群智協(xié)同計算：研究進展與發(fā)展趨勢大規(guī)模的互聯(lián)網用戶群體不僅是各類應用服務的使用者，更是網絡空間大數據和應用服務的貢獻者，其構成了支撐大量成功應用的群智資源。在此基礎上發(fā)展出一種新型的計算模式，我們稱之為群智協(xié)同計算，其核心在于對開放網絡環(huán)境下的群智資源進行有效管理和協(xié)同利用以實現群體智能的最大化。來自人工智能、大數據、計算機協(xié)同工作和人機交互等領域的研究人員從不同的學術視角對此開展了研究，提出了眾包、人計算、群體智能和社會計算等研究方向，同時工業(yè)界也推出了大量支撐群智協(xié)同的平臺與應用。從技術上看，群智協(xié)同計算在協(xié)同計算的基礎上融合了大數據、統(tǒng)計機器學習等人工智能新技術。本報告總結了群智協(xié)同計算的主要研究問題，對國內外的最新研究進展進行了綜述和對比分析，并對該方向未來的發(fā)展趨勢和主要科學問題進行了展望。國內研究進展近年來，國內的學術界對互聯(lián)網上涌現的群智協(xié)同現象十分關注，從人工智能、軟件開發(fā)、大數據處理和協(xié)同計算等多個角度開展了大量的研究，特別是相關方向得到了國家的高度重視，已經列入國家重大科技計劃。北京航空航天大學李未院士等提出推進“群體智能”相關研究，被列入2016年中國工程院發(fā)布的《中國人工智能2.0計劃》，并成為國家“科技創(chuàng)新2030”重大計劃的重要內容。在此背景下，2017年7月國務院印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃，目標是初步建成人工智能技術標準、服務體系和產業(yè)生態(tài)鏈，培育若干全球領先的人工智能骨干企業(yè)，人工智能核心產業(yè)規(guī)模超過1500億元，帶動相關產業(yè)規(guī)模超過1萬億元，其中明確對群體智能的研究進行了規(guī)劃：在基礎理論方面，群體智能理論重點突破群體智能的組織、涌現、學習的理論與方法，建立可表達、可計算的群智激勵算法和模型，形成基于互聯(lián)網的群體智能理論體系；在關鍵技術方面，重點突破基于互聯(lián)網的大眾化協(xié)同、大規(guī)模協(xié)作的知識資源管理與開放式共享等技術，建立群智知識表示框架，實現基于群智感知的知識獲取和開放動態(tài)環(huán)境下的群智融合與增強，支撐覆蓋全國的千萬級規(guī)模群體感知、協(xié)同與演化；在創(chuàng)新平臺方面，群體智能服務平臺重點建設基于互聯(lián)網大規(guī)模協(xié)作的知識資源管理與開放式共享工具，形成面向產學研用創(chuàng)新環(huán)節(jié)的群智眾創(chuàng)平臺和服務環(huán)境。在軟件開發(fā)方面，北京航空航天大學的李未院士早在幾年前就提出開展群體軟件工程的研究。圍繞群體軟件工程的研究，國家自然科學基金委、科技部等先后立項了多個群智化軟件開發(fā)方法的重大/重點項目。北京理工大學的梅宏院士牽頭承擔了基金委重大項目“基于互聯(lián)網群體智能的軟件開發(fā)析輕度抑郁癥患者的認知行為表現和認知功能障礙，通過研究抑郁癥患者與正常人群在面部表情刺激過程中產生的腦電活動以期促進輕度抑郁癥的早期檢測，同時提出了基于語言類型和情緒的新的抑郁癥檢測方法（STEDD），以促進抑郁疾病患者的康復進程，增強其社會參與及社會協(xié)作能力。在群智協(xié)同用戶情感分析研究方面，其團隊根據一個增強的腦電數據情緒分析系統(tǒng)研究腦電數據和情緒狀態(tài)間的相關性，另外深入探究了生理信號作為多目標情感識別的可靠途徑的潛力。通過上述研究，實現對于用戶在群智協(xié)同過程中的情緒捕捉和情感分析。