张学军 | 挖掘需求，让技术造福社会

自X射线诞生以来，随着计算机技术的发展，医学影像设备从普通的X线，到计算机X线摄影（CR）、核磁共振（MRI）、图像存档和传输系统（PACS）等不断更新迭代。

如今，临床各科疾病常常需要通过放射科检查，才能达到明确诊断或辅助诊断的目的。

人工阅片有时受制于医师的经验和水平，容易产生误判，而这些计算机辅助诊断技术（CAD），把医生的实践经验和丰富的医学知识转化成数据进行储存并随着医学发展可持续更新，也因此被称为放射科医师的“第二双眼睛”。

广西大学计算机与电子信息学院教授张学军自1999年东渡日本学习CAD，至今已有23年。

他长期专注肝病的辅助诊断研究，研究成果多次在国际会议上获奖。

在产业化条件不成熟的情况下，他积极结合人工智能、大数据等新兴技术，寻求计算机技术在其他各行各业的应用，在防疫、建筑、教育等领域均做出了亮眼的成绩。

在张学军看来，挖掘需求，让技术造福社会，是科研人员的天职。

▲张学军

打破现状，学成技术为民服务

1987年张学军考上广西大学物理系无线电技术专业时，正值个人电脑刚刚兴起。

大学里，张学军虽然对计算机技术感兴趣，但受限于条件，只是零星地上了一些“汇编语言”类的课程。

1991年本科毕业后，他进入广西壮族自治区计划委员会信息技术中心担任助理工程师。此后出于工作和兴趣需要，他才开始有更多的机会学习、提升计算机软硬件水平。

1994年，国家大力提倡改革开放，公务员下海创业潮持续，沿海大城市掀起“外企热”。

在这种背景下，张学军也动了放下“铁饭碗”，出去闯一闯的念头。

当年5月，他进入南宁市岸丰电子实业有限公司，成了一名外资企业的工程师。然而，优渥的薪资、新鲜的白领体验，并没有让张学军就此止步，他在工作中看到了国外在计算机技术上的优势，很快萌生了出国深造的想法。

1999年，张学军前往日本岐阜大学工学部电子信息系深造，此后于2001年和2004年分别获得硕士和博士学位，又于2007年完成了博士后研究。

在日本，张学军的导师是藤田广志，一位从美国芝加哥大学留学归来的CAD专家。

早在20世纪80年代，芝加哥大学就针对胸腔的医学图像展开了CAD系统的研发，并取得了阶段性成果。在CAD技术发展史上，芝加哥大学具有开创者的地位。

起初，张学军在藤田广志的指导下，主要和柯尼卡公司合作开展乳腺癌CAD研究。

一年后，日本岐阜大学附属医院放射线科主任——一位从美国哈佛大学学成归来的肝病专家找到他，提议合作研究肝病CAD。

“乳腺癌虽然也是一项重大的疾病，但无论在日本还是国内，肝病的发病率都要排到更前列。我的老家广西更是肝病高发区，所以他一跟我提议，我就觉得这个研究很有意义，欣然接受了。”

当时，肝病在美国只能排第九大疾病，美国在肝病CAD上的研究关注度较低，张学军所在团队独辟蹊径，成为肝病CAD领域的开创者。

“我们的研究成果经常能发表到一些国际期刊上，因为成果颇具前沿性，一个美国医学网站还专门对我们团队进行了介绍。”

张学军也因优异的表现先后获得了2001年北美放射学会价值奖（Certificate of Merit）、2005年德国柏林国际计算机辅助手术与放射学学会（CARS）医学大会最佳论文奖一等奖（Poster Award 1st Prize）、2006年北美放射学会优秀设计奖（Excellence in Design）。

2006年，张学军在日本文部科学省项目中研发的肝脏建模软件，在电脑技术受限的情况下，仍然取得了约12分钟全自动完成一例肝脏建模的成果。

这是什么概念呢？同时期，包揽欧洲90%计算机手术业务的德国不来梅大学医学图像处理（Mevis）研究所研发的半自动软件，需要约两个小时才能完成一例肝脏建模。

所以，当Mevis研究所的所长在一场学术会议上看到张学军的成果时兴奋不已，并热情邀请他前去访问，展开合作研究。

▲张学军科研团队与来访的德国不来梅大学专家进行学术交流

在张学军回到广西大学前，还有一个小插曲。

2004年博士毕业后，张学军先入职了北京大学，但后来他发现母校广西大学更需要自己的肝脏CAD研究经验，并已有了一定研究基础。所以，再三考虑后他最终还是决定回广西。

