面向世界 面向未來
——模式識別國家重點實驗室

模式識別國家重點實驗室于1984年由原國家計委批準籌建，1987年通過國家驗收并正式對外開放。依托于中國科學(xué)院自動化研究所。

實驗室現(xiàn)有固定人員103人，45歲以下年輕人約占80%，中國科學(xué)院“百人計劃”引進人才10人，國家杰出青年基金獲得者7人。實驗室流動人員568人，包括博士后20人、博士研究生210人、碩士研究生167人、項目聘用人員、高級訪問學(xué)者、客座研究人員等，形成了一個以年輕學(xué)術(shù)帶頭人為核心、以青年科研骨干為主體和以高素質(zhì)的研究生隊伍為主力的研究梯隊。

立足國家需求，開展創(chuàng)新研究

實驗室的定位和目標是：面向國際學(xué)科前沿，面向國家戰(zhàn)略需求，面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場，開展模式識別領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，建設(shè)國際一流的科研團隊，打造具有廣泛影響力的模式識別領(lǐng)域國家公共研究平臺，使其成為國內(nèi)外著名的科學(xué)研究、技術(shù)創(chuàng)新和人才培養(yǎng)基地，推動和引領(lǐng)模式識別學(xué)科的發(fā)展，為我國信息技術(shù)等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供知識、技術(shù)與人才儲備。

實驗室以模式識別基礎(chǔ)理論、圖像處理與計算機視覺及語音語言信息處理為主要研究方向，研究人類模式識別的機理及有效的計算方法，為開發(fā)智能系統(tǒng)提供關(guān)鍵技術(shù)，為探求人類智力的本質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1.模式識別基礎(chǔ)理論是開展模式識別及其相關(guān)研究的基礎(chǔ)，主要研究模式識別中的共性基礎(chǔ)理論與方法，包括模式識別的認知機理與計算模型、模式分類與機器學(xué)習(xí)、模式描述與結(jié)構(gòu)理解等。

2.圖像處理與計算機視覺主要研究視覺模式的分析與理解，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和前景。主要研究內(nèi)容包括三維視覺和場景分析、物體檢測與識別、視頻分析與語義理解、醫(yī)學(xué)影像分析、生物特征圖像識別、遙感圖像分析、文檔圖像分析、多媒體計算等。

3.語音與語言信息處理主要研究聽覺模式的分析與理解，是改善人機通信和交互方式、有效利用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容資源的重要手段，是實現(xiàn)不同語種之間的全球自由通信的重大關(guān)鍵技術(shù)。主要研究內(nèi)容包括語音識別、話語理解、口語翻譯、情感交互、中文語言處理與信息檢索等。

4.腦網(wǎng)絡(luò)組研究內(nèi)容包括在宏觀、介觀及微觀尺度上建立人腦和動物腦的連接圖，以腦網(wǎng)絡(luò)為基本單元的組學(xué)，在此基礎(chǔ)上研究腦網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、腦網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)屬性、腦功能及功能異常的腦網(wǎng)絡(luò)表征、腦網(wǎng)絡(luò)的遺傳基礎(chǔ)，并對腦網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與功能進行建模和仿真，為類腦研究及下一代人工智能提供基礎(chǔ)支撐。

模式識別國家重點實驗室

5.類腦智能研究致力于解析神經(jīng)系統(tǒng)的微觀環(huán)路，通過借鑒腦的工作原理，構(gòu)建大規(guī)模神經(jīng)連接的認知計算和學(xué)習(xí)模型，實現(xiàn)機理類腦、行為類人的類腦智能系統(tǒng)，并研究腦機融合技術(shù)，促進人機混合智能的發(fā)展。

目前，實驗室已承擔(dān)300余項科研項目，其中包括國家重點研發(fā)計劃項目，國家自然科學(xué)基金重大、重點和面上項目、杰出青年科學(xué)基金項目和創(chuàng)新群體項目，國際合作項目，企業(yè)合作項目等。近年來，實驗室已獲授權(quán)發(fā)明專利300余項；獲國家自然科學(xué)獎二等獎1項、國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎2項、國家科技進步獎二等獎3項，北京市科學(xué)技術(shù)獎一等獎1項，中國科學(xué)院自然科學(xué)獎二等獎2項，其他部委級一等獎2項，國際發(fā)明金獎與世界知識產(chǎn)權(quán)專項獎各1項。

創(chuàng)新成果大展覽

在國家有關(guān)部門的大力支持下，模式識別國家重點實驗室在模式識別領(lǐng)域開展基礎(chǔ)性、前瞻性、戰(zhàn)略性和系統(tǒng)性的創(chuàng)新研究，取得了一些成績，奠定了良好基礎(chǔ)。科研成果大量應(yīng)用于國防建設(shè)、社會安全保障和國民經(jīng)濟發(fā)展領(lǐng)域。

