智能感知與圖像理解創新團隊：為有源頭活水來
為有源頭活水來
——記智能感知與圖像理解教育部創新團隊
本報記者 楊舒丹 張瑩瑩
在電子工程學院眾多的學術團隊中，智能感知與圖像理解團隊的成長與發展已經走過了20多個春秋。20多年來，一個又一個在學術界有廣泛影響的理論成果先后在這里結晶，一項又一項服務于國防和國家重大需求的工程應用難題在這里得到解決，一個又一個學術新秀從這個團隊脫穎而出，一批又一批優秀的博士和碩士也是從這里開啟他們的學術之旅……
問渠哪得清如許，為有源頭活水來！讓我們一起走進電子工程學院焦李成教授帶領的教育部創新團隊——智能感知與圖像理解團隊。
十年一劍劍指國際前沿
上世紀90年代初春的一天，北校區主樓IV區2樓第一會議室座無虛席，連走廊里也站滿了人。一個年輕人圍繞人工神經網絡作主題報告，報告會由時任校長的保錚院士主持，蔡希堯教授、陳開周教授、葉尚輝教授、陳懷琛教授等大師級學術前輩也出現在聽眾席上。吸引眾多著名教授的這個年輕人，就是還在我校雷達信號處理國防重點實驗室從事博士后研究的焦李成。
“當時我講的是國際上最新最前沿的方向。”回想起彼時彼景，焦李成說。
那個時代的中國社會還相對封閉，西電的內外學術交流也遠趕不上今天。可以說，年輕敏銳的焦李成緊盯國際前沿的學術視野為西電的學術之春增添了一抹新的綠意。
1991年，在老校長保錚院士的大力支持下，學校成立了全國第一個神經網絡研究中心，中心主任由焦李成擔任。人工神經網絡在當時屬于智能信息處理研究的前沿領域，國內在這一領域的研究起步不久。研究中心成立伊始，就吸引了當時信息工程系的易克初老師、郭雷老師，測控與儀器系的程湘君老師、郭寶龍老師，計算機系的張軍英老師，應用數學系的張木想老師等十幾位中青年學術骨干的加盟，使其成為一個跨系、跨學科的研究機構。雖然人員不多，但由于不斷有高水平的研究成果發表，所以成立不久的西安電子科技大學神經網絡研究中心很快就在同行中有了不小的影響力……
1993年，首屆全國神經網絡學術會議在西電召開。這次大會吸引了國內各地的300多位同行參加，云集了四五十位該領域的國內頂尖專家，堪稱中國智能信息處理研究的學術盛會，也是學校當時舉辦的規模最大的一次全國性學術會議。大會主席保錚院士、謝維信副校長親自主持了大會。會議的成功舉辦讓焦李成異常興奮，也促使他深入思考未來的學術成長道路。
“單個人搞學問，雖然可以做到緊盯國際前沿，”回憶往事，焦李成深有感觸，“但對于結合國家重大需求卻力有不及，對于大的學術方向也缺乏自主把握性。”
在他看來，保錚院士、張守宏教授、楊萬海教授、吳順君教授等老一輩雷達技術專家成就了雷達信號處理國防重點實驗室，胡征教授、樊昌信教授、劉增基教授等老一輩通信技術專家成就了綜合業務網理論及關鍵技術國家重點實驗室，梁昌洪教授、茅于寬教授、吳萬春教授、汪茂光教授、毛乃宏教授等學術領軍人物成就了天線與微波國防重點實驗室——這些研究基地和“大團隊”的建立和發展，觸發焦李成進一步思考。
“沒有團隊，難成氣候。”焦李成躊躇滿志，“學科和團隊必然是相互依托、交互式良性發展的。”
通信、電路、控制和計算機是支撐IT領域四個骨干學科。今天，電路與系統、控制科學與工程這兩個學科對于西電的學科布局至關重要，但這兩個學科在當時并沒有形成氣候。焦李成深知，重大的國際學術前沿一定要有基礎理論研究，智能科學正是如此，它可以服務于很多應用性背景，如控制、通信、雷達等等。凝練出控制、電路等學科的共同點，一個全新的學科方向——智能科學與技術學科在西安電子科技大學應運而生，并快速發展起來……
十年磨得一劍成！
