挖掘需求，讓技術造福社會
——記廣西大學計算機與電子信息學院教授張學軍

王芳 曹笑軒

自X 射線誕生以來，隨著計算機技術的發展，醫學影像設備從普通的X線，到計算機X線攝影（C R）、核磁共振（M R I）、圖像存檔和傳輸系統（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師的經驗和水平，容易產生誤判，而這些計算機輔助診斷技術（CAD），把醫生的實踐經驗和豐富的醫學知識轉化成數據進行儲存并隨著醫學發展可持續更新，也因此被稱為放射科醫師的“第二雙眼睛”。

廣西大學計算機與電子信息學院教授張學軍自1999年東渡日本學習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。在產業化條件不成熟的情況下，他積極結合人工智能、大數據等新興技術，尋求計算機技術在其他各行各業的應用，在防疫、建筑、教育等領域均做出了亮眼的成績。在張學軍看來，挖掘需求，讓技術造福社會，是科研人員的天職。

打破現狀，學成技術為民服務

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

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

1999年，張學軍前往日本岐阜大學工學部電子信息系深造，此后于2001年和2004年分別獲得碩士和博士學位，又于2007年完成了博士后研究。在日本，張學軍的導師是藤田廣志，一位從美國芝加哥大學留學歸來的CAD專家。早在20世紀80年代，芝加哥大學就針對胸腔的醫學圖像展開了CAD系統的研發，并取得了階段性成果。在CAD技術發展史上，芝加哥大學具有開創者的地位。

起初，張學軍在藤田廣志的指導下，主要和柯尼卡公司合作開展乳腺癌CAD研究。一年后，日本岐阜大學附屬醫院放射線科主任——一位從美國哈佛大學學成歸來的肝病專家找到他，提議合作研究肝病C A D?！叭橄侔╇m然也是一項重大的疾病，但無論在日本還是國內，肝病的發病率都要排到更前列。我的老家廣西更是肝病高發區，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?！?/p>

當時，肝病在美國只能排第九大疾病，美國在肝病C A D上的研究關注度較低，張學軍所在團隊獨辟蹊徑，成為肝病C A D領域的開創者。“我們的研究成果經常能發表到一些國際期刊上，因為成果頗具前沿性，一個美國醫學網站還專門對我們團隊進行了介紹?！睆垖W軍也因優異的表現先后獲得了2001年北美放射學會價值獎（Certificate of Merit）、2005年德國柏林國際計算機輔助手術與放射學學會（CARS）醫學大會最佳論文獎一等獎（Poster Award 1st Prize）、2006年北美放射學會優秀設計獎（Excellence in Design）。

2006年，張學軍在日本文部科學省項目中研發的肝臟建模軟件，在電腦技術受限的情況下，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%計算機手術業務的德國不來梅大學醫學圖像處理（Mevis）研究所研發的半自動軟件，需要約兩個小時才能完成一例肝臟建模。所以，當Mevis研究所的所長在一場學術會議上看到張學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。

在張學軍回到廣西大學前，還有一個小插曲。2004年博士畢業后，張學軍先入職了北京大學，但后來他發現母校廣西大學更需要自己的肝臟CAD研究經驗，并已有了一定研究基礎。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束后，他正式入職母校，憧憬著用學成的先進技術為家鄉作貢獻。

保持開放，碩果累累迎難而上

在廣西大學計算機與電子信息學院，張學軍與研究生物醫學圖像處理的同事共同成立了生物醫學信息處理實驗室。張學軍偏重肝臟研究，其他教授則各自偏重腦部、骨頭、生物細胞等研究。在交叉合作的項目中，還涉及胃癌、工業控制圖像處理等領域。跨學科研究、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，張學軍主持國家自然科學基金項目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的研究”、“基于醫學圖像處理的肝纖維化分期診斷研究”和“計算解剖學在腹部疾病診斷及手術中的應用研究”。2018—2020年，張學軍主持了廣西自然科學基金“形狀紋理特征量的提取及其優化研究”，以及廣西多媒體通信與網絡技術重點實驗室主任基金“基于深度學習的語義分割技術研究”。此外，他還參與兩項國家自然科學基金項目，包括“基于C T數據的胃癌模型的三維重建和手術仿真”和“電容電阻復合層析法測量煮糖罐糖膏濃度的研究”。

因為在C A D研究領域的豐富經驗，張學軍多次受邀參與國內外的聯合研究。比如，他與中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所聯合，先后主持“基于介入治療對醫療數據挖掘前沿技術的探索研究”和“肝臟疾病的計算機輔助診療關鍵技術研究”兩個項目；與廣西人民醫院聯合，參與“原發性腹膜后腫瘤的三維重建與術前規劃”的研究；與澳門醫學科技研究協會合作，參與“甲狀腺微創手術的術前規劃和仿真研究”；與香港理工大學合作，參與肝細胞癌C T圖像評估項目等。2010年和2014年，張學軍還分別受日本岐阜大學醫學研究科和美國南加州大學生物醫學工程學院的邀請，先后以訪問教授、訪問學者的身份合作開展相關研究。

