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随着以人工智能为代表的计算机技术的快速发展，人工智能在多个领域中发挥着独特作用，它推动各个领域的创新变革，以及为跨学科解决复杂问题提供了有前景的应对方案。然而，当前人工智能技术仍面对诸多问题，如技术范围覆盖面不全面、单一领域贯穿性不足等。因此，有必要进一步探讨人工智能技术加速赋能专业领域的研究方法。2024年7月6日，由黑龙江省计算机学会、哈尔滨工业大学感知计算研究中心、黑龙江大学创业教育学院联合主办，黑龙江省计算机学会计算机应用专委会（以下简称“省学会计算机应用专委”），黑龙江省恒讯软件研究院联合承办的观点论坛：“AI4Science人工智能技术如何加速赋能专业领域研究”于黑龙江大学汇文楼负一层创客社区会议厅顺利举行。论坛流程包括学术报告和思辨讨论两个环节。本次论坛邀请了来自省内外大学、医院及企业等不同学科、行业背景的20余名专家学者从多个角度进行了深度思辨和讨论。本次论坛由省学会计算机应用专委主任委员、哈尔滨工业大学计算学部感知计算研究中心主任 王宽全 教授担任论坛主席，省学会计算机应用专委秘书长、哈尔滨工业大学副教授 骆功宁 担任执行主席。受邀出席本次论坛的报告嘉宾有哈尔滨工业大学副教授 赵森栋 、哈尔滨医科大学附属肿瘤医院 张显玉 教授、黑龙江省黑土保护利用研究员的 史风梅 博士和哈尔滨医科大学附属第四医院副教授 董庆 。出席本次活动的嘉宾还有省学会计算机应用专委副主任委员、黑龙江省恒讯软件研究院总工程师 李晓坤 ，东北大学 徐礼胜 教授、哈尔滨工业大学助理教授 李向宇 、黑龙江大学副教授 张薇 、黑龙江大学 桂忠艳 博士、哈尔滨理工大学副教授 宋显华 、哈尔滨理工大学 谢巍 博士、佳木斯大学 李殿奎 教授、哈尔滨医科大学附属肿瘤医院副主任医师 韩雪 、哈尔滨医科大学附属第一医院 刘盈 博士。哈尔滨工业大学、哈尔滨医科大学和黑龙江大学部分博士、硕士参与了本次活动。
论坛伊始
首先，由论坛执行主席骆功宁主持了四场精彩的引导发言。哈尔滨工业大学 赵森栋 作了题为《面向智慧医疗的大语言模型微调技术研究》的专题报告。赵森栋 强调了大语言模型，如GPT系列模型，在各种自然语言处理任务中表现卓越。为了使这些模型更适应特定的应用场景，研究人员通常采用一种被称为“微调”的技术。微调是在大规模数据集上预训练模型然后在特定任务的小型数据集上进行精细化训练的技术。赵森栋的报告深入探讨大语言模型的“微调”技术，包括指令微调、提示微调、低秩适配微调、知识微调等技术。针对智慧诊疗场景的特殊性，深入介绍知识微调方法在医学大模型“本草”上的研究与实践工作。图2 副教授赵森栋引导发言
哈尔滨医科大学附属肿瘤医院的 张显玉 教授，从医生的视角出发作《游离核酸、类器官，乳腺癌个体化诊疗》的主题报告。报告分享了乳腺癌诊疗过程中实际面临的新现象以及可能会用到的新技术。张显玉 首先介绍了乳腺癌诊疗的发展历程，得益于人们对乳腺癌的认知越来越清晰以及对有效药物的发现，乳腺癌手术逐渐从大范围手术发展到保乳手术，再到目前的手术豁免时代。在此基础上，张显玉 深入探讨了游离核酸和类器官技术在个体化诊疗中的应用。游离核酸技术在乳腺癌早期诊断和治疗监测中显示出巨大潜力，通过血液样本检测游离核酸，可以实现对肿瘤的非侵入性监测，从而提高诊断的准确性和实时性。类器官技术则利用患者肿瘤细胞在体外培养出类似于原始肿瘤的小型器官，能够更好地模拟肿瘤微环境，从而用于药物筛选和个体化治疗方案的制定。之后，张显玉 介绍了手术豁免时代中必须保留的技术以及未来可能会用到的基于基因诊疗的肿瘤诊疗模式，强调这些新技术在提高诊疗精准度和个体化治疗中的重要作用，为人工智能在乳腺癌诊疗中的应用指明了方向。![]()
黑龙江省黑土保护利用研究院 史风梅 介绍了多元有机废弃物通过厌氧发酵技术转化为生物天然气的研究成果。该技术不仅能实现废弃物无害化处理，还能制备清洁能源，降低对化石能源的依赖，是我国实现“碳达峰”和“碳中和”战略目标的重要途径。史风梅 还详细分析厌氧发酵技术在实际应用中面临的内源性因素、外源性因素和发酵条件因素三类抑制因素。此外，史风梅 还研究了糠醛抑制的应对策略。他通过将富含糠醛的工业废水与牛粪进行联合厌氧发酵，验证了在适当混合比例下的可行性。结果表明，半连续系统对糠醛的耐受性优于批次系统。史风梅的报告展示了厌氧发酵技术在处理有机废弃物和生产清洁能源方面的巨大潜力，为我国实现绿色低碳发展目标提供了有力支持。图4 史风梅博士引导发言
