CMU 刘畅流：爱上人机交互源于科幻片，女性研究AI更感性、更哲学 | 妇女节特辑...

她力量

近年来，“她”力量正在科学家群体中快速升温。

在一年一度的妇女节到来之际，智源社区选取了五位颇具代表性的女性科学家，进行了深度访谈。在她们中，有人选择食物图像识别，对选择的科研方向热爱到底；有人享受不确定的科研乐趣，在统计+生物学研究上更向前一步；有人也曾在读博和带娃的困难中迷茫，用理想温暖10年科研路；有人以科幻电影为启发，走上人机交互之路；还有人从Facebook大厂回国，做更有温度的AI研究。

从她们的故事里，我们得以一览当代女性科研工作者的独特风采。

导读：谈及在科研领域，女性科学家与男性科学家究竟是否存在差异，CMU 机器人研究所助理教授、智能控制实验室负责人刘畅流给出的答案是：女性科学家被质疑，最大的根源在于女性在科研领域仍是“少数群体”。随着越来越多的女性走上科研岗位，这种质疑会自然而然地消失。

本科毕业于清华大学、博士毕业于加州大学伯克利分校，师从机械控制大牛Masayoshi Tomizuka，现任CMU 机器人研究所智能控制实验室负责人，刘畅流可以说是人机交互、机器人领域备受关注的年轻女性科学家代表，她于2018年发表的《湾区五年博士路》曾给无数后辈研究者共鸣和启发，在科研道路上步履不停的同时，也在电影、戏剧等爱好中寻找更加多元化的自我。

正值妇女节到来之际，智源社区与刘畅流就她的求学、科研经历以及如何在爱好与科研、家庭与生活之间找到平衡点展开了一场对话。对话最后，刘畅流也对后辈研究者尤其是女性研究者送出寄语：Be Yourself——要呈现真实的自我，无须削足适履，来迎合外界的期待。

撰文：丛末

编辑：李梦佳

01

从工程学到人机交互：成为独立的科研人员

2008年，像很多学子一样，刘畅流带着对专业一无所知的懵懂考到清华大学精密仪器系机械制造及自动化专业。幸运的是随着专业课程学习深入，她逐渐挖掘出了自身对机械的兴趣。不过与身边专注于做科研发论文、参加竞赛项目的科研大牛同学相比，刘畅流的整个本科生涯显得有些“不务正业”，她读经济双学位，去港大当交换生参加 NGO，还热衷于参加大学社团生活。

丰富的社团生活也成为她在本科阶段最难忘的记忆，现在提及依旧充满了怀念：“清华是一个优秀人才的聚集地，我参加了多个社团，跟志同道合、来自不同专业的同学一起探索很多学业以外的东西和发掘自身的兴趣爱好，比如加入清华电视台做过摄影记者，参加电影协会等等，这些经历丰富了我对很多事情的理解和认识，对于塑造我的开放心态和思维产生了很大影响。这样的机会在我的博士阶段，其实已经不多了。“

人工智能科研圈里，大多数选择机器人、人机交互研究方向的科学家最初的启蒙都来自电影，电影中对虚拟世界的描摹，对人工智能技术的畅想得让人心动不已，刘畅流也不例外，《超体》和《异次元骇客》等是她重要的启蒙电影。而兴趣以外，她扎实的专业知识积累，前往一线工厂实习接触到很多工业实际问题的实践经历，以及“不务正业”的跨专业学习、社团活动所塑造的开放思维，都为她日后从纯粹的机械专业跨界到机器人、人机交互领域，埋下了伏笔。

《异次元骇客》是一部1999年的科幻惊悚电影。电影获得2000年土星奖最佳科幻电影提名，最后败给《黑客帝国》。主人公道格拉斯是1990年代的程序员，他受雇模拟1937年的洛杉矶的程序。他的雇主被杀前，在那个模拟世界给他留下了暗示。

2012 年，刘畅流踏上异国求学之路，前往加州大学伯克利分校攻读博士学位。读博的第一年，由于没有明确具体的科研方向，她曾在一个上肢外骨骼设计项目上“挣扎”了一年，走了一段弯路，也经历了一段探索科研方向的迷茫期，好在在她的导师——加州伯克利分校著名自动控制专家、机电控制和预见控制学科的创始人之一Masayoshi Tomizuka的指引下，这段迷茫期没有持续太久。

