2017 HUST-UC Berkeley 寒假交流学习之旅(5)

精彩的伯克利校友座谈会

17号是美国三天小长假后第一天上班。考虑可能的高峰交通堵塞，我们伯克利分队的30名师生早早地集合出发前往UC伯克利校区上课。在美国，汽车是主要的交通方式。美国的人均汽车保有量在1辆以上，平均每个家庭拥有2辆私家车。前往校区的途中果然不出所料发生了拥堵。不过，尽管放眼望去一片车水马龙，每一辆车依旧能够有序地前进，不会出现长时间原地不动的情形。从美国发达的公路交通系统这一侧面，一定程度上折射出这个国家过硬的城市基础建设。

图1开课前师生便展开学术讨论

到达教室之后，我们开始了上午的课程。今天上午是机器人学的第二讲，依旧是由那三位优秀的UC伯克利博士生Laura，David和Justin主讲。首先Laura带领大家了解本次课程的主要内容。之前机器人学第一讲的内容可以总结为如何制作一个机器人，今天第二讲的内容则主要集中于机器人学中用到的一些关键技术——“人机交互”(Human-Robot Interaction,or HRI)和“机器学习”（Machine Learning,or ML）。

人机交互这一部分主要由Laura博士讲授。她首先由一个问题引入：既然我们追求机器人的“自主化”（autonomous），为什么还要需要人机交互呢？随着对这个问题的阐释，Laura指出对“人机交互”的需求主要体现在以下三个方面：

1.人和机器要在同一环境下和谐共处；

2.机器能够在某些方面增强人的能力；

3.机器需要在人的整个道德体系中有所担当，承担一定的责任。

图2 Laura博士向同学们讲解“人机交互”的概念

那么“人机交互”需要考虑什么问题呢？这涉及到机器人学、神经科学、生物机械学、心理学和道德伦理。接下来Laura以假肢(prothesis)和外骨骼(exoskeletons)为例讲解了具体如何实现“人机交互”。Laura首先从假肢的制作工艺切入这一话题。假肢中非常重要的技术要素就是使用者能自如对其进行控制，实现这种控制很重要的一环就是传感器。传感器需要检测到人脑发出的生物信号，读出信号的信息，然后控制机械手臂的机械结构来完成一个动作。Laura介绍了一种已经得到应用的解决方案：这种方案中将假肢的手掌设计为仅有张开和收缩两种动作的一维自由度，假肢能从人体皮肤表面获取大脑控制手掌收缩的神经信号。当传感器检测到大脑发出的信号时，机械手掌收紧。反之当信号消失，则手掌松开。随着神经系统学和机器人科学的不断发展，研究人员将更好地识别和分辨大脑的信号，设计出的假肢将能做到有更多控制的自由度，其工作方式也将更接近人类的肢体。

在应用层面，除了假肢和外骨骼外，机器人和人类的协作（human-robot collaboration，以下称“人机协作”)也充分体现了“人机交互”的概念。Laura用下面这样一个例子来帮助大家理解什么是“人机协作”：假如一个机器人给你递一个水杯，你会希望它正好递到你的胸前，而不是远远地站在一米开外，更不是递到你的身后。在人机协作时，机器人所做出的行为活动必须安全，可预测，并且符合人体工程学。通过这些要素可以构建一个成本函数(cost function)，机器在与人的协作过程中会根据这个成本函数来做出一系列决定。这当中就体现了人机交互的应用。

接下来，David和Justin博士为我们简单介绍了“机器学习”方面的有关知识。首先，他们从Google的Pagerank算法出发为我们讲述了机器学习的基本概念：机器学习是一种通过数据或以往的经验出发优化计算机程序性能的科学方法，它可以通过以下的对比框图更为直观的展示：

图3传统编程与机器学习对比框图

“机器学习”通常由以下几个部分组成：训练数据集（Train data）、建模（Model）、训练过程（Training process）、评估度量指标（Evaluate metrics）。老师们具体阐述了“机器学习”的优势及相比传统方法其更擅长的地方，比如在：聚类（Clustering）、分类（Classification）、回归（Rregression）、强化学习（Reinforcement learning）等方面，“机器学习”都有很好的应用。

