以技術(shù)拓展“感知”邊界

依托技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和升級，如今的人工智能已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)“看”“聽” “說”等具體功能，并展現(xiàn)出驚人的應(yīng)用潛力；而當(dāng)相關(guān)產(chǎn)品走出“初識世界”的“嬰兒期”，面對越來越復(fù)雜的使用場景，人工智能相關(guān)產(chǎn)品面對的“感知”任務(wù)難度也隨之越來越大。顯然，單一維度的感知系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足相關(guān)需求，而此時(shí)，將來自不同傳感器、不同模態(tài)的信息進(jìn)行整合和融合，進(jìn)而輸出更全面、更準(zhǔn)確、更可靠的信息，以實(shí)現(xiàn)提高性能和效果的目的，就順勢成為相關(guān)產(chǎn)品發(fā)展的新趨勢。

“這個(gè)過程其實(shí)和人類大腦產(chǎn)生智能的情況相似。人類對于一個(gè)事物的感知，是通過眼睛、鼻子、耳朵等‘傳感器’去接收信息，并據(jù)此建立起綜合的感知體系?？梢哉f，人類本身就是一個(gè)天然的多模融合感知系統(tǒng)。而我們在做的，就是通過人工智能模型，盡可能貼近或模擬人腦的認(rèn)知過程，從而更好地聯(lián)合圖像、音頻等不同模態(tài)的數(shù)據(jù)，以挖掘認(rèn)知對象在不同模態(tài)數(shù)據(jù)下的互補(bǔ)信息，最終滿足各種各樣的任務(wù)要求?！比缢?，從產(chǎn)業(yè)走向科研，以提升更多應(yīng)用可能性為目標(biāo)，昆明理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系教授王青旺以旺盛的熱情和專注力投身人工智能、可解釋多模融合智能認(rèn)知等前沿領(lǐng)域，全力構(gòu)建和拓寬著相關(guān)技術(shù)與現(xiàn)實(shí)世界相連的通道。

識得草木青：解讀自然的新方案

云南，素有“動(dòng)物王國”“植物王國”“世界花園”“物種基因庫”的美譽(yù)。山雄水美、林幽物奇的環(huán)境，讓這里成為全國乃至全世界生物多樣性最豐富的地區(qū)之一；與此同時(shí)，基于我國重要的生物多樣性寶庫和西南生態(tài)安全屏障的重要地位，深刻踐行“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念、堅(jiān)定不移地走生態(tài)綠色高質(zhì)量發(fā)展之路，也順勢成為云南生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的重中之重。面對千頭萬緒的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，憑借全面、準(zhǔn)確、客觀等顯著優(yōu)點(diǎn)，智能遙感技術(shù)已成為綜合監(jiān)測生態(tài)環(huán)境的“一員猛將”，然而在云南，這項(xiàng)不斷發(fā)展升級的技術(shù)也遇到了棘手的“新狀況”。

“物種多、面積廣、‘干擾項(xiàng)’多……云南以熱帶叢林為主的環(huán)境特征，無疑為智能感知任務(wù)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，而這也正是多源遙感智能解譯這一研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。”面對這道橫亙在科研及相關(guān)工作面前的難題，2021年，剛剛?cè)肼毨ッ骼砉ご髮W(xué)的王青旺還沒來得及欣賞當(dāng)?shù)仄驷鹊拿谰?，就迅速地投身到云南省科學(xué)技術(shù)廳、昆明理工大學(xué)“雙一流”創(chuàng)建聯(lián)合專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目“天－空平臺下多源遙感數(shù)據(jù)聯(lián)合解譯與環(huán)境監(jiān)測技術(shù)研究”的攻關(guān)工作中。

