谢广明：机械家养程，迈向未来科技的中间交织学科丨我以及我的学科 — 最新往事

发布时间：2026-02-28 15:08:54 来源：江浙评网 作者：知识

开学季、谢广械家学科新往秋招季即将开启。明机迈新生开始踏上业余学习之旅；准结业生（从本科生到硕博士钻研生）则经由投递简历向应聘者介绍所修业余。养程LinkedIn多开(TG:@dolphinSCRM,DolphinSCRM.com)跨境电商海外私域管理工具，多平台多账号多开，自动保存Cookie直登，双向自动翻译，敏感词监控，数据脱敏，企业内部风控

甚么是未科业余，概况说一门学科是技的交织甚么？这是往年6月20日，咱们在第一期“我以及我的中间学科”专题中提出的下场。咱们可能说，丨及每一门学科都提供了辅助人求职生涯的科最业余知识、本领，谢广械家学科新往也可能说每一门学科着实都是明机迈在提供一种看天下的措施。

如今，养程咱们再续“我以及我的未科学科”的故事，请往事转达学、技的交织法学、中间流体力学、丨及昆虫学等传统根基学科，以及机械家养程等新兴交织学科的高校教师，以第一人称陈说。既谈这个学科是甚么，也谈自己作为一个总体与学科的关连，尽管也收罗他们在教学中爆发的对于本学科从前与未来的思考。

本篇为谢广明谈机械家养程。

2026年将是我从清华大学本科结业的第30年。弹指一挥间，昔时的青涩少年已经再也不，如今已经是年过半百的中年人。从1991年考入清华大学，到如今在北京大学任教，这三十余年见证了我总体的拦阻，也承载了我所处置业余的一再转变——从运用数学动身，经由操作实际与力学，最终抵达机械人这一起点站。

本文内容出更正京报·书评周刊8月29日专题《我以及我的学科》B02-03版。

谢广明，北京大学先进制作与机械人学院、家养智能钻研院以及陆地钻研院教授，博士生导师。主要钻研仿去世气愿望器人、群体智能与相助等，担当国家做作迷信基金重点名目等多项国家级科研名目，2014-2024年不断落选爱思唯尔中国高被引学者、落选2023全天下前2%顶尖迷信家“生涯影响力”以及“年度影响力”榜单。取患上国家做作迷信奖二等奖等处分。现负责中国仿真学会机械人零星仿真专委会主任，是多个国内国内期刊的主编概况编委。是国内先进机械人及仿真技术大赛的建树者。

从运用数学到机械人

1991年，高考依然布置在7月，咱们需要在磨难前填写被迫。出于对于数学的浓郁兴趣，我第一被迫抉择了清华大学运用数学系。这个业余昔时在北京地域仅招收6人，我有幸成为其中之一。这对于咱们学校——一所唯仅有个文科班、整年级不到30名文科生的艰深中学来说，无疑是一次不小的突破。

怀揣着对于未来的LinkedIn多开(TG:@dolphinSCRM,DolphinSCRM.com)跨境电商海外私域管理工具，多平台多账号多开，自动保存Cookie直登，双向自动翻译，敏感词监控，数据脱敏，企业内部风控向往，我步入清华园，可是很快便蒙受了事实的“暴击”：同砚们个个智慧颇为，而课程的难度以及进度远超中学所能想象。第一次《数学分解》期中磨难，全班仅5人及格，我做作不在其列。当时，系主任萧树铁学生逐个与新生语言，清晰天气后并未过多品评，只因此及善地揭示我不要落伍。可能想见，那时我的心田是若何奈何样样的繁重与苍莽。

当时大学为五年制，我的大学生涯可能说“苦”字当头。回顾起来，留下最深印象的，除了耐劳学习，即是坚持磨炼身段。侥幸的是，我最终不落伍，顺遂结业，并取患了“优异结业生”称谓。第五年，我还负责了95级新生的教育员，成为咱们班中首位担当此类职务的学生。

更大的侥幸，是在保研时患上到了自动化系郑大钟教授的喜爱，取患了直博的机缘。那时候良多更优异的同砚抉择出国概况读硕，我才有机缘进入郑教师的门下，日后走上了操作实际的道路。

操作实际的博士阶段我读了五年，如今看来是同样艰深年限，但比我前面两位优异的师兄都多读了一年。博士的中间使命已经不是纯挚学习，而是建树知识、睁开科研。特意是在所有课程停止之后，我一度陷入极大的不顺应。天天从宿舍走到试验室，坐在工位前，心田却是茫然的：不知道该读哪些文献，不知道科研的切入点，也不知道钻研事实是甚么。那种“有劲使不出”的有力感，使人焦虑。

