32歲的清華大學(xué)自動化系助理教授黃高,在人工智能快速發(fā)展的浪潮里,沉下心來,關(guān)注基礎(chǔ)性研究與關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān);同時保持開放心態(tài),學(xué)習(xí)新知并付諸實踐。

  通往人工智能的未來之路上,他正全力奔跑。

  如果說以蒸汽技術(shù)驅(qū)動的第一次工業(yè)革命延伸了人的肢體,拓展了人類的力量,那么,以新一代人工智能技術(shù)為驅(qū)動的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革則致力于拓展人類的智能,提升人類智力所能創(chuàng)造的價值。

  在清華大學(xué)自動化系助理教授黃高看來,“人工智能是我們這一代人不能錯失的寶貴機(jī)遇。”而如何讓機(jī)器更高效、智能,也成為他研究中最關(guān)注的部分。

  這名32歲的青年學(xué)者,主要研究領(lǐng)域為深度學(xué)習(xí)和計算機(jī)視覺。他設(shè)計的密集連接卷積網(wǎng)絡(luò)(DenseNet),論文單篇引用已超1萬次,廣泛運(yùn)用于醫(yī)學(xué)、光學(xué)、氣象學(xué)等諸多領(lǐng)域。黃高也成為國內(nèi)計算機(jī)視覺領(lǐng)域第一作者論文被引次數(shù)最高的學(xué)者。

  科研的美妙,在于嘗試拓展知識的邊界

  深度學(xué)習(xí)是指計算機(jī)通過深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)跟人腦類似的功能,是現(xiàn)在人工智能領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向之一,已被應(yīng)用于人臉識別等許多領(lǐng)域。

  然而,在2009年黃高剛開始攻讀博士學(xué)位時,人工智能領(lǐng)域深度學(xué)習(xí)的工具還在發(fā)展中。優(yōu)化算法等現(xiàn)在看來簡單到僅需一行代碼的操作,當(dāng)時要靠一行行編程實現(xiàn)。許多研究者在探索如何通過縮減網(wǎng)絡(luò)連接來降低模型復(fù)雜程度,黃高卻另辟蹊徑,希望通過增加跨層連接,使信息通道更加通暢,讓模型中的信息能更快速地向前傳遞。

  這一想法無疑是大膽的,也極具創(chuàng)新價值。“不斷摸索新的東西,做別人沒做過的事情,與未知共處,才是科研最有魅力之處。”黃高說,做科研最美妙的就是嘗試去觸碰、拓展人類知識的邊界。

  2016年,黃高提出了密集連接卷積網(wǎng)絡(luò)的大膽設(shè)想。起初并不被看好,但他與合作者始終堅持,最終突破了傳統(tǒng)深度網(wǎng)絡(luò)的單向直鏈結(jié)構(gòu),提出全局密集跨層連接范式,使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)“連接數(shù)多而計算量少”,進(jìn)一步提高了運(yùn)算效率。這項具有開創(chuàng)性的模型,獲得了首屆世界人工智能大會最高獎SAIL先鋒獎,被編入多本深度學(xué)習(xí)書籍,也被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療影像處理、人臉識別、文本翻譯、語音識別等人工智能應(yīng)用場景。

  探索未知是一件風(fēng)險和成本很高的事,“拓荒”路上,黃高難免遇到挫折。有時堅持很久卻始終沒有結(jié)果,有時好不容易取得進(jìn)展,卻發(fā)現(xiàn)已有研究者搶先一步。“研究受阻,沮喪是難免的。我們需要一股韌勁,堅持下去,將想法最終轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實。”黃高說。

  服務(wù)美好生活,是人工智能的重要使命

  黃高的研究大多源于日常生活中的需求,他希望用鍵盤“搭建”出更多智能生活的美好場景。“服務(wù)人們的美好生活,是人工智能的重要使命,也是科技向前發(fā)展的重要動力。”黃高說。

