挖掘需求，讓技術(shù)造福社會

王芳 曹笑軒

自X射線誕生以來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像設(shè)備從普通的X線，到計算機X線攝影（CR）、核磁共振（MRI）、圖像存檔和傳輸系統(tǒng)（PACS）等不斷更新迭代。如今，臨床各科疾病常常需要通過放射科檢查，才能達到明確診斷或輔助診斷的目的。人工閱片有時受制于醫(yī)師的經(jīng)驗和水平，容易產(chǎn)生誤判，而這些計算機輔助診斷技術(shù)（CAD），把醫(yī)生的實踐經(jīng)驗和豐富的醫(yī)學(xué)知識轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)進行儲存并隨著醫(yī)學(xué)發(fā)展可持續(xù)更新，也因此被稱為放射科醫(yī)師的“第二雙眼睛”。

廣西大學(xué)計算機與電子信息學(xué)院教授張學(xué)軍自1999年東渡日本學(xué)習(xí)CAD，至今已有23年。他長期專注肝病的輔助診斷研究，研究成果多次在國際會議上獲獎。在產(chǎn)業(yè)化條件不成熟的情況下，他積極結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)，尋求計算機技術(shù)在其他各行各業(yè)的應(yīng)用，在防疫、建筑、教育等領(lǐng)域均做出了亮眼的成績。在張學(xué)軍看來，挖掘需求，讓技術(shù)造福社會，是科研人員的天職。

打破現(xiàn)狀，學(xué)成技術(shù)為民服務(wù)

1987年張學(xué)軍考上廣西大學(xué)物理系無線電技術(shù)專業(yè)時，正值個人電腦剛剛興起。大學(xué)里，張學(xué)軍雖然對計算機技術(shù)感興趣，但受限于條件，只是零星地上了一些“匯編語言”類的課程。1991年本科畢業(yè)后，他進入廣西壯族自治區(qū)計劃委員會信息技術(shù)中心擔(dān)任助理工程師。此后出于工作和興趣需要，他才開始有更多的機會學(xué)習(xí)、提升計算機軟硬件水平。

1994年，國家大力提倡改革開放，公務(wù)員下海創(chuàng)業(yè)潮持續(xù)，沿海大城市掀起“外企熱”。在這種背景下，張學(xué)軍也動了放下“鐵飯碗”，出去闖一闖的念頭。當(dāng)年5月，他進入南寧市岸豐電子實業(yè)有限公司，成了一名外資企業(yè)的工程師。然而，優(yōu)渥的薪資、新鮮的白領(lǐng)體驗，并沒有讓張學(xué)軍就此止步，他在工作中看到了國外在計算機技術(shù)上的優(yōu)勢，很快萌生了出國深造的想法。

1999年，張學(xué)軍前往日本岐阜大學(xué)工學(xué)部電子信息系深造，此后于2001年和2004年分別獲得碩士和博士學(xué)位，又于2007年完成了博士后研究。在日本，張學(xué)軍的導(dǎo)師是藤田廣志，一位從美國芝加哥大學(xué)留學(xué)歸來的CAD專家。早在20世紀(jì)80年代，芝加哥大學(xué)就針對胸腔的醫(yī)學(xué)圖像展開了CAD系統(tǒng)的研發(fā)，并取得了階段性成果。在CAD技術(shù)發(fā)展史上，芝加哥大學(xué)具有開創(chuàng)者的地位。

起初，張學(xué)軍在藤田廣志的指導(dǎo)下，主要和柯尼卡公司合作開展乳腺癌CAD研究。一年后，日本岐阜大學(xué)附屬醫(yī)院放射線科主任——一位從美國哈佛大學(xué)學(xué)成歸來的肝病專家找到他，提議合作研究肝病CAD?！叭橄侔╇m然也是一項重大的疾病，但無論在日本還是國內(nèi)，肝病的發(fā)病率都要排到更前列。我的老家廣西更是肝病高發(fā)區(qū)，所以他一跟我提議，我就覺得這個研究很有意義，欣然接受了。”