2002年，智能信息處理研究所成立，焦李成帶領的團隊有了堅實的基地依托，并一步一個腳印，走出了一條耀眼的學術團隊成長之路。
2005年，智能信息處理與圖像理解團隊首批入選校內創新團隊。
2006年，智能感知與圖像理解實驗室被批準為國家“111計劃”創新引智基地。
2008年，智能感知與圖像理解實驗室被批準為教育部重點實驗室。
2011年，智能感知與圖像理解教育部重點實驗室通過驗收。
2012年，智能感知與圖像理解團隊入選教育部創新團隊。
大事記上，團隊的成長步步為營，扎實前行。而這條路絕非平坦，而是貫穿著團隊成員學術探索的苦心孤詣，學術理想的碰撞、交匯和不懈追求。經過這些年艱苦的積累、梳理和拓展，如今，團隊帶頭人焦李成教授、團隊中堅高新波教授和石光明教授成為拉動團隊馳騁的三駕馬車，在智能科學與技術學科的前沿領域奮力開拓。
“頂天立地”執著學術追求
SAR（SyntheticApertureRadar）意為合成孔徑雷達，是采用搭載在衛星或飛機上的移動雷達，達到大型天線同樣精度的雷達系統。相關技術一直局限于軍事領域，處于高度保密狀態。近年來，隨著該技術向民用領域的擴展應用，其神秘面紗逐漸被揭開。焦李成以及他的團隊敏銳地預測到，SAR圖像處理與理解技術在對地觀測領域具有廣闊的應用前景，并集中力量在已有研究成果基礎上，將SAR圖像處理與理解技術推廣到災情評估、環境監測、測繪等民用領域。
“我們開展的研究都是亟待解決的關鍵技術，其發展可帶動相關理論研究和實際應用的發展，為我國民用和軍用中遇到的實際問題提供可行的解決途徑。”焦李成說，“學術研究要‘頂天立地’。‘頂天’就是要面向國際學術前沿，解決真正的科學問題，‘立地’就是為國民經濟建設和國防建設作貢獻。”
面向國家戰略需求，面向國際學術前沿，團隊集中攻關的計算智能與機器學習理論與應用，SAR圖像理解與智能目標識別，星載圖像感知、處理與編碼等都是國家“十二五”規劃中的重大基礎前沿方向，也是下一代智能信息處理的基礎和關鍵技術。
針對探索星載探測“看得清、高保真、處理快”等關鍵技術，團隊開展了諸多原創性研究。實驗室副主任石光明教授長期專注的方向是壓縮感知理論和應用，將其與星載高精度獲取和處理應用技術相結合，團隊提出了星載圖像獲取新模式，研制出了非規則高精度星載圖像信號采集和處理平臺，已成功應用于星載系統研制。該成果獲得了航天技術領域的國防科學技術進步獎。鑒定專家認為，其填補了國內空白，整體技術達到國內領先，處理算法達到國際先進水平，系統平臺的研制成功推動了行業發展。這項研究也為高分辨率星載成像奠定了理論和技術基礎，其理論成果在國防重大專項研究中獲得應用。
從理論方法、技術途徑再到系統實踐，這是團隊倡導的學術范式，也是工程領域科研工作的完整閉環過程。“搞研究要做實、做透，我們要求不能僅限于從論文到論文，還要從論文到專利，從專利到應用系統。”談到成果應用時，石光明快人快語、信心十足，“現在對壓縮感知領域的研究已經廣泛應用到遙感圖像，包括高光譜、衛星成像等多個軍用、民用領域，我們的工作可以說天地廣闊，大有可為！”
隨著信息獲取技術及網絡技術的快速發展，人們面對的信息越來越多，信息處理的智能化需求也越來越迫切。探索自然智能機理、建立可實現的計算智能理論與方法是團隊聚焦的另一前沿領域。圍繞基于免疫協同進化和子波神經計算的學習、優化與識別理論及方法開展研究工作，團隊在國際上較早提出了基于免疫機理的自然計算新方法——免疫進化計算理論框架，有效解決了進化算法中遺傳操作的盲目性和早熟問題;建立了組織協同進化計算理論模型和多智能體進化計算理論框架，較好地攻克了進化計算解決大規模問題時收斂速度慢的難題。圍繞這些問題的研究，團隊已在重要國際期刊發表學術論文56篇，獲得國家發明專利授權31項，研究成果“進化計算理論、方法及應用”獲得了陜西省科學技術獎一等獎。
