张钹院士：中国人工智能的探索者与奠基人

ChatGPT横空出世所展示出的强大功能，引起了世界范围内的高关注与讨论。有人说ChatGPT让世界看到了由大模型通往AGI（通用人工智能）的曙光，开启人工智能的新纪元。

ChatGPT会不会成为人工智能时代的“珍妮纺纱机”或“蒸汽机”，从而引领一个新时代？人工智能的过去与未来，究竟会以怎样的方式交汇与交融，又将去向何方？为此，2023年6月中旬，我们采访了中国科学院院士、清华大学教授，清华大学人工智能研究院名誉院长，中国计算机科学与技术专家张钹。

如今已经88岁的张钹院士，从某种意义上说是中国人工智能领域的拓荒人。张钹院士创造了中国人工智能领域的很多个“ 第一”：发表了中国第一篇人工智能领域的学术论文、获得中国在人工智能领域第一个国际重要奖项、领衔成立国内第一个智能机器人实验室、培养了中国第一位人工智能领域博士毕业生，组建了中国第一个人工智能国家重点实验室……

这些“第一”，在每一个关键的时间节点，树立了中国人工智能发展道路上一个个里程碑，推动了中国在人工智能领域的大踏步前进，逐步缩短了与世界的差距。

更值得一提的是，张钹院士70余年在清华读书、成长、教书育人、做科研、搞创新的经历和重大贡献，真正展示了老清华人“自强不息、厚德载物”的精神。接下来，让我们一起来了解下张钹院士的成长经历，从中窥探他精彩的人生奋斗轨迹，以及他对于ChatGPT、人工智能的深刻见解。

少年勤勉刻苦，数理化均满分考入清华

1935年，张钹出生于福建省一个教育世家。祖父张纲是清代贡生，为发展家乡的教育创办了敦睦小学于龙田清河书院。父亲张端樵于福建省私立法政专门学院毕业，曾担任福清留省学会理事长对教育事业也是满腔热情。

1943年父亲突然离世，张钹原本殷实宁静的生活一下子被打破，多亏母亲余心涵和两位长姐勤勉持家。一向成绩优异的张钹4兄弟，得以完成大学学业，新中国成立后，在各自岗位上都做出了杰出的贡献。

张钹在接受采访中表示：“父亲早逝，母亲对我们兄妹6人的影响和贡献巨大。母亲出身于家道殷实的商人之家，虽然没有进过正规学校上学，但受家里环境影响通过家教与自学，也能识文断字、阅读各类书籍与报刊。母亲对于子女的教育格外重视，不遗余力为我们创造良好的学习环境，教育我们学习祖父和父亲成为正直上进的人”。

“作为世纪同龄人，母亲尽管经历了清末、辛亥革命、民国、抗战、解放、文革、改革开放等剧烈动荡的改朝换代，但她总能跟上时代的步伐，教导我们做出正确的选择。她看似瘦小的身躯里总有一种力量和勇气，让我们觉得没什么困难是克服不了的”。张钹表示自己的性格、脾气尤其像母亲，这在后来的职业选择和规划中尤为突出。

张钹在青少年时代一直在当地最好的私立学校读书，学习成绩名列前茅，他最大的梦想就是成为一名科学家“科技报国”。

1953年，张钹以数理化三科全部满分100分的成绩，考入清华大学电机系，至今在当地传为佳话。

青年教学拓荒，桃李满天下

时间飞快地到了1956年，远在大洋彼岸的美国达特茅斯学院，数十名来自数学、心理学、神经学、计算机科学与电气工程等领域的学者，讨论一个看起来有点异想天开的话题——如何用机器来模仿人类“学习的各个方面或智力的任何其他特征”，由此在科技领域诞生了一个新名词“人工智能”。

人们乐观地认为，十年之后机器可以打败所有棋手，二十年以后机器可以取代人类所有的工作，实际上这个过程似乎要漫长很多。这一年，成为了世界公认的人工智能元年，一个新科技时代的序幕由此拉开。

