深圳訊 機器人的誕生和機器人學的建立及發展，是20世紀自動控制領域的重要進展。開展機器人領域的科學研究，是事關“中國智造”的大計，對提高我國工業機器人產業發展競爭力，滿足我國對高端製造技術發展的需要，都有着積極的意義。
加拿大工程院院士張宏2020年加入南科大電子與電氣工程系任講席教授。他自1982年起從事機器人領域的研發工作，至今已三十載有餘，專注於移動機器人視覺導航、工業機器人運動學與動力學、多指靈巧手規劃和控制、觸覺傳感與伺服及羣體機器人協調控制等領域的研究。截至目前，張宏已發表論文250餘篇，總引次數達6700餘次（Google Scholar），近五年被引用2800餘次。
他為何選擇回國加入南科大？他有哪些科學研究和培養人才的心得？現在就讓我們走近張宏院士，聽聽他的故事。
追求卓越，這也是南科大人的共同追求
2020年，在海外求學工作多年的張宏，結束了多年的海外學習任教生涯，選擇回國加入南科大，成為這所年輕大學中的一員。在南科大，像張宏這樣放棄國外工作回國的科學家比比皆是。張宏説，自己是一個不願意在舒適圈待着的人，相較於安穩，他更喜歡創新和突破自我。而這些恰好和南科大“敢闖敢試、求真務實、改革創新、追求卓越”的創校精神不謀而合。
張宏已經在機器人領域鑽研了三十多年。從最開始偏工業機器人，再轉向到移動機器人，到現在開始研究一些計算機視覺的問題，張宏一直在傳感方向不斷地深入研究，用計算機的算法把原始數據轉化為對機器人決策有用的信息。談及專業領域，張宏表示，在計算機視覺方面，中國發表的高水平文章在世界上佔比還是很高的，但是平均水平來説，還可以有更大的提升空間。因此，張宏想在南科大組建一支高精尖的隊伍，為相關領域發展貢獻自己的一份力量。張宏説：“敢闖敢試，敢為人先，在南科大，不論是老師還是學生，都有這種精神特質。同時，我們要追求卓越，要做就要做到最好，這也是南科大人的共同追求。”他對在南科大開啓幹事創業的新徵程滿懷期待、充滿信心。
老師的重要作用就是幫助學生髮現興趣和問題
“搞科研是一件非常枯燥的事情，但熱愛科研的人為什麼不感到痛苦？就是因為他們產生了好奇心。你覺得這個有意思，你就會一直鑽研下去，你就不覺得這是一件枯燥的事情。作為老師，我們的一個重要作用就是激發學生興趣，幫助學生髮現問題，開啓學生更多的可能性。”張宏説。
張宏在辦公室
在張宏看來，老師並不是兩個口袋裏裝了很多課題，隨便給學生掏出來一個。老師可以幫助學生的，就是説什麼方向比較有意思，然後讓學生自己去嘗試。比如，想把一張紙從桌子上拿起來，除了用手拿之外還有什麼方法？要怎樣去完成這件事？就可以引導學生儘可能地把世界上研究過類似問題的方法全部蒐集出來，嘗試看看這些已有的方案是不是可以解決這個問題。如果不能解決，那麼這個失敗的模式就是現在研究的起點，要重視失敗給我們的啓發。張宏説：“我們是無法藉助想象去發現問題出現在什麼地方，所以在不斷嘗試中挖掘問題，往往是非常有意思和有價值的事情。”
在遇到和學生意見分歧時，張宏會給學生分享過去的經驗，分析細節問題。張宏常常説：“老師不一定是對的，因為老師隨着知識的增加，可能慢慢有一些保守的傾向，就好像那些對技術瞭解比較多的人，後面可能會對技術本身產生焦慮，他們往往充分考慮各種條件之後才去做，他們認為只有這樣才會成功。學生有種初生牛犢不怕虎的衝勁兒，他們不知道路上有懸崖陷阱，而老師可能因此摔倒過，知道掉進懸崖陷阱裏很疼。任何事情都有雙面性，學生的無畏可能會讓他們犯一些錯誤，但是也正是他們的無畏，使得他們有了抓住他人錯失的良機的可能性。”
張宏認為優秀的學生應該有堅實的理論基礎、出色的動手能力、良好的溝通能力，以及不屈不撓的探索精神。“理論基礎非常重要，它能提升我們的洞察力。”張宏表示，基礎沒打好就會對很多重要的數據視而不見，會有很多重要的科學發現從我們身邊溜走。同時，動手能力對於實驗科學來説是至關重要的，光有想法，不去動手，往往得不到新的發現。溝通能力也是經常被同學們忽視的能力。良好的溝通能力不僅要求學生能順利地跟自己課題組的同學和自己的導師交流，也要努力去和不同課題組的學生、公共平台的工程技術人員，以及來訪講座的科學家交流。張宏認為，不屈不撓的探索精神幫助同學們在科研路上取得成功也是非常重要的，“科學研究往往會遇到挫折，遇到挫折了是停在困難面前等待，還是不停地想辦法來克服困難，結果會大不一樣。”