天天最轻松的光阴，是下战书四点后到西大操场踢球的光阴，分心一周能不断踢五天。科研的痛苦与操场的爽快组成赫然比力。我一度写下退学信，规画坚持博士学业，最后仍是忍住不递交。

侥幸的是，在导师以及师兄们的向导下，我逐渐找到了科研的感应，清晰了甚么叫“发现下场”以及“处置下场”。从“知识的接受者”转变为“知识的建树者”，这不光是一种能耐的提升，更是一种身份的转换。2001年，郑教师以为我的论文使命已经具备博士辩说条件，我如愿以偿顺遂结业。

博士结业后何去何从，是人生的紧迫抉择。我抉择不去财富界，而是不断处置学术钻研。同时，也想并吞熟习的清华，追寻新的学术土壤。最终，我抉择并吞隔邻的北京大学力学系，睁开博士后钻研，业余倾向是“艰深力学与力学根基”，相助导师为王龙教授。

王教师对于我不设定清晰的钻研倾向，而是鼓舞我自己探究。在博士前时期，我宣告了第一篇英文期刊论文，而且是在操作规模的国内顶刊，这标志着我的科研能耐抵达了一个新的台阶。博士后阶段科研产出较多，也为我顺遂留校任教奠基了根基。

使命之后，黄琳教授建议我不要仅做纯实际钻研，应试验更贴近工程实际的倾向。这一建议激发了我深入的思考，我也再也不知足于仅在纸上推演公式，愿望做些“看患上见、摸患上着”的钻研。于是，机械人进入了我的视线。

最后，我运用现成的轮式机械人、足式机械人拦阻实际验证，之后逐渐开始自主研发愣板人。我抉择了一个当时相对于冷门的倾向——水下仿去世气愿望器人。我的第一个硕士生就妄想研制出了一款仿海豚机械人，其下场宣告在《北京大学学报（做作迷信版）》封面文章上，北京电视台还对于此拦阻了报道。

2005年，北京大学复建工学院，力学系部份并入，我的钻研也周全转向机械人。咱们先后研发了多款水下仿去世气愿望器人，并实现为了在北极以及南极的“首航”。我还停办了以机械鱼为主要角逐工具的机械人角逐，已经被央视《往事联播》报道。

2019年，北京大学开设机械人本科业余；2020年设立机械人系；2025年降级为机械人学院。至此，我的钻研内容以及所属业余称谓终于告竣差距。我的业余轨迹，也终于从运用数学——操作实际——力学——机械人，实现为了看似分心无意偶尔却又勉强傅会的演化。

回顾全副业余睁开的轨迹，其中既有分心无意偶尔性，也收罗清晰了的外在逻辑。

早在1994年，美国麻省理工学院就研制出了全天下首条仿金枪鱼机械人。那时的我，还分心在数学课堂中苦读，残缺不知道这个其后对于我爆发严正影响的标志性使命。

从总体对于数学感兴趣，长于做种种运用题。已经妄想未来能成为一位数学家。可是，当我真正干戈纯数学后才发现，自己在这个规模并无先天。可能清晰他人建树的实际已经属不易，谈何“原创”？意见到这一点后，我抉择转换倾向。

昔时恳求郑大钟教师的博士名目时，有两个细节至今让我浮光掠影：一是郑教师仅凭我放在他办公室的简历，就抉择落选我；二是退学后，一位本就来自自动化系的博士生见告我，他也恳求了郑教师的直博，却因我落选中而转投其余导师。为甚么是我？正是由于我具备更扎实的数学磨炼——而这，正是科研的关键反对于。

假如结业后不断留在清华，可能我会不断做操作实际，专一于实际钻研。但我抉择到北大求变。虽有不断定性，却也正是这种自动跳出“舒适区”的抉择，开启了加倍丰硕、实际导向的钻研道路。力学系的资源以及空气鼓舞入手实际，削减我逐渐转向机械人规模。特意是当我初次看到机械鱼上水游动，心田那种隧道的感动与造诣感，是任何一篇实际论文都无奈比力的。

