1914年，發(fā)明電話(huà)的亞歷山大·貝爾說(shuō)過(guò)一句話(huà)：“如果你有志于建立一門(mén)新的科學(xué)，就去測(cè)量氣味吧?！?/span>
徐迎慶目前最熱衷的工作，緣起這句跨越百年的寄語(yǔ)。這位清華大學(xué)未來(lái)實(shí)驗(yàn)室主任想把嗅覺(jué)“算”出來(lái)。
身處北京的你偶遇一朵奇香之花，如何讓遠(yuǎn)在上海的友人也感同身受？在徐迎慶的構(gòu)想中，未來(lái)人們可以采集氣味信息，通過(guò)計(jì)算解析、重構(gòu)并遠(yuǎn)程傳輸，讓嗅覺(jué)突破時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)共享。
這聽(tīng)上去有點(diǎn)科幻。
把嗅覺(jué)“算”出來(lái)
做有挑戰(zhàn)的事情，這是清華大學(xué)未來(lái)實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)所在。
把嗅覺(jué)“算”出來(lái)，在八年前幾乎是個(gè)異想天開(kāi)的選題。項(xiàng)目初始，有學(xué)生提出質(zhì)疑，“誰(shuí)都沒(méi)做過(guò)，我們憑什么能做成？”
不做，永遠(yuǎn)不會(huì)知道答案。徐迎慶組建起一支橫跨物理、化學(xué)、電子工程、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的團(tuán)隊(duì)，一頭扎進(jìn)嗅覺(jué)計(jì)算的未知領(lǐng)域，一晃已是八年。
徐迎慶的信心，源于對(duì)信息維度的類(lèi)比思考：空間可用XYZ三維坐標(biāo)定義，色彩可由RGB數(shù)值量化，那么嗅覺(jué)是否也存在一套“基函數(shù)”？倘若找到若干種基礎(chǔ)氣味單元，理論上便可合成世間萬(wàn)千氣味，甚至實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化氣味生成，不再完全依賴(lài)調(diào)香師的主觀(guān)經(jīng)驗(yàn)。
他們要攻克的，是一系列底層科學(xué)問(wèn)題：嗅覺(jué)氣體的分子構(gòu)成是什么？在流動(dòng)過(guò)程中，氣味的變化機(jī)理是什么？嗅覺(jué)大數(shù)據(jù)該怎么建立？如何設(shè)計(jì)敏感材料？
學(xué)科交叉是這項(xiàng)研究工作的最顯眼之處。他們研制出各種傳感器，通過(guò)設(shè)備采集氣味數(shù)據(jù)、構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)氣味分子被捕捉識(shí)別時(shí)，即可與數(shù)據(jù)庫(kù)快速完成模式匹配。
由此延伸出各種應(yīng)用場(chǎng)景：監(jiān)測(cè)烤箱內(nèi)食物是否成熟或焦糊，判別火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的易燃物質(zhì)種類(lèi)，提前預(yù)警電池?zé)崾Э?，甚至通過(guò)分析呼出的氣味篩查潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。嗅覺(jué)，這門(mén)曾被貝爾寄予厚望的科學(xué)，正在他們手中從“玄學(xué)”變?yōu)椤皵?shù)學(xué)”。
萬(wàn)里征程剛剛開(kāi)始，徐迎慶有自己的信念：“很多偉大發(fā)現(xiàn)，有一部分來(lái)自于偶然，但有很多來(lái)自于必然。如果一件事堅(jiān)持做下去，10年、20年地做下去，總有希望取得與眾不同的結(jié)果?！?/p>
跨學(xué)科的學(xué)術(shù)底色
徐迎慶的辦公室很不一樣。書(shū)架上書(shū)籍堆疊，桌面上擺放著多款精致的車(chē)船模型，辦公桌上三臺(tái)大屏顯示器一字排開(kāi)，顯然主人常年多線(xiàn)程并行。
