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智能感知与图像理解创新团队:为有源头活水来

2012-05-29来源: 电院网络中心浏览次数:

为有源头活水来
——记智能感知与图像理解教育部创新团队

本报记者  杨舒丹  张莹莹

在电子工程学院众多的学术团队中,智能感知与图像理解团队的成长与发展已经走过了20多个春秋。20多年来,一个又一个在学术界有广泛影响的理论成果先后在这里结晶,一项又一项服务于国防和国家重大需求的工程应用难题在这里得到解决,一个又一个学术新秀从这个团队脱颖而出,一批又一批优秀的博士和硕士也是从这里开启他们的学术之旅……

问渠哪得清如许,为有源头活水来!让我们一起走进电子工程学院焦李成教授带领的教育部创新团队——智能感知与图像理解团队。

十年一剑剑指国际前沿

上世纪90年代初春的一天,北校区主楼IV区2楼第一会议室座无虚席,连走廊里也站满了人。一个年轻人围绕人工神经网络作主题报告,报告会由时任校长的保铮院士主持,蔡希尧教授、陈开周教授、叶尚辉教授、陈怀琛教授等大师级学术前辈也出现在听众席上。吸引众多著名教授的这个年轻人,就是还在我校雷达信号处理国防重点实验室从事博士后研究的焦李成。

“当时我讲的是国际上最新最前沿的方向。”回想起彼时彼景,焦李成说。

那个时代的中国社会还相对封闭,西电的内外学术交流也远赶不上今天。可以说,年轻敏锐的焦李成紧盯国际前沿的学术视野为西电的学术之春增添了一抹新的绿意。

1991年,在老校长保铮院士的大力支持下,学校成立了全国第一个神经网络研究中心,中心主任由焦李成担任。人工神经网络在当时属于智能信息处理研究的前沿领域,国内在这一领域的研究起步不久。研究中心成立伊始,就吸引了当时信息工程系的易克初老师、郭雷老师,测控与仪器系的程湘君老师、郭宝龙老师,计算机系的张军英老师,应用数学系的张木想老师等十几位中青年学术骨干的加盟,使其成为一个跨系、跨学科的研究机构。虽然人员不多,但由于不断有高水平的研究成果发表,所以成立不久的西安电子科技大学神经网络研究中心很快就在同行中有了不小的影响力……

1993年,首届全国神经网络学术会议在西电召开。这次大会吸引了国内各地的300多位同行参加,云集了四五十位该领域的国内顶尖专家,堪称中国智能信息处理研究的学术盛会,也是学校当时举办的规模最大的一次全国性学术会议。大会主席保铮院士、谢维信副校长亲自主持了大会。会议的成功举办让焦李成异常兴奋,也促使他深入思考未来的学术成长道路。

“单个人搞学问,虽然可以做到紧盯国际前沿,”回忆往事,焦李成深有感触,“但对于结合国家重大需求却力有不及,对于大的学术方向也缺乏自主把握性。”

在他看来,保铮院士、张守宏教授、杨万海教授、吴顺君教授等老一辈雷达技术专家成就了雷达信号处理国防重点实验室,胡征教授、樊昌信教授、刘增基教授等老一辈通信技术专家成就了综合业务网理论及关键技术国家重点实验室,梁昌洪教授、茅于宽教授、吴万春教授、汪茂光教授、毛乃宏教授等学术领军人物成就了天线与微波国防重点实验室——这些研究基地和“大团队”的建立和发展,触发焦李成进一步思考。

“没有团队,难成气候。”焦李成踌躇满志,“学科和团队必然是相互依托、交互式良性发展的。”

通信、电路、控制和计算机是支撑IT领域四个骨干学科。今天,电路与系统、控制科学与工程这两个学科对于西电的学科布局至关重要,但这两个学科在当时并没有形成气候。焦李成深知,重大的国际学术前沿一定要有基础理论研究,智能科学正是如此,它可以服务于很多应用性背景,如控制、通信、雷达等等。凝练出控制、电路等学科的共同点,一个全新的学科方向——智能科学与技术学科在西安电子科技大学应运而生,并快速发展起来……

十年磨得一剑成!

