赤子情切 懷“璧”篤行
——記西北工業大學計算機學院副教授張凱龍

□ 武光磊

投入群智能系統與軟件研發對張凱龍而言，是機遇、挑戰也是使命，是他為適應時代發展所做出的慎重選擇。不論是圍繞面向科技攻關的技術研究，還是立足面向科技創新的基礎研究，他始終以服務社會和推動生產力為目標，牢記“不論是實現當前還是未來的產業化，科研的初衷應該聚焦于做出有價值、有意義的成果，可以是理論也可以是技術或產品”。

重教育、抓科研、力創新、有情懷，將科研與教育并重，張凱龍一路走得不疾不緩，寧可將一件事情慢慢地做到極致，也不愿粗制濫造、囫圇吞棗地達成。他說：“中國的整個教育質量要提升、科技要發展，不僅關乎體制改革，更需要我們從事教育和科研工作的人有情懷、理想及信念，改善浮躁風氣，共同營造崇尚科學和文化的社會氛圍。”

提煉共性，走向群智能

2012年以前，張凱龍一度被貼上了“工程型”的職業標簽。從西北工業大學畢業，他結合國家戰略需求，以工程項目為主導的系統研究一干就是十幾年。“那時候主要圍繞項目攻關，一項工程面臨著哪些問題，我們就系統地考慮和解決什么問題。”而完成由工程派到學院派的轉型，將工作方法和重心全面轉移到理論研究上，張凱龍則表示其中有時代發展的需要，也有機緣巧合的因素。

隨著高等教育的持續發展，開展新時期高校教育革新的呼聲越發強烈，從重視科研項目到注重基礎教育本身，研究型大學要提高人才培養質量以及科技創新能力就必須進行結構調整。也正是在那個時候，身為高校教師的張凱龍認識到單純工程研究的發展局限性，意識到按部就班、重復性的工作根本無法實現持續的自我提升。從保持科研活力的角度出發，科研轉型是他最為直接、有效的選擇。

適值法中科學與應用基金會（FFCSA）博士后項目面向中國青年科研工作者開展選拔工作，張凱龍憑借其突出的專業素質有幸成為全國14名入選者之一，由國家留學基金委聯合資助赴法國巴黎高科MINES的機器人研究中心CAOR開展博士后研究。在克服了語言障礙后，他成功將自己融入一個全新的領域，著重加大對無人車、多機器人系統等群智能系統技術的研發力度，并逐漸發現了空、天、地不同群智能系統所呈現的共性特征，全面鋪展研究方向。深受國外治學嚴謹性的影響，同時感念內心做一名學者、追求純粹學術研究的強烈愿望，張凱龍在歷經18個月的深造后回國開始投入新的科研工作。

在從事智能化嵌入式系統研究的早期過程中，張凱龍認為，國內市場對制造業裝備的需求量與日俱增，且標準也更為嚴苛，但技術研發階段卻表現出創新能力不足、信息化程度低等特點，嚴重影響了行業的整體發展。“我們國家的裝備制造業主要集中在中低端領域，高端制造設備的核心技術長期被國外壟斷，每年需要花費大量資金引進設備，反倒為國外企業創造了不少的產值和稅收效益。”在肯定了國內機械加工水平的同時，張凱龍強調了嵌入式控制系統研制的滯后性乃是阻礙裝備制造業發展的關鍵因素。

為此，在使用信息技術改造傳統裝備產業的早期階段，張凱龍便帶領技術團隊針對智能工業縫制裝備的控制系統自主化研制進行攻關。自主創新、迎難而上，張凱龍帶領團隊順利攻克了智能化嵌入式控制系統的軟硬件關鍵技術，創建、研制了NTP、NTPS等數據格式、三維運動控制方法、圖案定制算法庫以及圖案識別與編輯軟件等，突破了國內工業縫制裝備制造的“卡脖子”難題。科研工作得到了國家發改委、陜西省科技計劃等項目的支持，他們通過產學研合作的形式成功將系統核心技術轉化為生產力，與陜西新瑞陽科技有限公司等聯合研制出智能電子花樣機、智能電子打結機、智能電子釘扣機等新型裝備產品，并于2008年實現產業化。這些產品打破了中高端工業縫制設備核心控制系統長期由日本、韓國、德國等國家的企業所壟斷的局面，大幅提升了國產裝備的信息化、智能化程度，產生了巨大的社會效益和經濟效益。

邀請IEEE Fellow、加州大學伯克利分校Edward A.Lee教授訪問

軍民融合，聚焦多元智能服務

在法國從事博士后研究期間，張凱龍便預見性地做出判斷，認為群智能系統將是智能系統技術發展的一個重要趨勢，會隨著多元化服務概念提出并延展到眾多領域。現實恰恰印證了這一點，萬物互聯時代的到來，智能變成了一個更加熱門和普及的詞匯，而且在智能交通、工業生產、航空航天等諸多領域無不體現著群智能系統發展趨勢。