右手墻面，掛著清華美院文科資深教授劉巨德贈(zèng)予的書(shū)法作品——“向美而行”。字幅下方，一尊金屬雕塑格外醒目：滑雪運(yùn)動(dòng)員正沿著莫比烏斯環(huán)賽道滑行而下。這件由徐迎慶與學(xué)生共同創(chuàng)作的作品，將拓?fù)鋵W(xué)的抽象之美與雕塑藝術(shù)融為一體。
一直奔走在跨學(xué)科的路上，這正是徐迎慶的學(xué)術(shù)特色。
本科就讀于吉林大學(xué)數(shù)學(xué)系，扎實(shí)的數(shù)學(xué)訓(xùn)練賦予他極強(qiáng)的邏輯推理與抽象思維能力。他習(xí)慣拋開(kāi)細(xì)枝末節(jié)，提煉核心問(wèn)題，拆解關(guān)鍵因子并逐一分析。
徐迎慶的體會(huì)是，“能在大學(xué)系統(tǒng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，是很難得的機(jī)會(huì)。你可以把一些問(wèn)題想得更深，把一些問(wèn)題提煉得更純粹、更透徹。”
多年后在微軟亞洲研究院，為攻克紋理合成難題，他將幾篇核心論文反復(fù)研讀數(shù)十遍，用不同顏色的筆批注標(biāo)記，甚至劃爛紙張，卻始終未能找到突破口。
直到他讀到了這樣一段文字：如果兩個(gè)事物產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，往往在形狀、大小、顏色三個(gè)維度具備相似性。徐迎慶頓悟：紋理合成何必逐像素計(jì)算？完全可以基于與原圖特征一致的碎片進(jìn)行重構(gòu)。
他借助數(shù)學(xué)中的Arnold變換，將樣本紋理切割為大量碎片，再依據(jù)表面幾何形態(tài)拼合生成完整圖像，如同在簸箕中反復(fù)搖勻細(xì)沙，最終形成均勻自然的合成紋理。這一突破，正是數(shù)學(xué)思維結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的生動(dòng)例證。
畢業(yè)后十余年間，徐迎慶在編程、動(dòng)畫(huà)等領(lǐng)域廣泛涉獵。工作十二年后，他考入中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所，師從著名計(jì)算機(jī)圖形學(xué)專(zhuān)家劉慎權(quán)研究員，攻讀計(jì)算機(jī)圖形學(xué)博士學(xué)位。
1996年，他斬獲首屆中國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)大會(huì)最佳論文獎(jiǎng)（當(dāng)年度僅兩篇論文獲此獎(jiǎng)項(xiàng)），畢業(yè)時(shí)榮獲中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)獎(jiǎng)學(xué)金優(yōu)秀獎(jiǎng)。博士畢業(yè)后，他進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院軟件研究所從事企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）應(yīng)用研究，但內(nèi)心始終牽掛著摯愛(ài)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。
當(dāng)剛剛成立的微軟中國(guó)研究院（后更名為微軟亞洲研究院）發(fā)布招聘信息時(shí)，他前往應(yīng)聘，“我就覺(jué)得應(yīng)該去那兒看看”。
憑借入職后的紋理合成等方向的突出成果，徐迎慶僅用數(shù)月便從副研究員晉升為研究員。微軟亞洲研究院首任院長(zhǎng)李開(kāi)復(fù)曾在公開(kāi)場(chǎng)合以他為例激勵(lì)后輩：“提升‘正研’不一定要等兩年，比如徐迎慶?！贝撕笫嗄?，他在微軟亞洲研究院穩(wěn)步成長(zhǎng)，很快升任主管研究員。
2011年，時(shí)任清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)魯曉波得知他有意轉(zhuǎn)向高校發(fā)展，當(dāng)即向他發(fā)出邀請(qǐng)。自此，徐迎慶加入清華美術(shù)學(xué)院，并在第二年開(kāi)始擔(dān)任信息藝術(shù)設(shè)計(jì)系主任，一干就是八年。