2002年,智能信息处理研究所成立,焦李成带领的团队有了坚实的基地依托,并一步一个脚印,走出了一条耀眼的学术团队成长之路。

2005年,智能信息处理与图像理解团队首批入选校内创新团队。

2006年,智能感知与图像理解实验室被批准为国家“111计划”创新引智基地。

2008年,智能感知与图像理解实验室被批准为教育部重点实验室。

2011年,智能感知与图像理解教育部重点实验室通过验收。

2012年,智能感知与图像理解团队入选教育部创新团队。

大事记上,团队的成长步步为营,扎实前行。而这条路绝非平坦,而是贯穿着团队成员学术探索的苦心孤诣,学术理想的碰撞、交汇和不懈追求。经过这些年艰苦的积累、梳理和拓展,如今,团队带头人焦李成教授、团队中坚高新波教授和石光明教授成为拉动团队驰骋的三驾马车,在智能科学与技术学科的前沿领域奋力开拓。

“顶天立地”执着学术追求

SAR(SyntheticApertureRadar)意为合成孔径雷达,是采用搭载在卫星或飞机上的移动雷达,达到大型天线同样精度的雷达系统。相关技术一直局限于军事领域,处于高度保密状态。近年来,随着该技术向民用领域的扩展应用,其神秘面纱逐渐被揭开。焦李成以及他的团队敏锐地预测到,SAR图像处理与理解技术在对地观测领域具有广阔的应用前景,并集中力量在已有研究成果基础上,将SAR图像处理与理解技术推广到灾情评估、环境监测、测绘等民用领域。

“我们开展的研究都是亟待解决的关键技术,其发展可带动相关理论研究和实际应用的发展,为我国民用和军用中遇到的实际问题提供可行的解决途径。”焦李成说,“学术研究要‘顶天立地’。‘顶天’就是要面向国际学术前沿,解决真正的科学问题,‘立地’就是为国民经济建设和国防建设作贡献。”

面向国家战略需求,面向国际学术前沿,团队集中攻关的计算智能与机器学习理论与应用,SAR图像理解与智能目标识别,星载图像感知、处理与编码等都是国家“十二五”规划中的重大基础前沿方向,也是下一代智能信息处理的基础和关键技术。

针对探索星载探测“看得清、高保真、处理快”等关键技术,团队开展了诸多原创性研究。实验室副主任石光明教授长期专注的方向是压缩感知理论和应用,将其与星载高精度获取和处理应用技术相结合,团队提出了星载图像获取新模式,研制出了非规则高精度星载图像信号采集和处理平台,已成功应用于星载系统研制。该成果获得了航天技术领域的国防科学技术进步奖。鉴定专家认为,其填补了国内空白,整体技术达到国内领先,处理算法达到国际先进水平,系统平台的研制成功推动了行业发展。这项研究也为高分辨率星载成像奠定了理论和技术基础,其理论成果在国防重大专项研究中获得应用。

从理论方法、技术途径再到系统实践,这是团队倡导的学术范式,也是工程领域科研工作的完整闭环过程。“搞研究要做实、做透,我们要求不能仅限于从论文到论文,还要从论文到专利,从专利到应用系统。”谈到成果应用时,石光明快人快语、信心十足,“现在对压缩感知领域的研究已经广泛应用到遥感图像,包括高光谱、卫星成像等多个军用、民用领域,我们的工作可以说天地广阔,大有可为!”