從自身的研究經(jīng)歷出發(fā)，王青旺提出綜合運(yùn)用天-空平臺下多源遙感數(shù)據(jù)協(xié)同處理框架和具體的跨平臺多源遙感數(shù)據(jù)協(xié)同地物解譯和變化檢測算法，以實(shí)現(xiàn)大幅寬、高精度的環(huán)境監(jiān)測，從而為云南生態(tài)環(huán)境保護(hù)拉起一張更為立體和精準(zhǔn)的綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)?！疤?，指的是通過有人機(jī)或無人機(jī)等手段進(jìn)行遙感；空，指的是通過各種衛(wèi)星進(jìn)行遙感。在單獨(dú)使用時(shí)，二者各有利弊，如機(jī)載遙感往往‘精而不廣’、衛(wèi)星影響又‘廣而不精’。而將這兩種遙感方式結(jié)合起來，就可以解決衛(wèi)星影像空間分辨率低帶來的地物解譯精細(xì)程度不夠、機(jī)載遙感數(shù)據(jù)空間分辨率高但成像幅寬小的問題，這就是聯(lián)合利用天-空平臺下的多源遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的意義和優(yōu)勢所在?！蹦壳埃@項(xiàng)面向復(fù)雜場景的研究已初具成果，并開展了滇池及周邊環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用示范，這對云南省乃至全國的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測都具有一定的借鑒意義。在此基礎(chǔ)上，王青旺進(jìn)一步展開叢林偽裝目標(biāo)檢測與跟蹤相關(guān)研究，以服務(wù)叢林搜救等應(yīng)用需求?！拔覀兊哪繕?biāo)很明確，就是以實(shí)際需求為牽引，做一些真正有價(jià)值的研究，以科技創(chuàng)新賦能多源智能遙感領(lǐng)域的良性發(fā)展和優(yōu)化升級?！?/p>

2023年，躬耕不輟的王青旺，毅然接下了國家自然科學(xué)基金委員會(huì)青年項(xiàng)目“面向多光譜點(diǎn)云的三維空間－光譜一體化特征提取與分類方法研究”的科研任務(wù)。以高光譜激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理為研究對象，王青旺和他的團(tuán)隊(duì)再一次勇闖前沿領(lǐng)域，并順利地完成了第一個(gè)研究內(nèi)容——高光譜激光雷達(dá)圖模型構(gòu)建，為后續(xù)研究提供了基礎(chǔ)輸入模型?！盎谄湎冗M(jìn)性和復(fù)雜性，國內(nèi)外相關(guān)研究成果都不多。這意味著大多時(shí)間，我們的研究工作只能‘摸著石頭過河’；當(dāng)然，這也意味著我們擁有在這個(gè)尚屬空白的研究領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展的可能。2023年是項(xiàng)目執(zhí)行的第一年，目前各項(xiàng)進(jìn)展還算順利，我們期待能通過這一項(xiàng)目，取得一系列高水平、具有代表性的成果，不斷完善高光譜激光雷達(dá)數(shù)據(jù)相關(guān)理論，并為它的后續(xù)應(yīng)用提供可行性方案?！?/p>

不唯如此，依托云南省科學(xué)技術(shù)廳、昆明理工大學(xué)“雙一流”科技專項(xiàng)課題“錫冶煉工業(yè)流程知識圖譜設(shè)計(jì)、構(gòu)建及優(yōu)化”，云南省人力資源和社會(huì)保障廳、云南省“興滇英才支持計(jì)劃”青年人才項(xiàng)目“面向生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的多光譜LiDAR數(shù)據(jù)解譯”，云南省計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目“高光譜圖像-LiDAR數(shù)據(jù)特征提取與融合分類”等重要項(xiàng)目，王青旺的科研觸角得以不斷延伸，并最終指向相關(guān)成果的應(yīng)用層面。這樣求新求變而又腳踏實(shí)地的科研追求，植根于他的求學(xué)生涯和在一線企業(yè)的工作經(jīng)歷；而現(xiàn)在，這些寶貴的精神財(cái)富和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也成了他奮進(jìn)路上的動(dòng)力源泉。

