机器学习的3大“疑难杂症”,因果学习是突破口 | 重庆大学刘礼

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重庆物联网产业的发展与刘礼的贡献

重庆常被称作“互联网荒漠”,但实际上它拥有非常丰富的物联网土壤。据统计,重庆聚集了近2000家物联网相关企业,其中核心企业超过600家,且在物联网产业的细分领域表现强劲,影响力巨大。

除了众多企业外,重庆还有特殊的技术力量:由刘礼负责的重庆大学物联网体感大数据实验室。刘礼现任重庆大学大数据与软件学院教授,博士生导师。他于2018年创办该实验室,旨在搭建因果学习与机器学习之间的桥梁。这一方向也是当今多位著名学者如Bengio和Pearl的重点研究领域。

刘礼相信,这一目标实现后,AI和大数据分析技术将在医疗、教育、制造业等多个领域发挥重要作用。我们有幸与他进行了一次深入对话。

刘礼的职业发展路径

对于刘礼而言,职业生涯始终以将所学与国家重大需求相结合为目标。近年来,国家多次推出重磅政策,推动大数据、人工智能、工业互联网等领域的发展。重庆作为老牌工业城市,刘礼回国后便在重庆大学成立了物联网体感大数据实验室,专注于大数据分析特别是因果学习的基础研究与应用。

刘礼与大数据结缘已久。他本科和硕士阶段跟随兰州大学李廉教授学习。李廉教授是中国计算机教育的领军人物,倡导以计算思维为核心的计算机人才培养模式。刘礼参与了中国教育科研网格项目,这段经历使他形成了以计算思维为主导、围绕数据存储和处理解决问题的思维方式。

在巴黎十一大攻读博士学位期间,诺贝尔物理学奖得主吉勒阿尔贝·费尔的获奖激励了刘礼选择学术道路。巴黎十一大提倡以科学问题为导向的基础研究,这种环境促使刘礼更加专注基础研究。在新加坡国立大学,刘礼与David S. Rosenblum院士合作,开展了“舒适计算”的研究,这一概念强调根据不同场景调整计算能力。在此期间,他和团队做出了一系列重要成果,例如将人的短时动作数据与活动数据关联起来,弥合了动作与活动之间的差距。

刘礼确立了自己的研究方向:围绕物理世界和人本身的数据进行采集和分析。这使得他在大数据乃至数据科学方面具备了更全面的视角和感受。重庆大学的物联网体感大数据实验室因此得名,刘礼认为大数据分析可以比喻为一辆车,其中发动机是算力平台,数据是燃料,应用是车轮,算法则是方向盘。

机器学习与因果学习的融合

目前,机器学习和大数据已经进入相互交融的阶段,尤其是以深度学习为代表的机器学习取得了显著进展。然而,这种方法存在可解释性、可泛化和稳健性等缺陷。解决这些问题的一种有效途径是引入因果学习,这不仅能提升机器学习方法的可解释性,还能增强其稳定性和泛化能力。

Bengio等学者已经开始将因果学习引入机器学习,以解决这些问题。刘礼和他的团队也致力于构建因果学习与机器学习之间的桥梁。除了基础研究外,他们还希望通过重庆的产业土壤,将因果框架理论应用于实际场景,如图像合成、疾病诊断和行为识别等领域。

给青年学生的建议

在谈到求学经历时,刘礼强调了基础理论的重要性。他认为,虽然目前学习数据科学和机器学习存在模块化的趋势,但年轻人仍需重视基础理论。此外,他也鼓励青年学生思考国家的重大需求,如经济发展、社会治理和民生问题,以及如何在这些领域做出贡献。

刘礼认为,年轻人应站在更高角度审视自己的研究,思考所做工作的核心价值和长远影响。

关于刘礼

刘礼现任重庆大学大数据与软件学院教授,博士生导师,创立了重庆大学物联网体感大数据实验室。他致力于传感大数据分析技术及其应用研究,主持多项国家级和市级科研项目,并发表了百余篇论文,申请了十余项发明专利。同时,他还担任多个国际SCI期刊的客座主编及多个顶级会议的评审委员。

刘礼的研究不仅限于学术领域,还积极推动实际应用,特别是在图像合成、疾病诊断和行为识别等方面。他的贡献得到了广泛认可,是人工智能领域的杰出学者之一。

本文来源: 图灵汇 文章作者: 王新喜