随着信息获取技术及网络技术的快速发展,人们面对的信息越来越多,信息处理的智能化需求也越来越迫切。探索自然智能机理、建立可实现的计算智能理论与方法是团队聚焦的另一前沿领域。围绕基于免疫协同进化和子波神经计算的学习、优化与识别理论及方法开展研究工作,团队在国际上较早提出了基于免疫机理的自然计算新方法——免疫进化计算理论框架,有效解决了进化算法中遗传操作的盲目性和早熟问题;建立了组织协同进化计算理论模型和多智能体进化计算理论框架,较好地攻克了进化计算解决大规模问题时收敛速度慢的难题。围绕这些问题的研究,团队已在重要国际期刊发表学术论文56篇,获得国家发明专利授权31项,研究成果“进化计算理论、方法及应用”获得了陕西省科学技术奖一等奖。

筑巢引凤构筑学术高地

一个团队从无到有、从小到大,既是一段艰难的成长历程,更是一首昂扬的奋进之歌——

寥寥数人、十几台旧电脑,经费不足,人手紧张……回忆团队早期的情形,实验室副主任高新波教授感慨地说,“起步阶段,坚持非常重要。”多年来,平台建设是团队发展过程中不遗余力加强的一个重点,也切实成为打造一流学术高地的坚实支撑。今天的智能感知与图像理解教育部重点实验室,拥有一支由15名教授、27名副教授为骨干,教师总数超过50余人的专职学术力量,建成了计算智能研究室、机器学习研究室、图像理解研究室、影像处理系统研究室、航天电子信息研究室和高性能计算研究室等专业研究室。

从高性能计算集群平台到与惠普公司联合建立高性能计算实验室,从计算集群到低端和高端的IBM工作站,除了可以满足高性能、高复杂度的海量计算以及实时高速图像处理的硬件系统,还有最新的软件开发与设计平台和不断丰富的SAR影像数据库、医学影像数据库——一流的实验环境和研究平台,让接踵而至的团队成员如鱼得水,也让前来交流的国内外同行学者艳羡不已。

栽下参天梧桐树,引得金凤翩翩来。

“最初的成员主要来自团队培养的博士生,像高新波教授、石光明教授,他们为奠定团队的根基立下了汗马功劳”。焦李成说,“我们一直注重在团队培养的硕士、博士中物色好苗子,特别注重发掘具有领军人才潜力的年轻人着力培养。”手把手的研究方法指导,集体帮助凝练个人方向,争取出国进修和参加国际学术交流,委以重任进一步历练和提升——这是团队中每一个骨干成员都经历过的、印象深刻的学术成长片断。

团队规模在不断壮大,整体实力也在稳步提升,然而随着科研方向的调整和深入,“方向接近、强项一致、缺乏互补性”越来越成为影响团队健康发展的结构性矛盾。团队骨干成员也深刻意识到,一个学术团队的成长,持续性和稳定性虽然至关重要,但多元性和发散性也是必不可少。

焦李成说:“学术队伍结构必须体现‘杂交’优势。”于是,团队有计划地陆续引进了西安交大、西工大、清华、香港大学以及西电其他团队的优秀人才加盟。2012年,作为海外高层次人才引进的韩国学者郑喆坤也成为智能感知与图像理解实验室的一员。

郑喆坤对2009年作为交流学者初次访问西电时的情形记忆犹新。他说:“焦李成教授的实验室令我吃惊,这里有世界一流的条件和人才,开展的是世界一流的研究工作,我完全有理由相信自己在这里也能做出好成绩。”

“我们是在有目的有节奏地培养、引进年轻教师,也就是重视学术梯队建设。多年坚持下来,队伍的阵容已经颇为可观。”谈起学术队伍结构,高新波教授笑容可掬。

芳林春日催新绿,杏坛群秀今胜昨——

在团队整体努力之下,39岁的高新波于2011年成为“国家杰出青年科学基金”获得者;一批30出头的青年学术新秀崭露头角,谢雪梅教授、刘静教授、公茂果教授、侯彪教授、杨淑媛教授、王爽副教授先后入选“教育部新世纪优秀人才支持计划”;还有更多的年轻人在团队中挑起了大梁,瞄准了更高的发展目标。高新波说:“学术不靠人多势众,靠的是领军人物和他在前沿上的发言权。”

“始终坚持在国际主流刊物中有文章、国际学术讲坛上有声音、国际学术组织里有位置,永远瞄准最高目标,这样,我们就会不断向前。”谈到团队的定位与发展,焦李成句句掷地有声。这是智能感知与图像理解团队自我发展内在要求的宣言,也成为团队成员立足学术前沿不断进取的第一推动。