这一年也是新中国科学技术发展史上的一个重要里程碑，中共中央召开了知识分子问题会议，发出了“向科学进军”的伟大号召。因此，国家要求清华大学增设一些新专业，以培养急需的技术人才。其中新专业之一，叫自动控制。为了培养自动控制专业人才，当时决定从电机系三年级的10个班中各抽调1名优秀学生，组成自动控制专业-自8班（自动控制1958届），成绩优异的张钹成为其中的一员。

此时的张钹万万没想到“人工智能”这个新事物，会在20多年后和自己发生交集，并对自己的人生产生了巨大的影响。

1958年，张钹作为中国第一批自动控制专业毕业生，从学生一跃成为了一名清大老师，开始了自己在清华教书育人的教育生涯。

1959 年初，张钹参加工作刚刚半年，教研组就安排他给自0班（即1960届）四年级的学生开设《飞行器自动控制》的课。要知道，这可是为 100 多名学生讲大课，而当时既没教科书，参考资料也很少。张钹仅有的知识，也是几个月前刚从苏联专家的课程那里听来的一点东西。听课的学生是只比他低 一、二个年级的同学——年仅24岁的张钹压力自然很大。

然而，这是国家和学校的刚需，他像那个年代所有人一样，无怨无悔服从命令听指挥。年轻的张钹老师克服各种困难，经过精心的准备，将一个枯燥的专业课程，讲得深入浅出、娓娓动听，得到了学生们的广泛好评。

在张钹等人的带领下，经过7届学生的实践，清华大学逐步形成了一个比较完整的“飞行器自动控制系统”课程的教学体系，为国家培养了急需的军工人才。

后来，张钹教学的内容也逐步扩展延伸，从自动控制到计算机，再到人工智能，他始终走在时代的前沿，引领着学生向更广阔的科技领域探索。

从23岁的青年助教，到教授，再到中科院院士；从教大学生到硕士生、再到博士生，张钹在清华大学的三尺讲台上坚守了60多年，为国家培养、输送了一批又一批高科技专业人才。尤其是在人工智能领域，他的学生占据了中国“半壁江山”。据统计，张钹培养的博士研究生已经接近百名，听过他课的清华学生就数以万计，可谓桃李满天下。

中年转型“人工智能”，争创第一“为国争光”

1978年，为满足国家发展计算机科技的需要，清华大学自动控制系更名为“计算机技术与应用系”。

43岁的张钹也迎来了人生的第二次选择：转到精仪系与新成立的自动化系，或继续留在“计算机技术与应用系”——但是研究方向必须与计算机相关。用今天的话来说，张钹迎来了自己的“中年危机”！

留在计算机技术与应用系，就意味着离开自己的舒服区，去一个完全陌生的领域重新出发。离开去自动化系，就意味着可以轻车熟路地躺赢。

经过一番艰难抉择，张钹选择留在计算机技术与应用系重新出发。据了解，当时50多名老师中有30多名选择留下来，大家都希望发挥团队的力量，做些有价值和有意义的事情。

最终，张钹与张毓凯、林尧瑞、石纯一和黄昌宁等老一代清华老师一起，选择将全新的“人工智能与智能控制 ”作为新的教学与科研方向；清华大学也因此成为国内最早开展人工智能教学与科研的单位之一。

理想很丰满，现实很骨感。如此新兴的领域和艰难的任务，实现起来谈何容易？

张钹读大三的1956年，国际上已经开始了对人工智能的深度探讨。国外几乎比国内领先了20多年，而国内这方面几乎还是一张白纸，可以说求教无门，只能靠自己钻研与摸索，张钹这些清华人的“人工智能”攻坚战由此拉开了帷幕。