張凱龍說，關注群智能系統的發展主要在于計算協同和行為協同兩個層次。通過協同計算、分配及規劃合理方案，可以實現群智能系統內外部資源的動態評估和優化調度，進而提高智能系統群體的效能。因此，依托西北工業大學由來已久的軍民融合體系，在國家預研、國家核高基等課題等支持下，他思考著如何提高國防裝備的智能化程度，解決由于硬件、軟件的復雜部署造成的體積、重量、功耗增加，以及使用壽命、荷載能力下降等問題。

面向軍民領域復雜嵌入式系統計算平臺的智能化和高可靠需要，融合自適應計算以及環境感知、網絡通信等方面的技術優勢，張凱龍領銜技術團隊開展了動態可重構的嵌入式系統軟硬件研究。作為技術負責人，他組織、開展了涉及可重構嵌入式分布系統體系結構、“泛環境”自適應資源服務機制、多模態任務自主決策與實時管理方法以及場景可定制的半實物地面仿真技術等工作，所研制系統被應用于某裝備的地面綜合驗證系統。

與此同時，在國家自然科學基金項目、中央高校基礎研究基金項目和航空基金課題等支持下，張凱龍面向軍民融合的網絡智能、群智能研究仍在不斷發力。深入開展群智能系統的理論、方法、技術研究，他的研究工作涵蓋了空、天、地3個領域，提出了時空—服務域的群智能系統行為協同規劃模型與控制方法及基于虛擬化服務的協同計算辦法。基于與國際、國內著名學術機構合作研究的方式，他為群智能系統的研究探索出新的模型與方法，也為解決協作式交通中的智能、優化管理問題提供了新的方法支持。同時，其團隊研究了針對多衛星編隊、多航空器編隊等群智能系統的協同計算技術，通過設計自主計算模型和方法解決了資源服務評估與分配、任務規劃與調度等問題。這些研究成果已在IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems、IEEE Communication Letters、IEEE Transactions on Mobile Computing等領域著名期刊發表，并獲得國家發明專利與實用新型專利7項、計算機軟件著作權等近13項。張凱龍也多次受邀赴加州大學伯克利分校、巴黎高科等國際頂級教育機構作學術報告，相關工作得到越來越多國內外專家的高度認可。

初心不改，理念護航

“作為一名高校教師，我的初心就在教育，是它讓我知道從什么地方開始；我的目標是成為一名真正的學者，這是我的職業追求”，張凱龍不止一次提到了教育對于發展的重要價值。人才培養過程中，他格外注重高素質、創新型人才的培養，提倡從知識、文化、思維、思想、實踐等多個維度對學生進行培養。在他看來，除了專業知識外，人格塑造、思維引導以及文化和精神的傳承更為重要。同時，張凱龍一再強調教育與科研不可割裂、辯證統一、相輔相成的存在關系。多年來，正是由于尊崇兩者并重的理念，他在潛心基礎研究之際還全力投身教育事業的發展。

張凱龍期望成為一名真正的學者型教師。為了能夠編著出一本滿意的教材，他本著自我教育的態度在10余年授課過程中不斷學習、積累和總結，之后歷時15個月獨立完成了《嵌入式系統體系、原理與設計》一書的編著工作。為了保持與國際前沿同步并拓展自己的知識儲備，他又獨立完成了國際著名教材的翻譯。“那段時間一直在專注寫作，整個人都陷入了一種寫作思維狀態，有時連做夢都在和老師們討論波形圖、電路，見了自己的研究生也常常想不起名字。”正是由于這種精力高度集中的長時間投入，他在教材完成編纂后即大病一場。不過令人欣慰的是，教材得到了國內教師的高度評價，現已被多所高校引進作為專業授課教材。

應邀訪問巴黎高科MINES機器人研究中心

“教學上的及格線很容易達到，但要想提升課程的品質和特質，還需要下大工夫。所以凡是有利于學生成長的，我都必須要極力地爭取過來。”在張凱龍的思想中，單一教授具體的技術和使用方法并不符合研究型大學的人才培養要求。身為教師，他想要引導學生建立起科學的批判精神和專業思維，養成獨立的思考習慣和創新能力。張凱龍認為研究生培養更加側重于專業能力的拓展。當學生完成既定科研任務后，他會鼓勵、資助研究生進行企業培訓、出國合作與交流等，以給予他們更充分的自主成長時間和自我提升空間。“做科研不能依靠行政化方式去控制，學生迫切需要的是可以為未來發展奠定基礎的成長機會。”

對于團隊的管理，張凱龍表示，團隊管理是一門科學也是一門藝術。“在高校，其實我并不建議將科研組織定義為團隊，而更應是一個共同體，老師和學生應該親臨科研一線，共同學習、共同進步。”他信奉共同體要有淡泊名利、潛心向學的價值觀，也要保障每一個人的良好發展，從而形成一股團結、敢拼的治學氛圍。在積極融洽的環境之中，保持著拼搏、向上的從業態度，他們的小團隊也能迸發出大力量，持續的科研產出更是有目共睹。

張凱龍表示，在未來還將專注于群智能系統研究，特別是加大對空、天、地、海無人群智能系統的關注度。他坦言，目前團隊在部分領域技術方面已有好的積累，研究成果也得到了國內外同行的認可，今后在進一步深化研究工作的同時，希望能夠抓緊推進技術轉化，切實為推進科技生產力的發展進步做出貢獻。