華南師范大學的湯庸教授及其研究團隊多年來從事學術社交網絡與協(xié)同計算的科研工作,并創(chuàng)建了著名的學術協(xié)同平臺“學者網”，提供一個面向學者的社交網絡和教學科研協(xié)作平臺，其主要功能有個人空間、學術圈、科研團隊網站、課程教學平臺、學術搜索門戶與大數據服務等。目前，學者網已經擁有五萬余真實學者用戶，這些用戶遍布多個國家和地區(qū)，用戶研究領域覆蓋二十幾個專業(yè)領域。其用戶數量大、質量高，為眾包協(xié)作的應用與發(fā)展提供了非常良好的社交環(huán)境和研究氛圍。東南大學蔣嶷川教授研究團隊研究了社交網絡中復雜任務眾包的團隊形成問題，在這種情況下請求者通常希望聘請一群具有社會關系且可以一起工作的工人?，F有的社會團隊眾包方法主要集中在社會福利最大化的部分，而忽視了工人的策略行為。在實際的眾包市場中員工為了最大限度追求自身利益而自私自利，而在傳統(tǒng)的研究中通常會鼓勵這種行為，從而影響其他工人的參與。蔣嶷川教授的研究團隊提出了一種基于誠實行為保證每個工人最優(yōu)利益的團隊行程機制，該機制對于眾包系統(tǒng)的成功至關重要，同時，分別為小規(guī)模和大規(guī)模的社會團隊眾包應用開發(fā)了兩種有效的真實機制（truthfulmechanism），針對眾包任務的激勵機制，設計節(jié)儉機制以最低限額采購所需服務來解決低預算問題，設計了兩種機制來提供參與的激勵并最小化請求者使用的支付，還研究了非協(xié)同社交網絡中有效的眾包團隊建立機制。此外，在支持群智協(xié)同創(chuàng)作的交互設計方面，國內研究尚處于起步階段，清華大學、北京大學、中科院等科研院所取得了一定的研究成果。文獻[92]探究了動作交互過程中用戶從事拉伸動作的能力和局限性，在此基礎上對拉伸控件的設計提出了建議。文獻[93]使用手臂肌電圖將用戶動作交互過程中的手勢運動軌跡分段化，研究表明該方法能夠高精度地細分動作交錯過渡過程中的手和手指等細微部位。文獻[94]探究了用戶在使用手機編輯文檔過程中進行文檔導航操作時兩種操作技術（flickandring）的性能，并通過三種輸入方法食指輸入、筆輸入及拇指輸入進行了測試。文獻[95]探究了在動作交互過程中不同材質對于用戶使用效果的影響，發(fā)現低摩擦材料雖然會提升用戶操作的流暢性，但會導致較高的錯誤率，影響用戶完成任務的時間。文獻[96]分析了用戶在使用智能手表的小鍵盤輸入過程中的偏好及局限性，并提出了改進建議以提升用戶輸入的精度和效率。文獻[97]提出并實現了一種適用于智能手表文字輸入的非觸摸式交互技術COMPASS，用戶通過旋轉智能手表邊框并選擇游標可進行高效的文字輸入。文獻[98]提出了一種名為wrist-to-finger的智能手表輸入方法，能夠支持通過單手與設備進行交互。文獻[99]探究了用戶在使用頭戴式交互設備過程中三種文字輸入方式TapType、DwellType和GestureType的可行性和局限性，并發(fā)現三種方式均易被用戶學習和掌握，且疲勞感在可接受的范圍。文獻[33]設計實現了一個協(xié)同編輯系統(tǒng)，以支持用戶之間的協(xié)同創(chuàng)作和知識分享。該系統(tǒng)增加了三個特色功能：不同版本映射、多用戶操作歸納和其他用戶編輯結果測試、評論等。文獻[100]提出了一種1D手勢輸入方法，能夠實現二維輸入到1D輸入的映射，從而支持一維接口下的手勢輸入。評估實驗表明該方法易被用戶學習和掌握，且效率較高。文獻[101]在移動感知系統(tǒng)中引入了一種名為TaskMe的激勵機制，以支持動態(tài)規(guī)劃和工人選擇。文獻[102]設計了一種適用于移動感知系統(tǒng)的多任務分發(fā)框架，傳統(tǒng)的任務分發(fā)框架僅為單任務選擇最優(yōu)的用戶，而該框架能夠考慮多任務之間的關系并綜合起來生成最優(yōu)的方案。文獻[103]針對傳統(tǒng)的基于觸摸屏和計算機視覺的手勢交互方法無法應對智能可穿戴設備逐漸趨向小型化和低功耗等問題，提出了一種基于超聲波的低功耗魯棒手勢識別方法。