近年来,她的力量在科学家中迅速升温。
在一年一度的妇女节之际,智源社区选出了五位具有代表性的女科学家进行了深入的采访。在他们中,有些人选择食物图像识别,热爱所选择的科研方向;有些人享受不确定的科研乐趣,统计 生物学研究向前迈进了一步;有些人也对博士学位和照顾孩子的困难感到困惑,用理想温暖了10年的科研道路;有些人受科幻电影的启发,走上了人机交互的道路;其他人来自Facebook大厂回国做温度更高的事情AI研究。
从他们的故事中,我们可以看到当代女性科研人员的独特风格。
谈到女科学家和男科学家在科研领域是否存在差异,CMU 机器人研究所助理教授、智能控制实验室负责人刘昌流的回答是,女性科学家受到质疑的最大根源是,女性仍然是科研领域的少数群体。随着越来越多的女性进入科研岗位,这个问题自然会消失。
,她于2018年发表的《湾区五年博士路》引起了无数年轻一代研究人员的共鸣和启发。在科研的道路上,她也在电影、戏剧等爱好中寻找更多样化的自我。
随着妇女节的到来,智源社区与刘畅流就她的学习、科研经验以及如何在爱好和科研、家庭和生活之间找到平衡进行了对话。在对话结束时,刘畅流还向年轻一代的研究人员,特别是女性研究人员发送了一条信息:
撰文:丛末
编辑:李梦佳
2008年,像许多学生一样,刘畅流被清华大学精密仪器系机械制造和自动化专业录取,对自己的专业一无所知。幸运的是,随着专业课程的深入学习,她逐渐发现了自己对机械的兴趣。然而,与专注于科研论文和参加竞赛项目的学生相比,刘畅流的整个本科生涯似乎有些,她读经济双学位,去香港大学当交换生 NGO,也热衷于参与大学社区生活。
丰富的社区生活也成为她本科阶段最难忘的记忆,现在提到仍然充满了怀念:清华大学是一个优秀人才的聚集地,我参加了许多社区,志同道合,来自不同专业的学生探索很多学以外的东西,探索自己的兴趣,比如,这些经历丰富了我对很多事情的理解和理解,对塑造我的开放心态和思维产生了很大的影响。在我的博士阶段,这样的机会并不多。
在人工智能研究圈,大多数选择机器人和人机交互研究方向的科学家最初都来自电影。对虚拟世界的描述和对人工智能技术的想象令人兴奋,刘昌流也不例外,除了兴趣,她扎实的专业知识积累,在一线工厂实习,接触到了很多实际的工业问题,以及无所事事的跨专业学习和社区活动塑造的开放思维,为她未来从纯机械专业跨界到机器人和人机交互领域奠定了基础。
《不同维度的黑客》是一部1999年的科幻惊悚片。这部电影获得了2000年土星奖最佳科幻电影提名,最终输给了《黑客帝国》。主人公道格拉斯是20世纪90年代的程序员,他雇佣了模拟1937年洛杉矶的程序。在他的雇主被杀之前,他给模拟世界留下了暗示。
2012 年,刘畅流踏上异国留学之路,前往加州大学伯克利分校攻读博士学位。在博士学位的第一年,由于没有明确的具体研究方向,她在上肢外骨设计项目挣扎了一年,走了弯路,也经历了探索研究方向的混乱时期,幸运的是,她的导师——加州伯克利分公司是著名的自动控制专家、机电控制和预测控制学科的创始人之一Masayoshi Tomizuka在指导下,这段迷茫期并没有持续太久。
加州大学伯克利分校刘畅流(二排右7)
据她回忆,在重新评估上肢外骨设计项目与自己兴趣和专业知识的匹配后,她决定放弃这个项目,当时还有其他研究想法——做人机交互研究。至于更具体的研究方向,没有明确的想法。于是她带着不安的心情敲开了导师办公室的门,向他表达了自己的研究意向,令她惊讶的是,Masayoshi Tomizuka 不仅同意她停止上肢外骨骼设计项目,还以“解决实际问题”为导向,当场为她指明了一个科研方向——人机交互安全性。
“Masayoshi Tomizuka他是一个看似非常佛教的人。他给了学生很多自由,但他知道在哪些关键节点上指导和帮助学生找到正确的方向。他希望学生们有自己的想法和思考,培养他们成为独立的研究人员。
成为一名独立的研究人员不仅是她从导师那里学到的一种对她的科研事业有深远影响的科研方法,也是她现在为实验室招收和培养学生的重要标准。
富冢诚义(Masayoshi Tomizuka),加州大学伯克利机械工程系控制理论教授
如果说本科辅修的经济学让我在思考工程问题的时候有了很好的类比,那么我在博士阶段学的数学就让我去了知识的高地,在俯瞰之间发现了很多难以想象的新事物。
凭借这种跨越多学科的开放思维,当刘畅流正式开展人机交互安全研究时,基于微观经济学的产权理论提出了新的研究思路:
