攻关智能算法 科研只争朝夕——记厦门大学航空航天学院“智能系统与计算”研究组副教授曾念寅

孟小雪

曾念寅

21世纪以来，人工智能的大潮席卷了整个世界。我国发布新一代人工智能发展规划两年来，人工智能发展态势良好，理论与技术研究进入新阶段。目前，人们已经在算法理论和算法性能方面取得了很多突破性进展，并且已经被广泛应用于各种领域。这一切都在证实着，智能是可达的，其证据就在我们眼前，就发生在我们的日常工作和生活中。

“通过人类的智慧开展先进智能算法研究，并使其赋予机器/系统具备人类的智能，就是我目前的主要科研方向。”厦门大学副教授曾念寅说。多年不变的研究信念与热忱让他在“智能系统与计算”领域中积累了丰富的经验。在此基础上，他不断推进科研成果的“落地生根”，为医学人工智能如POCT现场快速检测、航空和工业自动化等领域贡献自己的科研力量。“加速积累的技术能力，用先进的计算支撑智能系统的发展。”曾念寅前行的信念始终坚定。

一路逆袭的农家少年

“古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚韧不拔之志。”出生于农村，磨练了曾念寅不怕困难的坚韧品质，也更让他认识到了知识对于人生的重要作用，奠定了其用知识改变命运的决心。

从小品学兼优的他，于2004年9月顺利考入福州大学电气工程与自动化学院，在这里开始了科学研究的启蒙。“选择这个专业为我后续的研究之路打下了很好的基础，一是这个专业要学的数学知识很多，而且有很多工程数学;二是启发了我在解决科学问题的时候能够从实际工程的背景意义来思考。”这一切都对曾念寅今后的科研之路产生了深远影响。

本科毕业获得免试推荐研究生后，曾念寅继续在福州大学电气工程与自动化学院进行硕博连读，博士期间他就曾作为主要研究者，参与完成了导师主持的科技部国际合作项目“基于图像识别技术的纳米金免疫层析定量测试仪的研制”，并根据这一项目完成了自己的博士课题，开始了在这一方向研究中的启蒙与开拓。在这期间，他还曾前往香港大学工学院进行了半年的交流学习，在与领域内不同科研人的合作交流中积累了丰富的经验。多年的学习以及实践，让他在智能系统和信息处理相关领域研究中打下了坚实基础，并奠定了曾念寅基础与应用研究并重的科研思想与风格，为他今后的科研之路埋下了伏笔。

攻关不辍打造创新成果

“埋头做事，抬头做人”，是一直支撑着曾念寅不断前行的人生信念。不管人生阶段与场合发生了怎样的改变，这份信念始终如一。2014年3月，博士毕业后的曾念寅来到了厦门大学从事教学科研工作，并在多年的努力下，顺利组建了“智能系统与计算”研究团队，开展复杂系统建模与分析、机器学习与模式识别、进化计算等理论研究，并在理论研究与POCT现场快速检测研究的结合中，发展了属于自己的特色研究方向。

现场快速准确的定量测试在临床疾病早期诊断、环境和食品安全监管等方面具有重要意义。免疫层析测试是一种适用于现场的快速测试方法，但免疫层析生化反应过程的复杂性降低了定量测试的准确性、重复性和灵敏度。

在这一背景下，曾念寅开始围绕免疫层析生化反应模型和基于图像的免疫层析定量测试基本理论两项重要科学问题开展研究，并取得了一系列创新性研究成果。

通过多年的探索与实践，他通过引入控制理论方法在国际上率先构建了免疫层析生化反应非线性状态空间模型，相关成果得到了生物化学领域及其系统建模等研究学者的关注。值得一提的是，近5年来生物化学领域的学者包括发表在Chemical Society Reviews等高水平期刊上的4篇关于免疫层析研究进展的综述文章都正面评价了曾念寅关于免疫层析生化反应建模与智能定量检测的研究工作。特别是Annual Review of Analytical Chemistry期刊在2018年发表的一篇综述文章中，还将他构建的免疫层析生化反应非线性状态空间模型作为一个子方向进行详细且正面评价，这些都充分说明其相关创新成果得到了生物化学研究学者的认可。