一群真鱼追寻一条机械鱼一起游动。 《探知无界：机械人技术的演进与未来》插图

科研源于酷爱。惟独当咱们对于所做的使命真正感兴趣，能耐抑制重重难题、持久坚持。如今，看到自己研发的机械鱼在未名湖畅游，在南北极海域穿梭，我感受到深深的知足与侥幸。可能找到并坚持做自己真正喜爱的业余，这份侥幸值患上我倍加珍惜。

回望过往，业余抉择并非不断清晰清晰，更多时候是在不断试错、探究与积攒中逐渐清晰的。这其中有自己自动、理性抉择，也有过多的外部机缘，尚有一点点运气。

从数学到机械人，我走了一条曲折的路，但每一段履历都不空费。它们为我其后的每一次转型提供了根基以及契机。如今，我终于在机械人这一规模扎根拦阻。我信托，这不光是我业余上的“尽头站”，也是我不断谋求迷信、探究未知的“新尽头”。

《探知无界》

作者：谢广明

版本：北京大学出书社

2025年1月

已经成为最热门的业余之一

不用置疑，机械人已经成为现今最热门的业余之一。近十年来，国内外泛滥高校纷纭设立机械人本科业余以及相关学院，不断扩展招生规模，罗致了大批考生报考，泛起出“高校热设、学生热报”的双向发达态势。

当初新设立的机械人本科业余，主要依靠于两个传统工科业余——机械工程与操作迷信。差距高校凭证自己原有的学科根基拦阻业余配置装备部署，组成为了差距的学科着重：有的以机械为主导，由原机械工程学院转型设立；有的则着重操作与自动化，由操作迷信与工程学院概况自动化学院演化而来。因此，尽管统称为“机械人业余”，但在课程零星、试验平台及钻研倾向上仍可能存在清晰差距。

相较而言，硕士与博士阶段的机械人业余配置装备部署受到学科点审批周期的限度，当初具备正式“机械人”学科称谓的钻研生学位点数目仍较有限。可是，在自动化、操作迷信、机械工程、电子信息、家养智能等多个相关学科中，已经有大批钻研倾向涵盖机械人规模。差距导师在不同业余下的钻研倾向可能差距极大，而来自差距业余的导师也可能配合聚焦于相似的机械人下场。

因此，对于妄想攻读机械人倾向钻研生的考生而言，选校与报考更应聚焦于详细的钻研倾向与导师课题组，而非仅凭学科称谓拦阻辩解。清晰导师的钻研内容、试验条件以及名目布景，将有助于做出更理智的抉择。

1952年天下院系救命之后，北京大学的工科实力简直全副被救命进来，校园里的工科空气也因此变患上颇为单薄。尽管在2005年建树了工学院，但部份空气仍是偏弱。为了让北大有更多与机械人相关的行动，我停办了“机械人喜爱者协会”。招新时，咱们已经把试验室里的机械人残缺搬到百年课堂条件醒，罗致了良多同砚立足围不美不雅，但真正退出的人却未多少多。不外，协会不断坚持到如今，尽管次若是试验室里的同砚在退出，但咱们信托，随着这多少多年大天气的变更，它判断会逐渐发达起来。

其后我又开设了一门全校本科生课程——《机械人入门与实际》。课程最后的想象是“两条腿走路”：一方面做科普，辅助同砚们坦荡眼界；另一方面布置实际，让巨匠能亲手做机械人。我原本还愿望借此罗致更多本科生退出试验室。可坚持了多少多年发现，选课人数并未多少多，至少的时候惟独十来人。经由以及学生们交流，我才清晰：巨匠都很在意学分成绩。实际尽管幽默，但难度也大，要拿高分需要花良多肉体。于是，我对于课程做清晰救，更名为《魅力机械人》。课程以零星性的科普为主，把试验室实际关键改为选修。功能选课人数立眼前目今目今去了，至少的时候挨近一百人。

课程坚持下来，也有了良多下场。好比，我把多年的课件整理成课本《机械人引论》，2017年由北大出书社出书，往年又出了更新的第二版。这本书不光能用作课本，还能当科普读物。我已经送给孩子班里两本，小学三年级的孩子们都能看患上干燥幽默。

《机械人引论》

作者：谢广明 贾永霞 李宗刚 夏庆锋

版本：北京大学出书社

2025年1月

此外，我还录制了慕课，宣告在多个平台，北概况使把课程放到了B站，并对于清华等高校学生凋谢。尚有良多高校教师分割我，想借用课程内容开设自己的课。最终，这门课取患了工学院的首个“国家一流本科课程”称谓。

