聚焦信息技術領域 為產業發聲
導讀
跨界，無疑是近年來對人們工作的最高要求與評價。不止是人才，技術也只有跨界才能得到廣泛應用。可視化作為一門為跨界而生的技術，從一開始便身負重命，然而，從一個領域到另一個領域的跨界不僅僅需要時間，還要科學的方法。就此，中國圖象圖形學學會可視化與可視分析專委會與九州連線聯合推出“可視化百人談”，對可視化領域的內容及成果進行專訪，以下為九州連線採訪同濟大學教授曹楠的採訪實錄：
曹楠：國家第十二批青年千人，同濟大學教授，博士生導師，同濟大學智能大數據可視化實驗室創始人及實驗室主任，同濟大學設計創意學院人工智能與數據設計學科方向負責人。
迴歸初心 建立跨界實驗室平臺
九州連線：您與可視化是如何結緣的？
曹楠：我的經歷比較獨特。我在工業企業前前後後工作了大概十年時間。從產業到學界再到產業，最後又回到了學界，總而言之，我在產業和學界兩進兩出，最終在2016年負責成立了智能大數據可視化實驗室。
具體而言，我在30歲左右讀博士，讀書的主要原因是在工業界工作了五年，積累了一些工程經驗。但是在做實際項目過程中發現，這些工程涉及到的理論比較淺，認為有必要提高自身對於可視化這門學科的認識，所以開始攻讀博士。
畢業後，我在美國IBM繼續做可視化相關領域的工作，但是在實際工作中發現沒有辦法做我真正想做的事情，而且施展舞臺和空間比較小，所以我希望能夠回到中國成立自己的實驗室，並找到一個真正可以供自己施展才能的舞臺。回國再三選擇後，基於同濟大學設計創意學院及軟件學院成立了“智能大數據可視化實驗室”（IDVX Lab）。
▲智能大數據可視化實驗室
九州連線：為什麼實驗室的名字叫智能大數據可視化實驗室？與其他實驗室有何不同？
曹楠：我們與其他可視化實驗室的最大區別就是跨界。
首先，實驗室的名字是我們考慮已久，並且修改多次後確定下來的。它包含三個關鍵詞——智能、大數據、可視化，智能指的是人工智能；大數據指的是大數據領域，可視化指的是大數據領域中的一個部分——可視化技術。這三個關鍵詞層層遞進，同時也涵蓋了多個領域，這也符合我成立實驗室的初衷——跨界。
其次，從研究方向上而言， 我們實驗室橫跨大數據可視化，機器學習及數據挖掘、以及人機交互、三個方向， 並且在這些領域的頂級期刊及會議上均發表有相關論著。從2016年9月成立至今，在短短的兩年時間裡，我們發表了近30篇高質量論文，先後獲得了1項最佳論文獎以及三項包括ACM CHI在內的最佳論文提名獎。
最後，實驗室本身在同濟大學內橫跨設計創意學院及軟件學院兩個學院，兼顧設計思維與技術能力為一身，這本身就是一種跨界。我們在招生的過程中，也傾向於招收那些興趣愛好廣泛的學生，目前實驗室的學生 即有 設計學背景的“設計師”、也有計算機背景的“工程師”、更有一些來自物理及數學專業的“研究員“。將這些來自全國各地不同專業背景的學生組織在一起，往往更加能夠迸發出有趣的火花，推動創新。
這是我們實驗室有別於其他實驗室的最大特色， 也是我們吸引越來越多優秀學生加入的原因。
九州連線：您的實驗室確實非常有特色，它橫跨設計和技術兩個方向，讓學習設計和技術的學生可以在這裡碰撞思想與靈感，當時為什麼想要建立這個實驗室？
曹楠：成立這個實驗室的想法由來已久。首先，我本身從事可視化的研究工作多年，需要對數據的展現形式進行設計，因此設計是我工作中不可缺少的一部分。
其次，我之前在工業界工作多年，工業界一般以產品作為導向，且講究時效性。即做研究必須有用，而且要很快見到效益或成果，最後研究的成果必須應用在產品上，這是工業界追求的目標。
在做項目時，我發現項目負責人往往具有設計背景，他們能夠比較精準的對接用戶需求與技術指標，讓我們的科研成果變得有用起來，這就是他們“設計思維”的具體體現。因此，逐漸認識到了設計師的重要性，他們並不僅僅是把東西變得好看，變得藝術，更是一些創新及應用的原動力。因此我當時非常希望將來有一天能夠成立一個橫跨 “設計學”與“計算機科學”的實驗室。
成果斐然 注重理論與實踐結合