當(dāng)時，肝病在美國只能排第九大疾病，美國在肝病CAD上的研究關(guān)注度較低，張學(xué)軍所在團隊獨辟蹊徑，成為肝病CAD領(lǐng)域的開創(chuàng)者?！拔覀兊难芯砍晒?jīng)常能發(fā)表到一些國際期刊上，因為成果頗具前沿性，一個美國醫(yī)學(xué)網(wǎng)站還專門對我們團隊進行了介紹?！睆垖W(xué)軍也因優(yōu)異的表現(xiàn)先后獲得了2001年北美放射學(xué)會價值獎（Certificate?of?Merit）、2005年德國柏林國際計算機輔助手術(shù)與放射學(xué)學(xué)會（CARS）醫(yī)學(xué)大會最佳論文獎一等獎（Poster?Award?1st?Prize）、2006年北美放射學(xué)會優(yōu)秀設(shè)計獎（Excellence?in?Design）。

2006年，張學(xué)軍在日本文部科學(xué)省項目中研發(fā)的肝臟建模軟件，在電腦技術(shù)受限的情況下，仍然取得了約12分鐘全自動完成一例肝臟建模的成果。這是什么概念呢？同時期，包攬歐洲90%計算機手術(shù)業(yè)務(wù)的德國不來梅大學(xué)醫(yī)學(xué)圖像處理（Mevis）研究所研發(fā)的半自動軟件，需要約兩個小時才能完成一例肝臟建模。所以，當(dāng)Mevis研究所的所長在一場學(xué)術(shù)會議上看到張學(xué)軍的成果時興奮不已，并熱情邀請他前去訪問，展開合作研究。

在張學(xué)軍回到廣西大學(xué)前，還有一個小插曲。2004年博士畢業(yè)后，張學(xué)軍先入職了北京大學(xué)，但后來他發(fā)現(xiàn)母校廣西大學(xué)更需要自己的肝臟CAD研究經(jīng)驗，并已有了一定研究基礎(chǔ)。所以，再三考慮后他最終還是決定回廣西。2007年博士后研究工作結(jié)束后，他正式入職母校，憧憬著用學(xué)成的先進技術(shù)為家鄉(xiāng)作貢獻。

保持開放，碩果累累迎難而上

在廣西大學(xué)計算機與電子信息學(xué)院，張學(xué)軍與研究生物醫(yī)學(xué)圖像處理的同事共同成立了生物醫(yī)學(xué)信息處理實驗室。張學(xué)軍偏重肝臟研究，其他教授則各自偏重腦部、骨頭、生物細(xì)胞等研究。在交叉合作的項目中，還涉及胃癌、工業(yè)控制圖像處理等領(lǐng)域。跨學(xué)科研究、開放式合作，是團隊在多年工作中形成的一大特色。

2007年至今，張學(xué)軍主持國家自然科學(xué)基金項目3項，包括“肝臟疾病的計算機輔助診測及信息管理與分析系統(tǒng)的研究”、“基于醫(yī)學(xué)圖像處理的肝纖維化分期診斷研究”和“計算解剖學(xué)在腹部疾病診斷及手術(shù)中的應(yīng)用研究”。2018—2020年，張學(xué)軍主持了廣西自然科學(xué)基金“形狀紋理特征量的提取及其優(yōu)化研究”，以及廣西多媒體通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點實驗室主任基金“基于深度學(xué)習(xí)的語義分割技術(shù)研究”。此外，他還參與兩項國家自然科學(xué)基金項目，包括“基于CT數(shù)據(jù)的胃癌模型的三維重建和手術(shù)仿真”和“電容電阻復(fù)合層析法測量煮糖罐糖膏濃度的研究”。

