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让AI照进现实,李子青在西湖探索AI+学科交叉的无尽可能
人物故事
冯怡 公共事务部 2021年06月11日
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公共事务部

5月10日,Guide2Research网站发布2021全球Top 1000计算机科学和电子领域顶尖科学家名单,其中包括14位图灵奖获得者、273名ACM Fellow、401名IEEE Fellow。西湖大学人工智能讲席教授李子青排名全球第59,在中国大陆上榜的科学家中排名第3。

(本文所指排名及相关截图,均以截至5月10日发布的版本为准)


据该网站介绍,这个排名基于5月10日前收集到的谷歌学术论文引用的h指数,也综合了DBLP和引用值。在对全世界超过6300名科学家(其h指数>=40)的各项学术指标进行审查后,选出了前1000名顶尖科学家。

今天我们来认识一下李子青,以及他所带领的西湖大学工学院人工智能(AI)分支 —— 他们正在挑战怎样的AI?


【人物名片】

李子青 Stan Z. Li

西湖大学人工智能讲席教授,IEEE Fellow,曾任微软亚洲研究院Research Lead,中科院自动化所模式识别国家重点实验室资深研究员。

累计发表论文400余篇,撰写编写著作10部,谷歌学术引用47800余次。其中,专著《Markov Random Field Modeling in Image Analysis》被誉为“图像分析领域里程碑意义的工作”,谷歌学术引用4980余次。正是对这本专著中所解决的数据统计模型、能量函数构建、全局优化等问题的深入研究,奠定了李子青在西湖大学做AI坚实的数据科学基础。

2019年初,李子青作为人工智能讲席教授加入西湖大学工学院,是当时学校里为数不多的几位讲席教授之一。在学校官网主页上,他给自己写下两个在西湖做AI的新目标:第一,发展机器学习、深度学习以及数据科学的基础理论与方法;第二,拓展AI+学科交叉。

在他眼里,人工智能于前沿科技研发,会像水、光、电一样的存在,AI可以和所有学科结合,有无尽的交叉可能性。他要解决的,是AI时代的数据科学问题并赋能各种前沿科学研究。

他当前的科研兴趣之一是从高维空间大数据中学习低维、内在的非线性隐空间,并在降维后保持数据的内在几何拓扑和分布结构,这对AI时代的大数据分析尤为重要。他的最新成果“深度流形变换(Deep Manifold Transformation)”,在神经网络跨层间引入保持数据样本间结构的约束,实现了这个任务,其价值已经在机器学习和生命健康应用中体现。


互联网时代的隐居者


李子青是一位喜欢“隐居”同时也热衷“串门”的教授。来到西湖大学后,李子青婉拒了所有的采访或非学术性公众演讲的邀约,把时间“泡”在自己的数据科学思维里。在校园里看到他,往往是一个快步穿行的利落身影,赶着去听一场对他来说可能是全新领域的报告,或者找一个人。

而“找人”,可能是一次跨学科合作的起点。

在工学院内部,人工智能正在与材料科学、环境科学、光电工程交叉研究;在理学院,有量子机器学习的合作;生命科学学院的AI+就更多了,蛋白质组学、基因组学、再生医学、细胞生物学,更具体一些,还有肿瘤、代谢病、营养学等临床问题。

学术交叉午餐会、News & Ideas这些学术交流活动,往往每期都会请一两位PI来做报告,介绍自己的研究课题。李子青会利用这样的交流机会,捕捉新的研究问题和可能的合作机会。

有一期News & Ideas,生命科学学院PI郑钜圣作了一场关于肠道菌群的报告,结束时工学院的李子青挤在一群生科院的PI中,问了好几个生物学的问题,是整个会议室最后一个离场的。

他和生科院PI郭天南基于蛋白质组学数据的肿瘤诊断合作,是“因为一次聊天,发现他们的数据分析存在的问题,就合作了一把”,结果就是发了几篇论文、获得一个专利和一个成果转化创新企业“西湖欧米”。