迁移到人机交互安全问题上,成为人与机器人能否就产权达成共识(即两者可以自由移动的空间)。
具体的解决方法则是:对所有可能的产权分配方案建模,不断预测人心中的分配方案是哪一个,然后把机器人的行为限制在该方案下。表达成数学问题就是:在系统的状态空间(包含了人的状态和机器人的状态的叠加)定义一个安全的产权分配集合,然后设计一套控制方案使得系统的状态不会离开该集合。
沿着这一思路,她为人机交互安全问题提出了一个美丽的解决方案——,并发表了两篇关于人机交互和人机合作的论文,其中一篇还入围了最佳学生论文。
在人机交互领域,有一位研究人员叫刘畅流,正在逐渐崭露头角。
而果她真的开始独挡,她会把时间线拉近到2019年。今年,她加入公司CMU机器人研究所成立了智能控制实验室,开始带领学生作为导师进行人机交互和机器人研究。
,它见证了实验室从场地选址到人员招聘的整个创建过程,也见证了刘畅流的研究逐渐进行CMU产生影响的过程。
智能打磨机器人项目刘畅流
据她回忆,实验室没有足够的场地,抛光机器人体积很大,比人高,重量50公斤,实验室场地和实验安全面临巨大挑战,实验室没有招收学生,作为整个项目的负责人,几乎所有的压力都集中在她身上。幸运的是,命运给了她正确的时间、正确的地点和人,这两个问题都很容易解决。
“,在这个机会下,CMU 旧钢铁厂改造成高科技实验室建筑,为我们的实验室提供了一个完美的场地。与此同时,清华机械制造和自动化专业的许多教师的研究方向与我当时的主题密切相关。他们帮我推荐了一名高级博士生作为研究助理,然后博士生和其他新的低年级学生一起完成了这个项目。
在研磨机器人项目中,他们开发了一个完全自动化的合规系统,可以有效地研磨发电机通风管的内壁,包括应用外部视觉技术准确识别需要研磨的地方,并在机械臂上安装力/扭矩(Force/Torque)用表面光洁度测量仪检查抛光效果是否符合标准,以判断需要抛光的地方需要多大的努力。该系统不仅使抛光机器人满足高效、安全的要求,而且大大降低了成本,整个项目成果最终成功落地到合作工厂。
打磨机器人
随着实验室的顺利建成和抛光机器人项目的顺利完成,她在人机交互和机器人领域的研究也开始进行CMU 产生一定的知名度。
智能控制实验室向美国总统拜登展示demo
通过这个项目,她也更清楚地意识到工业和学术界的评估指标并不那么一致学术界的研究成果距离真正落地,还有一定距离和难度。
这是压力,也是动力。
她表示,未来还将继续以人机交互安全性为大框架,进一步做实做深做细落地应用,解决不同场景下更细节的应用问题。“比如人与机器人在一个工厂中做装配工作,与运货的自动驾驶车与人同时在工厂中走来走去,就是两种不同的场景,我们设计的算法在两种不同场景下使用的参数是不一样的,这就需要研究如何让算法自动识别具体场景需求,自动调节参数。这个问题其实也是现在很多学术界的研究成果无法大规模落地应用的重要原因。”
刘畅流展示demo
另一方面,她也将带领实验室探索人机交互的更多可能性,比如如何让机器人与人在同一空间协作时真正“帮助”人,而不仅仅是避免与人发生碰撞排除安全事故;比如人类是否直接采用手势来控制机器人,从而实现人机交互方式的多样化等等。
从博士阶段到现在,刘畅流在人机交互安全性的研究上已经坚持了将近十年,当问及如何保持对该领域研究的热情时,她毫不犹豫地说出了三点原因:
,这个过程其实也是认识人自身的过程。比如我们设计智能体的时候,需要思考人如何实现行为。
,能够让机器人去做一些超越人类现有认知的事情呢?这是值得探索的方向。
更确切的说,机器人未来不是带着取代人类的目标而来的,而是与人类共同协作、取长补短。如此一来,人机交互就是非常重要的研究课题。
以上,也是她一开始选择人机交互安全性这个科研方向的原因。守住初心,奔赴热爱,想必才是一位研究者对某个研究领域一以贯之的秘诀所在。
在科研界,一直存在着的声音。
刘畅流认为这种声音并不正确,但有存在的合理性。“女性虽然跟男性存在生物学方面的差异,但是经过同样的学习和训练后,女性完全能像男性一样掌握整套科研方法论。而女性科学家之所以会面临这种质疑,根源在于女性科学家还是‘少数群体’,而几乎所有‘少数群体’都曾面临质疑的声音。比如几十年前,北美还没有出现这么多优秀中国学者的时候,中国学者也受到了来自四面八方的质疑。随着越来越多女性走向科研岗位,当我们不再是‘少数群体’后,这种声音会逐渐消失。"
