穩(wěn)步前行，日臻至善——記計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院許璠

許璠

■個(gè)人簡(jiǎn)介

許璠，男，漢族，1999年1月出生，共青團(tuán)員，計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)2016級(jí)學(xué)生。曾獲國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金；第43屆ACM國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽亞洲區(qū)域賽北京站銀牌、沈陽(yáng)站銅牌；2016—2017學(xué)年和2017—2018學(xué)年?yáng)|南大學(xué)“三好學(xué)生”、2016—2017學(xué)年?yáng)|南大學(xué)“優(yōu)秀團(tuán)員”等榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。

兩年前，當(dāng)許璠進(jìn)入東南大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)習(xí)時(shí)，他就開(kāi)始思考這樣一個(gè)問(wèn)題：作為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生，他們的使命是什么？

眾所周知，隨著信息社會(huì)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異，并且逐步滲透到日常生活的方方面面。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得人們出門(mén)不再需要帶上零錢(qián)，只要有手機(jī)幾乎就可以獲得想要的一切服務(wù)，各種社交媒體也成了豐富人們生活的主要手段；人工智能的出現(xiàn)則慢慢在改變?nèi)藗兊墓ぷ魃罘绞?，比如語(yǔ)音識(shí)別和翻譯的日益精準(zhǔn)幫助人們更好地與異國(guó)友人交流，圖像識(shí)別在醫(yī)療領(lǐng)域輔助醫(yī)生做出越來(lái)越準(zhǔn)確的判斷……當(dāng)計(jì)算機(jī)技術(shù)好像已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)空前的高度時(shí)，隨著進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，許璠發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域還有無(wú)數(shù)的寶藏等待著人們?nèi)グl(fā)掘。而當(dāng)今世界，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要指標(biāo)，當(dāng)代大學(xué)生已經(jīng)被賦予了完成中華民族偉大復(fù)興的歷史使命。因此努力學(xué)好本領(lǐng)，提高專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，爭(zhēng)做新時(shí)代的弄潮兒是他義不容辭的責(zé)任。

夯實(shí)基礎(chǔ)，穩(wěn)步前行

《墨子》有言，行者必近而后遠(yuǎn)。作為一名剛開(kāi)始進(jìn)行專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的大學(xué)生，許璠首先要做的是為日后的科研學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。因此從大一開(kāi)始，他就開(kāi)始沉下心來(lái)從最基礎(chǔ)的課程學(xué)起。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，他發(fā)現(xiàn)了知識(shí)之間是存在很多奇妙的聯(lián)系的，比如高等數(shù)學(xué)看似枯燥乏味，而其間的思維方法是閃耀著人類(lèi)智慧的火花的，在后面的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)中他都能感受到很多處理問(wèn)題的技巧來(lái)源于最基本的數(shù)學(xué)原理。再比如說(shuō)大學(xué)物理，看似與計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)沒(méi)有特別直接的關(guān)聯(lián)，但是它教給了當(dāng)代大學(xué)生用更高等的數(shù)學(xué)方法去解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的手段。千里之行始于足下，許璠從基礎(chǔ)通識(shí)課就開(kāi)始了自己踏實(shí)的學(xué)習(xí)，最終也取得了較為優(yōu)異的成績(jī)，事實(shí)證明，這對(duì)他日后的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)大有裨益。

大二、大三以后許璠開(kāi)始接觸越來(lái)越多的專(zhuān)業(yè)課。由于在上大學(xué)之前對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系缺乏了解，他在剛開(kāi)始學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課的時(shí)候感覺(jué)專(zhuān)業(yè)課晦澀難懂，因?yàn)槠渲杏刑嗖皇煜さ膶?zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)和專(zhuān)業(yè)名詞。但是任何事情，只要沉下心，便能發(fā)現(xiàn)其間的內(nèi)在規(guī)律。通過(guò)不斷的探索和總結(jié)，他發(fā)現(xiàn)：很多學(xué)科有很明顯的銜接關(guān)系，比如從數(shù)字邏輯電路到計(jì)算機(jī)組織與結(jié)構(gòu)再到現(xiàn)代微機(jī)接口與技術(shù)，正是知識(shí)不斷細(xì)化的過(guò)程，把握住這一點(diǎn)就可以發(fā)現(xiàn)不同課程學(xué)習(xí)的相通之處。其次是計(jì)算機(jī)方面的專(zhuān)業(yè)課程，只有關(guān)注如何不斷去將所學(xué)到的東西投入實(shí)踐，才能對(duì)知識(shí)有更為深刻的理解，畢竟計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門(mén)高度面向應(yīng)用域的學(xué)科。比如在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成時(shí)，許璠動(dòng)手去設(shè)計(jì)了一個(gè)較為完整的基于MIPS32指令集的多周期哈佛結(jié)構(gòu)的CPU；在學(xué)習(xí)算法設(shè)計(jì)時(shí)，他通過(guò)學(xué)習(xí)AlphaGo的算法設(shè)計(jì)了一個(gè)基于蒙特卡洛樹(shù)機(jī)器學(xué)習(xí)框架的五子棋AI。理論聯(lián)系實(shí)踐的學(xué)習(xí)方式，讓許璠在專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)過(guò)程中漸入佳境。