哈尔滨医科大学附属第四医院 董庆 教授，作了题为《基于冠状动脉中心线技术的心外膜易损斑块的风险评估研究》的学术报告。董庆 强调当下心血管疾病仍是全球头号死亡原因，而无创冠状动脉血管造影（CCTA）已成为评估心血管风险的首选诊断方法。该技术能够全面评估心血管风险，减少侵入性造影需求，指导药物治疗及血运重建术。董庆详细介绍了利用冠脉中心线技术评估心外膜易损斑块风险的方法。该技术包括形态学分析、距离变换、数学建模和神经网络等步骤，提出了一种基于CCTA易损斑块特征数值的定量评估方法，摒弃了传统的半定量分析，为临床诊疗提供了更加精准的评估工具。通过董庆的报告，展示了这一新方法在改善心血管疾病患者临床结局方面的巨大潜力，让人们意识到人工智能技术在医疗领域也大有可为，未来在疾病预防和治疗中也会得到广泛应用。报告结束后，与会嘉宾茶歇时有更多的直接交流机会，并合影留念。茶歇结束后，围绕“AI4Science人工智能技术如何加速赋能专业领域研究？”的主题，在场嘉宾们展开了深入的思辨。![]()
图6思辨开始
在专业领域还有哪些环节需要计算机技术支撑？
哈尔滨工业大学副教授骆功宁指出：医学诊断领域中的智慧诊疗技术发挥着巨大作用，需要计算机技术做出强力支撑，可以加快医学影像的分析速度，提高准确性，同时多模态和知识图谱等方法的研究，可以进一步提升智慧诊疗模型的能力。此外，骆功宁认为智慧诊疗技术可以用于治疗、药物研发、疾病机理的认识等环节。哈尔滨医科大学附属肿瘤医院副主任医师韩雪提出：在专业领域中，计算机技术的支撑尤为重要。结合她自身的肝癌研究方向，以及张显玉教授和副教授董庆的引导发言，对计算机技术在医疗领域的应用进行了深入分析。结合张显玉的研究，韩雪指出，乳腺癌的个体化诊疗依赖于精确的基因分析和诊疗模式。人工智能在这一领域的应用，可以提高诊断的准确性和治疗的针对性，为乳腺癌患者提供更好的预后管理。同时，这一技术也可以推广应用于肝癌等其他癌症的诊疗中。此外，副教授董庆的研究展示了人工智能在心血管疾病诊断中的巨大潜力，韩雪认为，这一技术同样可以应用于肝癌的诊疗中，通过智能分析和模型预测，优化治疗方案，提升患者的生存率。哈尔滨医科大学副教授董庆认为：计算机技术在医学影像学和心血管诊疗领域的广阔前景。这些技术包括形态学分析、距离变换、数学建模和神经网络等步骤，摒弃了传统的医学影像分析，为临床诊疗提供了更加精准的评估工具。董庆总结道，计算机技术的深入应用将推动医疗领域的革命性变革，为患者提供更优质的医疗服务，同时计算机技术在医疗领域的应用不仅能够提高诊断和治疗的准确性，还能为个性化医疗方案的制定提供强有力的支持。未来，随着人工智能技术的不断发展和完善，医疗领域将迎来更多创新和突破。![]()
哪些专业场景下的人工智能技术需要被优先开发？
哈尔滨工业大学副教授骆功宁强调：医疗影像技术作为一种当前相对成熟的智慧诊疗技术，应当继续被优先开发。因为在医疗影像研究的过程中，其研究方向和研究目标是明确的，评价方法也是明确的，即结合现有的医学知识能够良好验证医疗影像技术所呈现的成果。哈尔滨工业大学副教授赵森栋提出：在讨论人工智能技术的优先开发场景时，医疗行业无疑是关系民生的头等大事，必须优先考虑和推动。赵森栋重点探讨了知识微调方法在医学大模型“本草”上的研究与实践，这些技术能够显著提升人工智能在医疗领域的应用效果，尤其在智慧诊疗方面，能更精准地满足医疗场景的需求。因此，在优先开发的专业场景中，医疗行业应当作为首要关注点。通过大力发展和优化人工智能技术，尤其是针对医疗场景的微调技术，可以提高医疗诊断和治疗的效率和准确性，从而显著改善患者的临床结局。这不仅有助于推动医疗行业的智能化升级，还能切实保障人们的健康和生命安全，是人工智能应用中最具潜力和社会意义的领域之一。黑龙江省黑土保护利用研究院博士史风梅认为：农业和资源环境领域与人类生活息息相关，尤其在当前全球气候变化和资源紧张的背景下，如何高效、环保地处理和利用农业废弃物成为一大挑战。