傳承與實(shí)踐：逐夢篤行的成長路

在距離王青旺家鄉(xiāng)萬里之遙的冰城，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院的一方天地，承載了王青旺從本科到博士期間負(fù)笈求學(xué)的全部時(shí)光，并讓他在這里遇到了對他影響至深的谷延鋒教授?！肮冉淌谠诒究茣r(shí)擔(dān)任我的班主任，進(jìn)入碩博階段后又成為我的導(dǎo)師。”在恩師的指導(dǎo)和帶領(lǐng)下，年輕的王青旺開始踏足“聯(lián)合高光譜圖像與激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感場景解譯”的研究領(lǐng)域，從光譜－空間聯(lián)合到光譜－空間－高程一體化處理，他積極參與到國家核心課題或企業(yè)橫向培養(yǎng)開發(fā)技術(shù)課題的研究工作中，不斷拓寬著科研和實(shí)踐的邊界。如今回憶起這段經(jīng)歷，王青旺感慨地說：“哈爾濱工業(yè)大學(xué)‘規(guī)格嚴(yán)格、功夫到家’的校訓(xùn)，深深影響了每一個(gè)工大人，我也不例外。從那時(shí)起，我就養(yǎng)成了‘較真’的習(xí)慣，不把現(xiàn)象背后的原理搞清楚、不把每個(gè)細(xì)節(jié)搞明白，總覺得研究做得不夠透徹?！迸c此同時(shí)，谷教授在科研上求真務(wù)實(shí)的態(tài)度和勇攀高峰的毅力，也一直鼓勵(lì)著王青旺在科研道路上前行?！斑€記得本科時(shí)，谷老師帶我們參觀遙感圖像處理實(shí)驗(yàn)室，那是我第一次看到空-天-地協(xié)同半實(shí)物仿真平臺，我心中‘未來要做這一領(lǐng)域研究’的火種就此種下；而當(dāng)真正參與到谷老師主持各項(xiàng)課題的過程中時(shí)，我在觸摸學(xué)科前沿的同時(shí)，又得到了深入了解產(chǎn)業(yè)界具體需求的機(jī)會(huì)?；谧陨碡S富的科研經(jīng)驗(yàn)，谷老師特別強(qiáng)調(diào)做兼具先進(jìn)性和獨(dú)創(chuàng)性科研工作的重要性，也特別重視產(chǎn)業(yè)需求與科研方向選擇的有機(jī)結(jié)合。這樣‘兼而有之’的選題方式，不僅保證了我所做的課題研究內(nèi)容既‘有用’又‘有意義’，也讓我收獲了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，這為我后續(xù)的工作提供了扎實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)?！?/p>

在學(xué)術(shù)界鉆研近10年并順利取得博士學(xué)位后，王青旺決心去產(chǎn)業(yè)一線看一看。以自動(dòng)駕駛靜態(tài)環(huán)境感知研究為切入點(diǎn)，他進(jìn)入華為工作，并度過了一段頗為充實(shí)且收獲滿滿的時(shí)光。談及科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)實(shí)踐的異同，他說：“科研工作更強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新性，要有理論深度；而產(chǎn)業(yè)實(shí)踐則更看重時(shí)效性，要以更強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值切實(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)過程中的具體問題?！币宦纷邅?，積攢了扎實(shí)的學(xué)術(shù)研究能力和工程實(shí)踐能力，王青旺再一次思考起自己的前行方向。“一方面，我與愛人長期分居在昆明和上海兩地，我覺得我應(yīng)該更多地照顧和考慮對方；另一方面，我很享受在科研工作中自由探索的過程，更期待能憑借所學(xué)所研為家鄉(xiāng)云南的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。”而為他提供了自由探索科研平臺的昆明理工大學(xué)，就這樣成了他科研路上的全新一站。

從“負(fù)責(zé)一個(gè)子系統(tǒng)或者具體任務(wù)”的產(chǎn)業(yè)專家，到“站在全局視角系統(tǒng)思考和解決問題”的科研學(xué)者，入職計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系的王青旺在學(xué)校和領(lǐng)導(dǎo)的幫助支持下迅速成長，并著力推動(dòng)科研和產(chǎn)業(yè)的“雙向奔赴”。其中一個(gè)生動(dòng)的案例，就是與北京安錄國際技術(shù)有限公司合作開展的“科特車牌識別算法定制開發(fā)”和“肯尼亞交通路口渠化設(shè)計(jì)”技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目?！盎谏鲜鲰?xiàng)目，我們設(shè)計(jì)了一套用于道路上車輛超速抓拍、抓拍后識別、識別后加密、加密后上傳到管理中心的管理系統(tǒng)。目前，這套系統(tǒng)已經(jīng)在非洲科特迪瓦共和國的交通管理部門使用，受到了合作方和業(yè)主方的一致好評。”王青旺介紹道，“這次合作帶給我最大的觸動(dòng)在于，從科研層面來講，這套系統(tǒng)所涉及的技術(shù)都相對成熟，或許缺乏‘勇闖無人區(qū)’的閃光，但在實(shí)際執(zhí)行中，出現(xiàn)了很多具體的問題，同樣沒有前例可考，需要我們通過一次次研究予以攻克?！闭^科研工作既要“仰望星空”也要“腳踏實(shí)地”，帶著這樣的感悟，王青旺堅(jiān)定地行走在自己選擇的道路上；與此同時(shí)，時(shí)刻牢記教師職責(zé)的他，也期待以自己所學(xué)所研、所思所感的成果，向后來人傳遞這一份熱愛、專注、創(chuàng)新不輟的薪火。

