2023年IEEE E-CARGO及应用夏令营 闭营书面讨论会

编者按：范金鹏

我把钱学森的大成智慧学的核心内容总结为：一体辩证、三本五行、人机结合、以人为主。朱海滨教授的Role-Based Collaboration方法学和E-CARGO模型与钱学森的大成智慧思想的底层逻辑非常接近，并且能非常好地把钱学森的大成智慧学进行形式化，以便用计算机进行建模。图1是我从阴阳五行到大成智慧到ECARGO到MBSE到小模型大模型的逻辑演进。图2是我制作的大成智慧学三本五行与E-CARGO/RBC的对照表。供大家参考。

            图1【从阴阳五行到大成智慧到ECARGO到MBSE到小模型大模型的逻辑演进】

中国古代阴阳五行	金	水	木	火	土	本性层面五行分析
大成智慧的五行	直觉思维	理性思维	顿悟思维	群体思维	创新思维	思维层面五行展开
E-CARGO的五本	AGENTS	ROLES	OBJECT	GROUP	CLASS	行为层面五行展开
MBSE的五行应用	元元模型	元模型	模型	数据	实例	设计层面五行展开
小模型的应用展开	语音识别 ~科大讯飞	图片识别 ~银歌科技	图像识别	数字人	元宇宙	应用层面五行展开
大模型的应用展开	机器训练	机器学习	大数据	GPT大模型	超人工智能	智能层面五行展开

 

图2【大成智慧学三本五行与E-CARGO/RBC的对照表】

大成智慧的三本	人	事	物
E-CARGO的三本	AGENTS	ROLES	OBJECT
MBSE的三本	元元模型	元模型	模型
大成智慧的五行	直觉思维	理性思维	顿悟思维	群体思维	创新思维	思维层面五行展开
E-CARGO的五行	AGENTS	ROLES	OBJECT	GROUP	CLASS	行为层面五行展开
中国古代阴阳五行	金	水	木	火	土	本性层面五行展开

 

 

为了使更多的学生能具有系统建模和社会分析的能力，朱海滨教授组织了第一届国际IEEE E-CARGO及应用夏令营（2023年7月17-21日）并圆满闭营，取得了非常好的社会反响。以下把第一届国际IEEE E-CARGO及应用夏令营的参与者的心得分享给各位钱学森大成智慧学的爱好者和ECARGO/RBC的学习者。

 

召集人：朱海滨

第一届国际IEEE E-CARGO及应用夏令营（2023年7月17-21日）圆满闭营。该夏令营由IEEE 系统、人、控制论学会（IEEE SMCS）发起，由IEEE SMCS 分布式智能系统技术委员会主办，加拿大Nipissing 大学，IEEE SMCS 广州分会 （Guangzhou Chapter）和IEEE SMCS 设计中计算机支持协同工作技术委员会协办，金陵科技学院大力赞助。

该夏令营共有93名学者、学生报名，实际出勤人数78人。本夏令营共组织10次会议, 一次3小时Panel 讨论，五次3小时讲座，4次3小时实验辅导。五十名同学将获得纸质赠书“E-CARGO and Role-Based Collaboration“，其中，10名同学将获得作者签名赠书，同时共参加7次（含）以上会议的同学将获得夏令营结业证书。

夏令营闭营之际，许多同学感觉意犹未尽，建议提供更多中文介绍。因此，我们组织这次书面讨论。邀请夏令营的主要组织者，同时也是E-CARGO及应用的研究人员，通过介绍他们学习、研究E-CARGO和实践中的亲身体会，给感兴趣的同学和同事提供参考性意见和建议。

 

讨论会发言者简历：

朱海滨:加拿大尼普森大学计算机与数学系教授、协同系统实验室创始主任，康考迪亚大学和劳伦森大学兼职教授。中国国防科技大学大学博士。曾任国防科大教授。已完成260项研究成果，包括40余篇IEEE Transactions论文、六部专著、六篇章节、四期期刊、四部会议论文集和一个授权软件产品。他是I2CICC会士，ACM和IEEE高级会员，SigmaXi正式会员，CAST-USA终身会员。现任IEEESMC学会副主席(2023-), 理事会成员(2022-), 分布式智能系统技术委员会共同主席(2014-)。Role-Based Collaboration方法学和E-CARGO模型的创立者。IEEEXplore的协同领域第一高产作者。2023 IEEE E-CARGO 及应用夏令营总主席。