刘畅流在加州大学伯克利分校（二排右7）

据她回忆，在重新评估上肢外骨骼设计项目跟自身兴趣、特长的匹配度后，她决定放弃这个项目，而当时也隐约有了其他研究想法——要做人机交互研究，至于更具体的研究方向，还没有清晰的想法。于是她带着忐忑的心情敲开了导师办公室的门，向他表达了自己的研究意向，令她惊喜的是，Masayoshi Tomizuka 不仅同意她停止上肢外骨骼设计项目，还以“解决实际问题”为导向，当场为她指明了一个科研方向——人机交互安全性。

一锤定音，人机交互安全性成为了她从博士阶段坚持到现在的科研方向。

“Masayoshi Tomizuka是一个看似非常佛系的人，他给予学生很多自由，却又非常清楚该在哪些关键节点来指导、帮助学生找到正确的方向。他期望学生有自己的想法和思考，将学生培养成一名独立的科研人员。”

成为一名独立的科研人员，既是她从导师身上学到的、对她的科研事业影响深远的科研方法论，也成为她如今为实验室招收学生、培养学生的重要标准。

富冢诚义（Masayoshi Tomizuka），加州大学伯克利分校机械工程系控制理论教授

02

人机交互研究之路：在“钢铁之城”实现智能制造

“如果说本科阶段辅修的经济学让我在思考工程问题的时候有了绝妙的类比，那么博士阶段学的数学则让我走到了知识的高地，俯瞰之间，发现了很多不曾设想的新奇事物。”

凭借这种跨越多个学科的开放性思维，当刘畅流正式开展人机交互安全性研究之际，就基于微观经济学的产权理论提出了一个新颖的研究思路：

把人和机器人共存的空间当做稀缺的「资产」，产权则是单个个体（人或机器人）可以自由移动的那一部分空间。迁移到人机交互安全性问题上，就变成了人和机器人能否就产权（即二者各自可以自由移动的空间）能否达成共识。

具体的解决方法则是：对所有可能的产权分配方案建模，不断预测人心中的分配方案是哪一个，然后把机器人的行为限制在该方案下。表达成数学问题就是：在系统的状态空间（包含了人的状态和机器人的状态的叠加）定义一个安全的产权分配集合，然后设计一套控制方案使得系统的状态不会离开该集合。

沿着这个思路，她给人机交互安全性问题提出了一个漂亮的解——安全集算法，并发表了两篇关于人机交互和人机协作的论文，其中一篇还入围了最佳学生论文候选。

人机交互领域，有一名叫做刘畅流的研究者，正在逐渐崭露头角。

而她真正开始独挡一面，则要将时间线拉近到2019年。在这一年，她入职CMU机器人研究所，创立了智能控制实验室，开始以导师的身份带领学生开展人机交互、机器人研究。

而实验室承接的第一个年预算百万+的项目——智能打磨机器人，则见证了实验室从场地选址到人员招收的整个创建过程，也见证了刘畅流的研究逐渐在CMU产生影响力的过程。

刘畅流在智能打磨机器人项目上

据她回忆，接下项目的时候实验室没有足够的场地，打磨机器人的体积又非常大，比人高，配重有50公斤，对实验室场地及实验安全提出了很大挑战，并且当时实验室还没有招收到学生，作为整个项目的负责人，几乎所有的压力都聚焦到了她的身上。好在冥冥之中，命运给她送来了天时地利人和，这两大难题都迎刃而解。

“CMU 所处的匹兹堡曾有‘钢铁之城’之称，当地政府希望能重振制造业，发展高端智能制造业，在这个契机下，CMU 将一个旧的钢铁厂改造成了一栋高科技实验室楼，而这栋楼为我们实验室提供了一个完美的场地。同时，清华机械制造和自动化专业的很多老师的研究方向跟我当时的课题相关性较大，他们就帮我推荐了一位高年级博士生来做研究助理，之后由这位博士生和其他新招的低年级学生一起完成了这个项目。”

在打磨机器人这个项目中，他们开发了一个完全自动化的合规性系统，能够对发电机通风管的内壁进行高效的打磨操作，包括应用外部视觉技术精准识别需要打磨的地方，在机械臂上安装力/力矩（Force/Torque）传感器判断该用多大力气对需要打磨的地方进行打磨，采用表面光洁度测量仪查验打磨效果是否达到了标准。该系统不仅让打磨机器人达到了高效、安全的要求，并且极大降低了成本，整个项目成果最终成功落地到了合作的工厂。