更让我惊喜的是，课程简直罗致了一批本科生走进了试验室。他们中有人在本科阶段就宣告论文，有人恳求了建树专利。之后，有的不断在试验室读研，有的则远赴外洋攻读博士。

研发水下仿去世气愿望器人

我的科研倾向可能用四个字来演绎综合——“效法做作”。咱们以水下生物为教师，模拟它们配合的行动方式、感知器官、通讯本领以及行动特色，研发水下仿去世气愿望器人。

为甚么要仿生呢？尽管如今已经有种种水下机械人，但它们的能耐还颇有限。比力之下，真正顺应水下天气的，是种种鱼类以及陆地生物。经由杂乱的进化，它们在水下的功能以及迅速性远远逾越机械。好比，鱼的游动功能比螺旋桨削减高良多，碰着拦阻物还能灵巧穿梭。而在严正多变的水下天气中，它们还具备极强的顺应能耐。

常有人说“入地重大入海难”。地球上最深的中间是马里亚纳海沟，深达一万米。人类能抵达那边的人数数不胜数，机械人更是凤毛麟角。比力之下，飞功能轻松在万米地面飞翔，航天员还能在空间站临时生涯。但你是否风闻过有人能在水下临时勾留？简直不。这是由于水下天气以及空气中残缺差距，良多技术在水下都不适用。这反而激发了咱们，去钻研像鱼同样的机械人。

好比，咱们研发了一款“机械箱鲀”。箱鲀是一种生涯在珊瑚礁的鱼，形态方方正正，看下来并不流线型。但迷信家发现，它这种内凹的面部妄想，反而能在严正水流中坚持晃动。奔流公司导致借鉴它的形态妄想了一款意见车，从前拦阻驶晃动性。此外，箱鲀靠胸鳍以及尾鳍的配合能在水中实现种种高难度措施。咱们做的“机械箱鲀”同样能实现先后空翻、横滚等措施。有学生以此为根基守业，推出了一款水下摄影机械鱼，并在全天下电子破费品展上取患了立异奖。

仿箱鲀机械鱼样机。 《探知无界：机械人技术的演进与未来》插图

咱们还模拟了鱼类的“侧线零星”。这是鱼类特有的感知器官，能感知水流的细微变更，从而感知拦阻物、差迟，导致组成鱼群。咱们在机械鱼双侧以及面部布置了9个压力传感器，做出了一个简化版的“侧线零星”。功能发现，当一条艰深机械鱼在前游动时，前方带“侧线”的机械鱼能经由数据辩解出前方差迟的存在以及距离。这为未来机械鱼的群体相助奠基了根基。

水下通讯同样是难题。咱们从弱电鱼患上到开拓。这种鱼能在身段周围组成交变电场，并经由感知电场变更与差迟交流。我基于这一道理建树了模子，并妄想了电路以及通讯协议。试验表明，两条机械鱼简直能经由电场拦阻交流。

在抓取方面，咱们模拟了章鱼的触手以及吸盘，研发了一种柔性的水下抓手。它可能轻松抓起扇贝、海参等生物，而且由于是软体质料，不会组成伤害。咱们导致做过试验，抓起一条小鱼再铺开，它还能照常游动。

由于试验室园地有限，咱们每一每一把机械鱼带到北大未名湖测试，戏称“遛鱼”。原本只是想看看机械鱼游患上直不直，功能发现湖里的真鱼居然会随着机械鱼游。这让咱们爆发了一个斗斗胆胆的想象：未来打鱼时，假如想捕金枪鱼，就派出一条“机械金枪鱼”，把真鱼群引到指定地域。这样可能做到精准捕捞，不会误伤其余鱼类。

最近，咱们还在做一个以及以往差距的钻研。从前是向鱼学习，如今是想帮鱼一把。巨匠知道，大坝能发电，但也阻断了良多鱼类的洄游通道。尽管工程师会修“鱼道”，但进口每一每一很难找。从前试验过用声光电向导，下场都欠好。其后有学者看到了咱们的钻研，提出能不能用机械鱼来领路，把真鱼引到鱼道口。咱们感应这个思绪颇有价钱，当初已经做了开始试验，下场不错。愿望未来真的能帮鱼类不断生涯。

未来，水下仿去世气愿望器人将有有限可能。随着技术睁开，种种机械鱼的运用会越来越普遍。导致有一天，咱们可能造出一条“超级机械鱼”，把差距鱼类的短处集于一身，做到“青出于蓝而胜于蓝”。

