在钢铁厂干了五年,他后来去清华研究怎么“看见”大脑
1987年,戴琼海从陕西师范大学数学专业毕业,被分配到新疆跃进钢铁厂,当了一名工程师。那一年他22岁。钢铁厂在新疆,离家很远,他一干就是五年。
五年后,他考进东北大学,读计算机应用硕士;接着读自动化博士;1997年进入清华大学做博士后;1999年留校任教。从钢铁厂到清华园,这条路他走了12年。数学底子让他在建模时少走弯路,工程现场让他知道,问题不会按教科书出题。
钢铁厂五年
1964年12月26日,戴琼海出生在上海。1983年,他考入陕西师范大学数学专业。数学训练给他留下的,不只是公式,还有一种习惯:遇到问题,先把它抽象成一个可以推演的结构。
毕业时,他被分配到新疆跃进钢铁厂。一个学数学的年轻人,在钢铁厂做的是工程技术工作。他一干五年。这段经历后来很少被他提起,但它是履历里绕不过去的一段:不是每个人都能从工厂再考回学校。
让相机知道深度
1999年,戴琼海留在清华大学自动化系。他选的方向是立体视觉和计算摄像:让相机不只知道颜色,还知道深度;让画面不只是一张平面照片,而是一个可以重建的三维场景。
立体视频的重建与显示,难点在数据量。两个镜头、多个视角,帧率一高,数据就海量;要实时处理,还要让观看者不戴眼镜也有立体感。左右眼的视差、遮挡、光照变化,每一项都要在算法里处理干净。他带着团队做理论、做算法、做仪器,2008年获国家技术发明二等奖,2012年获国家技术发明一等奖,2016年获国家科技进步二等奖。
2013年,他承担国家自然科学基金委重大仪器专项“多维多尺度计算摄像仪器”,经费8000万元,开始把镜头转向更难的题目:活体大脑。
看见大脑
大脑有上千亿个神经元,连接起来比全世界的光纤网络还长。传统显微镜视场小,看几十个神经元就到头了;要看全脑,就得把样品切开,活体的动态过程就没了。活体成像还多两道难关:颅骨挡光,脑组织散射光;小鼠一呼吸,画面就抖。
戴琼海团队研制多维多尺度计算摄像仪器,把视场做到1厘米×1.2厘米,能在一公里外看清一只蚂蚁,也能在活体小鼠颅骨上看到全脑神经元的动态。2017年,他们拍下第一张全脑动态图;小鼠听音乐时,全脑神经元的活动被记录下来,这是国际上第一次。
他反复讲,脑科学和人工智能之间需要一座桥:不是把大脑简单复制成算法,而是通过观测大脑的结构和功能,理解智能怎么产生。现在的AI擅长识别、生成,本质上还是“感知”;真正的“认知”——理解、推理、举一反三——还没有走通。只有把这座桥搭起来,人工智能才可能从感知走向认知。
院士之后
2017年,52岁的戴琼海当选中国工程院院士。他现在是清华大学信息科学技术学院院长、北京信息科学与技术国家研究中心主任、脑与认知科学研究院院长,还担任中国人工智能学会理事长。2021年,他受聘国务院参事。他是2005年国家杰出青年科学基金获得者,2009年受聘教育部“长江学者奖励计划”特聘教授。
2023年,他在《光明日报》上说:“做基础研究,就是要有敢于做颠覆性科研的勇气。”实验室走廊的墙上,贴满了科学公式,公式下面写着四个字:欢迎指正。这四个字,是他特意让学生打印、贴上的。
他的团队还在往前走:视场更大、分辨率更高、成像速度更快。实验室成立于2001年,20多年下来,培养的研究生和博士后近百名,出版专著3部,发表论文126篇,授权发明专利76件。
脑科学是“人类科学最后的前沿”,仪器每前进一步,能看到的东西就多一点。
“做基础研究,就是要有敢于做颠覆性科研的勇气。”
—— 戴琼海,《光明日报》,2023年戴琼海(1964— )
籍贯:上海
学历:1987年陕西师范大学数学专业学士;1994年东北大学计算机应用专业硕士;1996年东北大学自动化专业博士;1997—1999年清华大学博士后
身份:自动控制学家,清华大学自动化系教授、博士生导师;清华大学信息科学技术学院院长,北京信息科学与技术国家研究中心主任,中国人工智能学会理事长
主要成就:长期从事立体视觉、计算摄像学研究;主持研制多维多尺度计算摄像仪器,实现活体全脑动态成像;推动脑科学与人工智能交叉研究
荣誉:国家技术发明一等奖1项、国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖1项;2005年国家杰出青年科学基金;2017年全国创新争先奖状
当选院士:2017年,中国工程院
从钢铁厂到清华,从立体视觉到活体大脑,戴琼海换过几次方向。每次换,都意味着从头学起。他好像不太怕这个——数学系毕业去钢铁厂,他没怕;40多岁转去做脑成像,他也没怕。他也不怕从头学。这条路没有捷径。
从1987年毕业到2017年当选院士,30年;从钢铁厂到清华园,12年。路是一步一步走出来的,方向也是一次一次试出来的。