道阻且長 行則將至
——記東南大學教授溫廣輝

李莉 王慧娟

溫廣輝（前排中）及部分研究團隊成員合影

我們該如何認識這個世界？魚群游弋，鳥群遷徙，螢火蟲集體發光……自然界的動物在形成群體之后，仿佛能通過成員之間的“默契”與“配合”爆發出一種超越個體的智慧，進而帶來整體利益的“最優解”。20世紀90年代開始，這種內在的群體智慧邏輯被應用到人工智能領域，產生了“蟻群優化算法”“粒子群優化算法”及后來的群體智能、眾包、群體計算等概念。

時光荏苒，隨著人工智能技術的不斷發展，2017年，中國國務院發布《新一代人工智能發展規劃》。其中，“群體智能”作為未來人工智能領域的重大研究方向21次被提及，引起廣泛關注。也是從這一年開始，我國在這一領域深耕的學者逐漸從幕后走向臺前，東南大學80后教授溫廣輝就是其中的佼佼者。面對“通信拓撲間歇含有生成樹時多智能體系統如何實現一致性跟蹤”這一難題，他的研究成果為切換通信拓撲下網絡群體系統控制研究奠定了重要的理論基石，被國內外十余位院士、20余位美國電子與電氣工程師協會會士（IEEE Fellow）正面引用并給予高度評價。

十多年來，溫廣輝共發表了150余篇《科學引文索引》（SCI）雜志論文和50余篇國際會議論文，SCI他引9800多次，出版英文學術專著2部。自2018年開始，他更是持續被科睿唯安（Clarivate）評定為全球“高被引科學家”。“認識世界只是科研的第一步。”溫廣輝說，如何從這些現象之中得到啟發，了解其中的機理，并用于改造世界，才是科研工作者真正應該追尋的大道。

為國科研，行而不輟

2018年10月，科技部啟動《科技創新2030“新一代人工智能”重大項目指南》。作為未來人工智能重點發展的五大智能形態之一，“群體智能”憑借在民用和軍用領域的重要應用前景，成為當年業界的熱門研究方向。彼時，溫廣輝早已在這一領域深耕多年。他敏銳地意識到，自己長期專注研究的“復雜動態環境下網絡群體系統理論與技術”將為今后復雜環境下無人集群的協同作業提供全新解決方案和發展框架。

“群體智能通過研究分散、自組織的生物群體智慧，實現分布式、去中心化的智能行為，通常用于無人機、機器人集群的協同作業。”溫廣輝表示，當時學術界較為流行的分析方法是基于共同Lyapunov函數的分析方法，但當群體系統中存在8個以上節點時，這一分析方法就會失效。“只能控制8個節點的分析方法顯然遠遠不能滿足未來無人集群協同作業的需要，如何才能從8個節點拓展到N個節點？”面對這一科研瓶頸，溫廣輝苦思冥想，“如果傳統方法走不通，那何不另辟蹊徑，從其他角度分析解決問題？”在總結無數次失敗經驗之后，他終于踩出一條成功之路——通過大量數據驗證，最終在多重Lyapunov函數分析領域取得了突破，首次建立了拓撲依賴的多重Lyapunov函數分析框架，揭示了拓撲平均駐留時間與一致性行為之間的內蘊關系，并進一步優選多重Lyapunov函數，拓撲容許切換頻率相比國際同行提升了3個數量級。他的這一分析方法不僅打通了從8個節點到N個節點的關鍵，更是為切換通信拓撲下網絡群體系統控制研究奠定了重要的理論基石。

“理論研究不僅需要服務于基礎科學，更需要將紙上的成果轉化為實際應用。”2022年，隨著無人機技術的發展，多無人系統在搜救、跟蹤、巡邏等領域的自適應應用前景越來越受到業界重視。面對這一趨勢，溫廣輝結合自己的理論優勢，希望能將拓撲依賴的多重Lyapunov函數分析框架應用于多無人系統自適應定位與跟蹤技術。經過反復調研、討論、打磨，2022年8月，“多無人系統智通協同自適應定位與跟蹤技術”成功申報國家自然科學基金聯合重點項目。

項目開始后，溫廣輝帶領團隊一路攻堅克難，針對無人系統定位追蹤難題，提出了復雜環境下多無人系統智能協同自適應定位與跟蹤新技術，構建不確定動態環境下多無人系統定位與跟蹤模型，實現基于分布式類腦學習的多無人系統協同定位和目標感知，以及基于類腦認知學習的分布式動態自適應優化與魯棒跟蹤控制，在近海域環境對由無人艇群與無人機群組成的大規模海空跨域無人系統進行協同自適應定位與跟蹤的實驗驗證。最終，將系統定位精度和跟蹤精度分別提升了30%和20%，大大提高了無人集群在復雜環境中的任務執行能力。