2007年博士后研究工作结束后，他正式入职母校，憧憬着用学成的先进技术为家乡作贡献。

保持开放，硕果累累迎难而上

在广西大学计算机与电子信息学院，张学军与研究生物医学图像处理的同事共同成立了生物医学信息处理实验室。

张学军偏重肝脏研究，其他教授则各自偏重脑部、骨头、生物细胞等研究。在交叉合作的项目中，还涉及胃癌、工业控制图像处理等领域。

跨学科研究、开放式合作，是团队在多年工作中形成的一大特色。

2007年至今，张学军主持国家自然科学基金项目3项，包括“肝脏疾病的计算机辅助诊测及信息管理与分析系统的研究”、“基于医学图像处理的肝纤维化分期诊断研究”和“计算解剖学在腹部疾病诊断及手术中的应用研究”。

2018—2020年，张学军主持了广西自然科学基金“形状纹理特征量的提取及其优化研究”，以及广西多媒体通信与网络技术重点实验室主任基金“基于深度学习的语义分割技术研究”。

此外，他还参与两项国家自然科学基金项目，包括“基于CT数据的胃癌模型的三维重建和手术仿真”和“电容电阻复合层析法测量煮糖罐糖膏浓度的研究”。

因为在CAD研究领域的丰富经验，张学军多次受邀参与国内外的联合研究。

比如，他与中国科学院苏州生物医学工程技术研究所联合，先后主持“基于介入治疗对医疗数据挖掘前沿技术的探索研究”和“肝脏疾病的计算机辅助诊疗关键技术研究”两个项目；与广西人民医院联合，参与“原发性腹膜后肿瘤的三维重建与术前规划”的研究；与澳门医学科技研究协会合作，参与“甲状腺微创手术的术前规划和仿真研究”；与香港理工大学合作，参与肝细胞癌CT图像评估项目等。

2010年和2014年，张学军还分别受日本岐阜大学医学研究科和美国南加州大学生物医学工程学院的邀请，先后以访问教授、访问学者的身份合作开展相关研究。

近5年来，张学军发表学术论文43篇，其中被《科学引文索引》（SCI）检索15篇（最高影响因子10.88），《美国工程索引》（EI）或《科技会议录索引》（ISTP）检索20篇。

在不断发表学术成果的同时，他申请发明专利15项，国外专利4项、软件著作权46项。累累硕果为将来的技术成果转化做着准备。

在20余年的技术积累中，张学军一直没忘记当初走上肝脏CAD研究的初衷，一直在思考如何才能将技术应用到现实场景中，真正为民服务。

然而，当技术成果陆续研发出来后，他却遭遇了意想不到的瓶颈——“现行政策下，病人的数据属于个人隐私，不允许研究者大规模公开使用，相关产品的产业化批准更是难上加难。这也是领域内的研究者面临的共性问题。”

不允许大规模公开使用，CAD产品的产业化之路将注定充满曲折，促使科学家去完善技术中关于隐私泄露的漏洞。这是科技与伦理又一次艰难博弈。

作为团队负责人，张学军心里的压力比谁都大。

后来，他发现除了第一个解法，即想方设法解除人们对CAD技术的疑虑，以人为本改善产品，还有另一个解法，即既然在医疗领域有诸多限制，何不利用日新月异的计算机技术服务其他行业？张学军选择了双管齐下，技术应用的视野顿时海阔天空。

另辟蹊径，两种解法双管齐下

在CAD成果大规模产业化前景不甚明朗的情况下，张学军毅然决定将技术免费应用于广西的大型医院。

他在医院的云平台上创建了一个“私有云”，患者的数据仅限于内部阅览，解决了数据泄露的问题。

当然这样一来，应用面就窄了许多，受益者也相应地少了许多。

那怎么才能在保护隐私的情况下，让CAD惠及更多人呢？张学军在思考中，看到了国内医疗资源的不平衡问题。所以他提出构想，能不能建立一个直面患者的云平台？

在他的构想中，这个云平台的意义在于，每位患者对自己的医学图像数据都是有处置权的。

一名处在边远乡村的病人，去县医院拍一张胸片，在全科医生不能给予他专业解读时，可以将数据传输到云平台上，CAD会直接进行辅助诊断。

如果患者不信赖计算机的结果，还可以借助云平台，联系发达地区三甲医院的空闲医生进行专业解读。

这样，云平台就将发达地区过剩的医疗资源和落后地区急需救助的患者很好地连接了起来。

基于边缘计算的私有云系统就此诞生。

张学军坦言：“虽然在国内因各种原因还无法推广，但是此前团队已经接收过来自波兰患者的一些医学影像，受此启发，我们看到了在国际上进行跨国平台搭建的曙光。”