刘冬宁：博士，广东工业大学教授，博士生导师，计算机科学与技术学院副院长。主要从事协同计算的教育和研究。2015-2016年在加拿大Nipissing大学做访问研究，已发表E-CARGO 研究及应用相关论文32 篇，其中13 篇科学引文索引 (SCI) 期刊论文，包括 11 篇IEEE Transactions论文。他是 IEEE SMC Magazine 的副主编。 IEEE学会分布式智能系统（DIS）技术委员会委员、中国计算机学会（CCF）杰出会员、CCF协同计算专业委员会委员。2023 IEEE E-CARGO 及应用夏令营程序主席。 (主页：http://www.scholat.com/liudn)

马华：博士，湖南师范大学教授，硕士生导师，信息科学与工程学院软件工程系主任。主要研究兴趣包括个性化学习、服务计算、推荐系统等。2016-2017年在加拿大Nipissing大学做博士后研究。已发表E-CARGO研究及应用相关论文7篇，其中4篇科学引文索引(SCI)期刊论文，包括3篇IEEE Transactions论文。他是中国计算机学会（CCF）高级会员、CCF服务计算和教育专委会委员、IEEE会员。2023 IEEE E-CARGO及应用夏令营推广主席。

盛寅：博士，现任河海大学副教授。2009年毕业于南京大学自动化专业，获学士学位； 2009年至2015年在南京大学控制科学与工程专业硕博连读研究生。2015年获得管理科学与工程博士学位。2013年至2014年在加拿大Nipissing大学做联合培养访问博士生。已发表9篇 E-CARGO研究 相关论文，其中两篇 IEEE Transactions 期刊论文。他目前的研究兴趣包括基于角色的协作、知识图和智能系统。他曾获得在美国佛罗里达州迈阿密举行的 2014 年 IEEE 第 11 届网络、传感和控制国际会议的最佳学生论文奖。2023 IEEE E-CARGO 及应用夏令营程序主席。

张里博：博士，现任西南大学讲师。2019年3月博士（硕博连读）毕业于南京大学。硕博连读期间，曾2次获得国家奖学金，博士一年级即荣获国家留学基金委/澳大利亚国立大学联合奖学金，后前往澳大利亚工程与计算机学院联合培养1年。主持国家自然科学基金青年基金一项和省部级项目多项，指导本科生在数学建模等比赛中获得多项国家级奖项。2018年开始E-CARGO相关研究，已发表E-CARGO 研究及应用相关论文10 篇，其中2 篇科学引文索引 (SCI) 期刊论文，包括1篇IEEE Transactions论文。2023 IEEE E-CARGO 及应用夏令营推广主席。

朱咸军： 博士，金陵科技学院讲师。2016年12月南京大学管理科学与工程博士学位。2015-2016年在加拿大Nipissing大学做访问研究。已发表E-CARGO 研究及应用相关论文7 篇，其中1 篇科学引文索引 (SCI) 期刊论文，包括1篇IEEE Transactions论文。2023 IEEE E-CARGO 及应用夏令营注册主席。

蒋骞：分别于2018年和2021年获得广东工业大学计算机科学与技术学士及硕士学位。目前正在澳门科技大学澳门系统工程研究所智能科学与系统专业攻读博士学位。近期，他分别在IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems、IEEE Transactions on Computational Social Systems和International Journal of Cooperative Information Systems上发表了六篇E-CARGO相关研究论文。 他曾担任 IEEE Transactions on Computational Social Systems 的审稿人。研究兴趣包括人机系统、计算社会模拟以及调度和优化。2023 IEEE E-CARGO 及应用夏令营实验课辅导员。

 

E-CARGO研究体会、感受与建议

朱海滨：

大千世界，浩淼无限。人们创造了如此之多的名词和概念，使语言学家们穷尽毕生都难以完全把握。在这个浩瀚的概念王国里，有这么一个概念，长时间以来作为普通词汇使用，以至于到今天，都没有一个完全被接受的没有异议的定义，这就是角色。角色这个概念，每个人都懂，但每个人都难以完全定义和描述它。