性别从来不存在谁优谁劣,我们更需要思考的是,如何利用性别优势推动相关领域以及整个人类社会的进步。,比如如何借鉴人类智能来强化 AI 智能,以及如何通过研究 AI 反过来进一步认识人类智能,认识自我。而随着越来越多的女性科学家承担科研管理的角色,科研界也会达到一个更加平衡、和谐、人性化的状态,比如一些难以让男性科学家感同身受的女性科学家的特殊需求——养育子女、照顾家庭等等,将能够被更好地兼顾到。
刘畅流和实验室成员在一起(左一)
“真正成功的人其实都是选择做自己的人,他们不会因为一些外在因素去改变自己,也不需要费时费力去猜测外界对他们有什么期待,而是非常清晰地知道自己想要什么,然后按照自己的目标去最大限度的借助外界的资源实现成功。
当你练就了‘Be Myself’的心态之后,就可以轻松、自然地将自己最真实的一面展示给外界,而不需要把自己包装成另一个样子,接着又费心去做更多的弥补工作来维持这种‘假象’。与此同时,在你真实呈现自我的时候,别人也会调整与你交流与合作的方式,这样反而更有利于你们双方找到合作的最优解,更顺畅地进行长期合作。
刘畅流在实验室过春节
希望大家都能够明确自己到底想要什么,让自己去迎合他人、社会以及某个岗位等外界期待并不能成就你,专注于实现自我目标才能。”她特别强调。
对我影响最大的是我的导师 Masayoshi Tomizuka。他有一个观点:大致意思是,我们的研究更多的是一个训练的过程,在这个过程中研究什么并不那么重要,重要的是如何让自己变得更有智慧,比如说明确自己想要为之奉献一生追求的目标是什么,以及如何通过与周围的人沟通并合理利用周围的资源来实现自己的目标。他这一观点对我后续的科研道路的影响,是非常深刻的。
另一位对我影响比较大的老师,是我博士期间遇到的一位数学系老师,他叫Michael Christ。我当时在研究中需要用到一些数学工具,所以去选修了一些数学课程,最后还拿到了一个数学学位。然而由于我此前都是用中文语系学习数学知识,没有将这些知识做英文语言转化,加上数学问题的思路流程非常抽象,跟工科差异很大,所以我刚开始学习数学系课程的时候,非常吃力。
但是这位数学老师在每节课结束后,都会给学生发自己针对课程总结的关键知识点笔记,而且每当我去问他问题的时候,他都会非常耐心地解答并且提供很多相关资料帮助我学习,这对我的数学学习帮助非常大。后来我在数学学位以及博士答辩的时候,都邀请他来参与,虽然我的博士研究方向与他的研究方向相差甚远,但他总能够从他的专业角度给我提出一些非常有用的建议。
在我后来踏上教学岗位之后,总是不自觉地以Micheal作为我的目标。
在加州伯克利读博的经历,改变了我很多做事情的方式以及对一些事情的认识和看法。我不仅意识到了成为一名独立研究者的重要性,也逐渐发现——如何与合作者实现有效沟通,也是科研工作中的一门必修课。
此前我在与导师的沟通中,倾向于导师想让我做什么我就做什么的“单向”沟通;在与合作者沟通时,也不知道如何清晰地了解自己和对方的需求,并在双方的需求中找到一个最佳平衡点,使双方都能从研究中收获双方想要的东西。在国内的本科阶段,我们缺乏这种沟通方面的训练。但博士阶段进入实验室做研究后,我们既是独立的研究个人,也是实验室其他成员的合作者,这就要求你将个人的研究与整个实验室的大方向契合,然后实验室成员齐心协力、凝心聚力朝着共同的方向前进。这一点,是我在5年博士生涯中最大的收获之一,也是我现在给实验室招收学生时,对他们的重要考核指标。
摄影、电影、戏剧。爱好和科研其实是生活的两面,在忙碌的科研之余,其实需要爱好或者兴趣去调剂一下生活,可能会占用你5%或者10%的时间,但实际上这样可以让你跳出固化的圈子去开拓科研思路,寻找更多元的自我。
,像工作一样给家务、娱乐以及与家人的沟通等事情设置任务清单,比如什么时候打扫卫生、什么时候缴生活费等等,然后按照任务安排逐一执行。有时候如果遇到一些紧急情况或者发现安排不够合理,就随机应变进行调整,并且在之后的任务安排中,针对不合理的地方进行优化。这种方式能够让我的家庭生活有条不紊,反而能让我更加享受生活。
参考资料:《UC Berkeley刘畅流博士:湾区五年博士路》
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