SIGMA(Sensing IntelliGence and MAchine learning group) AI抗疫先锋队 ,由武汉大学计算机学院、人工智能研究院的杜博教授团队和测绘遥感信息工程国家重点实验室的张良培教授团队成员组成。该团队在杜博教授的带领下,与武汉大学人民医院放射科查云飞主任团队协作,在疫情期间研发了新冠肺炎CT影像智能诊断系统,部署于武汉大学人民医院及意大利Humanitas大学附属医院等国内外医疗机构,为抗击新冠疫情做出了重要的贡献。
而这次的成功,在2019年便奠下了坚实的基础。2019年以来,SIGMA团队在科研领域取得了多项成果。据不完全统计,2019年Sigma小组共发表四十余篇论文,涵盖多个顶刊、顶会,如TIP、CVPR, ICCV, AAAI等。团队成员曾获得2019年湖北省自然科学一等奖、2019年科睿唯安“全球高引学者”称号、2019年首届全国人工智能研究生创新大赛二等奖以及2019年MICCAI MLMI Workshop最佳论文奖等奖项和荣誉。各位老师在细心指导同学们获得成绩的同时,也取得了诸多成就:王增茂老师成为计算机学院第一位博新计划入选者;董燕妮老师成为小组第二位香江学者;张乐飞老师任职人工智能研究所副所长;杜老师获批湖北省千万级重大专项项目,并且任职国家多媒体软件工程技术研究中心主任,同时作为牵头人创办武汉大学人工智能研究院。
(新冠肺炎CT影像人工智能处理系统演示图,
图片由受访者提供)
“我们的使命”
谁也没有料到,疫情会爆发得那样猛烈,以至于人们还没来得及做好一些准备,就不得不开始直面不断出现的危机。
2020年1月底,疫情爆发。 阴霾笼罩下武汉人人自危,大量出现不明症状的患者害怕感染,纷纷涌向医院。武汉大学人民医院作为抗疫一线医院,承受了非常大的压力。在疫情初期,新冠肺炎主要的检查手段是CT影像诊疗技术,医生对病例的CT影像只能通过肉眼分析,耗时约为5-15分钟,效率较低。但当时的胸部CT数据已达到高峰日均500以上, 如果不能提高诊疗效率,治疗就有可能会被耽误,“医疗挤兑”现象也会愈来愈严重 。
SIGMA团队从合作的医生那里了解到了这个情况。“ 当时这个情况非常紧急,作为人工智能领域的研究者,我们觉得自己应该做些什么 。 恰好当时(武汉大学人民医院)放射科的很多医生提到用CT影像做新冠肺炎的确诊和分型非常重要。”在武汉, CT影像诊疗技术一定程度上可以作为一种相对精确的标准,但由于当时医患比例相当不平衡,加之医生肉眼分析CT影像用时长、效率低,可谓“不堪重负”。 “我们的人工智能恰好可以学习医生的知识和经验,又快又准地做这个事儿。”
(SIGMA团队领导人杜博教授,图片由受访者提供)
疫情来势汹汹,高危病毒无处不在。 人类社会像是经历了一次宏大的洗牌,相似的危机感被平均分配到了每一个人身上。 在医学人工智能领域有丰富知识的的SIGMA团队成员们,也难免彷徨、迷茫,甚至恐慌。 “武汉人这封城两个月的心理,多半情况下就跟笼子里的鸡一样,不知道哪天就被抓出去杀了。”SIGMA团队的主导人杜博教授用了一个很诙谐却也非常真实的说法来描述他们的心理压力。恐慌无法避免,未知事物触发情绪危机是生生不灭的生物本能。
恐慌褪去后,消沉与奋进寓于一瞬之间。 面对这样一个节点,SIGMA团队的成员们很快便冷静下来开始了思考。尽管他们不能像医护人员一样在一线救死扶伤,但身为科研工作者,帮助医生更快地实现确诊和分级分诊、解决“医疗挤兑”现象是他们的使命所在, “ 好钢要用在刀刃上”,SIGMA团队在一片人心惶惶的喧嚣中找到了属于自己的定位。
于是, 他们主动请缨, 决定发挥自己在医学人工智能与计算机视觉领域的技术积累与优势,与武汉大学人民医院共同研发一套新冠肺炎CT影像人工智能处理系统 , 助力前线医生筛查病例,对抗疫情。
信念面前,没有困难
研发工作从2月上旬开始,到2月底研究成果便初次投入实际使用。 不到一个月的研发过程背后,是超乎想象的艰难。