在这一基础上，他还提出了一系列适用于免疫层析系统的时间序列建模算法，比如一种新型的混合扩展卡尔曼滤波与跳变粒子群优化算法能够很好地解决模型具有状态约束条件的估计问题；建立了基于图像识别的免疫层析定量测试方法的基本理论，为实现定量检测的最终目标，奠定了坚实的科研基础。

从事科研多年来，曾念寅主持和作为主研人参与包括国家自然科学基金、科技部国际合作项目、中国工程院和皇家工程院中英校企合作项目等近20项科研项目。他在包括IEEE Trans.Biomedical Engineering、IEEE Trans.Medical Imaging、Science China：Information Sciences等国内外高水平期刊发表学术论文70余篇，其中入选ESI高被引/热点论文8篇。相关科研成果获得了福建省自然科学奖二等奖、福建省自然科学优秀学术论文奖二等奖，期刊封面文章以及Science China：Information Sciences期刊热点论文奖等多项科研奖励。正是基于曾念寅取得的丰硕成果，他受邀担任了Neucomputing和Frontiers in MedicalTechnology期刊副编辑，Computers in Biology and Medicine、Biomedical Engineering Online、《智慧健康》（工信部主办）期刊编委和Frontiers in Neurosciences客座主编等学术兼职工作。

努力让科研成果在更多领域进行应用

滴水穿石，不是因其力量，而是因其坚韧不拔、锲而不舍。在多年的科研生涯中，曾念寅就一直努力将科研的根延伸到更深处。在理论研究的基础之上，他一直在致力于将其付诸应用，以解决更多实际问题。

通过多年的科研实践，曾念寅已在免疫层析现场快速检测方面的研究工作中，授权发明专利6项，部分成果成功应用于企业的出生缺陷产前筛查产品研制。同时，福建帝视信息科技有限公司也给曾念寅课题组的福建省对外合作项目提供了1∶1的项目经费，配套用于项目成果阿尔茨海默症早期诊断系统的试产业化中。除此之外，近日深圳前海有电物联科技有限公司也与曾念寅课题组就电气设备全生命周期管理系统研究达成合作协议，以期通过人工智能技术实现对电气设备的实时监测和管理，也能实现预测性维护。

2015年厦门大学整合相关资源成立了航空航天学院，基于这一强行业背景平台，曾念寅受到学院“空天报国”相关主题教育影响，他非常希望自己的研究成果能够应用于航空等相关领域。因此，曾念寅积极参与航空发动机相关项目的研究，比如航空发动机多学科优化设计中的智能优化算法研究、航空发动机轴承性能退化预测研究及航空发动机孔探图像识别等研究工作。除此之外，在医学人工智能，工业自动化（智能工厂运维与排产优化、电力系统自动化）等方面，曾念寅也在开展相关研究工作。

“因为我不仅仅进行智能算法的理论研究，还要用理论成果解决不同实际工程问题，所以得跟应用对象领域的人员去讨论交流实际工程需求从而转化为较好的问题描述。”曾念寅说，所以他很珍惜与不同领域科研人相互交流的机会。2017年9月—2018年8月，他成功入选了韩国高等教育财团（KFAS）的“国际学者交流计划”，并前往韩国科学技术院（KAIST）人工智能与统计推理实验室担任客座教授。在那里他与不同领域的科研人交流合作，在科研方面取得了很大的收获，并于2019年入选厦门市重点引进人才。

饮水思源、师恩难忘。曾念寅博士阶段的导师杜民教授、英国伦敦布鲁奈尔大学的王子栋教授，在学业以及科学研究中都给了他很大的支撑，直到现在他们仍保持着友好的合作。如今，作为研究生导师的他，也将培育下一代科研人才作为己任。在科学研究中，他以身作则，鼓励学生发挥自己的主观能动性，树立较为明确的研究目标，在快乐科研的氛围中做出更多优秀的研究成果，不负科研人生。多年来，曾念寅指导的研究生曾多次荣获国家研究生奖学金、校优秀毕业生，福建省优秀学术硕士学术论文以及教育部高等学校仪器类专业教学指导委员会“叶声华奖学金”等奖励与荣誉。

攻关智能算法，曾念寅只争朝夕。“今后仍要好好科研，多出一些高水平成果，多解决实际应用对象的问题，将自己的理论研究继续应用于医学人工智能如POCT现场快速检测、航空和工业自动化等领域中。”曾念寅说。在学术前沿孜孜求索，在科研领域不断取得突破。不管是过去还是现在，他一直在追逐理想的道路上。