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2024年西安交通大学“十大学术新人”系列展示

【老师,您好!】杨燕:深研人工智能,攻坚影像难关

来源:交大新闻网 日期:2024-10-06 09:21 浏览量:

杨燕,数学学院助理教授,2022年12月博士毕业于西安交大数学学院,2024年获西安交大“十大学术新人”。主要研究方向为优化与统计驱动的深度学习方法及面向成像反问题的深度学习模型、算法与理论研究。

数学应用的萌芽与赓续

杨燕的科研之路源于本科时的一场讲座——中国科学院院士徐宗本讲述了关于数学技术在实际中的应用,正是这场讲座,让她深刻体会到数学原来可以在众多方面得到运用。杨燕激动地说:“国防、安全、信息图像处理等各个领域中的数学运用都意义重大。当时我就想着以后也要去做应用数学相关的研究。”

进入西安交大攻读博士时,杨燕加入了徐宗本院士的课题组,在导师徐宗本院士和团队负责人孙剑教授的引导下,她开始攻克首个重要研究——压缩感知模型与深度学习融合的核磁共振成像方法。传统的CT具有高辐射、长周期与高费用等难以避免的缺点,杨燕说:“它要求病人在里面躺30分钟不能动,而我们的研究却能在不影响成像质量的同时大大缩短所需时间。”她认识到这个课题具有非常重要的现实意义,全身心地投入其中。就像她说的,“如果我能在这方面做出成绩,那对于病人的意义将会是非常重大的”。而这,也推动着杨燕在科研路上一次次攻坚克难,迎难而上。

杨燕的科研主攻方向是人工智能的数学理论基础及其与医学影像的交叉应用,该项问题的研究处于全世界最前沿,团队的研究成果往往是全球“第一个声音”。最新,便也最难,研究开展常要面临巨大的挑战。国内外AI大模型迭代迅速,加之医学影像资源获取困难,“需要持续追踪最新技术,并且与优秀的项目组以及前沿的单位进行合作。”面对困难,杨燕始终沉着冷静、敢想敢做,或许正是得益于沉稳睿智的气质,她在如此前沿的领域闯出了属于自己的一片天地。

数据研究的突破沉淀

谈及项目特色,她脱口而出“创新”二字。杨燕表示,团队的一贯风格就是要创新。“对于研究,我们要从数学的理论基础上去理解这个技术,然后从根源上面去改进它、提升它。”杨燕的声音格外的坚定与自信,“创新”两个字早已经深深烙印在她科研的每一步。而“真正用科学解决实际问题”的团队精神也在潜移默化中影响着这位冷静、智慧的科研工作者。

磁共振成像是目前临床上常用的诊断性检查手段,而目前我国各个医院的磁共振设备依赖进口,长期处于GE、飞利浦、西门子三巨头垄断行业的状况。对此,杨燕表示:“自主研制是现在国产高端医疗设备需要发展的首要任务。”为此,她始终致力于磁共振成像方向的研究,在有关设备的成型过程中提供关键的算法支持。

杨燕所在团队提出的“压缩感知的模型和深度学习结合”等项目获得了数位国内外知名专家的认可,压缩感知的创始人对他们的工作给予了高度赞扬:“能超越传统的设计做先沿设计”。团队的研究结果也被广泛运用于遥感成像、生物生命分析、城市交通管理以及智能环境控制等各前沿领域。杨燕所在团队还创新性开创隐正则方法以适应磁共振检测中不同患者的特征,提高特异性与适配度。同时,杨燕还从数学分析角度出发,针对迭代网络进行收敛分析,为双驱动方法提供数学理论支撑,并在人工智能的数学理论方面填补了学术空缺。但谈及她的贡献时,杨燕则会谦逊地表示“自己只是做了应尽的事,谈不上多大成就。”

然而,人工智能与数学理论的高精尖意味着产出难度更高、周期更为漫长,包括杨燕在内的团队成员常会面临长期发不出期刊论文的尴尬局面。团队提出的每一个新观点都需要大量的理论支撑,杨燕表示自己也会长期处于高压状态之下。个人心态的调节以及团队成员的关怀让她一次次重新找回自信,时间和思想的沉淀总能让她找到新的解决方案。“怀疑它(项目)不会成功,当然会,我失败的也很多。”她说,“就是在不断的改进中才能得到解决。”不懈的努力与坚持,使她获国家自然科学二等奖(第4完成人)、陕西省自然科学奖一等奖(第3完成人)、2023年世界人工智能大会青年优秀论文奖等奖励。在她看来,瞄准一个目标然后就去做,不去与人攀比,认真做自己的事才是要紧的。

教学传承的探索与实践

在同为人民教师的父母的影响下,杨燕早早便萌生了成为老师的梦想。在担任2023级本科生班主任、学业导师、主讲《线性代数与解析几何》课程的一系列工作中,杨燕有自己的经验与想法:“我会在课堂上给学生讲自己目前开展的科研内容,帮助大家接触学术前沿,在教学过程中始终注重引导学生明确自己的目标、建立对于数学专业课的认知,因为我自己就是这样过来,我觉得数学有用,才有兴趣去学它、去研究它。”

杨燕还展示了她所建立的本科生科研项目群——“萌芽群”,带领学生参与科研项目,搭建更加前沿、宽广的舞台。

在一步步摸索教学工作的过程中,杨燕表示,我是一名教学新人,自己也会不断学习,教学生的思路和风格大都传承自我自己的导师。在徐老师和孙老师的指引下,她对学生的教学方式也延续了前辈们以认真、专注、创新为纲的理念。杨燕一以贯之的原则是“数据的处理不能停留在表面,需要吃透背后的理论”,她用自己的严格、严谨影响着身边的每一位学生。

对于未来,杨燕表示想继续在目前的领域贡献自己的力量,同时也向更多方向去拓展延伸,面向国家重大需求解决卡脖子问题,实现科技向善。对于教学,她希望可以为学校与国家培养出更多人才,帮助学生实现人生价值。扎根在交大,她愿意尽自己的力量为国家多作贡献。

文字:教师工作部 记者团 胡浪、周佳怡
图片:受访者提供
编辑:王恺悦

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