在如此专业和新兴的领域里，张钹“中年转型”，不仅在知识结构上面临着巨大挑战，在认知和习惯上更是需要巨大的突破，困难和压力可想而知。

1980年2月，张钹作为访问学者前往美国伊利诺伊大学香槟分校，学习国外人工智能的先进理念和技术。

到了美国后，在与外国同行交流中，张钹隐约地感到对方对中国学者能力的质疑，倍感压力。一向要强的张钹立志要奋起直追，赶上国际先进水平，赢得外国同行的尊敬与肯定。

在访学的过程中，张钹认为人工智能要深入发展下去，必须利用数学工具来提高算法的效率。于是，他选择跟数学出身，当时还在安徽大学任教的张铃教授合作，开启了一场跨越大洋的人工智能合作与研究。由于跨国电话费用昂贵，两人甚至为了节省邮票钱，用最薄的纸、写最小的字进行学术交流和沟通。

1984年初，张钹与张铃联手，在人工智能领域顶级国际期刊《IEEE模式分析与机器智能汇刊》发表了一篇论文，引起了国际同行的高度关注，这也是中国科学家在人工智能领域的第一篇学术论文。

针对运动规划问题，张钹与张铃共同提出了拓扑降维的方法，进行了理论研究、建立了算法并应用于多关节机械手和移动机器人的运动规划。针对“启发式搜索”效率不高的问题，张钹与张铃教授将“统计推断方法”引入到搜索中，提出了 SA 算法。这一理论在 1984 年欧洲人工智能会议上获得了ICL 欧洲人工智能奖，成为首次获得该领域国际重要奖项的中国人。

业内人士认为，张钹在理论上的成就是因为他独具慧眼地选择了两把“快刀”——概率统计和拓扑理论。

近年来，由于概率统计理论、机器学习理论的进展与突破，数学工具越来越多地被引进人工智能。这个原本只是少数人坚持的研究方向，现在已被越来越多的学者所接受——张钹与张铃两位教授可以说走在了时代的最前沿。

这一年，张钹结束访学立即回到清华。为了解产业界对人工智能技术的需求，张钹与其他老师一起深入工厂调研。最终他们预判：机器人将会在产业界大有作为，也会成为一项重大需求。为此，张钹与同事多方奔走、筹措经费，联系国内外厂家，着手筹办“清华大学智能机器人实验室”。

1985年这一梦想终于成真，实验室成为中国首个智能机器人实验室，并拥有了中国第一台进口机械臂。机械臂是高精度、高度非线性、强耦合的复杂系统，是人工智能的工业应用典型。有了这个新设备的加持，张钹等人可以说是如虎添翼。

1986年我国开始启动“863计划”，其中自动化技术领域的一个主题就是智能机器人。当时人工智能作为新兴学科，还处于低潮时期，国内外相关项目很少，科研和教学的条件也很艰苦。张钹等清华人却敏锐地抓住了这一时机，在1987年开始筹备建立“智能技术与系统”国家重点实验室。

该实验室在1990 年2月正式对外开放运行，这也是全国第一个人工智能国家重点实验室。该实验室先后承担国家自然科学基金、国家攀登技术、“863计划”、国家科技攻关计划等系列项目，成为国家有关人工智能科研任务的主要承担单位之一；凭借在实验建设的突出贡献，张钹也先后获得先进工作者、个人金牛奖等称号。

1994 年，张钹当选俄罗斯自然科学院外籍院士。1995 年，张钹当选中国科学院院士。

业内普遍达成共识，张钹院士与张铃教授合作在人工智能理论方面的主要贡献是：将数学方法引入人工智能，提出了基于统计推断的启发式搜索，基于拓扑降维的运动规划，以及基于关系矩阵的时间规划等。他借鉴人类问题求解的特点，与张铃教授合作完成“粒计算”的早期研究，成为粒计算领域的开拓者之一，并建立了它的数学模型与理论基础——基于商空间的问题求解理论。