人类社会可以简化为由两类可感知的单元构成，即，人和物。而角色则是人们之间，人与物之间发生关系的纽带。角色是法，角色的定义和解释直接影响到社会的正常运转。这就是孔子所说的“名不正，则言不顺。”。如果角色定义清晰，人们严格遵守，即，“君君臣臣，父父子子”,人类社会应该是真正和谐的。这就是E-CARGO作为三维（Agent-Group, Object-Class, Role-Environment）模型形成的最基本初衷。

然而，人类社会存在繁多的不协调、甚至混乱。原因在于角色的定义、理解和解释。角色的定义本身应该由高于人类个体（Agent）的某种机制来规范，但现实世界却需要人们去定义角色。因为“个体”本身是自利的，这就带来了太多的不公平和不和谐。虽然人们试图引入组织这个概念来凌驾于“个体”之上，但是，由于组织也是由个体组成的，很难形成真正高于个体的机制。正因为如此，世界各国所奉行的制度没有完美的，有些制度在一段时间内表现出优越性，但有些时候又表现的不尽人意。这是因为，人类社会是“面向个体（Agent-Oriented）的，即，是人治的而非法治的（Role-Based）。E-CARGO可以帮助人们把角色定义清楚。目前，只有E-CARGO模型将角色从“幽灵”转化为“灵魂”，确立真正的基于角色（Role-Based）的方法学。

另一个与角色有关的人类社会活动是经济。在经济当中，计划就是有机联系的角色集合。从角色的概念看，计划经济要好于市场经济，因为理想状态下的计划经济是经过优化的角色设计。但实际情况却不是这样，因为基于角色的假定是这个角色设计者绝对正确，并且与所设计的系统没有直接利益关系，即，角色设计者不应该是角色扮演者。实际当中，计划经济的设计者没有完美地设计计划， 即，角色。就是因为角色设计者受到“身在此山中”的桎梏。这里的主旨不是讨论人类社会的管理，而是借用人类社会的现象来探讨人造系统的设计。

现在来看人造系统，包括计算机系统和软件系统。对于人造系统，因为制造者本身是系统的主宰，人们就可以立足于系统单元个体（Agent）之上，为其设计、定义角色，对其指定角色，评判其执行角色的优劣，进而调度个体在系统的角色转换。从而使人造系统能够协调、一致的按照角色定义的任务、约束去操作，从而达到制造者“人”的意图。从这个意义上讲，法治的，计划的，即基于角色的设计（Role-Based Collaboration（RBC）/E-CARGO）是一种理想的人造系统设计方法。

这里的假设不是系统设计者不会犯错误。而是，系统设计者只有一种目标取向，即，只设计让系统高效、优化的角色，规划系统内的个体在系统中的行为准则，最终目标是让系统良好运转。设计者本身并不参与人造系统内部的具体工作，也不存在任何利益关系。从而，可以公平地设计角色规范。从而避免“个体处于系统运行在当中”这种人类社会不可避免的受制于人类本身特性的本质。反过来，RBC用可以通过仿真来检验人类在管理和运营社会中的决策制定，即，E-CARGO对社会仿真研究具有强大的理论支持。

刘冬宁：

我在2013年认识了朱海滨博士，并从2014年开始跟随他学习E-CARGO。这项研究革新了我对协同计算的全新理解与认识。在这不短的十年间，正是对E-CAROG的全研究过程支持我从副教授晋升到教授，成为博士生导师，从会员晋升为IEEE高级会员，从会员晋升为CCF杰出会员。毫无疑问，正是E-CARGO使我的学术生涯从草莽逐渐走向登堂入室。很高兴在这个夏天有一群新朋友加入暑期学校，一起学习E-CARGO。看到他们孜孜不倦、积极投入到学习中，我感到非常高兴。这不仅代表着我们的研究后继有人，也是对我们研究价值的肯定。

