吃螃蟹的人”,争取为大数据获取技术的发展做一些贡献。
  在研究重点上,从2013年起,他从物联网传感器技术、新型智能终端技术这两个子问题入手做了深入研究。
  针对科学问题之——物联网传感器技术,他表示,物联网类大数据的获取依赖于海量异构传感设备的部署与互联,而其重点在于对其进行有效的设备命名,并针对其异构多元接入协议,设计出一种“透明”的寻址方式。最后,要能动态调整其“唤醒—休眠”的工作模式从而最大程度上地延长网络寿命。刘驰与团队成功提出了满足物联网传感设备的通用命名、寻址和属性服务的中间件架构,用来桥接物联网中千差万别的平台、传感器和应用。刘驰兴奋地表示:“我们的创新点在于提出了基于传感器属性的命名方案,并利用Restful资源建立了层次化寻址方式”。接下来,刘驰提出了一种“面向数据质量的传感器—任务相关性”度量,在提出“关键涵盖集”这一概念的基础之上,确定传感器选择算法。团队继而又建立了物联网控制信号在传感器之间的传输延迟模型,并对满足最大时延下的传感器运行参数进行了数学推导,在理论层面上有所突破。
  这些在别人看来有些晦涩枯燥的研究方向,刘驰始终都甘之如饴。他在另一问题智能终端技术上也取得了重要进展。
  针对科学问题二——智能终端技术,刘驰认为,随着以智能手机为代表的可穿戴设备的普及,物联网类大数据的获取可以以“人”为中心,利用人所携带的智能终端主动收集数据,形成群智感知的大数据获取新模式。刘驰自2011年起开始研究群智感知,第一篇文章发表在IEEE SECON 2011国际会议上,也是国内较早群智感知方面的研究成果。设备要节能,感知任务的多元信息质量需求要满足,人的干预与协作要考虑,这三点成为了群智数据采集的重要约束和目标。设计好的算法来选择最优的数据提供者,并为其推荐最优感知行为是刘驰研究的重点。他提出了一种多元数据质量满意度指标、一种能耗指标。接下来,“我们还提出了一种分布式、多稳态有限状态机链的Gur Game框架。”刘驰如是介绍道。与此同时,他还提出了一种可以满足所有任务数据质量的参与者选择算法。
  这些研究成果获得国际同行专家积极评价,例如:美国UCLA大学M.B. Srivastava教授(IEEE Fellow)在ACM ToSN的长文中指出刘驰的工作“成了实时管理传感器网络来提供动态事件监测服务的驱动力”;美国密苏里技术大学讲席教授S.K.Das教授(IEEE Fellow)发表在ACM ToSN的长文中认为刘驰的工作是:“最早引入信息质量来设计激励机制的工作之一”。顶级期刊IEEE IoT Journal上发表的综述论文肯定了刘驰的研究工作是“具有代表性的,提出的网络管理框架解决了三个根本问题:节能、提供信息质量和激励用户参与”。
  
人工智能赋能群智感知研究,人机协同开辟数据获取新路
  
  近两年来,随着无人机、无人车技术的成熟、产品化的深入,刘驰一直在思索一个新的问题:以“人”为中心的群智感知技术能不能扩展到“人机协同”的新方式。新一代智慧城市需要突破性的、颠覆性的技术,特别是当城市遇到自然灾害、紧急事件的时候,部署传感器是来不及的,用人做群智感知也是不可能的,那怎么办?“新一代智慧城市中的大数据获取需要人机协同”,刘驰兴奋地说,“深度强化学习技术已经在Alpha Go、Atari Games等多个场景取得了不差于人类水平的成绩,因此为人机协同群智感知系统中的任务调度提供了可能。”在这个全新的研究领域,刘驰的团队是领先的。他们连续在本领域顶级刊物IEEE Journal of Selected Areas in Communications,IEEE Transactions on Mobile Computing上发文3篇,在对智慧城市数据获取环境做了精确时空数据建模和特征提取的基础上,提出了多智能体、连续动作空间、分布式深度强化学习框架,调度无人设备最优的采集城市摄像头的数据,取得突破性进展。
  许多人说他“常在顶峰,少有波谷”,但背后的辛酸也许只有刘驰自己才知晓。凭着对教师这一职业的无限崇敬、凭着对科学研究的无限畅想,刘驰一直在努力。在收获无数耀眼瞩目的成果后,也让他更清晰地认识到数据的魅力,更促使他跨越时间的广度与深度,勇做一名“大数据科学工匠”。科
  

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2024年3月

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