筑巢引鳳構筑學術高地
一個團隊從無到有、從小到大，既是一段艱難的成長歷程，更是一首昂揚的奮進之歌——
寥寥數人、十幾臺舊電腦，經費不足，人手緊張……回憶團隊早期的情形，實驗室副主任高新波教授感慨地說，“起步階段，堅持非常重要。”多年來，平臺建設是團隊發展過程中不遺余力加強的一個重點，也切實成為打造一流學術高地的堅實支撐。今天的智能感知與圖像理解教育部重點實驗室，擁有一支由15名教授、27名副教授為骨干，教師總數超過50余人的專職學術力量，建成了計算智能研究室、機器學習研究室、圖像理解研究室、影像處理系統研究室、航天電子信息研究室和高性能計算研究室等專業研究室。
從高性能計算集群平臺到與惠普公司聯合建立高性能計算實驗室，從計算集群到低端和高端的IBM工作站，除了可以滿足高性能、高復雜度的海量計算以及實時高速圖像處理的硬件系統，還有最新的軟件開發與設計平臺和不斷豐富的SAR影像數據庫、醫學影像數據庫——一流的實驗環境和研究平臺，讓接踵而至的團隊成員如魚得水，也讓前來交流的國內外同行學者艷羨不已。
栽下參天梧桐樹，引得金鳳翩翩來。
“最初的成員主要來自團隊培養的博士生，像高新波教授、石光明教授，他們為奠定團隊的根基立下了汗馬功勞”。焦李成說，“我們一直注重在團隊培養的碩士、博士中物色好苗子，特別注重發掘具有領軍人才潛力的年輕人著力培養。”手把手的研究方法指導，集體幫助凝練個人方向，爭取出國進修和參加國際學術交流，委以重任進一步歷練和提升——這是團隊中每一個骨干成員都經歷過的、印象深刻的學術成長片斷。
團隊規模在不斷壯大，整體實力也在穩步提升，然而隨著科研方向的調整和深入，“方向接近、強項一致、缺乏互補性”越來越成為影響團隊健康發展的結構性矛盾。團隊骨干成員也深刻意識到，一個學術團隊的成長，持續性和穩定性雖然至關重要，但多元性和發散性也是必不可少。
焦李成說：“學術隊伍結構必須體現‘雜交’優勢。”于是，團隊有計劃地陸續引進了西安交大、西工大、清華、香港大學以及西電其他團隊的優秀人才加盟。2012年，作為海外高層次人才引進的韓國學者鄭喆坤也成為智能感知與圖像理解實驗室的一員。
鄭喆坤對2009年作為交流學者初次訪問西電時的情形記憶猶新。他說：“焦李成教授的實驗室令我吃驚，這里有世界一流的條件和人才，開展的是世界一流的研究工作，我完全有理由相信自己在這里也能做出好成績。”
“我們是在有目的有節奏地培養、引進年輕教師，也就是重視學術梯隊建設。多年堅持下來，隊伍的陣容已經頗為可觀。”談起學術隊伍結構，高新波教授笑容可掬。
芳林春日催新綠，杏壇群秀今勝昨——
在團隊整體努力之下，39歲的高新波于2011年成為“國家杰出青年科學基金”獲得者；一批30出頭的青年學術新秀嶄露頭角，謝雪梅教授、劉靜教授、公茂果教授、侯彪教授、楊淑媛教授、王爽副教授先后入選“教育部新世紀優秀人才支持計劃”；還有更多的年輕人在團隊中挑起了大梁，瞄準了更高的發展目標。高新波說：“學術不靠人多勢眾，靠的是領軍人物和他在前沿上的發言權。”
“始終堅持在國際主流刊物中有文章、國際學術講壇上有聲音、國際學術組織里有位置，永遠瞄準最高目標，這樣，我們就會不斷向前。”談到團隊的定位與發展，焦李成句句擲地有聲。這是智能感知與圖像理解團隊自我發展內在要求的宣言，也成為團隊成員立足學術前沿不斷進取的第一推動。