还有一次,看完一系列行业新闻和文献后,李子青想在学校里找一位做药物设计的教授,索性直接问相熟的PI:“谁做药物设计?”得知有位分子药设计方向的PI即将加入西湖大学,当时还在酒店隔离,李子青就找上了他,以在线会议的方式,就蛋白质折叠与药物设计等问题展开了深入的讨论和研究项目规划。


人脸识别


优秀的学者,目光始终紧盯学术的最前沿。如果说AI+学科应用是李子青正在捕捉的学术前沿,那在上世纪末和本世纪的前十多年,他的多数代表性工作是围绕当时的前沿“人脸识别”展开的。

上榜那几天,有不少同事、朋友给他转发新闻链接,顺道祝贺。他自然高兴,但也像在读一条圈内消息。比如,此次全球排名第一的Anil K. Jain教授,是他在学术上的合作者,多部著作和论文的共同作者;而中国大陆排名第一的张宏江,也是李子青发表论文的共同作者。

李子青从学术到应用,跨入产业界,如今又回归学界。但在AI这件事上,李子青关心的只有一件事:技术创新并make it work,“让AI照进现实”。这一点,几十年来一直没有变。

2000年前后的李子青 


2000年,李子青已是新加坡南洋理工大学副教授,在计算机视觉与模式识别领域耕耘了二十年,找准了当时一个很新的方向——“人脸识别”,但未有技术“落地”的好机会。

某一天,同样研究计算机视觉的老朋友张正友(在此次榜单上的中国大陆学者中排名第11)给他发来邮件,推荐他加入微软刚在中国创办的微软中国研究院。抱着“让AI照进现实”的想法,李子青回到中国,在李开复、张亚勤、张宏江、沈向洋领导下的微软中国工作。因为做人脸识别,他加入了张宏江的研究团队。

一年后,他研发出世界首个实时人脸识别系统,2002年比尔盖茨接受CNN采访,专门介绍了这套系统;后来,他加入中科院自动化研究所,负责设计实施了罗湖自助通关系统、北京奥运人脸识别系统;与Anil K. Jain教授合作主编了一本《Handbook of Face Recognition(人脸识别手册)》,谷歌学术引用3000余次,两人之后又编著了一本《Encyclopedia of Biometrics(生物识别百科全书)》。

李子青认为,人脸识别如今已成日常,自己在这个应用领域的使命已经完成。于是,他告别了那段旅程,在2019年初来到了一所当时获教育部批准还未满一年的西湖大学。看上去冒险的决定,却出自背后同一套选择的逻辑——“让AI照进现实”。回归数据科学基础理论研究的李子青,在这个强调学科交叉的研究型大学里,享受着做基础研究和学科交叉应用的乐趣。


“让AI照进现实”


在西湖大学云栖校区共66亩的校园里,工学院所在的2号楼和生命科学学院、理学院挨得很近。从2号楼出发去往任何一个学院、任何一个实验室,或是去往距离最远的咖啡吧、食堂,都只需要不到5分钟的步行时间。

而未来的云谷校区,工学院和其他两个学院的连接更是紧密,一道学术环将学院楼群贯通在一起。在这样的校园里,学术交叉首先在物理层面上变成一件“近水楼台”的事。

众所周知,人工智能(AI)作为引领未来的战略性技术和推动产业变革的核心驱动力,是经济发展的新引擎、社会进步的加速器,已成为全球战略必争的科技制高点,且与大众日常生活紧密连接。

李子青介绍AI分支 


李子青作为工学院AI分支的负责人,在西湖大学,不光自己做AI,还牵头分支的建设和发展。截至目前,包括他在内,AI分支共有8位PI,规模不大,但每个人都在各自不同的方向上从事前沿创新研究和学科交叉应用,与这所学校“小而精”的办学理念一致。