史风梅指出，寒区的粪污处理与利用在农业生产和环境保护中起着关键作用。农业和资源环境领域的人工智能技术开发应当被优先考虑。这不仅有助于解决粪污处理和利用问题，还能通过高效的资源循环利用，实现环境保护和农业可持续发展。史风梅还认为以下几点值得重点关注：智能化粪污处理系统通过传感器和数据分析优化厌氧和好氧处理过程，提高处理效率和资源利用率；智能农业管理平台集成环境监测、农作物生长分析和智能决策支持系统，提高农业生产效率和农产品质量；资源环境保护技术开发智能环境监测和污染防治技术，提升环境保护和治理能力。优先开发这些领域的人工智能技术，将对农业的可持续发展和资源环境的保护产生深远影响，从而推动整个社会的进步和繁荣。如何加速AI对各领域的研发赋能？
哈尔滨工业大学副教授骆功宁指出：医生和人工智能技术可以互相合作。通过合作整合多家医疗机构的数据，开发出更强大的癌症智慧诊疗模型，从而更好地应对癌症智慧诊疗的挑战。这种合作和数据整合的方式可以提高模型的精确度和普适性，因为使用更大规模的数据可以更好地捕捉各种情况下的模式和趋势。通过赋予人工智能技术先进性、实用性、数据的一致性与任务的明确性等关键属性，AI可以更好地对各领域的研发进行深掘。骆功宁以药物靶点相互作用为例揭示AI对药物研发行业的赋能，AI模拟测试的应用不仅提高了研发效率，还为新药的发现和开发提供了新的途径。各领域应积极推动AI技术的研发和应用，促进科技与产业的深度融合，为社会发展带来更多创新和突破。
哈尔滨工业大学副教授赵森栋提出：医疗影像技术作为一种当前相对成熟的智慧诊疗技术，应当继续被优先开发。因为在医疗影像研究的过程中，其研究方向和研究目标是明确的，评价方法也是明确的，即结合现有的医学知识能够良好验证医疗影像技术所呈现的成果。赵森栋同时探讨了国内外学术氛围的差异，提出应适当改变现有的科研模式，从自上而下逐步演变为自下而上的科研模式。具体来说，应从老师引导学生做固定课题或现有课题，转变为学生自发探讨，发现新的具有生命力的课题。这种转变有助于提升当前学术氛围，加强自主创新能力。
哈尔滨医科大学附属第四医院副教授董庆认为：技术的突破是医生被动参与，技术的应用是医生主动引领。在医疗技术领域，特别是在涉及到新技术的突破时，医生的参与可能会因技术的复杂性和不确定性而相对被动。新技术的研发和突破可能需要大量的科研和实验，医生可能在这个阶段扮演更多的是顾问或参与者的角色，为技术的发展提供临床需求和指导。而在技术的应用阶段，特别是一些小规模的、已经相对成熟的应用上，医生往往能够发挥更主动的引领作用。医生能够更好地理解技术的潜力，将其应用到实际的临床环境中，从而优化诊疗过程、提升患者治疗效果。
图9嘉宾合影
此次论坛成功汇聚了众多专家学者的智慧，对人工智能在各专业领域的发展和应用进行了深入探讨，为相关领域的研究和实践提供了有益的指导。三个议题集中探讨了人工智能在现代科研体系中的地位、影响及未来发展。首先，嘉宾们普遍认为人工智能技术在医学的各个环节中均展现出巨大的潜力和价值，能够提高诊断的速度和准确性、实现个性化治疗、助力药物研发，并有效地融合多模态数据，嘉宾们同时也分析了人工智能与农学，环境学的结合可以做到像计算生物学，计算化学一样成为一个崭新的交叉学科，并提到黑龙江作为中国农业第一大省，有广阔资源可以利用，是大有可为的研究方向。其次，专家们对人工智能技术的优先发展方向进行了探讨。首当其冲的是医疗影像技术，因其成熟度高、研究目标明确并可进行有效验证。药物的AI模拟测试为药物研发带来新的契机。不仅技术的先进性是考量标准，技术的实用性、数据的一致性与任务的明确性也被普遍视为决定性因素。同时，专家们对人工智能与农业、资源环境等学科的融合作了积极的畅想，农业作为最基本的民生，人工智能必将对农业的可持续发展和资源环境的保护产生深远影响。最后，关于人工智能技术对各专业领域的加速赋能，大部分专家认为技术应始终围绕临床需求进行，并强调医生与拥有专业医学素养的计算机人才在此过程中的核心和不可替代的角色。
论坛结束后，论坛执行主席骆功宁对活动进行了总结，再次感谢嘉宾们的精彩发言和积极讨论，期待未来有更多的合作与交流。
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