攻關智能算法 科研只爭朝夕
——記廈門大學航空航天學院“智能系統與計算”研究組副教授曾念寅

孟小雪

曾念寅

21世紀以來，人工智能的大潮席卷了整個世界。我國發布新一代人工智能發展規劃兩年來，人工智能發展態勢良好，理論與技術研究進入新階段。目前，人們已經在算法理論和算法性能方面取得了很多突破性進展，并且已經被廣泛應用于各種領域。這一切都在證實著，智能是可達的，其證據就在我們眼前，就發生在我們的日常工作和生活中。

“通過人類的智慧開展先進智能算法研究，并使其賦予機器/系統具備人類的智能，就是我目前的主要科研方向。”廈門大學副教授曾念寅說。多年不變的研究信念與熱忱讓他在“智能系統與計算”領域中積累了豐富的經驗。在此基礎上，他不斷推進科研成果的“落地生根”，為醫學人工智能如POCT現場快速檢測、航空和工業自動化等領域貢獻自己的科研力量。“加速積累的技術能力，用先進的計算支撐智能系統的發展。”曾念寅前行的信念始終堅定。

一路逆襲的農家少年

“古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有堅韌不拔之志。”出生于農村，磨練了曾念寅不怕困難的堅韌品質，也更讓他認識到了知識對于人生的重要作用，奠定了其用知識改變命運的決心。

從小品學兼優的他，于2004年9月順利考入福州大學電氣工程與自動化學院，在這里開始了科學研究的啟蒙。“選擇這個專業為我后續的研究之路打下了很好的基礎，一是這個專業要學的數學知識很多，而且有很多工程數學;二是啟發了我在解決科學問題的時候能夠從實際工程的背景意義來思考。”這一切都對曾念寅今后的科研之路產生了深遠影響。

本科畢業獲得免試推薦研究生后，曾念寅繼續在福州大學電氣工程與自動化學院進行碩博連讀，博士期間他就曾作為主要研究者，參與完成了導師主持的科技部國際合作項目“基于圖像識別技術的納米金免疫層析定量測試儀的研制”，并根據這一項目完成了自己的博士課題，開始了在這一方向研究中的啟蒙與開拓。在這期間，他還曾前往香港大學工學院進行了半年的交流學習，在與領域內不同科研人的合作交流中積累了豐富的經驗。多年的學習以及實踐，讓他在智能系統和信息處理相關領域研究中打下了堅實基礎，并奠定了曾念寅基礎與應用研究并重的科研思想與風格，為他今后的科研之路埋下了伏筆。

攻關不輟打造創新成果

“埋頭做事，抬頭做人”，是一直支撐著曾念寅不斷前行的人生信念。不管人生階段與場合發生了怎樣的改變，這份信念始終如一。2014年3月，博士畢業后的曾念寅來到了廈門大學從事教學科研工作，并在多年的努力下，順利組建了“智能系統與計算”研究團隊，開展復雜系統建模與分析、機器學習與模式識別、進化計算等理論研究，并在理論研究與POCT現場快速檢測研究的結合中，發展了屬于自己的特色研究方向。

現場快速準確的定量測試在臨床疾病早期診斷、環境和食品安全監管等方面具有重要意義。免疫層析測試是一種適用于現場的快速測試方法，但免疫層析生化反應過程的復雜性降低了定量測試的準確性、重復性和靈敏度。

在這一背景下，曾念寅開始圍繞免疫層析生化反應模型和基于圖像的免疫層析定量測試基本理論兩項重要科學問題開展研究，并取得了一系列創新性研究成果。

通過多年的探索與實踐，他通過引入控制理論方法在國際上率先構建了免疫層析生化反應非線性狀態空間模型，相關成果得到了生物化學領域及其系統建模等研究學者的關注。值得一提的是，近5年來生物化學領域的學者包括發表在Chemical Society Reviews等高水平期刊上的4篇關于免疫層析研究進展的綜述文章都正面評價了曾念寅關于免疫層析生化反應建模與智能定量檢測的研究工作。特別是Annual Review of Analytical Chemistry期刊在2018年發表的一篇綜述文章中，還將他構建的免疫層析生化反應非線性狀態空間模型作為一個子方向進行詳細且正面評價，這些都充分說明其相關創新成果得到了生物化學研究學者的認可。