近5年來，張學軍發表學術論文43篇，其中被《科學引文索引》（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。在不斷發表學術成果的同時，他申請發明專利15項，國外專利4項、軟件著作權46項。累累碩果為將來的技術成果轉化做著準備。在20余年的技術積累中，張學軍一直沒忘記當初走上肝臟C A D研究的初衷，一直在思考如何才能將技術應用到現實場景中，真正為民服務。然而，當技術成果陸續研發出來后，他卻遭遇了意想不到的瓶頸——“現行政策下，病人的數據屬于個人隱私，不允許研究者大規模公開使用，相關產品的產業化批準更是難上加難。這也是領域內的研究者面臨的共性問題?！?/p>

張學軍團隊與他們研發的大白機器人

不允許大規模公開使用，C A D產品的產業化之路將注定充滿曲折，促使科學家去完善技術中關于隱私泄露的漏洞。這是科技與倫理又一次艱難博弈。作為團隊負責人，張學軍心里的壓力比誰都大。后來，他發現除了第一個解法，即想方設法解除人們對CAD技術的疑慮，以人為本改善產品，還有另一個解法，即既然在醫療領域有諸多限制，何不利用日新月異的計算機技術服務其他行業？張學軍選擇了雙管齊下，技術應用的視野頓時海闊天空。

另辟蹊徑，兩種解法雙管齊下

在C A D成果大規模產業化前景不甚明朗的情況下，張學軍毅然決定將技術免費應用于廣西的大型醫院。他在醫院的云平臺上創建了一個“私有云”，患者的數據僅限于內部閱覽，解決了數據泄露的問題。當然這樣一來，應用面就窄了許多，受益者也相應地少了許多。

那怎么才能在保護隱私的情況下，讓C A D惠及更多人呢？張學軍在思考中，看到了國內醫療資源的不平衡問題。所以他提出構想，能不能建立一個直面患者的云平臺？在他的構想中，這個云平臺的意義在于，每位患者對自己的醫學圖像數據都是有處置權的。一名處在邊遠鄉村的病人，去縣醫院拍一張胸片，在全科醫生不能給予他專業解讀時，可以將數據傳輸到云平臺上，CAD會直接進行輔助診斷。如果患者不信賴計算機的結果，還可以借助云平臺，聯系發達地區三甲醫院的空閑醫生進行專業解讀。這樣，云平臺就將發達地區過剩的醫療資源和落后地區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就此誕生。張學軍坦言：“雖然在國內因各種原因還無法推廣，但是此前團隊已經接收過來自波蘭患者的一些醫學影像，受此啟發，我們看到了在國際上進行跨國平臺搭建的曙光。”

這些年，在努力規避隱私漏洞的同時，在第二種解法上，張學軍也下了不少功夫。砂石種類識別鑒定管理系統、一種無人值守智慧砂礦場云平臺，是他在建筑行業的嘗試；電子信息化知識庫管理系統軟件、物聯網數據管理系統，是他在數據管理的嘗試；一種高保真降噪音箱系統、一種交互式智能云音箱系統，是他在教學方面的嘗試……尤其，教學方面的兩個專利均來自張學軍2021年獲批的廣西科學技術廳的廣西創新驅動發展專項（科技重大專項）“基于人工智能的交互式智能云音箱研發與產業化”。項目經費高達1000萬元，是張學軍將人工智能、云平臺等計算機技術在醫療之外領域進行應用的典型案例。

國之所需，心之所向。正是因為始終懷揣用技術服務社會的心，張學軍才不畏曲折，挖掘到了潛藏的醫療需求，以及醫療之外諸多的應用場景。

創新創業，用心培養優秀人才

回國時，張學軍心里裝著兩件事：一件事是把技術帶回來，發展科研；另一件就是思考如何才能培養好下一代。

“2007年一回來就碰上了創新創業大賽，于是我就帶著5名本科生申請了一個創新項目。”學院里經費少，張學軍就用自己的項目經費支持學生做研究、發文章、到學術會議上交流，甚至還專門請了德國專家過來指導。早年間求學時，張學軍吃過教學條件跟不上的苦，所以多年后，他培養人才不遺余力、不怕花錢。而學生們也聰穎好學，沒讓他失望。2007年創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”中國留學人員創新創業大賽二等獎。更讓張學軍欣慰的是，因為這段創新經歷的啟蒙，其中有3名學生在畢業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，廣西大學在其中的“互聯網+”大學生創新創業大賽上成績一直不理想。2020年，張學軍主動請纓，做了本科新生的班主任。“一入學我就找到班長，問他有沒有參加比賽的想法。我計劃在兩年內指導學生打磨精品項目，把它推到國賽上去拿獎?！睆垖W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。“今年，這個學生已經大二了。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，還帶動了全班同學加入進來，如今大家對科研的興致越來越高漲?！?/p>