國內外研究進展比較群智協(xié)同計算是隨著互聯(lián)網技術與應用的快速發(fā)展而出現的一種新型計算模式。以美國為主要代表的國外學術界和工業(yè)界總體上一直引領著互聯(lián)網技術與應用的發(fā)展，因此由以上分析可以看出，無論是在理論模型、關鍵方法與技術、以及平臺和應用方面，國際上的研究工作要早于國內。國外對于大規(guī)模用戶群智行為研究已形成了較為完整的框架，而國內相關研究尚處于起步階段，研究方向和研究成果相對局限。從國外研究來看，其研究方向涉及底層的用戶行為建模、分析及理解如群智網絡中的用戶社會關系及社交行為分析等，頂層的群智質量提升策略研究以及中間層的群智交互技術和工具等。而國內對于群智行為的研究則更偏重于技術、方法和系統(tǒng)，重點關注提出支持高效群智協(xié)同工作的新技術、新方法，設計和實現支撐大規(guī)模用戶協(xié)同工作的工具、系統(tǒng)和平臺。近年來，由于國家對科研和產業(yè)的支持粒度不斷加大，國內學術界和產業(yè)界對國際上前沿問題和熱點應用在快速跟進。特別是，前面提到國家啟動了人工智能2.0、群智化軟件開發(fā)等一大批重大科研計劃，在這些科研計劃的支持下，國內學者組建了高水平的科研團隊，圍繞群智協(xié)同計算的理論模型、關鍵技術和系統(tǒng)平臺開始了系統(tǒng)的研究。與國內相反，北美和歐洲等科技強國近年來在科研上的投入沒有明顯增長，這給我們加快推進相關研究，占領國際學術和產業(yè)的前沿創(chuàng)造了寶貴的機會。發(fā)展趨勢與展望隨著物聯(lián)網、工業(yè)互聯(lián)網和CPS系統(tǒng)的進一步發(fā)展，當前以互聯(lián)網為核心的網絡形態(tài)將發(fā)生深刻變化，未來的網絡將發(fā)展為以人、機、物融合的網絡信息空間，網絡所連接的對象進一步泛化。同時，在大數據和人工智能技術的推動下，智能將成為主要內容。因而，從群智資源的角度來看，資源的規(guī)模將更為巨大，群智資源的類型將不僅僅涉及到人群，還包括嵌入機器和物體中的各種智能體。我們認為群智協(xié)同計算面臨著如下一些發(fā)展趨勢：（1）群智資源的多元化。目前的群智協(xié)同計算主要關注人群資源，隨著人工智能和網絡技術的發(fā)展，網絡信息空間的智能體的類型和數量都會呈現出多元化，為這些群智資源的交互協(xié)同將為解決更加復雜的問題提供更好的支撐。而群智資源的多元化必然對群體間協(xié)同行為與機制、交互模式以及任務協(xié)同處理帶來新的挑戰(zhàn)，因此，涵蓋人群協(xié)同、人機協(xié)同和機群協(xié)同的異構多元化的群智資源協(xié)同是群智協(xié)同計算未來面臨的重要問題。（2）理論模型的日益完善。在群智協(xié)同計算領域，目前大部分研究工作主要是面向具體的應用問題進行方法和技術的設計與實現，尚缺乏統(tǒng)一的數學理論模型對系統(tǒng)及其構成要素進行刻畫。例如，以人群資源為例，目前尚無完善的理論模型對人的能力以及相關問題的計算復雜性進行刻畫，給定一類任務和一組群智資源，仍然難以估算任務的復雜度和處理效果。（3）關鍵技術的突破。從當前對于群智協(xié)同工作的研究成果來看，用戶在參與群智協(xié)同工作過程中的行為分析和理解、群智協(xié)同工作影響因素分析及質量控制、支持大規(guī)模群智協(xié)同工作的軟硬件交互設計仍然是未來一段時間的研究熱點。首先，當前對于用戶行為分析和理解的研究受限于數據集限制，數據規(guī)模不大、數據源單一，采用多源大規(guī)模用戶數據進行分析勢在必行。其次，隨著數據規(guī)模的增大、數據源的增加，影響群智協(xié)同工作質量的內在和外界因素也會增多，發(fā)掘這些影響因素并在此基礎上提出優(yōu)化策略也是未來研究的一個重要方向。