九州連線：目前您的實驗室有哪些研究成果？
曹楠：目前，在數據科學領域，我們實驗室主要專注於一種技術及其兩個主要應用方向。
一種技術指的是我們做異常檢測相關的技術。異常檢測是一個非常古老的問題，它在機器學習和數據挖掘裡面都有研究，而我們用可視化以及人機交互的方式解決異常檢測問題，最後把這些技術應用在兩個方向上。
第一個方向是做信息安全方向，比如互聯網的信息安全、金融詐騙的防範、謠言檢測，以及互聯網上社交媒體機器人賬號檢測或者異常用戶行為檢測等相關應用。
▲心電智能判讀輔助系統 作者：IDVX實驗室
另一方向則是醫療，我們想通過數據分析檢測人們相應潛在的疾病，以及患某種疾病所得到的風險。目前，我們已經開發出了兩套相對成熟的軟件系統。
九州連線：能否簡單介紹一下這兩套系統？他們是否有實際應用？
曹楠：一套系統是通過結合人工智能以及可視化技術，輔助心電圖判斷。通過分析，我們通過算法自動判讀，對於那些比較好判讀的，直接得出結果；對於複雜的異常波形，我們則會交給醫生診斷，從而節省醫生的時間。這套系統是我們在跟工業界合作，陸陸續續已經有一些相關應用。
另外一套系統是關於電子病例分析系統。我們將海量的電子病歷數據建模成事件序列數據，我們的研究課題就是通過電子病歷總結出其中潛在的規律。現在，我們把這個系統應用在阻礙慢性肺炎疾病上，輔助醫生看到病人所患疾病發展的潛在規律，以及採用什麼樣的診療方案，會得到什麼樣的治療結果。
該系統的開發，先後得到“北京中日友好醫院”，以及 “北京友誼醫院”相關專家的幫助。基於該系統，我們先後與兩家保險公司展開合作，為他們分析用戶風險，制定更加合理、智能化的保險方案。
▲電子病例分析系統 作者：IDVX實驗室
九州連線：除此之外，您的實驗室在可視化方面還有哪些研究？
曹楠：因為身處設計創意學院，我們還有一部分重要工作是用人工智能技術進行輔助設計。可視化在設計領域被歸類為視覺傳達設計，所謂的傳達就指的是怎樣與別人溝通，怎樣傳達信息。
傳達設計又包含兩部分，一部分是文字設計，一部分是視覺設計。文字設計包括字體的設計（怎麼樣讓文字變得藝術起來）以及文字的排版，讓它更好的起到放大溝通效果的作用。視覺設計則包含了文案設計、圖像設計及可視化設計，所有可視化都被歸類在這裡面。
▲實驗室一角
無論是哪一種設計，在過去往往都需要設計師花費大量精力，針對不同案例，逐一分別完成，如果能夠利用大數據及人工智能技術輔助設計，那將會大大提高設計師的生產力，把他們從繁複的勞動中解放出來。
因此我們希望通過我們過去在可視化領域所積累的相關技術，來切實的解決設計領域的若干問題。例如，最近我們在為工業設計師製作一款基於人工智能技術的，故事版編排、繪製系統，希望幫助那些不擅長手繪的設計師完成高質量的故事版繪製。
九州連線：您在研究過程中覺得可視化目前還有哪些沒有突破的難點？對此有沒有方法去解決？
曹楠：可視化的難點有很多，但是長遠來看最大的問題是如何批量生產。如果沒有通用的手段去快速應用，它就會成為制約工業化的壁壘。比如圖像識別技術可以應用在違章檢測等多個領域，它之所以能夠得到非常廣泛的應用，是因為可以批量產生。目前越來越多的人投入這一領域，希望幫助可視化批量生產。
然而，上述問題使得可視化技術的產業化變得比較難，現有的一些科研課題與實際應用相脫節，這些技術並沒有真正用來改善我們的生活。很多的研究比較超前，往往技術出來了，但不知道用在何處，也許十年後才能派上用場。而我們實驗室現在追求的其中一個目標就是讓我們的技術與具體領域相結合，讓其變的更加具有應用價值，讓領域專家接受。因此，做這個工作也很難，既要有創新，但是創新的步子又不能邁的太大，這就是一個如何平衡的問題。
我個人認為，可視化的產業化進程目前還處於比較初期的階段，雖然有在BI 領域的廣泛應用，若何讓其變得更加有用，成為我們日常生活中不可缺少的一環，仍然有很多困難有待解決。
跨界融合 在碰撞中撞出火花
九州連線：聽您講實驗室的關於人才的要求，覺得能符合要求的鳳毛麟角，您的實驗室在招生方面對學生有什麼要求？