“不去摘觸手可及的桃子”
在編程、動(dòng)畫(huà)、圖形學(xué)、信息藝術(shù)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域交叉深耕多年后，徐迎慶于清華大學(xué)未來(lái)實(shí)驗(yàn)室成立之初受命挑起重?fù)?dān)。這位數(shù)學(xué)系出身并任職于美術(shù)學(xué)院的清華教授，至今已擔(dān)任未來(lái)實(shí)驗(yàn)室主任一職八年有余。
徐迎慶喜歡旅游，每年都會(huì)留出一段假期，四處行走，尤其偏愛(ài)探訪(fǎng)各國(guó)博物館與藝術(shù)館。他曾遠(yuǎn)赴肯尼亞觀(guān)看角馬大遷徙，數(shù)百萬(wàn)頭生靈奔騰而過(guò)的磅礴氣勢(shì)，讓他真切感受到生命的壯闊。而遷徙途中的殘酷更令他觸動(dòng)：有的角馬在渡河時(shí)被鱷魚(yú)吞噬，有的選擇最險(xiǎn)峻的道路而摔斷四肢，只能在夜色中淪為其他猛獸的食物。生命的偉大與艱辛，在他眼前交織呈現(xiàn)。
在他看來(lái)，這些經(jīng)歷從實(shí)用角度看或許“無(wú)用”，無(wú)法直接轉(zhuǎn)化為成果。但他始終相信，那些不經(jīng)意間看過(guò)的風(fēng)景、感受過(guò)的震撼，總會(huì)在某個(gè)瞬間悄然浮現(xiàn)，成為研究靈感的火種。
徐迎慶常告誡學(xué)生：“不去摘觸手可及的桃子。一件事若有七成把握做成，除非企業(yè)需求或個(gè)人強(qiáng)烈執(zhí)念，否則不建議做；但如果一件事意義重大，僅有20%~30%的成功可能，而假若通過(guò)努力能將成功率提升至60%以上，就值得全力以赴——唯有這樣的挑戰(zhàn)，才真正具備科研價(jià)值。”
從盲人計(jì)算機(jī)到嗅覺(jué)計(jì)算，從城市設(shè)計(jì)到人機(jī)交互，從教育研究到機(jī)器人樂(lè)隊(duì)，從音樂(lè)可觸化到智能家居，從納米復(fù)合材料到老年行為追蹤……未來(lái)實(shí)驗(yàn)室的研究版圖，正在展現(xiàn)學(xué)科交叉的無(wú)限可能。
徐迎慶介紹，自成立起，這個(gè)機(jī)構(gòu)就被定位為清華大學(xué)學(xué)科交叉研究的“試驗(yàn)田”。除承擔(dān)國(guó)家專(zhuān)項(xiàng)等有組織科研任務(wù)外，他們開(kāi)展了大量的自由探索型研究。
自由探索，往往伴隨著更高的失敗概率。徐迎慶對(duì)此直言不諱：“我不認(rèn)同一個(gè)機(jī)構(gòu)永遠(yuǎn)凱歌高奏、日日?qǐng)?bào)捷，這并不符合科研規(guī)律。所有成果，都是無(wú)數(shù)人在無(wú)數(shù)個(gè)不眠之夜，于沮喪與試錯(cuò)中一步步摸索出來(lái)的?！?/p>
目前，未來(lái)實(shí)驗(yàn)室已有120余名成員，來(lái)自70多個(gè)不同專(zhuān)業(yè)。徐迎慶明確，探索雖無(wú)邊界，但研究需有所聚焦，團(tuán)隊(duì)將在多模態(tài)人機(jī)交互與未來(lái)智能材料兩大方向走得更遠(yuǎn)。
徐迎慶希望與政府、企業(yè)、社會(huì)建立長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作關(guān)系：“若一味承接零散項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室就會(huì)淪為項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)型機(jī)構(gòu)，這與清華大學(xué)成立未來(lái)實(shí)驗(yàn)室的初衷不符?！?/p>
“十年磨一劍”