科学研究不是一条平坦的道路，尤其是在研究独创的理论和方法方面，需要付出艰苦的努力和献身精神。我相信E-CARGO的研究将会继续发扬光大，并在协同计算、社会计算、系统科学、系统工程等领域取得显著成就。未来，面向全产业链，我和我的团队将进一步利用E-CARGO联结人、财、料、产、销等重要环节进行研究，期望能在协同计算领域、工业软件领域取得不俗的成绩。也希望我们的最新研究成果能够在暑期学校陆续汇报，和更多的朋友一起探讨和学习。

在此，谨对朋友们表示感谢，感谢E-CARGO，最重要的是，感谢这一原创理论的创始人朱海滨博士。再次感谢暑期学校、IEEE和所有人的支持，让我们共同进步。

盛寅：

基于角色的协同是非常具有实践性的理论，它起源于职场，又对职场进行高度抽象。E-CARGO模型是实践基于角色的协同的工具，得出的结论可以指导我们在工作中游刃有余。

首先，E-CARGO模型可以优化我们的认知。现代化的企业当中，要想高效地完成项目、研发高质量的产品，基于角色的协同必不可少。每个人工作的实质是在扮演角色，完成这个岗位要求他做的事。基于角色的协同有助于揭示各个岗位上人员做出决策的底层逻辑，理解为什么会屁股决定脑袋。

其次，E-CARGO模型可以让我们找准自己的定位。例如，老板会考虑公司的发展，部门领导会考虑自己部门的业绩，更多的会关注自身的利益。找准自己的定位，明确自己的目标，同时也知道自己领导或下属的目标，实现在职场中知己知彼。

最后，E-CARGO模型可以指导我们的行动。在职场中最基本的要求是完成本职工作，也就是扮演好自己目前被分配的角色。在此基础上，进一步的要求是提升扮演该角色的能力，进而得到被赏识认可的机会。此外，在此过程中还可以发展其它能力，例如，组织领导能力，借此得到升职的机会。

传统思想认为，公司是由人构成的，人决定着公司的运行。这种思想无可厚非，然而，E-CARGO模型的贡献在于让我们认识到：在这一表象背后，角色同样起着至关重要的作用。因此，在职场中我们需要做到的是认识角色、理解角色、利用角色，最终扮演自己理想的角色。

马华：

我从2015年开始正式接触和学习E-CARGO，在我看来，E-CARGO是一种建模范式，也体现了一种不同的研究视角。首先，E-CARGO提供了一个规范、严谨的基于角色协同问题的建模方法，它可为组角色分配、组多角色分配、带冲突的组角色分配等典型问题提供了成熟的研究和求解方法。同时，E-CARGO中的role和agent的概念是可以泛化的，对于各种面向有限资源背景下的协同优化问题，只要具备“分组”和“协作”的抽象特征，均可尝试引入E-CARGO来进行研究和分析，它可能使我们从基于角色协同的新视角来为不同领域的研究问题提供一个规范化的形式化建模方法。目前，我们将E-CARGO应用于自己所关注的云服务组合优化、众包任务分配、学习小组构建等不同领域。以面向个性化学习的学习小组构建研究为例，我们将学生视为agent，将以小组长为代表的抽象学习小组视为role，针对不同课程的学习要求，结合认知能力指标和多个非认知能力指标来综合评估不同学生相对于以小组长为代表的抽象学习小组的匹配度，再识别学习风格和个性等多种冲突约束，提出了一个通用的学习小组构建模型，可以统一现有的多种同类研究模型，形成一个良好的研究范式。

张里博：

从基于角色的视角去观察现实社会中的协同协作，我们会有很多新的认识和感悟。基于E-CARGO对现实社会中的协作问题进行描述和抽象，又能够帮助我们将新的认识落实到实际，提供一种可行的解决方案。因此，RBC和E-CARGO不仅在宏观上为我们提供了世界观和方法论，在微观上也提供了解决问题的方法框架。从事E-CARGO相关的研究，可以从一个自己感兴趣的实际协作问题出发，也可以从我们已有的研究中，找到一个与E-CARGO相交叉的问题进行研究。