David博士着重阐释了“聚类”及“分类”这两个概念：在“聚类”方面，他以图形压缩为例解释了机器学习如何更为高效完成任务；而在“分类”方面，他则讲述了如何利用K均值（K-means）对数据进行分类，同时对于更为复杂的数据集，可以通过Kernel方法，利用RBF（径向基函数）将二维数据转化至三维乃至更高维，再对其进行分类。Justin还为我们讲解了机器学习中的一个重要部分——卷积神经网络（CNN），可以简单用下图表示：

图4卷积神经网络示意图

简单来讲，CNN其实就是一个分类器，层与层之间用参数的权值连接，每一个神经元相当于一个激活函数，比如我们接收到某种参数后结果为1，然后将结果作为下一层的参数传递过去。同时，CNN用输入层的卷积结果来计算输出，这相当于局部连接，每块局部的输入区域与输出的一个神经元相连接。对每一层可以应用成百上千个不同的滤波器，然后汇总它们的结果，再将这些结果反馈至输入端，以此不断修正各层的权值，从而使输出的结果逐渐收敛于正确的结果。

在课堂的最后，很多同学被博士们生动有趣的讲解所打动，也积极地提出了自己的疑问。张远志同学提出的有关增强学习与回归的问题得到了老师的好评和解答。孙丁毅同学也和大家分享了自己在华科听澳大利亚教授讲座时见识到的关于城市视觉识别的一些看法。

图5 Justin博士富有激情的授课

整整一上午的课程都由三位博士为我们讲解，他们在讲授时的风格不拘一格。Laura利用丰富的肢体语言让大家对机器人的行为能够有更快、更形象的理解，有时她会把自己当成机器人，模仿机器人的动作；David十分冷静沉稳，能引起我们更加深入的思考；Justin则在抑扬顿挫中让他的讲授富于激情，让我们注意力更加集中，讲到激动地时候时常会大喊“Robotic is awesome（机器人真棒）！”反观国内部分课堂相对单一和趋同化的授课风格，这样的课堂的确更能吸引同学们积极互动和学习。这堂课还是David与Justin博士为我们团队最后一次上课，很多同学被他们风趣生动的教学所打动，课后纷纷上前表达自己的感谢与祝福。还有一些同学与他们交换了联系方式，期待着未来更深入的学术交流。

总体来说，虽然这一堂课难度偏大，大部分同学之前也未曾接触有关机器学习的知识，但这并不能削减同学们的学习热情。相反，在去食堂的路上，我们一大帮人边走边积极地讨论着有关学术问题，成为UC伯克利校园小道上一道美丽的风景线，它向这一世界名校展示着华科学子求知若渴、勤奋好学的优秀品质。

图6课后师生们愉快合影

在校外午餐后，我们再次回到校园，正巧今天是UC伯克利开学第一天，校园和前几天相比热闹了许多。老校门前支起了两排帐篷，那是校内大大小小的学生组织正在争相寻求新的血液，有点类似华科开学时的社团招新“百团大战”。社团成员都卖力的向路人发放卡片来宣传自己的社团，当我们抱歉说不是UC伯克利的学生时，他们依旧会笑盈盈地说：“Have a nice day!（今日愉快！）”这些学生组织的范围覆盖非常广泛，从支教队伍到商业咨询，从音乐社团到体育团队，五花八门、琳琅满目，充分体现了UC伯克利学生课余生活的丰富和整个校园自由的氛围。