投身實(shí)踐，日臻至善

誠(chéng)然，當(dāng)代大學(xué)生絕對(duì)不應(yīng)該僅僅滿(mǎn)足于學(xué)習(xí)課堂知識(shí)，因此許璠在這兩年中積極參加了各種競(jìng)賽。一類(lèi)是算法設(shè)計(jì)競(jìng)賽，一類(lèi)是機(jī)器人競(jìng)賽。我們知道，算法設(shè)計(jì)可以說(shuō)是計(jì)算機(jī)科學(xué)最為重要的一個(gè)方面，無(wú)論是硬件還是軟件，都需要設(shè)計(jì)算法去解決問(wèn)題。因此他在課余時(shí)間利用在線的評(píng)測(cè)系統(tǒng)和題庫(kù)不斷學(xué)習(xí)和強(qiáng)化自己的算法能力。在大一的時(shí)候許璠參加了校內(nèi)的“華為杯”程序設(shè)計(jì)大賽和短碼大賽，均進(jìn)入了決賽并取得校級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，然而他覺(jué)得自己不應(yīng)該僅僅滿(mǎn)足于此。在2018年的9月份許璠參加了ACM校隊(duì)的選拔，并成功進(jìn)入校隊(duì)，代表學(xué)校參加了ICPC/ACM國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽亞洲區(qū)域賽沈陽(yáng)站和北京站的比賽，最終分別獲得一塊銀牌和一塊銅牌。因?yàn)闊釔?ài)，所以他還會(huì)在算法設(shè)計(jì)的這條路上對(duì)自己有更高的要求，爭(zhēng)取達(dá)到更高的水平。

機(jī)器人競(jìng)賽是許璠在大學(xué)投入過(guò)精力的另一類(lèi)比賽。人類(lèi)對(duì)于機(jī)器人的遐想從來(lái)沒(méi)有停止，它也是未來(lái)世界各國(guó)將著重發(fā)展的一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)，而機(jī)器人的控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)是密不可分的，尤其是計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理方面。當(dāng)他第一次參加校內(nèi)的機(jī)器人競(jìng)賽的時(shí)候，初賽的任務(wù)是對(duì)給定的機(jī)器人攝像頭識(shí)別出的前方道路圖像擬合出路徑，由于許璠和他的組員都有較好的代碼能力，他們團(tuán)隊(duì)在初賽中取得了很優(yōu)異的成績(jī)。但準(zhǔn)備決賽的過(guò)程中，當(dāng)需要把已經(jīng)設(shè)計(jì)好的循跡算法下載到機(jī)器人上運(yùn)行的時(shí)候，許璠發(fā)現(xiàn)，電腦上仿真出來(lái)的效果與實(shí)際結(jié)果相距甚遠(yuǎn)。這是因?yàn)榇a仿真的結(jié)果是相當(dāng)理想化的，也就是說(shuō)實(shí)際的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)是和他們的設(shè)想存在區(qū)別的，他們幾乎將全部的準(zhǔn)備時(shí)間都花在了修正機(jī)器人本身的結(jié)構(gòu)誤差上，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，他們?cè)跊Q賽中的表現(xiàn)并沒(méi)有初賽中那么出色，但這也告訴了許璠一個(gè)非常重要的道理：任何工作現(xiàn)實(shí)和設(shè)想都是存在差異的，在準(zhǔn)備做一件事情之前我們必須要做好應(yīng)對(duì)各種可能出現(xiàn)的情況的十足準(zhǔn)備。