韶華育桃李：

當(dāng)好學(xué)生的“引路人”

來到由沈韜教授帶領(lǐng)的昆明理工大學(xué)智能感知與計(jì)算團(tuán)隊(duì)的第3年，熱切探索學(xué)科前沿、積極承擔(dān)科學(xué)工作者社會(huì)責(zé)任的王青旺也一步步建立起了自己的研究小組——這支由兩名博士生、23名研究生組成的年輕隊(duì)伍，秉持“勝則舉杯相慶、敗則拼死相救”的精神內(nèi)核，以銳利之勢、精進(jìn)之心、科研之專、實(shí)踐之嚴(yán)，持續(xù)深挖著智能感知與計(jì)算領(lǐng)域的種種可能。

“我指導(dǎo)學(xué)生的原則是：因材施教、教學(xué)相長。要做到因材施教，就要根據(jù)每個(gè)同學(xué)的基礎(chǔ)、興趣愛好、對未來的規(guī)劃等因素，制定適合學(xué)生的課題內(nèi)容；而教學(xué)相長，則要在日常工作生活中與學(xué)生展開交流討論，在團(tuán)隊(duì)的共同探索中凝聚合力，以解決和滿足科研領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域不斷出現(xiàn)的新問題、新需求。學(xué)術(shù)能力、工程能力，以及做人做事的情商，是支持我成長發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，也是我如今培養(yǎng)學(xué)生的重要著力方向?！?/p>

除此之外，王青旺還積極傳授經(jīng)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生在各類創(chuàng)新比賽中磨煉自己。如今，在他的幫助下，學(xué)生多次參與包括中國大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽在內(nèi)的國家級、省級、校級競賽，并屢屢摘取重要獎(jiǎng)項(xiàng)；作為他們的指導(dǎo)老師，王青旺顯得十分欣慰。“競賽可以鍛煉學(xué)生應(yīng)用知識、總結(jié)知識的能力，也能提升學(xué)生的成就感、增進(jìn)他們對所在領(lǐng)域的深入理解和信心，所以我經(jīng)常鼓勵(lì)我的學(xué)生參加各種學(xué)科競賽。具體在學(xué)生選定參賽內(nèi)容和方向時(shí)，我為他們提供的建議是：‘將準(zhǔn)備工作做在前面，用自己擅長且取得一定成果的內(nèi)容參賽?！罱K他們也憑借自己‘經(jīng)營’多年的研究成果取得了成績，這不僅是對學(xué)生各項(xiàng)能力的認(rèn)可，同樣也是對我們團(tuán)隊(duì)研究方向、研究成果的一種肯定?！倍?dāng)說起授予自己的榮譽(yù)，他就淡然得多。在曾經(jīng)獲得工信部科技創(chuàng)新獎(jiǎng)、國家開發(fā)銀行科技創(chuàng)新獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)的王青旺看來，“這些獎(jiǎng)項(xiàng)是努力付出后自然形成的結(jié)果”，“水到渠成”是他一直追求的科研境界。從不刻意追求榮譽(yù)和獎(jiǎng)項(xiàng)，也不為自己和團(tuán)隊(duì)的發(fā)展設(shè)置上限，王青旺始終將全部精力投注于自己的研究工作中。如今，基于自身的研究成果，與研究機(jī)構(gòu)、一線企業(yè)的交流合作，以及“將論文寫在祖國大地上”的具體實(shí)踐，王青旺帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)正以開放包容、求實(shí)進(jìn)取的蓬勃姿態(tài)，奔走在以科技賦能相關(guān)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級、積蓄高質(zhì)量發(fā)展動(dòng)能的康莊大道上。“以我的導(dǎo)師和我們團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人為榜樣，我期待可以在人工智能、可解釋多模融合智能認(rèn)知等研究方向上持續(xù)深耕，展開一系列全面深入的、具有落地潛力的研究，為這一研究領(lǐng)域的發(fā)展作出自己的貢獻(xiàn)?！闭劶拔磥?，王青旺堅(jiān)定地說道。