見賢思齊澆灌學術之花
2011年，在實驗室會同“111”創新引智基地舉辦的 “學術之秋”活動周上，西安交通大學徐宗本院士、韓崇昭教授，西北工業大學潘泉教授，東華大學丁永生教授……來自海內外的學術精英濟濟一堂——這是智能感知與圖像理解團隊 “學術周”活動的一個縮影。
2008年起，智能感知與圖像理解實驗室每年定期舉辦 “學術之春”和“學術之秋”活動。5年來共邀請200余位國內外著名專家學者做了200余場主題學術報告，報告內容涉及圖像理解與解譯、壓縮感知理論及應用、計算智能與應用、生物網絡智能理論等多個國際前沿研究領域。從實驗室到校內，到國內，再到國際，一個師生歡迎的“學術周”活動就這樣辦出了聲勢，產生了較大影響。
“無論是團隊還是個人，教師還是學生，都從中受益良多。我們主打的報告場場爆滿。”新世紀優秀人才支持計劃入選者、智能信息處理研究所副所長侯彪教授連續參與組織了幾屆“學術周”活動。他說：“拿出歷年學術周活動報告的題目，我們就能看到這個領域的研究方向，始終在跟進國防重大需求以及國民經濟建設需要，而我們是這個主流方向的代表之一。”
開放和活躍，前沿與尖端，正是這個團隊學術氛圍的寫照；而勤奮刻苦、嚴謹扎實、鍥而不舍，也是這個團隊一以貫之的治學作風。
焦李成教授的日程像他的辦公室一樣填得滿滿當當，容不下 “閑人閑事”；高新波教授經常徹夜奮戰，被年輕老師們笑稱是 “一個不回家的人”；省級教學名師石光明教授承擔著 《自動控制技術》等主干專業課程的教學任務；團隊“新人”鄭喆坤教授總是一早把午飯帶到實驗室，中午10分鐘吃完接著埋頭干。看到這些，你就不會訝異于團隊中有那么多 “破格的青年才俊”、那么多“奇跡”式的成果。
高新波教授，1972年生，2001年破格提升副教授，2003年破格晉升教授，入選“百千萬人才工程”國家級人選、教育部新世紀優秀人才支持計劃，獲霍英東教育基金會高等院校青年教師獎，2011年獲得“國家杰出青年科學基金”資助；
公茂果教授，1979年生，2008年破格晉升副教授，2010年破格晉升教授，獲陜西青年科技獎，入選陜西省科技新星、教育部新世紀優秀人才支持計劃；
……
——這個團隊，平均年齡34歲，博士人員比例達94%。
走進智能感知與圖像理解實驗室的走廊，墻壁上團隊成員和往屆畢業生的一張張照片映入眼簾。那些自信而堅定的目光、溫和而謙卑的笑容似乎是在向年輕的教師和學子們訴說著什么。
“我們在團隊中倡導‘見賢思齊’的文化和理念，提倡大家都有一種開放的、包容的、積極學習的心胸和態度。為人師表，更應如此。”“教師的職責首先是育人，教師見賢思齊，學生才能見賢思齊。”高新波、石光明兩位教授道出了團隊人才培養和文化建設的重要理念，也解釋了團隊成果突出和大面積成才的一個重要原因。
多年來，團隊一直保持著一個傳統，每年歲末都會邀請在西安的畢業生一起聚餐。從最初的幾個人到這兩年的幾十人，聚餐的規模一年比一年大，師生一堂，像一個其樂融融的大家庭。焦李成教授解釋道：“我們要讓學生知道，從這里走出去以后，這個家還是會時時刻刻關注著他們每一步的成長。”
目前，團隊承擔了“智能科學與技術”國家級特色專業的建設和專業課程教學任務，建立起以“智能+信息處理”為特色的本、碩、博一體化的培養體系，致力于培養緊跟國際前沿，計算機、通信與電子信息學科交叉的一流國際化人才。在專業建設和教學中的長期積累，也于2011年獲得了陜西省優秀教學成果一等獎。
接天蓮葉無窮碧，映日荷花別樣紅。
我們有理由相信，智能感知與圖像理解這個如家的學術團隊會愈加富有生機和活力！