未來(lái)實(shí)驗(yàn)室入口處，醒目寫(xiě)著他們的幾條運(yùn)行理念：“從0到1尋突破，1到100求完美” “天馬行空想問(wèn)題，腳踏實(shí)地做事情” “先完成，再完美”。他們不僅要做有挑戰(zhàn)的事情，還要做好，更要落地，并在迭代中穩(wěn)步推進(jìn)研究。
“區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、大模型……新技術(shù)層出不窮，但我們不會(huì)盲目跟風(fēng)?！睂?duì)此，他有著清晰的判斷，“其一，我們并非在所有領(lǐng)域都具備優(yōu)勢(shì)；其二，我們會(huì)堅(jiān)守既定目標(biāo)，不被外界喧囂干擾。沉下心長(zhǎng)期深耕，曾經(jīng)看似冷門(mén)的方向多年后往往會(huì)成為前沿?zé)狳c(diǎn)。比如嗅覺(jué)計(jì)算研究，起步時(shí)無(wú)人關(guān)注，堅(jiān)持八年之后，已然成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)激烈的熱門(mén)方向?！?/p>
徐迎慶信奉長(zhǎng)期主義。在微軟工作期間，他曾與時(shí)任微軟全球執(zhí)行副總裁沈向洋交流：人與人的天資差距并不大，但若能在一件事上堅(jiān)持十年，便足以令人敬佩——畢竟，多數(shù)人難以做到。
他用行動(dòng)踐行著這份信念：盲人計(jì)算機(jī)研究已經(jīng)持續(xù)十余年，將硬件、軟件、內(nèi)容相結(jié)合，重新定義了視障人士無(wú)障礙數(shù)字閱讀方式；嗅覺(jué)計(jì)算已深耕近八年，人工嗅覺(jué)系統(tǒng)“電子鼻”已經(jīng)應(yīng)用于國(guó)家和企業(yè)的戰(zhàn)略需求的多個(gè)場(chǎng)景之中；創(chuàng)新教育、青少年終身學(xué)習(xí)等項(xiàng)目也在穩(wěn)步推進(jìn)。
他常建議研究生，入學(xué)之初就確立一個(gè)未來(lái)八到十年的研究課題，分階段持續(xù)突破，待到博士或博士后出站時(shí)，便能成為該領(lǐng)域具有話(huà)語(yǔ)權(quán)的專(zhuān)家。
在未來(lái)實(shí)驗(yàn)室，他對(duì)學(xué)生提出三項(xiàng)要求：一是參與一項(xiàng)國(guó)家項(xiàng)目，明晰國(guó)家戰(zhàn)略需求，掌握重大科研任務(wù)的實(shí)施方法；二是參與一項(xiàng)企業(yè)合作項(xiàng)目，知道企業(yè)需要什么；三是完成一件此生最想做的事，“我們會(huì)盡最大努力支持”。
未來(lái)實(shí)驗(yàn)室的自由，源于機(jī)制上的“特例”。成立之初，徐迎慶便向?qū)W校提議，不以論文為單一考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)。他強(qiáng)調(diào)，這并非反對(duì)發(fā)表論文，而是不追求論文數(shù)量，鼓勵(lì)產(chǎn)出高質(zhì)量、高影響力的原創(chuàng)成果。
未來(lái)實(shí)驗(yàn)室發(fā)表的論文質(zhì)量并不低，先后有8人次獲得清華大學(xué)優(yōu)秀博士畢業(yè)論文或北京市優(yōu)秀博士畢業(yè)生的榮譽(yù)。徐迎慶說(shuō)：“我們不把論文數(shù)量作為考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，反而出了這么多好成果，這說(shuō)明當(dāng)大家心無(wú)旁騖地做自己想做的事情時(shí)，更容易出好成果?！?/p>
成立近九年，徐迎慶仍有不滿(mǎn)意之處：未來(lái)實(shí)驗(yàn)室尚未誕生具有標(biāo)志性的重大成果。他眼里的重大成果，并非一兩篇《自然》《科學(xué)》論文所能定義，而是要打造出真正改變行業(yè)的系統(tǒng)與生態(tài)，或是具有引領(lǐng)性的創(chuàng)新平臺(tái)與環(huán)境。
這是一場(chǎng)關(guān)于“概率”的博弈：他們正在把20%的可能性變成60%以上，剩下的，唯有交給時(shí)間。
編輯：李華山