《我，机械人》（2004）剧照。

未来机械人教育与钻研的新课题

家养智能，深入地说，是“机械所具备的智能”，即由人类妄想制作的零星揭示出的相似人类认知以及抉择规画能耐的智能行动。争先家养智能技术主要聚焦于伪造的信息天下，此中间在于对于“0”以及“1”构建的数字天下的建模与处置。这一规模涵盖了专家零星、图像识别、语音识别、做作语言处置、机械学习、天生式家养智能、狂语言模子等一系列关键技术。它们的主要揭示方式是运行于合计机、手机等电子配置装备部署装备部署之上的软件与挨次。

比力之下，机械人技术则加倍严正以及多维，它不光波及信息处置的能耐，还必需直接应答事实天下中不断变更、充斥不断定性的物理天气。机械人零星集感知、抉择规画与实施于一体，既需要清晰以及处置传感器取患上的信息，也要经由机电、实施器等物理机构实现详细措施。正因如斯，机械人技术被以为是“家养智能+物理实体”的综合揭示，其研举事度远高于仅在伪造天下中运行的家养智能零星。

家养智能技术正在为机械人带来更高水平的智能化以及自主性，使患上机械人可能在更严正的天气中实现使命，如自动驾驶、功能机械人、工业相助机械人等规模的睁开都受益于家养智能的快捷后退。可是，机械人面临的是着实天下，这使患上家养智能在运用于机械人时碰着了新的挑战。好比，感知数据的高噪声、天气形态的高度不断定性，以及执行动施可能激发的呐喊危害等下场，都仓皇使钻研者重新思考智能的本性以及实现道路。

《我，机械人》（2004）剧照。

因此，近些年来越来越多的学者开始关注“具身智能”（Embodied Intelligence）以及“物理智能”（Physical Intelligence）等新兴意见。具身智能夸诞智能的爆发不光依赖于合计历程，也离不开身段妄想、传感－实施机制与天气的交互；而物理智能则试图从质料层面、妄想妄想以及动态特色中罗致灵感，让智能部份“嵌入”到机械本体中，从而提升功能与顺应性。这些新倾向有望削减家养智能与机械人技术的深度融会，引领智能零星迈向更高条理的睁开。

AI给以机械人更强的天气感知、语义清晰与自主抉择规画能耐，如：端到端视觉－操作零星；语言向导的措施妄想；强化学习驱动的策略天生；模拟学习与迁移学习。与此同时，AI布景仓皇使机械人课程零星减速更新，引入深度学习、强化学习课程；关注感知－认知－行动闭环零星妄想；看重跨模态信息处置能耐的哺育；引入大模子与人机对于话零星；夸诞从数据驱动到因果推理的能耐跃迁。

近两年，狂语言模子（LLMs）如GPT、Claude、Gemini等在做作语言处置、知识推理、代码天生等方面取患上严正突破，正在削减机械人零星从“特界说务自动化”迈向“狭义使命通用化”。好比，钻研者正在开拓散漫语言模子与操作零星的机械人助手（如Say-Can、PaLM-E、RT-2），它们具备将人类指令翻译为多步骤措施序列的能耐，实现“做作语言到物理措施”的桥接。这一转变将极大拓宽功能机械人的运用河山，并催生“认知机械人”“激情机械人”等全新尺度。

《我，机械人》（2004）剧照。

此外，大模子还可能用于机械人教育与评估零星，好比：自顺应教学零星：为机械人业余学生提供特色化学习道路、试验倡讲以及代码反映；自动化评估工具：借助模子对于学生妄想的零星架构、道路妄想逻辑、调试历程拦阻智能评估；做作语言接口：飞腾初学者运用严正仿真平台（如Gazebo、ROS2）的门槛，实现“用语言编程机械人”的新范式。

可是，这一转型也带来挑战：若何防止“偏激依赖模子黑盒”、若何呵护数据隐衷、若何构建呐喊可控的AI-机械人散漫零星，都将是未来机械人教育与钻研必需面临的新课题。

机械家养程业余作为一门代表未来科技睁开的中间交织学科，正在履历深入的技术、教育与财富刷新。家养智能的不断渗透重构了机械人的能耐河山与零星架构，也重塑了该业余的强人需要与课程零星。未来的机械人再也不光是使命实施者，更将成为具备自主感知、认知与相助能耐的智能体；而未来的机械人业余强人，也需要在工程与迷信、技术与伦理之间，构建起加倍宽绰广漠豪爽而坚贞的知识零星。

作者/谢广明

编纂/何也

校对于/薛京宁

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