我們要看到學生的強項，鼓勵那些冒尖的精彩
針對不同的學生，張宏對學生培養的側重點也有所區別。“如何去開啓一個學生的可能性，對我來説所謂的開啓的過程，最重要的就是觀察。”他認為，作為老師，要認真觀察學生，看看哪個方向是他的強項，“我覺得這個才是最重要的，每個人都是獨立的個體，每個人都是千變萬化的，你讓所有人去做同一件事情是不合理的，你要幫助他發掘他的強項。然後你將大家的強項都綜合起來，給他一些正反饋，他可以走得更快也可以發展得更好。”
對於拔尖創新人才的培養，張宏有自己獨到的見解。他打比方説，一位同學參加了兩門考試，一門成績是九十多分，一門是八十多分，家長不會鼓勵九十多分的這一門，而是會去詢問那個八十多分的是為什麼沒有考好。“可是你想想，創新是倒過來的，你要去鼓勵他考一百分的這門學科，因為在創新這件事情上，我們不可能在所有的方向都創新，而是在某一個方向創新。“我們要嘗試去看到學生們的強項，鼓勵那些冒尖的精彩。”
南科大機器人學生社團活動現場
張宏希望把自己對科學研究的嚴謹態度教給年輕人，“我覺得這個是年輕學生應學到的。我希望在教導同學們學習的過程中，能把我身上有價值的東西傳遞給他們。”這些“有價值的東西”包括做科研的方法、對待科研的正確態度以及相關領域的科學知識，“我研究機器人領域已經很久了，我希望把我這麼多年積累下來的東西傳遞給學生們，這對我來説是一件非常有成就感的事情。希望他們能在我們這代人的基礎上走得更高、更遠。”
我們正在一步一步用研究“逼近”電影裏的機器人
説到自己的專業，張宏表示，在機器人上有理想和現實的差距。電影裏面的機器人長得像人，在外形和行為上和人的契合程度很高，但是在實驗室中，往往同學們接觸到的機器人是很不一樣的，它們非常枯燥，而且能力也是非常有限的。“但是在我看來這些才是很有意思的事情，同學們看了電影，可能會覺得我們距離這些東西有些遙遠，但實際上，深入瞭解之後，同學們會發現我們現在正在通過腳踏實地的努力一步一步‘逼近’電影裏的機器人。”張宏表示，二三十年前電影裏看到的那些機器人所做的事情，現在很多已經實現了，“對於機器人的發展，我們要有信心，也要有耐心。”張宏談起這些，強調了想象的重要性，“可能正是因為這些是非常前沿的東西，所以很多人都是敢想。敢於想象給我們帶來了動力——也就是未來是好的，未來會實現的，不要放棄。”
感知、認知、思考將是未來機器人的發展趨勢，而機器人領域的競爭是全球化的，甚至具有重要的戰略意義，中國自主化的速度可以再快些。目前，機器人從傳統的製造業進入人類的工作和生活各個領域，並作為新發展的創新點和重要切入點慢慢改變着人們的生活。張宏説：“機器沒有獨立的價值，機器的價值是人的價值，人工智能會改變人類生活、甚至改變社會，對於這種改變可能帶來的正反兩方面的影響，需要全社會各界共同思考應對。”
在張宏看來，機器人正逐漸從“機器”向“人”進化，大數據、雲計算、人工智能、感知系統……各種技術讓原本只是根據既定編程行動的工業機器人，有了“大腦”“眼睛”“觸感”，由此人們對服務機器人的期待開始上升，機器人終於可以走到人類身邊，像“大白”那樣的機器人終於不再僅僅是電影中的幻想，在此過程中，中國的機器人企業完全有能力開創屬於自己的時代，中國的機器人科學發展大有可為。
張宏簡介：
張宏，加拿大工程院院士，IEEE Fellow, 廣東省“珠江人才計劃”領軍人才，深圳市“孔雀計劃”傑出人才，現任南方科技大學電子與電氣工程系講席教授。他曾就職加拿大阿爾伯塔大學計算機科學系多年，離任前為該系終身教授。在加拿大工作期間，完成了多項重大研發項目，擔任加拿大自然科學與工程基金委首席工業研究教授 (NSERC IRC)。目前研究方向為移動機器人導航，自動駕駛，計算機視覺，圖像處理。培養了碩士、博士以及博士後80餘名，其中多名在國內外著名大學任教。任多個國際期刊編委及大會主席，目前為IEEE機器人與自動化協會旗艦會議IROS 編委會總主編 (2020-2023)。
採寫：鄭富星
攝影：張曉燕