SIGMA团队成员,2019级博士生唐迁与2020级博士生李亚鹏离开武汉的第二日,武汉便封城了;而身为武汉人的另一名成员,2019级博士生熊宇轩被困在了家里,无法出门。成员们或滞留学校,或居家隔离,物理位置分散,沟通便成了一大问题。这还不是最糟糕的——远程交流和数据传输非常依赖网络,但居住乡下的成员所具备的网络条件难以支持长时间的工作。 2015级博士生朱其奎回忆起当时在老家的情况, “一开始是蹭邻居家的网,我就搬着小凳子坐到一个离邻居家比较近的地方,然后把电脑放在另一张凳子上,再坐在小凳子上。就这样经常搞到了1、2点多,而且有时信号特别不好。”朱其奎在工作时需要首先通过本地的计算机连到实验室的计算机,通过实验室的计算机再连到服务器。 正常情况下一两秒即可完成的操作,由于经常性的网络卡顿反而成为了一大难题。
除了硬件条件的障碍,陌生学科的知识也在挑战着这些年轻人。 要研究CT影像处理系统,得自己先学会分析CT影像。学会了分析CT影像之后,还要训练人工智能算法,工作量非常密集。负责数据标注的熊宇轩坦言,如此庞大的工作量确实给他一种体力透支的感觉。“比如说一个病人的CT片子可能有六七百张切片,其中和肺部相关的可能有四五百张,数百张照片都需要一一用肉眼去过。这样下来大约有上万张甚至几十万张的阅片量。”
坚定的信念,成了这群科研工作者在战胜困难时的武器。 “就想尽快做出来,做出来以后好好的。”李亚鹏说道。
我本布衣,为家为国
在谈及研究过程中在谈及研究过程中个人遇到的困难时,语音那头的李亚鹏声音有些低落。 在疫情期间,他的母亲因为严重的腰椎间盘突出,不得不被送入医院。
“那天我想让我妈妈住院,但是我妈就是死活不同意,我也不知道她到底是因为关心钱的原因还是别的什么原因。但在医院检查的时候妈妈很痛苦,已经完全没法下床了。”李亚鹏拗不过母亲,只好将她带回家养病。与此同时,研发的紧迫性也迫使李亚鹏必须时刻进行工作。因此,他搬到母亲的屋子里并坐在她身边,一边工作,一边照顾母亲。
“家”与“国”这两个字眼不断被SIGMA团队成员提及 。无论是家还是国,都是他们所维护和热爱的,并愿意为之付出贡献的。 “身边很多同学朋友包括一些亲戚都有确诊的,甚至有些人的家人被夺去了生命。你就会想,怎么会变成这个样子,自己能不能做些什么事。”在他们看来,身为知识分子就必须担当起责任。“把论文写到祖国大地上,还要学以致用,用自己的所学帮助社会进步”。这是属于他们的荣光。
当然,除了荣耀与成就之外,他们也有遗憾。 “如果有更好的条件,大家能够在一起开发的话,可能我们软件的开发进程会大大缩短,(研究成果)可能就会更早地被部署应用到医院。”
无论如何,SIGMA团队已然在他们的领域展现出了强大的生命力。作为一个团队,他们始终是一群人在战斗。 “比如我们工程组的恽爽,他当时几乎复制了整个前端模块的构建,高莉是我们的设计师和测试工程师,然后兰猛然后完成了肺部和病灶直方图的任务。然后还有陈子晞同学完成了比较难处理的废液分割任务,还有吴爽完成了病灶分割,图像渲染的任务,张超他除了辅助前端开发,还完成了单元测试工作。” 唐迁对团队成员们各自的贡献如数家珍。
熊宇轩接过话头,“除了杜老师和我们几个人之外,其实后面还有很多人都在做这样一个工作。我们整个团队,包括我身边的每一个人,其实都为抗疫做出了很大的贡献。”
“每个人都是平凡的英雄。” 他语气郑重地说。
(团队合影)
附:SIGMAAI抗疫先锋队全体成员名单
项目总负责人:杜博 教授
项目总顾问:张良培 教授
技术顾问组:张乐飞 教授、武辰 副教授、罗甫林副研究员、王增茂 副研究员、刘菊华 副教授
核心算法组:朱其奎、熊宇轩、李亚鹏
前端和后台开发组:唐迁、恽爽、朱其奎、熊宇轩、刘畅、兰猛、高莉、张超
数据标注组:陈子晞、宣文杰、韦秋辞、朱其奎、旷小欢、熊润泽、张鑫、廖健东、熊宇轩、邹丹冰、李璟瑜、李之豪、李亚鹏、刘子翼、钟起煌、廖明辉、万国佳、纪颖、刘佳、汝理想、吴爽、胡美琪、杨佳琪、刘天阳、朱德辉、刘新宇、唐俊哲
沈葳 王旭彬 | 记者
刘欣昊 | 编辑
董硕 | 排版
娄星宇 | 审核
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