“我们每一位PI在计算机视觉、自然语言处理、语音处理、机器人学、数据挖掘等AI的主流应用研究方向上都有很好的成绩,但大家来到西湖大学,都是因为这里有一片适合创新的土壤。”李子青说,“在西湖大学,AI的认可度很高。”

所谓认可度,是指不同学科的实验室对AI的需求超乎想象的旺盛。在这里探索AI+学科交叉应用,不仅有校园空间设计上的助益,更重要的是,科研人员的眼光和心态,使AI+从“近水楼台”变得“水到渠成”。

张岳2018年9月加入西湖大学,是AI分支入职最早的PI之一。据伦敦帝国理工学院Marek Rei教授在今年年初发布的机器学习和自然语言处理(ML&NLP)领域年度统计,张岳2020年的论文发表数量排在全球第2位。加入西湖大学后,张岳得以将自然语言处理与脑科学、认知学相结合展开交叉研究,他与生命科学学院的合作课题已经取得了不错的进展。

专注于微小型无人机系统的PI赵世钰,曾是英国谢菲尔德大学自动控制与系统工程系博士生导师。2019年初加入西湖大学至今,他的“智能无人系统实验室”也已启动多个交叉学科的项目,如空中机器人和3D打印相结合、空中机器人和水文环境建模、分析及其他环境采样工作相结合等。

赵世钰实验室的微小型无人机系统 


哪怕是入职还不到一年的新PI,都已经快速进入状态。

2020年6月入职的PI蓝振忠,曾供职于谷歌AI研究所,目前最好的语言理解模型之一ALBERT便是他在谷歌时的研究成果。来到西湖大学后,他一边继续发挥自己在自然语言处理(NLP)上的优势,研发一款专注于心理健康咨询的对话平台,一边正在尝试将自然语言处理技术应用到蛋白质建模上。

还有刚刚在今年4月入职的PI原发杰,他曾是腾讯的机器学习高级算法研究员,主要从事机器学习与数据挖掘相关方向研究与应用。尽管入职不到两个月,他已经计划在AI+生命科学领域开展像癌细胞免疫逃逸机制的创新性研究。

李子青介绍,西湖大学工学院的AI分支主要做好两件事,首先在前沿基础研究上,立足数据科学、深度学习和智能系统,发展机器学习理论与方法;在这个基础之上,每个PI继续深耕自己的主流研究领域,并带动起一批具有西湖特色的AI学科交叉应用。

还是那句话,“让AI照进现实”。


李子青和他的学生们 

李子青身边一直有一群年轻的面孔。他坚持在一线做科研和指导学生,与学生一起成长。多年来,他培养了众多优秀学生,其中有不少成长为AI学科教授以及国内外知名AI企业的CEO、CTO。

严师,是学生们给李子青贴的最大标签。不论是博士生、访问学生,还是实验室里的科研人员,李子青都以高标准一视同仁。

“我们设计开发一个方法,得到一组实验结果,不仅仅只与SOTA(最高水平)指标比较,还要知道为什么会有这样的结果。”这是实验室的人经常能听到的话。李子青总是不厌其烦地强调,科研绝不能糊弄,更要通过理论与实验,层层剥离其表象,看清问题的本质。“与SOTA比较, 拆解‘黑盒子’,分析内部的机制,做到知其然知其所以然,这才是核心竞争力。”

李子青老师在科研上严于律己、严于律人,在科研环境和生活中也关心着学生的点点滴滴。学生反映实验室的椅子坐久了颈椎不舒服,他就快速给大家更换舒适的人体工学椅;他还常常鼓励大家多运动、多锻炼。“除了学术要求,毕业的另一个要求是俯卧撑、引体向上做得比我多,这不过分吧?”李子青会这样和学生开玩笑。对学生在实验室宠养的三只猫咪,他也是喜爱有加。

如今,李子青带领的人工智能研究与创新实验室团队,已经由最初的几人拓展到了近二十人,并继续欢迎更多有志在人工智能创新领域发展的优秀人才加入。