由于日后想要從事計(jì)算機(jī)科研方面的工作，許璠也在不斷尋求提前接觸科研的機(jī)會(huì)。在大一的時(shí)候他加入了院科學(xué)與技術(shù)協(xié)會(huì)，得到了很多能與院內(nèi)科研前沿的老師進(jìn)行交流的機(jī)會(huì)。在大二的時(shí)候，由于在機(jī)器人競(jìng)賽方面積累了關(guān)于圖像處理的經(jīng)驗(yàn)，自己本身又對(duì)深度學(xué)習(xí)比較感興趣，許璠加入了計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院的影像實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)。2017年11月許璠所在的團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了多模態(tài)的核磁共振腦部腫瘤圖像自動(dòng)分割算法研究的研學(xué)項(xiàng)目。我們知道，腦部腫瘤是一種對(duì)人類(lèi)危害極大的疾病，目前最準(zhǔn)確的檢測(cè)方法是腦部核磁共振。但由于人腦本身的結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，初期的腫瘤癥狀又不太容易識(shí)別，因此他們想如果能夠借助算法輔助醫(yī)生判斷，在患者早期患病的時(shí)候就對(duì)腫瘤進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，可以大大提高患者日后的治療效率。

許璠和他的隊(duì)友們并不具有專(zhuān)業(yè)的醫(yī)學(xué)知識(shí)，因此他們想到可以通過(guò)深度學(xué)習(xí)的方法，通過(guò)在大量的數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練，來(lái)獲得一種比較有效的腫瘤診斷模型。目前學(xué)術(shù)界比較先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)圖像識(shí)別算法是：基于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)。通過(guò)研讀大量的論文，他們討論出的初步方案是：將整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程分成多個(gè)階段，首先通過(guò)第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在整個(gè)圖像中識(shí)別出腫瘤的大致位置，第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分析結(jié)果作為輸入，經(jīng)過(guò)第二個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到腫瘤核，重復(fù)同樣的過(guò)程得到加強(qiáng)的腫瘤核。這一方案也得到了指導(dǎo)老師的肯定。他們的項(xiàng)目成功立項(xiàng)為國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，在中期答辯中獲得了優(yōu)秀的等級(jí)。許璠期待能夠在結(jié)項(xiàng)之前將成果發(fā)表為專(zhuān)利和論文。

從許璠開(kāi)始學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)到現(xiàn)在，雖然只有兩年多，但他已經(jīng)在自己選擇的道路上走出了堅(jiān)實(shí)的一步。因?yàn)橛?jì)算機(jī)注定是要走在世界前列的科學(xué)，所以有太多太多的東西需要去學(xué)習(xí)，但他一直秉持著“有志者，事竟成”的信念。所有的問(wèn)題看起來(lái)都是難以實(shí)現(xiàn)的，但是計(jì)算機(jī)的問(wèn)題通常都是在實(shí)踐中才能不斷獲得新的知識(shí)的，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中一定要避免紙上談兵，一步步地著手去做，事情才會(huì)慢慢變得簡(jiǎn)單。對(duì)于一個(gè)本科生來(lái)說(shuō)，可能科研聽(tīng)起來(lái)是遙不可及的，但是這是每一個(gè)科研工作者必將面臨的過(guò)程。對(duì)于許璠來(lái)說(shuō)，讀論文確實(shí)是一個(gè)很痛苦的過(guò)程，但任何經(jīng)歷痛苦的努力過(guò)程，都會(huì)讓人們變得更強(qiáng)。他在真正成長(zhǎng)為科研工作者之前，首先要有這樣的勇氣去做一些真正對(duì)社會(huì)有意義的科研活動(dòng)。

東南大學(xué)“止于至善”的校訓(xùn)激勵(lì)著許璠要一直嘗試去追求更高更遠(yuǎn)的目標(biāo)，雖然現(xiàn)在他的力量很渺小，但是他常常對(duì)自己說(shuō)，他一定要盡最大的努力去做一個(gè)對(duì)理想負(fù)責(zé)的人。科學(xué)的道路是永無(wú)止境的，大學(xué)生處于學(xué)習(xí)知識(shí)的黃金年華，一定要把握住這寶貴的年華，在東南大學(xué)這樣濃厚的學(xué)術(shù)氛圍內(nèi)汲取營(yíng)養(yǎng)，成為新時(shí)代的領(lǐng)航者，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而不斷奮斗。

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