再次，各種移動、可穿戴設備的出現給群智協(xié)同工作提供了新的機遇，設計實現友好的人機交互界面及工具具有重要的研究價值和實際意義。最后，面向特定復雜任務快速組建協(xié)同工作的團隊、開放協(xié)同環(huán)境下的隱私保護、惡意行為抵制等都是尚待解決的難點問題。（4）新型的群智協(xié)同平臺與應用。隨著網絡技術、區(qū)塊鏈和共享經濟的不斷發(fā)展成熟，群智市場會更加開放，群智協(xié)同計算會逐漸從當前以利用人群的閑散時間為主發(fā)展為更加職業(yè)化的群智市場，甚至可能對當前人力資源的雇傭模式產生變革，形成單人對多個企業(yè)的新型多元化雇傭關系。另一方面，當前AMT、CrowdFlower、Freelance等通用群智平臺大多假定工人之間是獨立的，缺乏對工人之間協(xié)同的支持，也難以支持復雜任務的處理。隨著群體協(xié)同計算技術的發(fā)展和新的應用需求的不斷出現，必然需要發(fā)展新型的群智協(xié)同平臺與應用模式。作者介紹孫海龍博士，北京航空航天大學計算機學院長聘副教授，博士生導師。CCF高級會員，CCF協(xié)同計算專委委員。主要研究方向為網絡化軟件和群智協(xié)同計算。曾獲全國優(yōu)秀博士學位論文獎和CCF優(yōu)秀博士學位論文獎、國家技術發(fā)明獎二等獎2項、教育部科技進步一等獎3項，入選教育部新世紀優(yōu)秀人才計劃和北京市科技新星計劃。指導學生獲得國際開源軟件聯(lián)盟OW2編程大賽一等獎、IEEESCC’13最佳學生論文獎。盧暾博士，博士后，美國卡耐基梅隆大學（CMU）公派訪問學者，復旦大學計算機科學技術學院副教授。研究方向為CSCW與社會計算，目前主要研究興趣包括大規(guī)模分布式一致性維護算法、在線社區(qū)用戶行為分析與預測、面向多學科協(xié)作的數據世系技術等。承擔和參與了多項國家自然科學基金、國家863、重點研發(fā)計劃項目子課題和上海市項目，相關研究成果主要發(fā)表在CSCW等領域權威學術會議和相關國際國內學報上。目前是CCF高級會員、CCF協(xié)同計算專委會常務委員、CCF大數據專家委員會通訊委員、CCFYOCSEF上海學術秘書；CSCWD技術委員會委員（IEEESMCSociety），ACM、ACMSIGCHI和IEEE會員。曾擔任領域內多個國際國內學術會議的程序委員會聯(lián)合主席和出版主席（CSCWD2010）、程序委員會共同主席（ChineseCSCW2017）、程序委員會委員（TASE2010、ICC2011、CollabTech2014、CSCWD2016、GROUP2018等）和審稿人（CSCW2013、CHI2014、CSCW2017、CHI2017、CSCW2018等）；目前也是多個國內外學術期刊的客座編輯（IJCIS）和審稿人（IEEETSC、IEEET-ASE等））。李建國博士，副教授，碩士生導師，CCF協(xié)同計算專委會委員，畢業(yè)于中山大學計算機軟件與理論專業(yè)，目前在華南師范大學計算機學院從事大數據、社會網絡、協(xié)同計算等方面的研究與教學工作，以第一作者和通訊作者共發(fā)表論文12篇，其中SCI收錄1篇，EI/ISTP收錄6篇。主持省級項目1項，廣州市項目1項，參與省部、國家級課題多項，作為參與人3次獲得廣東省科學技術獎二等獎。顧寧博士，復旦大學計算機科學技術學院教授，復旦大學社會計算研究中心主任；擔任中國計算機學會理事、協(xié)同計算專委會主任、大數據專家委員會委員；上海市計算機學會協(xié)同與信息服務專委會主任。長期從事計算機支持的協(xié)同工作(CSCW)、協(xié)同與社會計算、人機交互、領域大數據分析等方向的研究工作,在協(xié)同系統(tǒng)設計、協(xié)同環(huán)境下的一致性維護技術、大數據用戶行為與體驗分析、社會與技術交互等方面的研究中有大量成果，基于上述研究構建面向老人和殘疾人的服務系統(tǒng)，節(jié)能信息管理平臺等，應用效果明顯。