因為在CAD研究領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗，張學(xué)軍多次受邀參與國內(nèi)外的聯(lián)合研究。比如，他與中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所聯(lián)合，先后主持“基于介入治療對醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘前沿技術(shù)的探索研究”和“肝臟疾病的計算機輔助診療關(guān)鍵技術(shù)研究”兩個項目；與廣西人民醫(yī)院聯(lián)合，參與“原發(fā)性腹膜后腫瘤的三維重建與術(shù)前規(guī)劃”的研究；與澳門醫(yī)學(xué)科技研究協(xié)會合作，參與“甲狀腺微創(chuàng)手術(shù)的術(shù)前規(guī)劃和仿真研究”；與香港理工大學(xué)合作，參與肝細(xì)胞癌CT圖像評估項目等。2010年和2014年，張學(xué)軍還分別受日本岐阜大學(xué)醫(yī)學(xué)研究科和美國南加州大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的邀請，先后以訪問教授、訪問學(xué)者的身份合作開展相關(guān)研究。

近5年來，張學(xué)軍發(fā)表學(xué)術(shù)論文43篇，其中被《科學(xué)引文索引》（SCI）檢索15篇（最高影響因子10.88），《美國工程索引》（EI）或《科技會議錄索引》（ISTP）檢索20篇。在不斷發(fā)表學(xué)術(shù)成果的同時，他申請發(fā)明專利15項，國外專利4項、軟件著作權(quán)46項。累累碩果為將來的技術(shù)成果轉(zhuǎn)化做著準(zhǔn)備。在20余年的技術(shù)積累中，張學(xué)軍一直沒忘記當(dāng)初走上肝臟CAD研究的初衷，一直在思考如何才能將技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)實場景中，真正為民服務(wù)。然而，當(dāng)技術(shù)成果陸續(xù)研發(fā)出來后，他卻遭遇了意想不到的瓶頸——“現(xiàn)行政策下，病人的數(shù)據(jù)屬于個人隱私，不允許研究者大規(guī)模公開使用，相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化批準(zhǔn)更是難上加難。這也是領(lǐng)域內(nèi)的研究者面臨的共性問題?！?/p>

不允許大規(guī)模公開使用，CAD產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化之路將注定充滿曲折，促使科學(xué)家去完善技術(shù)中關(guān)于隱私泄露的漏洞。這是科技與倫理又一次艱難博弈。作為團隊負(fù)責(zé)人，張學(xué)軍心里的壓力比誰都大。后來，他發(fā)現(xiàn)除了第一個解法，即想方設(shè)法解除人們對CAD技術(shù)的疑慮，以人為本改善產(chǎn)品，還有另一個解法，即既然在醫(yī)療領(lǐng)域有諸多限制，何不利用日新月異的計算機技術(shù)服務(wù)其他行業(yè)？張學(xué)軍選擇了雙管齊下，技術(shù)應(yīng)用的視野頓時海闊天空。

另辟蹊徑，兩種解法雙管齊下

在CAD成果大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前景不甚明朗的情況下，張學(xué)軍毅然決定將技術(shù)免費應(yīng)用于廣西的大型醫(yī)院。他在醫(yī)院的云平臺上創(chuàng)建了一個“私有云”，患者的數(shù)據(jù)僅限于內(nèi)部閱覽，解決了數(shù)據(jù)泄露的問題。當(dāng)然這樣一來，應(yīng)用面就窄了許多，受益者也相應(yīng)地少了許多。

那怎么才能在保護隱私的情況下，讓CAD惠及更多人呢？張學(xué)軍在思考中，看到了國內(nèi)醫(yī)療資源的不平衡問題。所以他提出構(gòu)想，能不能建立一個直面患者的云平臺？在他的構(gòu)想中，這個云平臺的意義在于，每位患者對自己的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)都是有處置權(quán)的。一名處在邊遠(yuǎn)鄉(xiāng)村的病人，去縣醫(yī)院拍一張胸片，在全科醫(yī)生不能給予他專業(yè)解讀時，可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_上，CAD會直接進行輔助診斷。如果患者不信賴計算機的結(jié)果，還可以借助云平臺，聯(lián)系發(fā)達地區(qū)三甲醫(yī)院的空閑醫(yī)生進行專業(yè)解讀。這樣，云平臺就將發(fā)達地區(qū)過剩的醫(yī)療資源和落后地區(qū)急需救助的患者很好地連接了起來。

