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理论到实际,她的科研成果成为解决生活问题的“小妙招”

来源:成都理工大学2023年02月06日

“我希望我的研究能够从理论走向实际,希望能为我们的日常生活做点什么,即使是很小的一点。”


这句话是陈薪羽选择研究应用领域的初心,也成为了她在“卷积神经网络”系统的研究上后来取得优异成绩的原因。在成理读研的三年里,她收获到的不仅是科学创新的能力与复杂的专业知识,更是心灵的充裕。


No.1  

叩响“卷积神经网络”科研门扉


2018年,陈薪羽考取了成都理工大学仪器仪表专业的研究生,正式开启属于她的科研道路。与本科阶段的学习相比,研究生的学习方式更创新也更陌生。


在一个平静如常的午后,手机里传来一张挤满人的照片,就这张照片决定了陈薪羽研究生三年的科研方向。照片里的步行街,一眼望去密密麻麻全是人,仅通过肉眼的预估,数值产生的偏差可能会较大。


“既然人不行,计算机可以吗?”这个想法突然闪过陈薪羽的脑海,她当即开始查阅与计算机人像识别相关的文献资料。她了解到国内对计算机人像识别的研究还尚在起步阶段,国外常见的识别方式是通过“卷积神经网络”系统对人体的姿态与骨架进行局部分析,从而对人像进行识别与判断。


“卷积神经网络”系统是什么?它是如何分析人的姿态与骨架的呢?它的运行方式又是怎样的?一个个问题攥紧了陈薪羽的心,她迫切地想要去找寻答案,之后,她正式确认了以神经网络算法为她的研究方向。


研究卷积神经网络系统,对陈薪羽和她所在的核仪器与测控工程系实验室来说都是一个全新的研究领域,新的理论知识、新的编程语言、新的操作方式。


导师向她推荐了一名远在新西兰研究人工智能自然语言处理的师兄对她进行指导,但是4小时的时差和难以平衡的作息,让实时咨询成为难题。因此自主研究也成为了她研究初期的主要方式。


“卷积神经网络”具有多层结构,且层与层之间的关联逻辑较为复杂。“卷积神经网络”代码中理论知识的学习对陈薪羽来说并不困难,但各个知识点之间复杂的逻辑关系极大增加了对其整体性理解的难度。


“学习的时候要将每个分散的知识点,像串珍珠一样串联起来,才能较好地对知识系统性的掌握。”将卷积神经网络的各列比作一粒粒珍珠,每隔一周串连一次知识点,是她掌握卷积神经网络代码的多层结构的技巧。



No.2 

让科研成为解决生活问题的“小妙招”


“我希望我的研究成果能够真正地为社会做出一点力所能及的贡献,即使是很小的一点。”


研二时,让科研成果成为解决生活问题的“小妙招”成为了陈薪羽寻找研究点的目标。找“点”的过程像是在夜空中寻星,找到最亮的那颗并不容易。


2019年7月1日,《上海市生活垃圾管理条例》正式实施。一时间,全国上下都掀起了垃圾分类的热潮,如何正确将垃圾分类为干垃圾、湿垃圾、有害垃圾、可回收垃圾成为了一个全民性的问题。


“是否能用计算机代替人对垃圾进行智能分类?”围绕这一问题,陈薪羽与她的科研小组伙伴们决定以“卷积神经网络”为基础构建能进行垃圾分类的智能系统。


2019年11月8日,陈薪羽与科研小组成员申请的发明专利《一种基于卷积神经网络的垃圾分类智能系统》成功公布。这一系统能实现人们用手机扫描垃圾,系统就能检测出垃圾的种类,并且将用户新扫描的垃圾信息上传进系统数据库中,不断地提升系统的识别能力。虽然这项系统还未应用于实际生活,但专利的成功公布,让陈薪羽真正做到了“让科研从生活中来,再去解决生活中的问题。”


No.3 

独当一面的研究者


2019年夏天,成都地铁一号线的地铁站站台上,陈薪羽正在等着列车的驶进。


“去往科学城方向的列车即将进站,请注意车厢与站台之间的间隙。”


列车车门缓缓打开,车外的人想挤进去,车里的人想出来。陈薪羽夹在乌泱泱的人群中,像一叶扁舟,随着人潮被推进了列车。拥挤的车厢里,已经迈不开步子。她环顾四周,密集的人头仿佛与之前手机里那张密集人群的照片相重合。曾经在电视新闻里播报的踩踏事件画面,一幕幕涌上心头。


陈薪羽回到学校后,挤地铁的画面还历历在目,担忧又迫切的心情顿时涌上心头。“我能不能用我的专业知识,去减少甚至避免因人群拥挤而造成的事故呢?”提出问题后,陈薪羽立马开始踏上寻找答案的征程。


上下班高峰期的地铁站台、节假日的热门旅游景点和高铁站都是人群密集的关键场所。一系列踩踏事故的发生,无法开展及时援助措施而导致的死亡,关键原因就在于一定空间里,人群基数过大,分布过于密集。如何准确监控场所人容量成为了陈薪羽的研究重点。


对此,陈薪羽提出“在人流量密集的场所安装人群实时监测预警系统,让场所中的人容量达到某一阈值后,就对场所进行关闭,暂时阻止人群的再进入,让环境中的人更舒适也更安全。”



2020年四川省科技项目苗子工程项目(后简称苗子工程)中,由陈薪羽独立撰写的《基于卷积神经网络的公共场合危险人群实时监测预警系统》获得了该项目资助。


在此前,人工智能领域针对人群计数的技术,更多仅适用于静态的画面人群数量的分析,并且因为其是对静态情况的判断,对人群数量监测的实效性不足。


在陈薪羽的文章中,基于“卷积神经网络”通过实现对人体的局部检测,实时地更新公共场所人容量是文章的一大亮点,陈薪羽并没有将它仅仅止步于理论。


2021年6月,对于《基于卷积神经网络的公共场合危险人群实时监测预警系统》的研究陈薪羽与她的科研小组成员已经成功构建系统,并在学校多个地点进行监测实验,从获得的数据来看,这一系统对人群计数的实效性与准确性都有了创新性的突破。


三年的科研时光,是青春与梦想的交响曲,也是陈薪羽最美好的记忆,研究生毕业后,她从事着屏幕质量安全监测工作,严控产品的各项指标。对于自己的工作,陈薪羽讲到:“我将一直秉持'服务于社会'的科研理念,致力于将安全的好产品送进千家万户。”



陈薪羽,核技术与自动化工程学院2018级仪器仪表工程专业硕士研究生,中共党员。


曾获研究生国家奖学金,国家奖学金,二等学业奖学金,重庆市优秀大学毕业生。“建行杯”第五届“互联网+”大学生创新创业大赛四川省银奖得主。以第一作者获得2020年四川省科技项目苗子工程项目资助、参加2020年国际学术会议-2020 the 3rd International Conference on Pattern Recognition and Artificial Intelligence 并做口头报告、2020年在投SCI文章1篇;以第一作者公开专利2项,以第二作者公开专利1项,以第三作者公开专利2项。(现已公开专利5项)

【责任编辑:曹竞】

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