 打磨机器人

随着实验室的顺利建成，打磨机器人项目的圆满完成，她在人机交互、机器人领域的研究工作也开始在CMU 产生了一定的知名度。当美国总统拜登到CMU 做关于重振美国制造业的演讲时，她的实验室还作为学校在科研领域的代表向他展示人机交互的研究成果和前景规划。

智能控制实验室向美国总统拜登展示demo

而通过这个项目，她也更加清晰地意识到，工业界与学术界的评估指标并不那么一致，学术界的研究成果距离真正落地，还有一定距离和难度。

这是压力，也是动力。

她表示，未来还将继续以人机交互安全性为大框架，进一步做实做深做细落地应用，解决不同场景下更细节的应用问题。“比如人与机器人在一个工厂中做装配工作，与运货的自动驾驶车与人同时在工厂中走来走去，就是两种不同的场景，我们设计的算法在两种不同场景下使用的参数是不一样的，这就需要研究如何让算法自动识别具体场景需求，自动调节参数。这个问题其实也是现在很多学术界的研究成果无法大规模落地应用的重要原因。”

刘畅流展示demo

另一方面，她也将带领实验室探索人机交互的更多可能性，比如如何让机器人与人在同一空间协作时真正“帮助”人，而不仅仅是避免与人发生碰撞排除安全事故；比如人类是否直接采用手势来控制机器人，从而实现人机交互方式的多样化等等。

从博士阶段到现在，刘畅流在人机交互安全性的研究上已经坚持了将近十年，当问及如何保持对该领域研究的热情时，她毫不犹豫地说出了三点原因：

第一，研究如何让机器人达到人类认知，这个过程其实也是认识人自身的过程。比如我们设计智能体的时候，需要思考人如何实现行为。

第二，机器人作为一个硅基生物，人作为一个碳基生物，二者之间是否存在更本质的区别，能够让机器人去做一些超越人类现有认知的事情呢？这是值得探索的方向。

第三，机器人研究还能为劳动力短缺等现实世界问题提供一种解决路径。更确切的说，机器人未来不是带着取代人类的目标而来的，而是与人类共同协作、取长补短。如此一来，人机交互就是非常重要的研究课题。

以上，也是她一开始选择人机交互安全性这个科研方向的原因。守住初心，奔赴热爱，想必才是一位研究者对某个研究领域一以贯之的秘诀所在。

03

AI 研究走深走远，需要女性独特的哲学性思索

在科研界，一直存在着“女性在科研上不如男性”的声音。

刘畅流认为这种声音并不正确，但有存在的合理性。“女性虽然跟男性存在生物学方面的差异，但是经过同样的学习和训练后，女性完全能像男性一样掌握整套科研方法论。而女性科学家之所以会面临这种质疑，根源在于女性科学家还是‘少数群体’，而几乎所有‘少数群体’都曾面临质疑的声音。比如几十年前，北美还没有出现这么多优秀中国学者的时候，中国学者也受到了来自四面八方的质疑。随着越来越多女性走向科研岗位，当我们不再是‘少数群体’后，这种声音会逐渐消失。"

性别从来不存在谁优谁劣，我们更需要思考的是，如何利用性别优势推动相关领域以及整个人类社会的进步。不同于男性的直接务实——研究AI 就是为了解决现实世界的问题，女性往往会从更感性的角度提出一些哲学性思索，比如如何借鉴人类智能来强化 AI 智能，以及如何通过研究 AI 反过来进一步认识人类智能，认识自我。哲学作为人类探索世界最神秘也最牢固的基石，也将是AI 研究走深走远的一束不容忽视的光。而随着越来越多的女性科学家承担科研管理的角色，科研界也会达到一个更加平衡、和谐、人性化的状态，比如一些难以让男性科学家感同身受的女性科学家的特殊需求——养育子女、照顾家庭等等，将能够被更好地兼顾到。

正值妇女节到来之际，刘畅流作为科研界的女性科学家代表，也给后备研究者尤其是女性研究者送出寄语：Be Yourself。

刘畅流和实验室成员在一起（左一）

“真正成功的人其实都是选择做自己的人，他们不会因为一些外在因素去改变自己，也不需要费时费力去猜测外界对他们有什么期待，而是非常清晰地知道自己想要什么，然后按照自己的目标去最大限度的借助外界的资源实现成功。

