還記得全球第一位半機械人“彼得2.0”嗎？他是英國的計算機專家，患有漸凍症，2019年底宣布“彼得 2.0”上線，成為由 AI 加持的半機械人，今年6月去世。

“他為未來建立人機融合機器人開了先例，我們複旦機器人學科準備通過生機融合智能機器人、全息智能機器人、至善智能機器人三個階段，向新物種機器人邁進。”複旦大學工程與應用技術研究院副院長、複旦大學智能機器人研究院院長甘中學，日前在複旦大學管理學院“瞰見|雲課堂”就“新工科與發明創造”發表演講。

【從工業革命看新工科發展路徑】

新工科到底新在什麼地方？甘中學說，新工科新就新在“發明創造”這四個字上，新工科既不同于科學的理科，也不同于傳統的工科，而是要“構建發明創造工程，突破學科交叉融合”。

深刻理解曆次工業革命發展的曆史，就可以“窺見”新工科的本質。第一次工業革命的标志物是蒸汽機。可能很多人認為蒸汽機是瓦特發明的，其實瓦特不是第一個發明者，而是遠在一世紀的數學家希羅。他觀察到當溫度上升産生蒸汽後，茶爐就具有了把茶壺頂起來的力量，于是發明了一個“汽轉球”，這就是蒸汽機的雛形。直到十四世紀，英國工程師托馬斯·賽維利把它做成了最原始的蒸汽機，但它效率不高，不能作為動力支撐工業生産。這時，在學校實驗室做實驗的瓦特通過分析總結發明了離心調速器，就能有效控制蒸汽機的速度，大大提高了效率，這也是瓦特改良蒸汽機的一個重要标志。後來，瓦特與英國投資家合作申請了專利，使蒸汽機逐漸走向了産業化。

第二次工業革命的标志物是發電機。在法拉第發明發電機之前，奧斯特已經發現了磁現象，安培也證明了磁現象和電流之間的關系，但他們并沒有發明動力機械發動機。通過多次實驗，法拉第感受到應該是有一個場，使得電磁之間産生轉換。由于法拉第沒有受到完整的教育，還不能說清楚這一原理。40年後，根據法拉第的實驗筆記，數學家兼物理學家麥克斯韋天才地創造了“麥克斯韋方程”。自這以後，特斯拉、西門子發明了直流電機，特斯拉發明了交流電機，令發電機成為第二個潛在動力。直到西門子将直流電機申請專利，并找到投資家使其産業化，成為第二次工業革命的标志。

“可見，發明創造是工業革命的一個爆破點。”甘中學說，從前幾次工業革命中可以看到兩個循環：一是發明成功的循環，首先是觀察得到概念，接着構想設計，然後做實驗，實驗中遇到不解的問題就去尋求原理，并根據原理設計改造、再實驗、抽象原理、再設計改進，循環往複，直至成功。二是産業化的循環。在實驗室做出産品是第一步，但要真正走到市場上産業化，還需要實現第二個循環，從實驗室到公司和投資，再反複實驗室，再到公司，再到市場，再到資本。

【如何造就新工科的發明創造人才】

“新工科建設的要點就是多學科的交叉融合，是科學、人文、工程、管理的交叉融合。”甘中學說，前段時間通過複旦大學的多學科交叉，團隊研制出了消殺機器人，一共用了兩個月，比過去快2到3倍。

在他看來，新工科培養的人才應該具備第一性原理思維和批判精神的思維，此外還要有觀察實驗能力、想象構想能力、洞察抽象能力、合成執行能力、協作領導能力。但不見得每一個工科人員都要具備以上所有能力，一個工程科學家具備前三個就足夠了。如果還要能做設計，就得往下走，要做工程師就要有前四個能力。如果做産業領袖，就要具備五個能力，特别是要具有協作和領導的能力。

“過去認為工科隻培養傑出工程人才，這種說法是比較偏頗的。工程科學家、發明家、傑出工程人員和産業領袖都屬于新工科。”他說，為了培養新工科人才，複旦智能機器人研究院提出的口号就是“培育發明創造人才，創建發明創造工程”。

“如果簡單地用一個關鍵詞來代替新工科，就是頂天立地：頂天是從0到1的原創，立地是從1到10、到N，這是一個轉化的過程。”甘中學說。從1到10強調核心技術攻關，從10到N是要對接市場，形成創新産品，促進新生業态。

新工科背景下，機器人領域在哪些方向可能會有比較重大的突破？他認為，傳統的工業機器人實際上是自動化工具，通過控制機器人的運動代替人類機械化重複性的勞動，但現在要真正把機器人做成人，賦予其感知器官，讓它能夠像人一樣處理各種複雜的事物。另一發展方向則是個性化的、即插即用的機器人，如掃地機器人、拖地機器人、炒菜機器人等。

人類社會已經曆了四次工業革命，中國并不是引領者。在甘中學看來，未來的第五次工業革命或許有兩大方向，基于“碳中和”的綠色智能生态革命，以及基于生物科技的人類自我革命。中國能否成為引領者？他表示，期待着新工科建設下，湧現出具有前瞻性的工程科學家、發明家、工程大師和産業領袖。

欄目主編：徐瑞哲 題圖來源：圖蟲創意 圖片編輯：雍凱

文中圖片由複旦管理學院提供

來源：作者：黃海華

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