如今，溫廣輝的這一研究成果不僅推動了以認知學習和類腦機制為啟發的人工智能理論在無人系統跟蹤領域的發展，更是形成了能準確、高效、動態應對復雜環境下目標跟蹤的新理論和新方法，而團隊研發的無人艇產品還在千島湖水質檢測、水域安全巡邏上得到了成功應用。

同年，溫廣輝還承擔了國家重點研發計劃項目課題“動態開放環境下基于不完全信息的分簇群智決策”，旨在通過克服強對抗環境下決策信息不完全和快動態約束等因素，實現動態多約束下集群的高效博弈對抗決策。這一項目將面向高動態和復雜開放環境，考慮信息不完備、拓撲結構時變、決策目標和約束高動態的規模級競合博弈協同決策問題，創新地提出分簇集群快速、最優、安全，以及信息層與物理層高度融合的群體智能博弈演化學習決策算法，實現高效、精準動態決策；面向多任務分層競合博弈，考慮個體目標沖突、個體與群體目標沖突、不同群體間目標沖突情景，創新地提出分布式多目標沖突的分簇集群系統多階段時序任務協調決策機制，實現系統快速協同任務執行及多階段動態博弈決策。

天道酬勤，力耕不欺。憑借多年的科研積累，溫廣輝出版英文專著2部、中文專著1部，獲2019年亞太神經網絡學會青年杰出研究獎、2020年中國指揮與控制學會青年科學家獎、2022年中國指揮與控制學會科學技術獎一等獎等學術獎勵，并在2023年獲得國家杰出青年項目資助。

艱難困苦，玉汝于成

1983年，溫廣輝出生于河南葉縣一個農民家庭。這是一個省級貧困縣，當地更是流傳著“荒山連荒坡，山上石頭多”的順口溜，父母辛勤勞作一年的收入僅僅只能維持一家的基本生活。然而，家境清寒并沒有讓父母放棄對溫廣輝的嚴格教育與培養。從小，只有初中文化水平的母親總會在閑暇時向他講述老一輩科學家的家國情懷，這也是他孩童記憶中最難忘的時光。

少年溫廣輝繼承了父輩吃苦耐勞、堅韌進取的優秀品質。出身平凡的他堅信，唯有激流勇進，方能中流擊水；只有勤奮努力，才能闖出一片廣闊天地。2001年7月23日，高考分數查詢通道開啟。面對足以被名校錄取的優異成績，溫廣輝卻高興不起來，因為家里根本承擔不起高昂的大學學費。“一籌莫展之時，在遼寧工程技術大學上學的親戚告訴我，申請‘綠色通道’可以減免學費。”于是，命運的齒輪開始轉動，18歲的他，最終如愿進入遼寧工程技術大學。

在4年學習過程中，溫廣輝始終保持著專業第一名的成績，本科畢業后，他考入南京航空航天大學攻讀碩士學位，在此期間，發表了兩篇SCI論文。隨著學術視野的不斷拓展，他因孩童時期學習西南聯大歷史而深藏的北大情懷也開始萌芽。溫廣輝有了一個新的夢想——考入北京大學攻讀博士學位。

2007年參加一次學術會議期間，溫廣輝見到了北大力學系教授段志生。“在匯報了自己的學習經歷和博士報考志愿后，段教授對我表示了認可，并給予許多鼓勵，但是他也表示，我要報考的方向只錄取一人，這個人不一定會是我。”雖然心中忐忑，但溫廣輝告訴自己，一旦有了目標，就必須去堅持努力。然而，作為一名應用數學專業的碩士研究生，要跨專業報考北京大學力學系統與控制專業，談何容易？

溫廣輝（右二）與無人艇集群組部分研究生討論技術方案

“北大錄取比例本就很低，再加上我是跨專業，對線性系統、自動控制原理這些課程從未涉獵，只能從頭開始自學。”在最初備考的日子里，溫廣輝常常被頻域系統穩定性分析等問題折磨得徹夜難眠。直到有一天，他在校園里看到裝修師傅在鑿墻。他發現，如果堅持從一個方向鑿，不容易突破。從四面八方一起鑿，墻很容易就被瓦解了。“學習何嘗不是如此”，溫廣輝想，要攻克考博的難關，必須多方用力、多請教他人。然而，性格內向的他平日里和同班同學說話都會略顯羞澀，更別提還要向其他學院的同學請教問題。但懷揣著對知識的渴望和對最高學府的向往，溫廣輝心里明白必須克服羞澀感，勇敢邁出這一步。