当你练就了‘Be Myself’的心态之后，就可以轻松、自然地将自己最真实的一面展示给外界，而不需要把自己包装成另一个样子，接着又费心去做更多的弥补工作来维持这种‘假象’。与此同时，在你真实呈现自我的时候，别人也会调整与你交流与合作的方式，这样反而更有利于你们双方找到合作的最优解，更顺畅地进行长期合作。

刘畅流在实验室过春节

希望大家都能够明确自己到底想要什么，让自己去迎合他人、社会以及某个岗位等外界期待并不能成就你，专注于实现自我目标才能。”她特别强调。

04

Q&A

Q：求学生涯中，哪位老师对您的影响比较大？

刘畅流：对我影响最大的是我的导师 Masayoshi Tomizuka。他有一个观点：“It does not matter  what topic you choose for PHD study，but whether you become smarter  in this process.”大致意思是，我们的研究更多的是一个训练的过程，在这个过程中研究什么并不那么重要，重要的是如何让自己变得更有智慧，比如说明确自己想要为之奉献一生追求的目标是什么，以及如何通过与周围的人沟通并合理利用周围的资源来实现自己的目标。他这一观点对我后续的科研道路的影响，是非常深刻的。

另一位对我影响比较大的老师，是我博士期间遇到的一位数学系老师，他叫Michael Christ。我当时在研究中需要用到一些数学工具，所以去选修了一些数学课程，最后还拿到了一个数学学位。然而由于我此前都是用中文语系学习数学知识，没有将这些知识做英文语言转化，加上数学问题的思路流程非常抽象，跟工科差异很大，所以我刚开始学习数学系课程的时候，非常吃力。

但是这位数学老师在每节课结束后，都会给学生发自己针对课程总结的关键知识点笔记，而且每当我去问他问题的时候，他都会非常耐心地解答并且提供很多相关资料帮助我学习，这对我的数学学习帮助非常大。后来我在数学学位以及博士答辩的时候，都邀请他来参与，虽然我的博士研究方向与他的研究方向相差甚远，但他总能够从他的专业角度给我提出一些非常有用的建议。

在我后来踏上教学岗位之后，总是不自觉地以Micheal作为我的目标。

Q：在加州伯克利读博五年，有什么难忘的经历或收获？

刘畅流：在加州伯克利读博的经历，改变了我很多做事情的方式以及对一些事情的认识和看法。我不仅意识到了成为一名独立研究者的重要性，也逐渐发现——如何与合作者实现有效沟通，也是科研工作中的一门必修课。

此前我在与导师的沟通中，倾向于导师想让我做什么我就做什么的“单向”沟通；在与合作者沟通时，也不知道如何清晰地了解自己和对方的需求，并在双方的需求中找到一个最佳平衡点，使双方都能从研究中收获双方想要的东西。在国内的本科阶段，我们缺乏这种沟通方面的训练。但博士阶段进入实验室做研究后，我们既是独立的研究个人，也是实验室其他成员的合作者，这就要求你将个人的研究与整个实验室的大方向契合，然后实验室成员齐心协力、凝心聚力朝着共同的方向前进。这一点，是我在5年博士生涯中最大的收获之一，也是我现在给实验室招收学生时，对他们的重要考核指标。

Q：科研以外，您有什么兴趣爱好吗？

刘畅流：摄影、电影、戏剧。爱好和科研其实是生活的两面，在忙碌的科研之余，其实需要爱好或者兴趣去调剂一下生活，可能会占用你5%或者10%的时间，但实际上这样可以让你跳出固化的圈子去开拓科研思路，寻找更多元的自我。

Q：日常生活中，如何平衡家庭和工作？

刘畅流：我的策略是做好精准的时间管理，即把家庭生活也当作工作对待，像工作一样给家务、娱乐以及与家人的沟通等事情设置任务清单，比如什么时候打扫卫生、什么时候缴生活费等等，然后按照任务安排逐一执行。有时候如果遇到一些紧急情况或者发现安排不够合理，就随机应变进行调整，并且在之后的任务安排中，针对不合理的地方进行优化。这种方式能够让我的家庭生活有条不紊，反而能让我更加享受生活。

参考资料：《UC Berkeley刘畅流博士：湾区五年博士路》

---

复旦陈静静 | 把握当下，坚持热爱，与食物图像识别结缘的科研之路

---

UCLA李婧翌：女性最不需要做的就是「怀疑自己」| 妇女节特辑

兰艳艳：理想温暖10年科研路，女性可以柔和，更要自信、专业| 妇女节特辑