在國際權威學術會議CSCW、CHI、WWW、GROUP、ICDCS等發(fā)表多篇研究長文，獲得多項發(fā)明專利，獲上海市科技進步一等獎等多項獎勵。擔任了多個國際和國內會議的大會主席、程序主席和程序委員，以及多個國內外期刊的編委和GuestEditor。多次擔任國家自然基金和國家科技部項目會評專家。作為負責人先后承擔了國家自然科學基金重點項目、科技部973課題以及上海市科委重點項目等。參考文獻[92]TianF,LyuF,ZhangX,etal.AnEmpiricalStudyontheInteractionCapabilityofArmStretching[J].InternationalJournalofHuman–ComputerInteraction,2017,33(7):565-575.[93]ChenY,SuX,TianF,etal.Pactolus:AMethodforMid-AirGestureSegmentationwithinEMG[C].Proceedingsofthe2016CHIConferenceExtendedAbstractsonHumanFactorsinComputingSystems.ACM,2016:1760-1765.[94]TuH,RenX,TianF,etal.Evaluationofflickandringscrollingontouch-basedsmartphones[J].InternationalJournalofHuman-ComputerInteraction,2014,30(8):643-653.[95]SunM,RenX,TuH,etal.AnInvestigationIntotheRelationshipBetweenTextureandHumanPerformanceinSteeringandGestureInputTasks[J].InternationalJournalofHuman-ComputerInteraction,2014,30(8):654-662.[96]YiX,YuC,ShiW,etal.IsItTooSmall?:InvestigatingthePerformancesandPreferencesofUserswhenTypingonTinyQWERTYKeyboards[J].InternationalJournalofHuman-ComputerStudies,2017.[97]YiX,YuC,XuW,etal.COMPASS:RotationalKeyboardonNon-TouchSmartwatches[C].Proceedingsofthe2017CHIConferenceonHumanFactorsinComputingSystems.ACM,2017:705-715.[98]SunK,WangY,YuC,etal.Float:One-HandedandTouch-FreeTargetSelectiononSmartwatches[C].Proceedingsofthe2017CHIConferenceonHumanFactorsinComputingSystems.ACM,2017:692-704.[99]YuC,GuY,YangZ,etal.Tap,DwellorGesture?:ExploringHead-BasedTextEntryTechniquesforHMDs[C].Proceedingsofthe2017CHIConferenceonHumanFactorsinComputingSystems.ACM,2017:4479-4488.[100]YuC,SunK,ZhongM,etal.One-dimensionalhandwriting:inputtinglettersandwordson