图7 UC伯克利老校门前，大批学生社团热闹招新

下午两点，今天的研讨课准时开始，站在讲台上的是一个看上去有点文弱的女生。“大家好！”，学姐清了清嗓子说道，“我叫潘琼”。

潘学姐来自高考大省山东，因为化学竞赛成绩优异保送到北大。学姐的大学生活充实有趣，但当她偶然间自问毕业之后该怎么办，这时也感到了迷茫。在几番内心挣扎后她还是选择留在国内读研。在北大读研期间，因为一次偶然机会，她来到UC伯克利交换学习了两年。因为UC伯克利浓厚的学术氛围，她选择继续在这里完成博士学业。“一定不要让自己安于现状”，这是学姐在留学期间最深的体验。和很多初来乍到的留学生一样，学姐最初感觉自己很难融入新的集体。但她鼓起勇气，尽可能和身边的人去交谈，逐步突破语言障碍，逐步融入这里。学姐说，在她的海外求学过程中，国际学生顾问（advisor）对她提供了很大帮助。“所以当我开始寻求帮助，我找到我的advisor，告诉他我想get involved（融入集体）。”学姐说，“之后advisor对实验室所有的同学说，这是我们新来的同学，我希望你们让她感到融入。”在这里，只有你自己开口寻找帮助，说出你的需要，别人才会去帮助你，这是学姐的又一感受。一位同学问到留学生们普遍会遇到的问题，那就是刚来美国时，如何去面对文化的差异。学姐的回答十分精炼，“去和他们交谈，不要害怕出丑，同时去花时间适应，顺其自然。”

学姐也分享了申请UC伯克利博士项目的一些重要的因素，例如科研经历，推荐信及与教授之间的联系。学姐认为UC伯克利的研究生院和国内很不一样。第一，它对待学术和科研的态度更严肃、也更专业；第二，在这里只要主动寻求帮助就能够找到解除自己困惑的办法；第三，在研究院里可以做很多喜欢做的事情，没有太多约束；第四，伯UC克利毗邻硅谷，学生有绝佳的实习和研究资源。学姐凭自己的不懈努力来到了UC伯克利，拥有了这么理想的学习环境，但是学姐说她毕业之后却想回国。“我原来一直是随大流，到现在，我才发现自己真正热爱的东西——教书。我也可以在这边找一个在企业或工厂里的工作，等待着自己的绿卡，住着漂亮的房子，开着豪华的车，但这样我不快乐。”与学姐道别的时候，这句话还回荡在我们心里。大多数人都有梦想的勇气，而只有少数人可以不忘初心。很庆幸，我们见到了这样一个“少数人”。

图8潘琼学姐正在介绍她的科研项目

用过晚餐后，伯克利冬令营全体师生在总领队刘玉教授的带领下来到UC伯克利的东亚图书馆，参加将在此举行的UC伯克利校友座谈会。

傍晚六点半，座谈会正式开始。主持人是一身红色唐装的刘玉教授，她用中气十足的嗓音向各位逐一介绍嘉宾： 在UC伯克利东亚图书馆任职16年的周欣平馆长、在UC伯克利土木学院学习工作16年的李少凡教授、在公共卫生管理学院学习工作26年的张罗平教授、UC伯克利中国校友会会长吴泽强先生、北加州华科校友会胥源远副会长、已经在摩根斯坦利工作的文军学长、以及在这里攻读博士学位的张昊驰学长和博士后杨帆学长。他们与团队师生一起围着东亚图书馆的会议桌坐下。

在交流会正式开始前，刘玉教授代表华中科技大学向加州大学伯克利分校东亚图书馆赠送了华中科技大学启明学院的漆盘装饰品。周馆长兴奋地说道：“东亚图书馆接收过清华、北大等多所国内大学的纪念品，现在终于也有华科的印记啦。”刘玉老师则表示：随着我校实力的进一步提升，我们越来越多的受到国际社会的认可，也越来越多的与包括加州大学伯克利分校在内的世界级名校开展交流。我们的印记一定会走向全世界。