此后，溫廣輝的身影時常出現在南航逸夫科學館的超聲電機實驗室。在那里，航空宇航學院、自動化學院的同學都會幫他推導過程、解答疑問。這些博士生、碩士生甚至本科生都成為他的求教對象。“那段時間，我幾乎敲遍了自動化學院所有老師辦公室的門。現在回憶起來，雖然壓力巨大，但卻是非常充實的一段時光。”

鍥而不舍，金石可鏤。經過一年的努力，溫廣輝以優異成績通過筆試和面試，拿到了當年北京大學力學系統與控制專業唯一一張全國統考博士研究生的“入場券”。2009年，憑借扎實的科研功底，他又成為北京大學與香港城市大學的聯合培養博士生，“在香港城市大學訪問學習期間，我和陳關榮教授及許多優秀的師長進行了深入的交流，不僅學習了他們優秀的科研品質和科研方式，還提升了自己的科研敏銳性。”

如今，回顧自己研究生階段的學習生涯，溫廣輝說，數學是科學的“皇后”，碩士階段的數學專業學習，不僅給他積累了復雜網絡的研究成果，也為此后的群體智能研究打下了基礎。“北大的博士培養不‘急功近利’，我前兩年的學習基本是在積累基礎知識，而正是這些扎實的基礎學習，支撐了我此后的科研工作。”

2012年博士畢業之后，溫廣輝赴澳大利亞新南威爾士大學從事博士后研究工作。隨著眼界的進一步擴大，他也看到了祖國科技發展與國際前沿的差距越來越小，一些重要領域更是躋身世界先進行列，從跟跑進入并行、領跑階段。他深知，這些成就的取得離不開一代又一代科學家的前赴后繼。心中強烈的家國情懷和科學家精神告訴他，“我不能缺席祖國科技事業發展的重要時期”。

2013年年初，東南大學組建網絡群體智能研究團隊。當曹進德教授、虞文武教授向溫廣輝發出邀請時，他立即放棄了國外優越的科研環境，毅然回國，來到東南大學數學學院，開始自己的科研報國之路。但回國后，溫廣輝也始終同澳大利亞相關高校團隊保持著良好的科研合作關系。2017年，34歲的溫廣輝獲評“國家優青”。同年，他以訪問學者身份來到澳大利亞，并于2018年成功獲得澳大利亞研究理事會優秀青年基金（DECRA Fellow）。

面對澳大利亞皇家墨爾本理工大學提供的終身教職與科研經費，溫廣輝仍然沒有動心，在訪問結束后，他又一次義無反顧地回到了祖國。面對很多人的疑問與不解，他說：“或許是兒時母親講述的科學家的愛國故事早已在我心中種下了家國情懷的種子。”在溫廣輝看來，“80后”這一代人與祖國共同成長，經歷了祖國繁榮昌盛的每一個命運節點，“我希望去看更大的世界，學習先進的知識與技術，但走出去終究是為了更好地報效祖國。”

科學名世，人才報國

習近平總書記在黨的二十大報告中深刻指出，“培養造就大批德才兼備的高素質人才，是國家和民族長遠發展大計”。而素有“學府圣地”和“東南學府第一流”之美譽的東南大學始終探索并踐行“止于至善”的大學之道，用百年時間鑄就了“以科學名世，以人才報國”的精神追求。

在入職東南大學的前3年，溫廣輝一邊進行一線科研工作，一邊堅持給本科生上課，指導學生完成本科畢業設計。“本科生的教學經歷，使我感到更加充實，教師生涯也更加完整豐滿。”他每天步行往返于地鐵站和數學學院之間，喜歡邊散步邊和學生聊天，因為“這種交流更加輕松自如”。實際上，在學生眼中，這個治學嚴謹又溫文爾雅的“學長”總是能非常耐心地培養學生們主動思考、敢于創新的思維方式，提升他們提出問題、分析問題、解決問題的實踐能力，幫助他們樹立將科學研究與國家需求緊密結合的價值觀。