以我为例，虽然我很早对E-CARGO有所了解，但直到2018年才下定决心开始做相关研究。最早的研究工作是agent能力评估，也是在自己之前多源异构信息系统相关研究的基础上开展的工作。这些工作都相对简单或稚嫩，但是为后面深入的研究打下了基础。2021年，在盛寅老师的支持和帮助下，我们团队对带有培训资源的协作问题进行了较为深入的研究。基于不同的现实问题或者说场景约束，我们探讨了不同的场景下培训资源以及角色的最优分配问题。迄今为止，在该方向上已经发表（录用）了多篇论文，其中IEEE TRANSCTION 论文一篇。随着研究的深入，我们也发现了一些更有挑战性的问题，例如多个组之间存在关联关系的情况下如何进行角色分配，例如现实协作问题中的冲突如何合理进行描述和刻画，信任如何刻画并加入到现有协作模型中等等。相关的研究工作也在推进中。

总之，从事E-CARGO相关研究，“道阻且长，行则将至；行而不辍，未来可期。”

朱咸军：

E-CARGO模型是一个非常容易理解和接受的模型。但是在寻找一个合适长场景比较困难，尤其在初期研究时经常在寻找一个合适的场景，也经常找其他人进行讨论，常常会局限于前人已经研究过的场景中，需要进行挖掘和再思考。经过一段时间迷茫后，在研读朱海滨老师学生的一篇会议论文时觉得非常有趣，于是自己就动手进行了代码实现获得相关的研究数据，并绘制成相关折线图，成图后我与朱老师和刘冬宁在加拿大进行讨论。冬宁教授建议将其中一种方法忽略，集中精力研究前三种方法，并想办法对三种关系进行证明。2015年那个冬天，在零下20多度加拿大历时2个月完成了数学证明，这也是完成了我第一次用英语完成了数学证明。论文完成后进入了漫长的投稿、返修、退稿、再投稿、再返修，经过2年后论文被IEEE Transaction on SMC: Systems录用，2018年11月份论文正式刊出。

回顾论文从寻找研究场景、研究对象、形式化、研究方法、数学证明、投稿等待的过程是十分折磨的过程，也是十分愉快的过程。整个研究过程朱海滨老师和刘冬宁教授给予了大力支持，在遇到困难时总是能给予指导和信心。E-CARGO模型、GRA（Group  Role Assignment）、RBC（Role Based Collaboration）是一个具有魔法性的理论和方法，它具有易于理解、易于入手研究，也容易出研究成果。

蒋骞：

基于角色协同(Role-Based Collaboration)因其相关的可解释性而成为有效构建协作控制系统的新兴方法。其基本模型环境 – 类(Class)、代理(Agent)、角色(Role)、组(Group)和对象(Object) (E-CARGO)及其子模型带约束的组角色分配(GRA with Constraints, 简称GRA+)是解决多对多指派或者调度问题的一种新兴方法。RBC理论和E-CARGO方法已经用于求解工业制造上的难题。如构建灾区多无人机中继通信网络, 时空众包问题中最后一公里问题, 构建可持续发展的团队和入侵检测等问题。

RBC理论及其E-CARGO模型借鉴了中国传统的优秀思想, 即“在其位, 谋其政, 不在其位, 不谋其政——《论语·泰伯》”, 以角色为核心，自顶向下控制，自低向上执行。通过以角色为中心的理论，实现集中式控制，分布式执行的系统。同时，RBC和E-CARGO模型针对现实的问题，拓展出个一系列子模型以解决实际问题。如GRA (Group Role Assignment) 模型用于解决一对多指派问题, GMRA (Group Multi-Role Assignment)模型用于解决多对多指派问题以及GRACCF(Group Role Assignment with Cooperation and Conflict Factors)模型考虑现实生成制造问题或者团队构建问题中任务的冲突与协作，以实现可持续性的调度策略或者构建可持续性的和谐团队。

RBC理论和E-CARGO模型本质上是针对实际问题进行数学抽象以形式化表达，即问题抽象模型的方法。这种方法的好处是可解释性强，容易理解。而现在流行的深度学习、强化学习以及遗传算法等则是通过数据生成模型，这种方法虽然可解释性不强, 但泛化能力强。针对此，我们可以将两者有效结合，以实现可解释性强，且泛化能力强的模型，同时实现自顶向上控制，自低向上执行。