这些年，在努力规避隐私漏洞的同时，在第二种解法上，张学军也下了不少功夫。

砂石种类识别鉴定管理系统、一种无人值守智慧砂矿场云平台，是他在建筑行业的尝试；电子信息化知识库管理系统软件、物联网数据管理系统，是他在数据管理的尝试；一种高保真降噪音箱系统、一种交互式智能云音箱系统，是他在教学方面的尝试……

尤其，教学方面的两个专利均来自张学军2021年获批的广西科学技术厅的广西创新驱动发展专项（科技重大专项）“基于人工智能的交互式智能云音箱研发与产业化”。项目经费高达1000万元，是张学军将人工智能、云平台等计算机技术在医疗之外领域进行应用的典型案例。

国之所需，心之所向。正是因为始终怀揣用技术服务社会的心，张学军才不畏曲折，挖掘到了潜藏的医疗需求，以及医疗之外诸多的应用场景。

创新创业，用心培养优秀人才

回国时，张学军心里装着两件事：一件事是把技术带回来，发展科研；另一件就是思考如何才能培养好下一代。

“2007年一回来就碰上了创新创业大赛，于是我就带着5名本科生申请了一个创新项目。”学院里经费少，张学军就用自己的项目经费支持学生做研究、发文章、到学术会议上交流，甚至还专门请了德国专家过来指导。

早年间求学时，张学军吃过教学条件跟不上的苦，所以多年后，他培养人才不遗余力、不怕花钱。而学生们也聪颖好学，没让他失望。

2007年创新小队旗开得胜一举斩获了教育部和科技部共同主办的第二届“春晖杯”中国留学人员创新创业大赛二等奖。更让张学军欣慰的是，因为这段创新经历的启蒙，其中有3名学生在毕业后均获得了去新加坡工作的机会。

“三大赛”是中国高校科研实力博弈的重要擂台，每年都吸引着高校人才一展身手。

过去，广西大学在其中的“互联网+”大学生创新创业大赛上成绩一直不理想。2020年，张学军主动请缨，做了本科新生的班主任。

“一入学我就找到班长，问他有没有参加比赛的想法。我计划在两年内指导学生打磨精品项目，把它推到国赛上去拿奖。”

张学军主张科研能力从本科抓起，所以他从大一就开始选人培训。“今年，这个学生已经大二了。林林总总做了不少项目，省级、国家级的奖项都有拿到。他不光自己成长了，还带动了全班同学加入进来，如今大家对科研的兴致越来越高涨。”

2020年年初，新冠肺炎疫情暴发，空气消杀成为疫情防控工作的关键。张学军召集了课题组的10名学生，组建了“大白机器人”团队，随后成立自主移动智能消毒机器人项目组。

他们打算开发一个能够识别地图、自主移动，实现消毒液360度雾化喷洒的人工智能机器人。

▲张学军团队与他们研发的大白机器人

“一直以来，我们课题组制作的都是医疗器械一类的精细机器。大型的智能机器人制作还是第一次。”

两年间，张学军带着学生一起摸索、突破，搭建起网络云平台边缘计算、人工智能人机交互算法，完成了互联网的环境感知与自动驾驶技术的研发。

最终，团队与云计算、大白小黑机器人公司联合，融入激光雷达SLAM技术，实现了机器人内部的地图构造和定点识别。

2022年5月，大白机器人落地学院，开始了空气消杀服务。同时，在一些医疗机构中，也开始了产品的试用。未来这款机器人有望开展大规模的应用。

不仅如此，经两年历练，在2022年第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛上，由张学军指导的本科生团队也不负所望创下佳绩。

来自Aiot智能物联创新创业兴趣小组的“维肝——全球领先的肝癌前期疾病诊断和手术规划领航者”和“智砂科技——砂矿行业数字化转型方案提供商”项目均取得自治区级金奖。