曹楠：我們非常歡迎那些興趣廣泛，勇於不斷創新挑戰自我的學生加入我們。比如，實驗室裡邊有一個來自武漢大學軟件學院的女生，她來報考實驗室的時候告訴我，她的目標是成為一個懂技術的設計師。現在，我們實驗室裡邊其實不乏這樣有理想抱負的年輕人。
具體而言，實驗室目前按照 4（技術類學生）：1（設計師） 的比例 招生，並且制定了針對不同學生的不同培養方案。同時開設數學、計算機、以及設計 三個方向的課程。招收碩士及博士研究生。我們非常注重培養學生的科研創新能力，每一個來到實驗室的學生，包括設計師在內，都要求參與科研項目。設計師將會參與與交互設計以及可視化設計相關的研究工作，而技術背景的學生，會更多的參與到數據分析及可視化相關的工作當中。
▲實驗室成員
九州連線：關於人才培養，面對不一樣的學生，普遍講究因材施教，但最終成效甚微，您在如何培養他們可視化研究方面的能力有什麼想法？
曹楠：我們實驗室為此制定了兩套針對不同背景學生的培養方案。針對設計師，讓他們儘可能的瞭解技術。針對計算機及相關背景的學生，我們會讓他們儘可能的瞭解設計。除了完成培養計劃規定的課程以外，我們還建立了比較完備的自學制度。通過組織 “學習小組” 的方式，讓學生們以自學的方式完成必要的技術培訓。
除此之外，為了培養學生的綜合能力，我們還對新入學的同學們進行系統化的技能培訓，目的是告訴他們做事情做研究應有的方法與態度。例如，我們曾經總結了學生在求學過程中常犯的六種不同的錯誤，並以此為告誡。
▲實驗室成員
九州連線：您在實驗室教學生，或者是做系統放到產業界應用的過程中，有沒有一些比較有趣的事情？
曹楠：事情有很多，這兩年的教學生涯確認也讓我自己得到了成長，我也確實為此付出了努力。在很長一段時間裡，我們的團隊小錯誤層出不窮，工作效率低下，讓我非常頭疼。反思後我意識到這很大程度上是我的責任， 我們做事的方法與態度出現了問題，學生們缺少專業精神，也缺少“亮劍精神”，整天的忙碌讓團隊缺少了凝聚力，而我沒有明確的告訴他們應該怎麼做。
我曾經用金庸小說給學生做過一個比喻：《天龍八部》中藏經閣無名掃地老僧曾經提到，為什麼武林中的各種武術很多，唯有少林、武當派弟子的武功可以不斷精進，而其他門派的武功有走火入魔的危險。其原因在於，少林有佛經，武當有道德經，而其他派別只有術，沒有道。
而我們恰恰就是缺少了做研究、做事情的 “道”與“經”，團隊缺乏凝聚力，以及成功的魄力。為此才有了之前提到過的 學習小組（這是對學生“術”的培訓），以及技能培訓（這是對學生“道”的培訓）。 （注：中科院的彭思龍老師也曾經用這段話，用走火入魔來比喻對健康的不重視）
讓我欣慰的是，這些辦法在改善學生的精神面貌及求學的積極性方面取得了非常好的效果。
九州連線：是否有一些案例可以講述？
曹楠：記得很清楚的有一件事情，在指導學生寫論文的過程中，組裡有一位非常優秀的女學生，她各方面的技能都非常優秀，唯一的缺點就是不擅長也不願意與其他同學溝通。通常我給她一件事情，她往往會悶在心裡，然後自己去做，從來不跟別的同學討論，或尋求幫助。但是當這個任務比較複雜的時候，就會產生風險，不能及時完成。
今年我們發表在 IEEE VAST 會議上的一篇論文，就險些因為這個問題，在第二輪論文評審的時候被拒掉。我非常嚴厲的批評了她，事後在她寫給我的反思信中，她做出瞭如下深刻的總結：“我認為所謂團隊意識，就是要站在隊友的角度去考慮問題，儘量為隊友製造便利。團隊合作中，不可能遇到每一個隊友能力都很強，總會有隊友不知道如何解決問題的時候。解決隊友遇到的問題，提供思路才是一個leader的責任“。這讓我非常欣慰，切實的看到了學生的成長。
結語：可視化作為與應用結合異常緊密的技術，從誕生之初，便身負跨界融合的使命。然而，跨界的人才往往需要豐富的工作經歷來鍛造，讓不同領域的學生碰撞思想，不同學科的知識迸發火花，或將成為培養跨界人才的有效方式。
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