陶曉明：挑戰視頻通信智能協同計算的“無人區” _人工智能

獲獎人物小傳
【陶曉明：挑戰視頻通信智能協同計算的“無人區”】陶曉明，女，2003年本科畢業于西安電子科技大學通信工程學院，2008年博士畢業于清華大學電子工程系，曾于法國電信集團擔任研究員，2009年至今于清華大學分別擔任博士后、助理研究員和副研究員。主要研究無線多媒體通信理論及關鍵技術研究，針對復雜移動環境大容量多媒體通信難題，立足于模型與方法的理論創新，在無線多媒體可靠傳輸、移動網絡資源優化和多媒體服務體驗質量提升等方面取得了系統的理論和技術突破，得到國際同行的高度認可。
作為主要完成人參與獲得國家自然科學二等獎、國家技術發明二等獎、IEEE國際會議最佳論文獎等獎項。她還是2016年度中國電子學會十佳優秀科技工作者、國家自然科學基金優秀青年科學基金獲得者。獲授權發明專利27項；以第一/通信作者發表SCI/EI檢索論文90篇，被谷歌學術他引380次；發表專著一部（，2015）；負責承擔國家973、863及自然科學基金等項目。2017年，獲得“中國智能科學技術最高獎”——吳文俊人工智能技術發明獎一等獎。
人工智能人物：您出生在怎樣的家庭背景？少年時代求學路的理想是什么？
陶曉明：我1981年4月出生于河北省石家莊市的一個知識分子家庭。受家庭祖訓的影響，我從小就萌生了一種知識報國的理想。我從石家莊市合作路小學畢業，到步入石家莊市第二中學，再到考上西安電子科技大學讀大學，學習成績一直都比較優秀，讀書求學也成為我主要的生活樂趣，最終我以優異成績被保送到清華大學電子工程系攻讀碩士和博士學位。求學時，我心里只有一個念頭：只有念好書、學好本領，才能報效國家。也正是在清華大學學習期間，迎來了電子通信朝陽產業的蓬勃興起。
人工智能人物：您當初選擇的研究方向都具有哪些挑戰性？怎樣理解視頻通信智能協同計算的科學研究進展，該研究成果取得了哪些有較大影響的關鍵技術突破，這在國際或國內前沿應用領域有何優勢？
陶曉明：進入大學后，我選擇了信息與通信工程領域，這個研究方向也是國際上最活躍、國家最急需的領域。當時在國際信息通信工程領域最引入的是2G移動通信技術，而在國內我們還處于剛剛起步的階段，創新作為的空間很大。現在看來，我這個選擇是對的神經網絡在應用科學和工程中的應用：從基本原理到復雜的模式識別，目前我從事的正是這個領域的前沿技術創新研究工作。
關于視頻通信智能協同計算神經網絡在應用科學和工程中的應用：從基本原理到復雜的模式識別，我先說一下研究背景。首先，我們不難理解日新月異的通信技術有力支撐了移動互聯網的發展；另一方面，通信頻譜資源日益短缺，嚴重制約更高容量、更高帶寬的通信需求。那么，視頻通信智能協同計算的出發點是在傳統的通信中融入智能計算，通過基礎研究探索拓展容量（壓縮通信帶寬需求）的新途徑。
我們團隊研究工作的基本思路是向人類自身學習，尋找新途徑。具體的學什么呢？
1)我們人類自身的通信通常是“一回生、二回熟”，熟悉了就不需要更多的通信資源；
2)人類70多億人口，語音通信帶寬只用了3KHz左右，而我們當今的通信帶寬是這個帶寬的上千倍、上萬倍；
3)有研究表明，人類視覺感知的數據轉變成大腦處理的數據時有可能被壓縮了10多萬倍。
如此種種，給我們一個啟示，我們可以向人類自身學習，開發一種新方法，壓縮通信傳輸所需要的帶寬。基于此，我們提出并研究了視頻通信智能協同計算理論方法。
那么，計算通信作為一種新方法，需要扎實的基礎研究，涉及人工智能、計算、通信等領域，難度很大。經過幾年的艱苦努力，借鑒人腦視覺感知機理，我們取得了一些初步的成果，比如用于視頻通信，可以比現有的方法進一步節省好幾倍的帶寬，這個結果是令人欣喜的。我們的一些工作也發表在IEEEon Image 、IEEEon 、IEEEonandfor Video 等國際期刊上，得到了國際同行的高度認可。
另一方面，我們還注重理論成果的實際應用研究，進一步發現了在實際的無線網絡中提升視頻通信業務服務能力的新途徑，取得了多項重要的技術創新，具有完全的自主知識產權，核心成果已獲國家發明專利授權，并被有關國際、國內標準采納，達到相關領域國際最好水平。基于發明成果聯合相關單位研制的無線專網設備、移動應急指揮平臺、移動網絡視頻傳輸系統已成功應用于廣電行業等部門，具有較為廣闊的應用前景。