他的研究成果促进了传统信息处理与人工智能的结合，对人工智能的发展有着重要的意义。张钹院士还将人工智能技术应用于智能机器人、图像处理等领域，取得一系列应用成果。

张钹院士矢志不渝致力于中国人工智能领域的创新，发表或共同发表了近百篇学术论文，出版系列专著若干本；获得国家自然科学三等奖、国家科技进步三等奖、国家教委科技进步一、二等奖、电子工业部科技进步一等奖以及国防科工委科技进步一等奖等等，推动中国人工智能研究和产业向世界一流水平迈进。因此，2018年《人民日报》人物专访称他为“中国人工智能奠基者”可以说实至名归。

暮年提出“第三代人工智能”理念，搭建产学研创新“造血体系”

时间进入21世纪，在大数据、计算能力的支撑下，人工智能在图像识别、语音识别、文本处理等方面有了很大的进步，以“深度学习”为代表的第二代人工智能理论与技术，逐渐登上历史舞台。

张钹院士首先肯定“深度学习”带来了两个重大变化：第一个变化，输入只要原始数据，不需要预处理。第二个是在分类、函数拟合与内容生成上取得很好的效果。但是他也认为，基于深度学习的AI 系统存在严重缺陷。

例如一个图像识别系统，它的识别率可以超过人类，但却非常脆弱，很容易受到攻击和欺骗。比如，只要在一幅“雪山”的图片上加进一点噪声，看起来没有什么变化，仍然是一幅雪山图片，但可以让机器识别为一只“狗”，这充分说明图象识别系统跟人类的视觉感知完全不同。

2016年，张钹及团队发现，在人工智能的发展历史过程中，以知识驱动为代表的第一代人工智能，运用了知识、算法和算力这三个要素；而以数据驱动为代表的的第二代人工智能，运用了数据、算力和算法这三个要素。但是，这两个算法均存在重大弊端。第一代人工智能应用领域很窄，知识要靠人工输入，费时费力，很难推广应用。正如上面所述，由于第二代人工智能算法的脆弱性，存在不安全、不可信、不可控、不可靠和不易推广等重大缺陷。因此，张钹和团队提出了“第三代人工智能”的理念。

“第三代人工智能”包含了以下三项内容，建立可解释和鲁棒的人工智能理论，发展安全、可信、可控、可靠和可扩展的人工智能技术，推动人工智能的创新应用和产业化。其重要途径是充分利用知识、数据、算法和算力这4个要素，把知识放在所有要素的第一位，因为知识才是人类智慧的源泉。

2018年清华大学人工智能研究院成立，张钹出任研究院首任院长。研究院的使命是“一个核心两个融合”，即以基础理论研究为核心，实现大跨度的不同领域之间的融合，以及教学与生产、学校与企业之间的融合。

一方面，人工智能研究院加强人工智能的基础研究与技术创新，继续加强培养专业的高精尖人才。另一方面，张钹及其团队积极推进人工智能的产业应用，建立了瑞莱智慧RealAI、智谱AI等人工智能相关企业。目前这两个企业已经发展到200-300人的规模，取得了很大的进展。

从1978年到2018年，张钹等老一辈清华人经过40多年努力，促使清华大学人工智能在一些国际榜单上的排名大幅提升。

在中国新一代人工智能发展战略研究院发布的“中国高校人工智能专业综合排名”榜单中，清华大学人工智能专业成绩斐然。

晚年遇见ChatGPT，呼吁终身学习创新

2022年ChatGPT爆火之后，国内一度产生了技不如人的失落感，全民翘首期盼中国ChatGPT和OpenAI能早日诞生。

与此同时，人们发现在OpenAI 的顶级华人团队中，有5人中的3人翁家翌、赵盛佳、袁启明本科均毕业于清华大学。不过这5人后续均在海外高校继续深造，得益于OpenAI 的文化和科研环境，最终取得了令人瞩目的成就。

