马宏宾：探寻改变世界的力量

王 军

华罗庚曾经说过：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，无处不用数学。”而自动控制正是一门发源于数学的学科，经过几十年的发展，它已成为现代科学和现代工业的结晶，并为我国建设科技强国、航天强国、网络强国、交通强国等提供了强有力的支撑。

北京理工大学自动化学院教授马宏宾正在积极研究人工智能与实际场景的结合。“人工智能已在许多领域呈现蓬勃生机，然而在实际场景，特别是高、精、尖的场景中如何真正落地，仍面临诸多挑战。”但马宏宾仍然对未来很有信心，人们制造各种机器，都是延伸人的功能，只有体现出机器与人的相互协作、互补的特性，才能实现人工智能的长远发展。

数学之美

看数学方面的书，了解数学的历史，参加数学竞赛，构成了马宏宾充实的童年时光。那个时候的他，认为数学是这个世界上最有趣的东西，梦想着成为一名数学家。

时间来到20世纪90年代初，刚上初中的马宏宾接触到了新奇的计算机。由于对计算机非常着迷，他开始学习编程，更加意识到了数学的重要性。高考填志愿时，“因为数学是计算机背后最核心的东西，所以我所有志愿报的都是数学系，而不是当时很热门的计算机系”。

1997年的秋天，马宏宾来到郑州大学系统科学与数学系，追寻他的梦想。“数学内在的体系非常有意思，还特别让人陶醉。”数学勾起了马宏宾强烈的好奇心，好奇心让他不断发现数学的内在底蕴，数学结构的优雅，“这大概是我们常说的数学之美吧”。

但同时，马宏宾也体会到天赋对于数学的重要性。“数学需要很强的洞察力和领悟力，这并不是纯靠努力就能做到的。”在大学期间，马宏宾曾跑去旁听研究生的数学课程，听完有的课程后，他突然意识到自己不太可能成为像丘成桐一样的世界顶级数学家。“但好在我的兴趣相对来讲比较广泛，不做纯数学的研究，我还可以把数学和其他领域结合起来，让数学的应用有更大的价值。”

在不断学习钻研数学的同时，马宏宾不停地阅读一些课外书，比如控制论、系统论、信息论、排队论甚至是管理学方面的书，最后他坚定地选择了控制论作为今后学术研究的领域。选择控制论的理由也很简单，控制论与数学密切相关，更重要的是，所有改变世界的行为都与控制论有关。“对我来说，学习控制论，使数学的价值最大化，才能一点一点地改变世界。”寻路先定向，马宏宾找到了自己的人生坐标。

马宏宾

成绩优异的马宏宾顺利获得研究生推免资格后，他了解到控制论大师郭雷求学并解决世界难题的经历，深深被他的恒心所打动。“郭雷老师是国际控制论领域的权威，弄斧就要到班门。”正值一位师兄去北京，马宏宾就请他把自己的奖状、论文，还有亲笔写的一封信带给郭雷老师。不久后，他又专程去了一趟北京见郭雷老师。“我准备了很多问题去见他，他都非常耐心地给予解答，我们还探讨了很多关于哲学的问题，很有趣。”这次会面也使郭雷老师对马宏宾有了更多的了解，他成了这个年轻学子的导师和贵人，引导着马宏宾在控制论领域不断探索与开拓。2001年，马宏宾进入了梦寐以求的科学殿堂，就在同一年，郭雷当选为中国科学院当时最年轻的院士。

变亦不变

从研究生到博士，马宏宾一直跟随郭雷院士学习，自适应思想是他从郭雷院士那里学到的最重要的东西。郭雷院士强调原始性根本性创新，这一精神深深影响了马宏宾，他受导师开创的“反馈机制能力极限研究”的启发，进一步开拓出了半参数自适应控制、有限模型自适应控制、多智能体分散自适应控制等新的研究方向。

博士毕业后，马宏宾在新加坡国立大学淡马锡实验室工作了3年，在这里，他研究的是追逃博弈问题。“虽然是我没有做过的研究，但人总是要灵活地适应各种环境，终身学习，这也是自适应的核心思想。”马宏宾将自适应思想引入到制导律的设计中，取得了较好的效果。