基于邊緣計算的私有云系統(tǒng)就此誕生。張學(xué)軍坦言：“雖然在國內(nèi)因各種原因還無法推廣，但是此前團隊已經(jīng)接收過來自波蘭患者的一些醫(yī)學(xué)影像，受此啟發(fā)，我們看到了在國際上進行跨國平臺搭建的曙光?！?/p>

這些年，在努力規(guī)避隱私漏洞的同時，在第二種解法上，張學(xué)軍也下了不少功夫。砂石種類識別鑒定管理系統(tǒng)、一種無人值守智慧砂礦場云平臺，是他在建筑行業(yè)的嘗試；電子信息化知識庫管理系統(tǒng)軟件、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，是他在數(shù)據(jù)管理的嘗試；一種高保真降噪音箱系統(tǒng)、一種交互式智能云音箱系統(tǒng)，是他在教學(xué)方面的嘗試……尤其，教學(xué)方面的兩個專利均來自張學(xué)軍2021年獲批的廣西科學(xué)技術(shù)廳的廣西創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展專項（科技重大專項）“基于人工智能的交互式智能云音箱研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”。項目經(jīng)費高達1000萬元，是張學(xué)軍將人工智能、云平臺等計算機技術(shù)在醫(yī)療之外領(lǐng)域進行應(yīng)用的典型案例。

國之所需，心之所向。正是因為始終懷揣用技術(shù)服務(wù)社會的心，張學(xué)軍才不畏曲折，挖掘到了潛藏的醫(yī)療需求，以及醫(yī)療之外諸多的應(yīng)用場景。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，用心培養(yǎng)優(yōu)秀人才

回國時，張學(xué)軍心里裝著兩件事：一件事是把技術(shù)帶回來，發(fā)展科研；另一件就是思考如何才能培養(yǎng)好下一代。

“2007年一回來就碰上了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，于是我就帶著5名本科生申請了一個創(chuàng)新項目?！睂W(xué)院里經(jīng)費少，張學(xué)軍就用自己的項目經(jīng)費支持學(xué)生做研究、發(fā)文章、到學(xué)術(shù)會議上交流，甚至還專門請了德國專家過來指導(dǎo)。早年間求學(xué)時，張學(xué)軍吃過教學(xué)條件跟不上的苦，所以多年后，他培養(yǎng)人才不遺余力、不怕花錢。而學(xué)生們也聰穎好學(xué)，沒讓他失望。2007年創(chuàng)新小隊旗開得勝一舉斬獲了教育部和科技部共同主辦的第二屆“春暉杯”中國留學(xué)人員創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎。更讓張學(xué)軍欣慰的是，因為這段創(chuàng)新經(jīng)歷的啟蒙，其中有3名學(xué)生在畢業(yè)后均獲得了去新加坡工作的機會。

“三大賽”是中國高?？蒲袑嵙Σ┺牡闹匾夼_，每年都吸引著高校人才一展身手。過去，廣西大學(xué)在其中的“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上成績一直不理想。2020年，張學(xué)軍主動請纓，做了本科新生的班主任?！耙蝗雽W(xué)我就找到班長，問他有沒有參加比賽的想法。我計劃在兩年內(nèi)指導(dǎo)學(xué)生打磨精品項目，把它推到國賽上去拿獎?！睆垖W(xué)軍主張科研能力從本科抓起，所以他從大一就開始選人培訓(xùn)。“今年，這個學(xué)生已經(jīng)大二了。林林總總做了不少項目，省級、國家級的獎項都有拿到。他不光自己成長了，還帶動了全班同學(xué)加入進來，如今大家對科研的興致越來越高漲。”