张钹在采访时也感慨：“我这一辈子就做了两件事，一件是在清华大学读书，另一件是在清华大学教书，很幸运我一辈子都没离开过清华”。

为人正，为学严，为师贤，这是身边同事、学生对他的一致评价，更是他一生的真实写照。面对徘徊在出国或留校读博士向他请教的学生，张钹总是语重心长地说：“国外知名教授的科研、教学水平也许比我高，培养条件也比我这里好。你们选择出国深造和科研，我非常支持。但是如果你选择留下来，我会全心全意地培养你，绝不辜负”。

那些与他深度交谈的学生，很多人放弃了去国外读博，选择留下来作张钹的博士生。博士毕业之后走出校园，走进国内大学、大企业或者独立创业，逐渐都成了行业的佼佼者。

清华大学计算机系杰出的教授朱军，就是很好的一个例子，2005年清华大学本科毕业之后，选择留校攻读博士。2009年博士毕业之后，在美国卡内基梅隆大学做了2年博士后选择回到清华工作，现在教师的岗位上完成了许多出色的工作，做出了很大的贡献。

谈到新老清华人的差异时，张钹院士表示：“老一辈清华人更单纯，不管什么工作，组织交给我们做，我们都会认真去做到最好。不仅仅我自己，我们那一代清华人都是如此，多少新兴学科都是我们从无到有创立起来的！新一代的年轻人非常优秀，他们的知识面、能力都不亚于我们，唯一不同的他们有更多的选择。”

可惜的是，他们中绝大多数人都愿意选择那些短期见效的工作，不太愿意选择长期努力才能见效的工作。张钹认为，这是人之常情，无可厚非。当然与今天的时代特点、经济压力、快节奏的生活等等各方面环境影响息息相关。我尊重他们的选择，也希望多为他们创造条件，让他们可以安心从事他们自己喜欢的事业。

与此同时，张钹补充道：“我当然希望有少数人选择搞长远的基础研究，如果他们做了这种选择，就要有耐心和思想准备，急功近利要不得。我们清华人不仅要‘自强不息’，更要明白‘厚德载物’背后蕴含的清华精神”。

“新竹高于旧竹枝，全凭老干来扶持”。这也许正是在清华坚守了60多年的张钹院士，最愿意看到的场景，也是老一辈清华人坚持的价值。

在采访中，张钹院士也提起了ChatGPT的几大突破: 开领域与多任务，具有一定的常识、推理与理解能力，这些突破将会推动人工智能的发展和产业化应用。

张钹院士认为，ChatGPT的成功来自于人工智能的不断创新，是对“第三代人工智能”理念的进一步佐证，但是对于ChatGPT也不要神秘化。

就以对话为例，ChatGPT经常会做出错误的回答，没有自知之明，错了自己却改不过来，需要人类在后台帮助它改正等等，使用者如果没有鉴别的能力就很容易被带偏了。

大家不能指望人工智能一出来就“毕其功于一役”，ChatGPT也不可能一步做到十全十美。对于ChatGPT给人们的就业和子女教育带来的焦虑和压力问题，张钹院士表示：“我们不必过于焦虑和惊慌。任何时代，拥抱新技术都是必然的趋势。努力提高自己和不断地去适应它，一定能找到驾驭和与它共处的办法。你们看，我43岁才转型进入全新的人工智能领域，今天也算小有成就。不论中年危机还是老年危机，人最大的危机是不爱学习，不思进取。真正自己想改变，什么时候都不算晚”。

从某种意义上讲，张钹可以说是终身学习理念的践行者和实践者。在采访中，张钹表示，在那个特殊的年代，他也曾下厂下乡，但是与其他人学业事业被耽误了十年不同。自己也就被耽误了一、二年吧。因为我觉得每天混日子没啥意思，就开始拼命地读当时允许看的书，从红楼梦、马列读物到哲学书籍，并利用一切可能的机会到工厂和研究单位帮忙搞生产和科研。