在這一基礎上，他還提出了一系列適用于免疫層析系統的時間序列建模算法，比如一種新型的混合擴展卡爾曼濾波與跳變粒子群優化算法能夠很好地解決模型具有狀態約束條件的估計問題；建立了基于圖像識別的免疫層析定量測試方法的基本理論，為實現定量檢測的最終目標，奠定了堅實的科研基礎。

從事科研多年來，曾念寅主持和作為主研人參與包括國家自然科學基金、科技部國際合作項目、中國工程院和皇家工程院中英校企合作項目等近20項科研項目。他在包括IEEE Trans.Biomedical Engineering、IEEE Trans.Medical Imaging、Science China：Information Sciences等國內外高水平期刊發表學術論文70余篇，其中入選ESI高被引/熱點論文8篇。相關科研成果獲得了福建省自然科學獎二等獎、福建省自然科學優秀學術論文獎二等獎，期刊封面文章以及Science China：Information Sciences期刊熱點論文獎等多項科研獎勵。正是基于曾念寅取得的豐碩成果，他受邀擔任了Neucomputing和Frontiers in MedicalTechnology期刊副編輯，Computers in Biology and Medicine、Biomedical Engineering Online、《智慧健康》（工信部主辦）期刊編委和Frontiers in Neurosciences客座主編等學術兼職工作。

努力讓科研成果在更多領域進行應用

滴水穿石，不是因其力量，而是因其堅韌不拔、鍥而不舍。在多年的科研生涯中，曾念寅就一直努力將科研的根延伸到更深處。在理論研究的基礎之上，他一直在致力于將其付諸應用，以解決更多實際問題。

通過多年的科研實踐，曾念寅已在免疫層析現場快速檢測方面的研究工作中，授權發明專利6項，部分成果成功應用于企業的出生缺陷產前篩查產品研制。同時，福建帝視信息科技有限公司也給曾念寅課題組的福建省對外合作項目提供了1∶1的項目經費，配套用于項目成果阿爾茨海默癥早期診斷系統的試產業化中。除此之外，近日深圳前海有電物聯科技有限公司也與曾念寅課題組就電氣設備全生命周期管理系統研究達成合作協議，以期通過人工智能技術實現對電氣設備的實時監測和管理，也能實現預測性維護。

2015年廈門大學整合相關資源成立了航空航天學院，基于這一強行業背景平臺，曾念寅受到學院“空天報國”相關主題教育影響，他非常希望自己的研究成果能夠應用于航空等相關領域。因此，曾念寅積極參與航空發動機相關項目的研究，比如航空發動機多學科優化設計中的智能優化算法研究、航空發動機軸承性能退化預測研究及航空發動機孔探圖像識別等研究工作。除此之外，在醫學人工智能，工業自動化（智能工廠運維與排產優化、電力系統自動化）等方面，曾念寅也在開展相關研究工作。

“因為我不僅僅進行智能算法的理論研究，還要用理論成果解決不同實際工程問題，所以得跟應用對象領域的人員去討論交流實際工程需求從而轉化為較好的問題描述。”曾念寅說，所以他很珍惜與不同領域科研人相互交流的機會。2017年9月—2018年8月，他成功入選了韓國高等教育財團（KFAS）的“國際學者交流計劃”，并前往韓國科學技術院（KAIST）人工智能與統計推理實驗室擔任客座教授。在那里他與不同領域的科研人交流合作，在科研方面取得了很大的收獲，并于2019年入選廈門市重點引進人才。

飲水思源、師恩難忘。曾念寅博士階段的導師杜民教授、英國倫敦布魯奈爾大學的王子棟教授，在學業以及科學研究中都給了他很大的支撐，直到現在他們仍保持著友好的合作。如今，作為研究生導師的他，也將培育下一代科研人才作為己任。在科學研究中，他以身作則，鼓勵學生發揮自己的主觀能動性，樹立較為明確的研究目標，在快樂科研的氛圍中做出更多優秀的研究成果，不負科研人生。多年來，曾念寅指導的研究生曾多次榮獲國家研究生獎學金、校優秀畢業生，福建省優秀學術碩士學術論文以及教育部高等學校儀器類專業教學指導委員會“葉聲華獎學金”等獎勵與榮譽。

攻關智能算法，曾念寅只爭朝夕。“今后仍要好好科研，多出一些高水平成果，多解決實際應用對象的問題，將自己的理論研究繼續應用于醫學人工智能如POCT現場快速檢測、航空和工業自動化等領域中。”曾念寅說。在學術前沿孜孜求索，在科研領域不斷取得突破。不管是過去還是現在，他一直在追逐理想的道路上。