2020年年初，新冠肺炎疫情暴發(fā)，空氣消殺成為疫情防控工作的關(guān)鍵。張學(xué)軍召集了課題組的10名學(xué)生，組建了“大白機器人”團隊，隨后成立自主移動智能消毒機器人項目組。他們打算開發(fā)一個能夠識別地圖、自主移動，實現(xiàn)消毒液360度霧化噴灑的人工智能機器人?！耙恢币詠?，我們課題組制作的都是醫(yī)療器械一類的精細(xì)機器。大型的智能機器人制作還是第一次?！眱赡觊g，張學(xué)軍帶著學(xué)生一起摸索、突破，搭建起網(wǎng)絡(luò)云平臺邊緣計算、人工智能人機交互算法，完成了互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境感知與自動駕駛技術(shù)的研發(fā)。最終，團隊與云計算、大白小黑機器人公司聯(lián)合，融入激光雷達SLAM技術(shù)，實現(xiàn)了機器人內(nèi)部的地圖構(gòu)造和定點識別。2022年5月，大白機器人落地學(xué)院，開始了空氣消殺服務(wù)。同時，在一些醫(yī)療機構(gòu)中，也開始了產(chǎn)品的試用。未來這款機器人有望開展大規(guī)模的應(yīng)用。

不僅如此，經(jīng)兩年歷練，在2022年第八屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上，由張學(xué)軍指導(dǎo)的本科生團隊也不負(fù)所望創(chuàng)下佳績。來自Aiot智能物聯(lián)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)興趣小組的“維肝——全球領(lǐng)先的肝癌前期疾病診斷和手術(shù)規(guī)劃領(lǐng)航者”和“智砂科技——砂礦行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案提供商”項目均取得自治區(qū)級金獎。其中，作品“維肝”更以高分?jǐn)孬@全國銅獎。團隊自主研發(fā)肝臟器官分割核心算法，解決了纖維化肝臟難以快速、精確建模的難題，以第一發(fā)明人取得知識產(chǎn)權(quán)15項，與多家頂尖醫(yī)療院校合作研究，進行了超過3000例病例的臨床試驗。相關(guān)成果不僅獲得了一線醫(yī)護人員的認(rèn)可，還被北美放射學(xué)會評價為“最佳肝臟成像工具”。

細(xì)細(xì)數(shù)來，自2007年至今，張學(xué)軍已組織、指導(dǎo)學(xué)生獲得包括2016年第13屆全國研究生數(shù)學(xué)建模大賽全國二等獎（指導(dǎo)老師）、2017年第2屆全國大學(xué)生智能互聯(lián)創(chuàng)新大賽全國總決賽一等獎（優(yōu)秀指導(dǎo)老師）、2017年第8屆藍(lán)橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽全國總決賽C/C++程序設(shè)計大學(xué)A組優(yōu)秀獎·廣西賽區(qū)一等獎（優(yōu)秀指導(dǎo)老師）等在內(nèi)的20余個省部級獎項，而從這些獲獎項目中走出的許許多多朝氣蓬勃的科研新秀也正在成為行業(yè)發(fā)展的新力量。

教學(xué)改革，與時俱進學(xué)有所用

張學(xué)軍培養(yǎng)人才不做空中樓閣式，而是與時俱進，與社會需求相結(jié)合。他希望學(xué)生學(xué)有所得、所有學(xué)用，不光在科研能力的培養(yǎng)上如此，在基礎(chǔ)課程的教學(xué)上亦然。這些年，因為埋首科研，他對各種擔(dān)任副院長、系主任的邀請幾乎一概拒絕。但隨著教學(xué)工作的深入，他越來越意識到，一些教學(xué)模式、課程體系已不適應(yīng)學(xué)生需求和業(yè)內(nèi)的新趨勢、新方向。