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人工智能人物：該視頻通信智能協同計算技術與人工智能有哪些關聯性？如何利用人工智能技術與視頻通信智能協同計算技術實現群體智能交互？
陶曉明：我們所做的視頻通信智能協同計算的核心創新是在傳統的通信中融入智能計算，通過計算把真正需要傳輸的未知信息找出來，而把已知的信息（先驗信息）在收發端預存（從而不傳輸），這樣就壓縮了傳輸帶寬，這個創新為在通信頻譜資源日益短缺的情況下拓展容量探索了新途徑，在國際上也屬于最新成果。
其實，我國發展人工智能已具有較好的基礎。語音、視覺識別等核心技術躋身世界領先行列，自適應自主學習、感知、推理、混合智能和群體智能等已初步具備跨越發展的潛力，特別是加速積累的技術能力、海量的數據資源、巨大的應用需求、開放的市場環境，形成了我國人工智能發展的獨特優勢。
因此，利用人工智能技術與視頻通信智能協同計算技術實現群體智能交互，應該是一個很好的研究設想，我們也正在和有關部門協同論證，力爭取得新的研究突破。
人工智能人物：您從事當前的科學研究主要動力與內因是什么？在研究過程中遇到了怎樣的波折和困境？對您在科學研究中有哪些影響較大的人或事件？
陶曉明：知識就是力量，科技就是生產力。我一直堅信，每個人要能在社會上立足，成為社會有用之才，就需要通過實實在在的科學研究學習知識、掌握本領，這是基本的動力和內因。
從事前沿技術研究，往往是在“無人區”中行走。因為前面的研究路徑并不清晰，也不知道哪里是盡頭，通常會讓人感到害怕，其實經常遇到各種各樣的波折和困境也是正常的。比如我參與指導的博士生李揚，他是我們課題組里第一個從事該方向研究的學生。直到他畢業的前一年，我們投出去的論文回來的評閱意見基本都會提到說，該論文的思路與傳統方法不一樣，評閱人沒把握。然而我們沒有放棄，在最后的一年里，連續有3篇SCI論文被錄用，并使得他最終以優異的成績完成博士論文答辯。由于博士期間從事的研究相對前沿，成果也比較突出，李揚博士畢業后在美國公司成功找到了一份較為滿意的工作，繼續從事人工智能領域的相關研究。
說到對我影響最大的人，我首先感謝團隊領頭人陸建華教授。每次在討論研究思路時，陸教授總是鼓勵我們要敢于挑戰傳統方法，做別人沒做過的創新嘗試，在“無人區”尋找最優的研究方向。正是有陸教授的教誨與啟發，才使得我們年輕人得到了充分的鍛煉和成長機會，逐步在科學研究的“深水區”取得了可喜的進展和成績。
人工智能人物：您作為清華大學的青年學者，在培育科研團隊方面有哪些特別之處？您認為高校科研環境對杰出人才培育會產生哪些積極影響？
陶曉明：我在研究實踐中比較注重工作的條理性和加強溝通的高效性，這或許對團隊人才的培養有一定的啟發。同時，清華大學廣泛、寬松的學術交流環境，先進、豐富的科研條件，也為我們年青的研究學者提供了豐富的創新土壤，更有助于完善適合于新時期科技創新需求與人才培養規律的綜合評價體系。
人工智能人物：您獲得吳文俊人工智能科學技術獎后，這對您在科研、教學及項目團隊管理方面將產生哪些有力支撐？
陶曉明：吳文俊人工智能科學技術獎對我們的研究工作是巨大的鼓勵和鞭策，我們將面向更加高遠的目標，謀劃科研、教學及項目團隊管理的工作，力爭取得更好的成績。
人工智能人物：您堅信怎樣的人生信條？您的獲獎感言是什么？
陶曉明：我的人生信條是，一份努力，一份收獲。我們感謝這個偉大的時代，迎來了科技創新和人工智能的春天，這也是屬于我們年輕人創新發展的大好機遇。更要感謝中國人工智能學會和吳文俊人工智能科學技術獎評審委員會給我們青年學者創造的科技創新平臺，使得我們有機會獲得人工智能領域的崇高榮譽。在今后的科研生涯中，我和我的團隊將繼續努力，在科學的前沿領域砥礪前行。同時，我也要感謝我們團隊，我所取得的成績都歸功于團隊成員的幫助和共同努力。
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陶曉明：挑戰視頻通信智能協同計算的“無人區”