  去年新冠肺炎疫情發(fā)生之初,核酸檢測還沒有廣泛開展,肺部CT是重要的檢查手段。但由于醫(yī)生數(shù)量有限,讀片速度與診斷準(zhǔn)確率均受到影響。曾在博士后期間做過醫(yī)學(xué)影像分析方面工作的黃高開始思考,如何利用人工智能技術(shù)減輕醫(yī)護(hù)工作人員的壓力。

  收集數(shù)據(jù)、設(shè)計算法、開發(fā)系統(tǒng)……研究成果很快落地。黃高與解放軍總醫(yī)院等單位聯(lián)合開發(fā)了基于人工智能技術(shù)的CT影像快速輔助診斷系統(tǒng),讀圖快,準(zhǔn)確率約為96%,能輔助醫(yī)生更好地做出診斷。去年2—3月,這一系統(tǒng)在120多家醫(yī)院完成病例分析3萬余例。

  如今,計算機(jī)視覺已成為黃高的重點(diǎn)研究領(lǐng)域之一,他在圖像識別方面的研究成果,已應(yīng)用至醫(yī)療服務(wù)、企業(yè)生產(chǎn)、遙感圖像等多個場景。“我們正在跟中科院聲學(xué)研究所合作,研究海底聲吶成像中目標(biāo)的自動識別與跟蹤,可以用于海底勘探、救災(zāi)等方面。”黃高介紹。

  不僅致力于熱門應(yīng)用研究,也關(guān)注基礎(chǔ)性研究與關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān),這是黃高對于團(tuán)隊的要求。

  航空發(fā)動機(jī)的研制技術(shù)難度極大,需要反復(fù)實驗、試飛,研制周期也很長。人工智能可以幫上什么忙?今年1月起,黃高與物理學(xué)者開展合作,研究如何利用深度學(xué)習(xí)來提高空氣流體力學(xué)模擬實驗的效率。

  “人工智能不能滿足于酷炫,而應(yīng)該帶動產(chǎn)業(yè)革新、推動科技整體發(fā)展。”黃高一直提醒自己,越是在研究的熱潮里,越要沉下心來。

  面對學(xué)科的快速發(fā)展,要跟時間賽跑

  這些年,關(guān)注人工智能領(lǐng)域的研究者日益增多。黃高坦言:“趕上了一個學(xué)科發(fā)展的浪潮,對于研究者而言,既幸福又深感壓力。”

  之所以幸福,是因為有很多人朝向同一目標(biāo)努力奔跑。人工智能領(lǐng)域的很多公司、學(xué)者都已開放程序源代碼。開源深度學(xué)習(xí)框架、開源應(yīng)用軟件、開源社區(qū)的快速發(fā)展,推動了研究互相促進(jìn)和協(xié)同創(chuàng)新。黃高設(shè)計的深度學(xué)習(xí)框架也是開放的,在他看來,“開放的、充滿活力的研究環(huán)境,能孕育出更多好成果。”

  之所以深感壓力,是因為競爭很激烈。一臺用支架高高架起的電腦、滿屏算法、嘈雜高溫的機(jī)房,組成了黃高的科研日常。黃高習(xí)慣站著做研究來集中精神,“面對學(xué)科領(lǐng)域的快速發(fā)展,每個人都要跟時間賽跑。一方面要時刻追蹤最新的研究趨勢,了解學(xué)術(shù)界的最新動態(tài);一方面要有很強(qiáng)的行動力,一旦猶豫就很可能錯失機(jī)會。”黃高說。

  “發(fā)展人工智能的故事才剛剛開始。”黃高介紹,人工智能領(lǐng)域還存在很多未解的問題,從基礎(chǔ)理論、技術(shù)發(fā)展,到構(gòu)建人工智能相關(guān)的倫理規(guī)范,都是科學(xué)家們面臨的挑戰(zhàn)。“努力突破它們,正是我們做科研的價值所在。”

  “預(yù)測未來最好的方式,就是創(chuàng)造未來。人工智能的前景很美好,值得我們?yōu)橹Ρ寂堋!秉S高說。

  (陳炳旭參與采寫)

  《 人民日報 》( 2021年03月30日 12 版)