其中，作品“维肝”更以高分斩获全国铜奖。

团队自主研发肝脏器官分割核心算法，解决了纤维化肝脏难以快速、精确建模的难题，以第一发明人取得知识产权15项，与多家顶尖医疗院校合作研究，进行了超过3000例病例的临床试验。

相关成果不仅获得了一线医护人员的认可，还被北美放射学会评价为“最佳肝脏成像工具”。

细细数来，自2007年至今，张学军已组织、指导学生获得包括2016年第13届全国研究生数学建模大赛全国二等奖（指导老师）、2017年第2届全国大学生智能互联创新大赛全国总决赛一等奖（优秀指导老师）、2017年第8届蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛全国总决赛C/C++程序设计大学A组优秀奖·广西赛区一等奖（优秀指导老师）等在内的20余个省部级奖项，而从这些获奖项目中走出的许许多多朝气蓬勃的科研新秀也正在成为行业发展的新力量。

教学改革，与时俱进学有所用

张学军培养人才不做空中楼阁式，而是与时俱进，与社会需求相结合。他希望学生学有所得、所有学用，不光在科研能力的培养上如此，在基础课程的教学上亦然。

这些年，因为埋首科研，他对各种担任副院长、系主任的邀请几乎一概拒绝。但随着教学工作的深入，他越来越意识到，一些教学模式、课程体系已不适应学生需求和业内的新趋势、新方向。

2018年，张学军担任广西大学计算机与电子信息学院电子信息工程系主任。他对系里的课程体系进行了针对性的改革，添加了“人工智能”“模式识别机器人”“物联网电路”“电子信息系统”等新颖实用的课程。

在形式和内容上，为了充分调动学生的积极性、锻炼学生的能力，张学军对部分课程进行了大刀阔斧的改革。

“数字图像处理”课程的基本原理常常需要用抽象的数学表达式进行说明，学生不能形成直观感性的认识和理解。

张学军采用网络编程与边缘计算相结合的方式，有效地解决了实时响应的难点，使学生能随时随地使用移动设备学习课程的知识要点，完成各种预定的实验项目。

“数字图像处理课程虚拟仿真实验教学”最终入选第二批国家级一流本科课程。

在“电子信息系统”课程中，张学军则将课堂的主导权交给了学生。通过给学生布置具有挑战性的设计工作来锻炼学生的实践能力。

“比如一些国外已经成熟的仿真软件、编辑软件，我希望学生也能从无到有地设计出来，把过去所学的知识在这门课堂上做一个汇总式应用。”

如今，“卡脖子”难题遍布各行各业，张学军希望学生将来有一日也有这种勇气和骨气，去打破封锁。

学生直言累坏了，可是这门课程结课时，他们有的拥有了自主设计的软件著作权，有的发表了期刊论文，有的申请了专利。人人的能力都在其中得到了提升。

2021年，广西大学评选第25届“我心目中的好老师”（导师类），张学军以高票获选。

几名过去成绩较差的学生在这年的教师节给张学军送了一束花，在附带的卡片上，他们对张学军深情表达了自己在他的引导下，从抵触专业课到热爱上本专业的心路历程。

在结尾处，学生做出保证，要把过去落下的课程都补齐，争做合格的电子信息专业学生。

对张学军来说，一切的付出在这一刻都值得了。

张学军是工程师出身的教师，典型的“双师型”教师，他深知社会需要什么人才，所以从不把考试成绩当成唯一评判标准。

他重视训练学生的表达、沟通能力，关注学生在设计思维、动手能力上的表现。他把课堂的主舞台留给学生，让他们充分发挥自己的才能，自己则扮演做点评、提建议的角色。

而这正是他所培养的学生在毕业后经常能拿到高薪，被雇主认可的重要原因。

“这两年走访了不少企业，主要是看企业界有什么需求。目前，我们团队已经在跟建筑行业、生物行业的公司进行产学研合作，并获批了2022年度苏州高新区科技创新创业领军人才计划。我还担任了几家广西企业的首席技术官，接受了广西电力职业技术学校的聘书，正在共同推动相关单位的创新发展。”

无论是企业还是学校，张学军都在不遗余力地用自己的能量带动、引导着大家一起向前。

“因为只有不断努力，才能让世界变成你想要的样子。”他说。

责编 | 王芳