见贤思齐浇灌学术之花

2011年,在实验室会同“111”创新引智基地举办的 “学术之秋”活动周上,西安交通大学徐宗本院士、韩崇昭教授,西北工业大学潘泉教授,东华大学丁永生教授……来自海内外的学术精英济济一堂——这是智能感知与图像理解团队 “学术周”活动的一个缩影。

2008年起,智能感知与图像理解实验室每年定期举办 “学术之春”和“学术之秋”活动。5年来共邀请200余位国内外著名专家学者做了200余场主题学术报告,报告内容涉及图像理解与解译、压缩感知理论及应用、计算智能与应用、生物网络智能理论等多个国际前沿研究领域。从实验室到校内,到国内,再到国际,一个师生欢迎的“学术周”活动就这样办出了声势,产生了较大影响。

“无论是团队还是个人,教师还是学生,都从中受益良多。我们主打的报告场场爆满。”新世纪优秀人才支持计划入选者、智能信息处理研究所副所长侯彪教授连续参与组织了几届“学术周”活动。他说:“拿出历年学术周活动报告的题目,我们就能看到这个领域的研究方向,始终在跟进国防重大需求以及国民经济建设需要,而我们是这个主流方向的代表之一。”

开放和活跃,前沿与尖端,正是这个团队学术氛围的写照;而勤奋刻苦、严谨扎实、锲而不舍,也是这个团队一以贯之的治学作风。

焦李成教授的日程像他的办公室一样填得满满当当,容不下 “闲人闲事”;高新波教授经常彻夜奋战,被年轻老师们笑称是 “一个不回家的人”;省级教学名师石光明教授承担着 《自动控制技术》等主干专业课程的教学任务;团队“新人”郑喆坤教授总是一早把午饭带到实验室,中午10分钟吃完接着埋头干。看到这些,你就不会讶异于团队中有那么多 “破格的青年才俊”、那么多“奇迹”式的成果。

高新波教授,1972年生,2001年破格提升副教授,2003年破格晋升教授,入选“百千万人才工程”国家级人选、教育部新世纪优秀人才支持计划,获霍英东教育基金会高等院校青年教师奖,2011年获得“国家杰出青年科学基金”资助;

公茂果教授,1979年生,2008年破格晋升副教授,2010年破格晋升教授,获陕西青年科技奖,入选陕西省科技新星、教育部新世纪优秀人才支持计划;

……

——这个团队,平均年龄34岁,博士人员比例达94%。

走进智能感知与图像理解实验室的走廊,墙壁上团队成员和往届毕业生的一张张照片映入眼帘。那些自信而坚定的目光、温和而谦卑的笑容似乎是在向年轻的教师和学子们诉说着什么。

“我们在团队中倡导‘见贤思齐’的文化和理念,提倡大家都有一种开放的、包容的、积极学习的心胸和态度。为人师表,更应如此。”“教师的职责首先是育人,教师见贤思齐,学生才能见贤思齐。”高新波、石光明两位教授道出了团队人才培养和文化建设的重要理念,也解释了团队成果突出和大面积成才的一个重要原因。

多年来,团队一直保持着一个传统,每年岁末都会邀请在西安的毕业生一起聚餐。从最初的几个人到这两年的几十人,聚餐的规模一年比一年大,师生一堂,像一个其乐融融的大家庭。焦李成教授解释道:“我们要让学生知道,从这里走出去以后,这个家还是会时时刻刻关注着他们每一步的成长。”

目前,团队承担了“智能科学与技术”国家级特色专业的建设和专业课程教学任务,建立起以“智能+信息处理”为特色的本、硕、博一体化的培养体系,致力于培养紧跟国际前沿,计算机、通信与电子信息学科交叉的一流国际化人才。在专业建设和教学中的长期积累,也于2011年获得了陕西省优秀教学成果一等奖。

接天莲叶无穷碧,映日荷花别样红。

我们有理由相信,智能感知与图像理解这个如家的学术团队会愈加富有生机和活力!

来源http://news.xidian.edu.cn/view-33471.html

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