2020年年初，新冠肺炎疫情暴發，空氣消殺成為疫情防控工作的關鍵。張學軍召集了課題組的10名學生，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。他們打算開發一個能夠識別地圖、自主移動，實現消毒液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療器械一類的精細機器。大型的智能機器人制作還是第一次。”兩年間，張學軍帶著學生一起摸索、突破，搭建起網絡云平臺邊緣計算、人工智能人機交互算法，完成了互聯網的環境感知與自動駕駛技術的研發。最終，團隊與云計算、大白小黑機器人公司聯合，融入激光雷達SLAM技術，實現了機器人內部的地圖構造和定點識別。2022年5月，大白機器人落地學院，開始了空氣消殺服務。同時，在一些醫療機構中，也開始了產品的試用。未來這款機器人有望開展大規模的應用。

不僅如此，經兩年歷練，在2022年第八屆中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽上，由張學軍指導的本科生團隊也不負所望創下佳績。來自Aiot智能物聯創新創業興趣小組的“維肝——全球領先的肝癌前期疾病診斷和手術規劃領航者”和“智砂科技——砂礦行業數字化轉型方案提供商”項目均取得自治區級金獎。其中，作品“維肝”更以高分斬獲全國銅獎。團隊自主研發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，以第一發明人取得知識產權15項，與多家頂尖醫療院校合作研究，進行了超過3000例病例的臨床試驗。相關成果不僅獲得了一線醫護人員的認可，還被北美放射學會評價為“最佳肝臟成像工具”。

細細數來，自2007年至今，張學軍已組織、指導學生獲得包括2016年第13屆全國研究生數學建模大賽全國二等獎（指導老師）、2017年第2屆全國大學生智能互聯創新大賽全國總決賽一等獎（優秀指導老師）、2017年第8屆藍橋杯全國軟件和信息技術專業人才大賽全國總決賽C/C++程序設計大學A組優秀獎·廣西賽區一等獎（優秀指導老師）等在內的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發展的新力量。

教學改革，與時俱進學有所用

張學軍培養人才不做空中樓閣式，而是與時俱進，與社會需求相結合。他希望學生學有所得、所有學用，不光在科研能力的培養上如此，在基礎課程的教學上亦然。這些年，因為埋首科研，他對各種擔任副院長、系主任的邀請幾乎一概拒絕。但隨著教學工作的深入，他越來越意識到，一些教學模式、課程體系已不適應學生需求和業內的新趨勢、新方向。

2018年，張學軍擔任廣西大學計算機與電子信息學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”“物聯網電路”“電子信息系統”等新穎實用的課程。在形式和內容上，為了充分調動學生的積極性、鍛煉學生的能力，張學軍對部分課程進行了大刀闊斧的改革。

“數字圖像處理”課程的基本原理常常需要用抽象的數學表達式進行說明，學生不能形成直觀感性的認識和理解。張學軍采用網絡編程與邊緣計算相結合的方式，有效地解決了實時響應的難點，使學生能隨時隨地使用移動設備學習課程的知識要點，完成各種預定的實驗項目?！皵底謭D像處理課程虛擬仿真實驗教學”最終入選第二批國家級一流本科課程。

在“電子信息系統”課程中，張學軍則將課堂的主導權交給了學生。通過給學生布置具有挑戰性的設計工作來鍛煉學生的實踐能力?！氨热缫恍﹪庖呀洺墒斓姆抡孳浖?、編輯軟件，我希望學生也能從無到有地設計出來，把過去所學的知識在這門課堂上做一個匯總式應用?！比缃瘢翱ú弊印彪y題遍布各行各業，張學軍希望學生將來有一日也有這種勇氣和骨氣，去打破封鎖。學生直言累壞了，可是這門課程結課時，他們有的擁有了自主設計的軟件著作權，有的發表了期刊論文，有的申請了專利。人人的能力都在其中得到了提升。

張學軍科研團隊與來訪的德國不來梅大學專家進行學術交流

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

張學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成唯一評判標準。他重視訓練學生的表達、溝通能力，關注學生在設計思維、動手能力上的表現。他把課堂的主舞臺留給學生，讓他們充分發揮自己的才能，自己則扮演做點評、提建議的角色。而這正是他所培養的學生在畢業后經常能拿到高薪，被雇主認可的重要原因。

“這兩年走訪了不少企業，主要是看企業界有什么需求。目前，我們團隊已經在跟建筑行業、生物行業的公司進行產學研合作，并獲批了2022年度蘇州高新區科技創新創業領軍人才計劃。我還擔任了幾家廣西企業的首席技術官，接受了廣西電力職業技術學校的聘書，正在共同推動相關單位的創新發展?！睙o論是企業還是學校，張學軍都在不遺余力地用自己的能量帶動、引導著大家一起向前?！耙驗橹挥胁粩嗯?，才能讓世界變成你想要的樣子。”他說?？?/p>