实验室里，同期合作导师Sam Ge的一个博士生正在研究自适应控制的问题，他吸引了马宏宾的注意。“我们基本上每周讨论一次，他遇到不懂的问题，经常来找我请教。后来他去参加机器人比赛，比赛里遇到了不能解决的问题，还是来找我交流，慢慢我也开始接触机器人，研究机器人。”他们在导师的严格训练与指导下，一起学习、一起研究，苦中作乐，收获颇丰。马宏宾笑着说，与机器人结缘，离不开新加坡的“贵人”。

2009年，北京理工大学的付梦印教授向马宏宾抛去了橄榄枝，想邀请他回国一起做无人驾驶的研究。“回国我是没有任何犹豫的，能够将计算机和数学结合在一起做研究，我很开心。”同年夏天，马宏宾成为北京理工大学自动化学院的一名教授。

彼时，无人驾驶还不是很热门的研究领域，但马宏宾在国外开拓的眼界派上了用场。他将机器人领域的最新技术和思想，分享给北京理工大学的老师们和同学，建议他们基于ROS系统来开发无人车。“无人车实际上是一种特殊的机器人，而机器人从本质上讲，为应对复杂的环境和任务，需要用到很多数学和自适应的思想，适应、认知与学习是这些智能系统得以工作的关键。”

功夫不负有心人，仅仅1年的时间，整个团队就通过艰苦努力，做出了独具特色的无人自主车IN2BOT，并连续多年参加国家自然科学基金委组织的智能车未来挑战赛，取得了优异成绩。“随着车越来越多，路越来越堵，未来汽车扮演的角色不再是单一的出行工具，更是科技升级带来的革命式的生活方式。”

除了研发无人车，马宏宾还与其他老师一起研究无人机的飞控算法，带领团队自主设计了模块化可组合可定制的新型机械臂及控制柜、基于实时Linux内核和EtherCAT总线技术的六自由度工业机械人开放架构全功能控制器，开发出新的拖动示教系统，使机器人的应用范围更加广泛。

此外，针对深度学习为代表的人工智能技术落地中所面临的诸多问题，马宏宾将眼光投向嵌入式人工智能，提出人机融合的实时轻量学习技术，将适应学习的思想嵌入其中。由于马宏宾在理论和产学研应用方面取得的大量成果，他获得了北京市自然科学奖、吴文俊人工智能科学技术奖、中国产学研合作促进创新奖等荣誉，得到了同行专家的认可与肯定。

从数学，到控制论，再到无人驾驶、机器人、人工智能，马宏宾的科研轨迹看上去似乎一直在“跨界”，但其实万变不离其宗。“最核心的东西没有变，所有研究轨迹的背后都是数学。”他运用了自适应的思想，形成了可以在计算机上实现的数学模型和算法，并与实际场景相结合，最终发挥了机器人等智能机器的作用，使世界一点一点地发生着变化。

点亮心灵

十年树木，百年树人。2021年是马宏宾成为老师的第12年，他带过很多学生，每一次提到学生获得的奖项，他也跟着开心。“像AVR嵌入式设计大赛、西门子工业自动化挑战赛、机械创新大赛、数学建模竞赛等，多次取得全国一、二等奖的好成绩。”

作为老师，马宏宾最喜欢的一句话是：“点亮学生的心灵。”在他看来，点亮学生心灵就是激发学生的兴趣。“学生曾经问我，能不能做网球机器人，虽然我不会打网球，但我可以给学生一些想法。”马宏宾找学生进行了大量的讨论，例如，网球机器人的痛点在哪里，网球机器人做出来有什么意义，以及未来可以产生什么价值等。后来，马宏宾指导学生们研制的网球机器人搭档赢得了西门子工业自动化挑战赛第一名。“带领学生一步步向前走，这大概是老师存在的意义。”

如今，马宏宾在可预见的人工智能浪潮中为自己设定了三个目标：首先，在智能博弈方面，中国时刻面临着周边环境的挑战，古人常说“居安思危”，马宏宾希望他的研究能为日益复杂的博弈提供一定的洞见。其次，在人机协作方面，要让人与机器人更好地融合。这对马宏宾来说是最重要的课题，因为只有更好的人机融合，才能让机器应用在更多的场景中，创造更多的价值。最后，在这个不断发展的世界中，下一代的人工智能教育也是一件不容忽视的事情。“我希望培养出更多的优秀人才，这也是我作为一名科研工作者和教师的使命。”说完，马宏宾露出了坚定的笑容。