——記人工智能與大數(shù)據(jù)學院多模態(tài)設備健康評估與安全監(jiān)測研究團隊

當前，人工智能技術引發(fā)的產業(yè)變革正在加速演進，如何在新一代信息技術與傳統(tǒng)生產場景的深度融合中尋找產學研合作的“突破點”，成為高水平應用型大學組建創(chuàng)新型科研團隊、匯聚優(yōu)秀人才、整合科技資源、搭建創(chuàng)新平臺、催生高質量成果的“關鍵”。

2017年，合肥學院人工智能與大數(shù)據(jù)學院充分利用大數(shù)據(jù)和人工智能領域的技術和人才優(yōu)勢，與地方行業(yè)企業(yè)進行聯(lián)合技術攻關，成立了安徽省城市基礎設施大數(shù)據(jù)技術應用工程實驗室。同年，圍繞基礎設施大數(shù)據(jù)產業(yè)發(fā)展的大數(shù)據(jù)建模、多模態(tài)信息智能分析等問題，組建了多模態(tài)設備健康評估與安全監(jiān)測研究團隊。

這一年，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的張琛博士入職合肥學院，成為人工智能與大數(shù)據(jù)學院的一名“青椒”。在安徽省城市基礎設施大數(shù)據(jù)技術應用工程實驗室常務副主任陳圣兵教授的鼓勵與指導下，張琛老師快速成長為多模態(tài)設備健康評估與安全監(jiān)測研究團隊研究骨干，開啟了她在多模態(tài)信息智能分析領域的深耕與探索。

回憶這7年的“產學研”生涯，張琛感觸很深。

從最初“興趣驅使”科研，到如今“解決企業(yè)的技術需求”的產學研合作，她在一次次與企業(yè)對接的磨合錘煉中不斷調整自己的“科研目標”。她深知，只有解決了行業(yè)用戶的實際需求和行業(yè)痛點，才是推動應用型科研成果轉化的有效方式。

例如，團隊最初利用視頻監(jiān)控、紅外傳感器檢測設備表面缺陷和設備故障，實現(xiàn)設備健康評估和安全檢測。但在與企業(yè)深度對接過程中，張琛和同事們逐漸發(fā)現(xiàn)單一的“視覺研判”方式在現(xiàn)場檢驗中存在著許多問題，不但視頻設備產線布置成本高，而且也易被遮擋干擾，無法精準識別和分析工業(yè)設備故障。此后，他們嘗試了很多方式去解決這一“現(xiàn)實”問題，通過對圖像、視頻、文字、音頻等不同模態(tài)數(shù)據(jù)進行分析，最終找到了一種基于多模態(tài)的無損檢測研究新方向。

2022年，在陳圣兵教授的帶領下，團隊研究重心逐漸轉向“音頻檢測”領域，通過采集聲音、超聲、次聲波等主被動聲源，收集聲紋并建立相應聲紋庫，借助聲紋對設備狀態(tài)進行建模與智能分析。這種利用大數(shù)據(jù)建模技術研發(fā)的新型檢測技術在生產過程中可以輕松實現(xiàn)“全天候、不停機、無損”的檢測效果，大大提升了設備監(jiān)測的準確度和便捷度。

想讓科研成果落地，不僅要善于發(fā)現(xiàn)企業(yè)“真問題”，還要善于結合產業(yè)需求解決企業(yè)的“真難題”。

團隊結合不同類型企業(yè)、不同種類工業(yè)設備的實際情況，不斷了解企業(yè)最新需求、調試最優(yōu)參數(shù)、尋求最佳建模方式，先后與科大訊飛、科大國創(chuàng)等行業(yè)領軍企業(yè)聯(lián)合攻關，開展地下管網(wǎng)、公路橋梁、工地設施等復雜場景健康評估和故障預警、環(huán)境監(jiān)測。例如，與北京聲學所、安徽云磬科技產業(yè)發(fā)展有限公司等企業(yè)合作中，為解決聲音采集采購成本高的問題，團隊自主研發(fā)了聲音采集卡，研發(fā)成本降低了近70%。針對化工設備腐蝕、泄露等問題，團隊采取以超聲監(jiān)測為主的方式進行安全監(jiān)測。

近年來，團隊聚焦關鍵問題，發(fā)揮算法優(yōu)勢，相繼提出了多模態(tài)大數(shù)據(jù)協(xié)同建模、啞設備聲學檢測、域泛化聲音異常監(jiān)測、復雜環(huán)境下設備健康評估等原創(chuàng)性算法，構建了“城市管網(wǎng)智能監(jiān)測預警與交互平臺”“空氣污染預測預警系統(tǒng)”“面向云數(shù)據(jù)災備服務的運維服務綜合管理平臺”等應用平臺，解決了傳統(tǒng)單一模態(tài)數(shù)據(jù)檢測的痛點、難點，大幅提升惡劣環(huán)境下工業(yè)設備故障檢測精度和數(shù)據(jù)分析效率。目前，“面向混合云的數(shù)據(jù)中心認知運維關鍵技術”“化工關鍵靜設備機器聲紋語料庫構建及核心算法模型”“冶金行業(yè)關鍵設備監(jiān)測及產品檢測系統(tǒng)中多頻譜聲紋核心技術”已在合作企業(yè)得到產業(yè)化應用推廣。

圍繞工業(yè)大數(shù)據(jù)和新基建發(fā)展需求，團隊不斷探索教育、科技、人才一體推進良性循環(huán)的有效路徑，“煉”成了一支包括碩士生、博士后、專職研究人員、工程師、教師在內的多層次研究隊伍。多層次的隊伍既能“頂天”，又能“立地”，先后獲得國家自然科學基金項目、安徽省重大科技攻關項目、安徽省揭榜掛帥項目、安徽省重點研發(fā)項目多項，在Expert Systems With Applications等高水平期刊和國內外學術會議上發(fā)表SCI、EI高水平論文多篇，授權發(fā)明專利5項，軟件著作權10余項。團隊培養(yǎng)的首屆畢業(yè)生被新西蘭惠靈頓維多利亞大學錄取為全職博士，入職能源國企、專精特新企業(yè)等。

陳圣兵表示，“我們團隊很少去做‘趕時髦’的研究，一直專注于以數(shù)據(jù)思維解決實際問題，建立聲音、圖像、紅外、振動和聯(lián)機數(shù)據(jù)融合模型并開展智能決策分析研究方向，致力于在基礎研究與技術應用方面都做到極致，現(xiàn)在的工作重點除了持續(xù)科研攻關，還要在培養(yǎng)青年人才、優(yōu)化團隊整體結構方面下功夫，希望未來能為合肥市乃至安徽省大數(shù)據(jù)行業(yè)發(fā)展做出更多貢獻，讓應用型科研成果在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中釋放更大的新動能。

（黨委宣傳部 科研處 人工智能與大數(shù)據(jù)學院 學生記者 王文浩）