虹膜識別技術(shù)被普遍認為是最具有發(fā)展前景的生物認證技術(shù)，具有高安全性，可用于安防、國防、電子商務(wù)等多個領(lǐng)域。實驗室從零開始，通過自主創(chuàng)新，打破國際上的虹膜識別技術(shù)壟斷，完成了從跟跑者到領(lǐng)跑者角色的轉(zhuǎn)變。如今，在虹膜圖像獲取方面，實驗室實現(xiàn)了從單目到雙目、由近及遠及從固定到移動狀態(tài)的圖像獲取。與此同時，實驗室自主建設(shè)的CASIA虹膜圖像數(shù)據(jù)庫成為目前國際上使用最廣泛的虹膜圖像數(shù)據(jù)庫，有來自170多個國家和地區(qū)的3萬多個科研團隊申請使用。在完成基礎(chǔ)研究的同時，實驗室的虹膜識別技術(shù)也從實驗室走向了市場。

除此之外，實驗室也一直在跟蹤研究另一種生物特征識別——步態(tài)識別。何謂步態(tài)識別？即根據(jù)一個人走路的姿態(tài)和人體信息進行身份鑒定。雖然相對于人臉識別，步態(tài)識別的準確率還較低，影響識別效果的因素還有很多，但在安防等一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域，步態(tài)識別有遠距離識別這一特定優(yōu)勢。

步態(tài)識別以其遠距離、難隱藏性、非接觸性和非侵入性等特點從眾多生物特征識別中脫穎而出，大量應(yīng)用于各個行業(yè)。以實驗室孵化的銀河水滴科技有限公司為例，一些石油企業(yè)開始引入其步態(tài)識別技術(shù)完善防控網(wǎng)絡(luò)，防范非法闖入者對油田安全的威脅和對油田經(jīng)濟利益的損害；在智能家居領(lǐng)域，該公司的技術(shù)可以很好地區(qū)分用戶屬性，替代遙控器等傳統(tǒng)操作工具，讓家電感知更加智能化。

銀河水滴公司還與公安系統(tǒng)合作，首次利用步態(tài)識別技術(shù)搜索到犯罪嫌疑人。現(xiàn)有的公安系統(tǒng)缺乏有效的視頻分析和檢索工具，平均每個現(xiàn)發(fā)案件需要人工審核數(shù)百甚至上千小時的視頻資料。利用步態(tài)識別技術(shù)，對真實監(jiān)控攝像頭拍錄的數(shù)小時視頻進行搜索比對，最終警方在近千人的目標人群中成功確認嫌疑人范圍，完成國內(nèi)首次步態(tài)識別辦案工作。

虹膜、人臉、指紋、掌紋、掌靜脈、筆跡、步態(tài)……事實上，各種生物特征識別只是模式識別國家重點實驗室眾多研究方向中的一個。如何讓計算機模擬人類去聽、去說、去看、去讀、去思考、去決策，讓電腦像人腦那樣分析和識別文字、圖像、視頻、音頻等是實驗室近些年一直致力的方向。

實驗室研發(fā)的高性能機器翻譯系統(tǒng)，率先實現(xiàn)了漢語和蒙藏維等少數(shù)民族語言之間的自動翻譯，翻譯的準確率和速度均已達到國際先進水平，該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于大型跨國公司、軍隊等部門，在保障國家信息安全方面發(fā)揮了重要作用；針對各類文檔圖像，實驗室提出了有效的版面分析、文本行提取和識別方法，獲得了領(lǐng)先的性能，在金融和安全等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用；實驗室研發(fā)的高性能多模態(tài)人機交互平臺，具有遠場語音識別和情感識別能力，以及個性化的語音合成系統(tǒng)，向眾多企業(yè)授權(quán)使用。

實驗室腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心聯(lián)合陸軍總醫(yī)院和廣州總醫(yī)院組成聯(lián)合攻關(guān)團隊，在基于“植物人”病因、年齡和病程作為重要預(yù)測指標的基礎(chǔ)上，使用基于腦功能磁共振影像的患者腦功能網(wǎng)絡(luò)特征，結(jié)合機器學(xué)習(xí)相關(guān)算法，構(gòu)建了一個計算模型預(yù)測患者一年之后恢復(fù)意識的可能性，準確率達到88%。

在研究計算機感知外部世界的同時，實驗室還引入了腦連接信息對腦區(qū)進行精細劃分，成功繪制出全新的人類腦圖譜：腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜包括246個精細腦區(qū)和亞區(qū)，比傳統(tǒng)的腦圖譜精細4至5倍，該項成果入選2016年“中國十大科技進展”“中國十大醫(yī)學(xué)進展”和改革開放40年中國科學(xué)院40項標志性重大科技成果之一。

在人工智能越來越重要的今天，模式識別國家重點實驗室在面臨著機遇的同時也面臨著挑戰(zhàn)，盡管如此，實驗室仍將繼續(xù)立足國際前沿，面向國家需求，堅持自主創(chuàng)新的發(fā)展之路，力求為我國的信息高科技基礎(chǔ)研究做出新的更大的貢獻。