图9刘玉教授向伯克利东亚图书馆赠送华科启明学院纪念漆盘

交流会正式开始后，各位优秀前辈向在场的同学们讲述了他们在求学与科研过程中克服的种种挫折。李少凡教授率先发言，他从1976年华工附中毕业开始讲述，从高考到最后攻读美国西北大学博士，李教授受过肝病的拖累，也走过语言和学习上的低谷，但最终还是克服了生活的困难，现在已经是UC伯克利德高望重的终身教授。接着张罗平教授也讲述了自己辗转四个国家七所大学的奇特求学经历，最开始下乡当农民，从武大开始求学生涯，考研被华中工学院拒绝后毫不气馁再次挑战获胜，又独自去意大利求学，赴美签证被拒后，从加拿大辗转到了美国，最后到UC伯克利奋斗直至成为成果累累的终身教授。接着，来自华科光电学院的杨帆博后和来自华科管理学院的张昊驰博士也分享了他们申请UC伯克利的奇妙经历。在吴泽强先生、文军学长和胥源远学长分享他们的北美求学奋斗感受后，周欣平馆长作了最后的总结：“一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。最值得培养的就是自己。不管别人怎么说，一定要追求自己的目标。”虽然同学们还没有那么丰富的人生经历和经验，但是对这些话还是深有感触。日复一日，我们容易局限于自己已经习惯到不愿改变的生活，就像温水里煮青蛙，被安逸的现状困死。“一定不要安于现状”，不论是下午的学姐还是晚上的校友们都从不同角度、用不同的表述强调着这一点。纵观每个人的经历，都凸显着文军学长说的“敢于take risks”（冒险），或者周馆长说的“不满足于现状”。或是辞去看似无可挑剔的工作，或是一个人去没有亲人又语言不通的地方求学，或是敢于以新人的浅资负责整个北京分公司。在这种勇敢之上的，是为自己争取所有机会的毅然决然：为获得一个助教的岗位去获取所有的教授为之推荐，不惧文科生的劣势和强劲的竞争者，怀揣满满的自信和努力去准备博士的申请……不难发现，他们所说的偶然其实都是必然。主持人刘玉教授不禁感慨：“你们在座的每一位都是传奇啊。”

图10张罗平教授讲述自己四国七校的曲折求学经历

最后是同学们的提问环节。大家最关心的问题是：UC伯克利究竟希望招收怎样的学生？

前辈们的回答非常有意思：UC伯克利喜欢有丰富经历的优秀学生。当这种世界级名校挑选学生时，几乎所有学生都有着优秀的成绩。因此，一个好的成绩只是基本条件，更重要的是学生的科研、实习经历和推荐人与推荐信。管理专业的张昊驰学长鼓励我们多走出来看看：“当你真正到这个位置，你会发现自己并不比其他顶尖名校的学生差。”

还有同学提问：在国际交流学习中选择非自己专业的课程是否合适？张罗平教授认为，既然能来UC伯克利，就应该学习这里的先进知识，自己想学什么就去学什么好了，只要自己肯努力。张昊驰学长也说，最重要的是追随自己真正的目标，就算可能要补很多课，甚至有延期毕业的风险也是值得的。同学们还问了一些如何规划本科和硕士期间的学习和国际交流方面的问题，前辈们也都一一热情而详尽地解答了同学们的疑惑。

校友座谈会结束之际，刘玉教授说，大家相见恨晚，但可惜华科还没有在这里形成浓厚圈子，“我们都是华科人，在哪里都应该互相帮助，这是华科的精神，是华科四海为家的团结。”大家纷纷表示认同，并期望能够贡献力量早日建立起一个卓有成效的UC伯克利的华科大校友组织。最后同学们和各位前辈一起，拍下了珍贵的合影，纪念这在异国他乡的日子里意义非凡的一晚。

图11 UC伯克利华科校友座谈会全体合影

至此，本次UC伯克利华科校友座谈会圆满结束。虽然交流时间长达三个多小时，但经历了一整天学习的同学们并没有觉得劳累，反而因为刚刚精彩的交流而感到意犹未尽，继续围着校友们提问，大家一边离场一边热烈交谈。漫步在夜色中的UC伯克利校园里，前辈们的一言一行似乎都在照亮我们孜孜不倦的求学之路，我们对未来又多了一分清晰。衷心祝愿给我们提供指引的各位前辈一切顺利，我们为有这样优秀的前辈为荣，也一定不负校友们的殷切期望。