2018年，張學(xué)軍擔(dān)任廣西大學(xué)計算機與電子信息學(xué)院電子信息工程系主任。他對系里的課程體系進行了針對性的改革，添加了“人工智能”“模式識別機器人”“物聯(lián)網(wǎng)電路”“電子信息系統(tǒng)”等新穎實用的課程。在形式和內(nèi)容上，為了充分調(diào)動學(xué)生的積極性、鍛煉學(xué)生的能力，張學(xué)軍對部分課程進行了大刀闊斧的改革。

“數(shù)字圖像處理”課程的基本原理常常需要用抽象的數(shù)學(xué)表達式進行說明，學(xué)生不能形成直觀感性的認(rèn)識和理解。張學(xué)軍采用網(wǎng)絡(luò)編程與邊緣計算相結(jié)合的方式，有效地解決了實時響應(yīng)的難點，使學(xué)生能隨時隨地使用移動設(shè)備學(xué)習(xí)課程的知識要點，完成各種預(yù)定的實驗項目?！皵?shù)字圖像處理課程虛擬仿真實驗教學(xué)”最終入選第二批國家級一流本科課程。

在“電子信息系統(tǒng)”課程中，張學(xué)軍則將課堂的主導(dǎo)權(quán)交給了學(xué)生。通過給學(xué)生布置具有挑戰(zhàn)性的設(shè)計工作來鍛煉學(xué)生的實踐能力?！氨热缫恍﹪庖呀?jīng)成熟的仿真軟件、編輯軟件，我希望學(xué)生也能從無到有地設(shè)計出來，把過去所學(xué)的知識在這門課堂上做一個匯總式應(yīng)用?！比缃?，“卡脖子”難題遍布各行各業(yè)，張學(xué)軍希望學(xué)生將來有一日也有這種勇氣和骨氣，去打破封鎖。學(xué)生直言累壞了，可是這門課程結(jié)課時，他們有的擁有了自主設(shè)計的軟件著作權(quán)，有的發(fā)表了期刊論文，有的申請了專利。人人的能力都在其中得到了提升。

2021年，廣西大學(xué)評選第25屆“我心目中的好老師”（導(dǎo)師類），張學(xué)軍以高票獲選。幾名過去成績較差的學(xué)生在這年的教師節(jié)給張學(xué)軍送了一束花，在附帶的卡片上，他們對張學(xué)軍深情表達了自己在他的引導(dǎo)下，從抵觸專業(yè)課到熱愛上本專業(yè)的心路歷程。在結(jié)尾處，學(xué)生做出保證，要把過去落下的課程都補齊，爭做合格的電子信息專業(yè)學(xué)生。對張學(xué)軍來說，一切的付出在這一刻都值得了。

張學(xué)軍是工程師出身的教師，典型的“雙師型”教師，他深知社會需要什么人才，所以從不把考試成績當(dāng)成唯一評判標(biāo)準(zhǔn)。他重視訓(xùn)練學(xué)生的表達、溝通能力，關(guān)注學(xué)生在設(shè)計思維、動手能力上的表現(xiàn)。他把課堂的主舞臺留給學(xué)生，讓他們充分發(fā)揮自己的才能，自己則扮演做點評、提建議的角色。而這正是他所培養(yǎng)的學(xué)生在畢業(yè)后經(jīng)常能拿到高薪，被雇主認(rèn)可的重要原因。

“這兩年走訪了不少企業(yè)，主要是看企業(yè)界有什么需求。目前，我們團隊已經(jīng)在跟建筑行業(yè)、生物行業(yè)的公司進行產(chǎn)學(xué)研合作，并獲批了2022年度蘇州高新區(qū)科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才計劃。我還擔(dān)任了幾家廣西企業(yè)的首席技術(shù)官，接受了廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)校的聘書，正在共同推動相關(guān)單位的創(chuàng)新發(fā)展。”無論是企業(yè)還是學(xué)校，張學(xué)軍都在不遺余力地用自己的能量帶動、引導(dǎo)著大家一起向前?！耙驗橹挥胁粩嗯?，才能讓世界變成你想要的樣子?！彼f。

（責(zé)編：王芳）