宝贵的社会实践经历 成就未来的人生辉煌

1969年，清华计算机系工宣队曾经派20名教师去北京电子管（774）厂开门办学，张钹也在其中。过了1年，其余人都回来了，张钹却被工厂的工宣队扣下了——因为他一走，工厂的生产和科研会受到影响。张钹因此又留在厂里继续“开门办学”2年，他除了帮工厂搞科学研究、生产、还要搞设备维修、可以说什么都干。开始工宣队嘱咐工人师傅，要好好帮助改造这些理论脱离实际和五谷不分的“书呆子”，后来才发现人家不仅会读书，动手能力也很强。

恰恰是工厂现场历练的经历，为张钹后面做工人智能的研究，埋下了深厚的基础和伏笔。真是人生没有白走的路，每一步都算数！

后来，即使早已功成名就，在自己的研究领域成了权威，张钹依然坚持写第一作者论文，年逾古稀还撰写专著，80多岁了所有报告的PPT都亲力亲为。

张钹的博士生、西北工业大学的教授吴俊曾回忆说起。2010年的一天，他与导师张钹聊天时，张钹教授无意中说起，前一阵在阅读论文时在某些地方感到有些困难，就利用暑假时间找来一本有关概率论的教材，把其中的一些习题做了一遍。吴俊感叹道：“我不知道国内是否还有几位院士，能在75岁的年龄，抽空做一些数学练习题”。

张钹院士指出，从1956年开始，人们往往对于人工智能的发展过于乐观，这里面主要有两个原因：一是对发展人工智能的困难性估计不足，对取得的成果往往估计过高，期待过高。二是受历史事件的影响，特别是信息革命的影响。因为信息科技和产业的发展一直是高速和持续的，大家自然希望人工智能也会这样。实际上，人工智能的发展一直是缓慢和曲折的。因此ChatGPT的出现，究竟对人工智能的发展会有多大的影响，也不要盲目乐观，需要做更加深入细致的分析。

毫无疑问，人工智能的确是本世纪最重要的发展领域之一，它的发展将会对人类产生重大的影响。但人工智能也不是全能和万能的，即使再新的技术与设备，也不可能让所有的问题都迎刃而解。

张钹院士表示，人工智能未来发展要走的路还很长，要想不被时代淘汰，就要通过不断地学习来提升自己。与时代赛跑，与机器赛跑，做一个永远不掉队的人。

正如张钹院士所言，未来人工智能发展的脚步不会放慢或停止，人机共生的时代已经到来。人类无需担心被机器取代，而应该感谢因为机器的存在，让人类更加积极努力的学习和提升自己，成为更优秀的人。我们只有敢于面对挑战，才能强大自己。要想改变命运，先从改变自己做起。

我们庆幸能够生活在这样一个美好的时代，目睹社会的发展与国家的强大。而这些都离不开像张钹院士这样老一辈科学家们的付出与努力，俗话说“长江后浪推前浪，一代更比一代强”，希望我们下一代能够继承老一辈科学家的钻研精神，努力学习，为国家的建设发展与强大做出应有的贡献。（文章转载自“励志百人百科”，作者杨娇；图片来源清华大学官网）

参考资料：

《张钹院士：中国人工智能奠基者》，《人民日报海外版》，2021-08-30 09版

《杏坛半世纪——记清华大学计算机系张钹院士》，清华新闻网

《张钹传》，孙茂松（张钹教授同事）马少平（张钹教授博士学生）

《思想的力量》庆祝张钹院士八十华诞书稿

《ChatGPT团队背景研究报告》，AMiner、智谱研究，2023.02

《中科院院士张钹：机器人和人工智能是完全独立的两个学科》，《新京报》，罗亦丹2022.8.20

《张钹院士：建立完备的人工智能基础理论科学网》 《中国科学报 》，沈春蕾， 2021.6.9

《中科科学：信息科学》，张钹院士等署名文章《迈向第三代人工智能》