2018年，溫廣輝開始招收碩士，2019年開始招收博士。他在承擔本科生基礎課程幾何與代數、概率論與數理統計，研究生學位課程混雜系統理論、復雜系統與網絡科學選講等授課任務的同時，開始組建自己的科研團隊，并將“以科學名世，以人才報國”作為團隊理念。“我們做科研要面向國家重大戰略需求和世界科技前沿，還要考慮理論成果能否在實際中得到檢驗。我們的團隊要有家國情懷，要有為國科研、為國奉獻的擔當。”他深知人才對于科研創新的重要性，所以非常重視培養創新型人才和創新型團隊，常常鼓勵年輕人多向優秀的師長學習，并為他們創造國際交流的機會。

隨著科研項目的不斷增加，溫廣輝的團隊規模也在逐步壯大。目前團隊共有碩士博士學生60余名，同時，圍繞共同的科研興趣及發展規劃，越來越多的青年教師也加入他的研究團隊，其中不乏江蘇省雙創博士及中國科協青年人才托舉計劃獲得者。在溫廣輝的帶領下，團隊中無論老師還是學生，都充滿了激情和活力，奮發向上、朝氣蓬勃。他們圍繞網絡化系統分布式安全控制、分布式協同控制、分布式優化博弈、強化學習控制等領域，一方面開展理論研究，向高水平原創科研成果發起沖擊；另一方面積極探索無人車、無人艇協同控制等工程應用，理論聯系實際，面向國防現代化、智能化建設等國家重大需求，力爭取得一批有特色的應用成果。

星霜荏苒，居諸不息。從2013年回國入職東南大學算起，已過去整整10個春秋。如今，在潛心科研與培養人才的同時，溫廣輝還身兼江蘇國家應用數學中心副主任、江蘇省信息數學應用中心常務副主任、東南大學科研院副院長等多個職務。為了不影響教學工作，他把出差都安排在假期，十多年來，在東南大學的實驗室中，時常可以見到這位青年科學家深夜伏案的身影。“我始終覺得人與人的智力差距是有限的，但有的人能在科研上取得令人羨慕的成績，那一定與他的執著、堅韌及時間和精力的投入是成正比的。”

“一位骨子里透著‘堅毅執著’與‘家國情懷’的青年科學家”，或許是對溫廣輝最準確的注腳。從當年的農家孩童，到如今的青年科學家，他以傳承老一輩科學家精神為己任，用近乎嚴苛的標準要求自己。行而不輟，未來可期。溫廣輝硬是憑著堅韌不拔的毅力，在自己的科研道路上深刻細作、努力探索，為我國網絡群體智能理論與技術發展貢獻著自己的力量。

立足當下，賡續未來。溫廣輝表示，自己的團隊在科學研究及成果轉化兩方面有著更大的目標。他們希望能在無人智能集群系統分布式優化、博弈理論，網絡化系統安全控制，強化學習智能控制理論及自主無人系統裝備研制方面爭取承擔重大科學問題攻關任務，進一步結合多無人艇等實際應用需求，開展理論落地驗證，真正取得一批重要的原創性成果并在關鍵技術領域取得突破，帶出一支特別能吃苦、特別能創新、懂團結、會協作、有情懷的隊伍，培養領域內具有重大影響力的研究力量。

“未來，我們團隊將繼續以‘四個面向’為目標和使命，針對國家‘卡脖子’問題和領域，做一些有組織的科研。”溫廣輝說，“隨著人工智能的迅猛發展，我的很多學生在畢業后選擇進入大廠工作，這無可厚非。”但他還是希望有越來越多能靜下心做科研的青年人才加入高校、加入科研團隊中。“因為面向國家重大戰略方向的科研突破與發展，需要幾代人的堅守，有了年輕科研工作者的不斷加入，我們的事業才有更加光明的前景。”

專家簡介

溫廣輝，東南大學教授（青年首席）、博士生導師，國家杰出青年基金獲得者，國家優秀青年基金獲得者，教育部青年長江學者，江蘇國家應用數學中心副主任，江蘇省信息數學應用中心常務副主任。長期從事網絡群體智能理論與技術、分布式控制理論與控制、分布式強化學習等領域的理論研究與工程實踐，發表《科學引文索引》（SCI）論文150余篇，谷歌學術引用1.5萬余次，授權國家發明專利18項。獲2018年澳大利亞研究理事會優秀青年基金、2019年亞太神經網絡學會青年杰出研究獎、2020年中國指揮與控制學會青年科學家獎、2022年中國指揮與控制學會科學技術獎一等獎等學術獎勵。