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学校已经放了寒假,但陆遥还没进入休假状态。从数学领域的反问题研究到医学领域的影像重建,从基础的数学分析课程教学到高端医疗影像设备的研发应用,光是看着中山大学数学与计算科学院教授陆遥履历上的各种专业术语,就让人生出“不明觉厉”的膜拜感。尽管在这位年轻的“青年千人”看来,往返于办公室、实验室、教室和家之间“四点一线”的生活“紧张而平淡”,但在记者眼中,这种既能教学生又能带队伍、搞科研的“跨界”人生实在精彩纷呈。
“反问题”架起跨学科桥梁
陆遥的研究方向包含了数学、计算科学与医学领域,架起他交叉学科研究的“跨界”桥梁,是数学领域的反问题研究。
凡是非专业出身的人,大多对“反问题”的概念十分陌生又感觉有趣。陆遥介绍,所谓“反问题”,是与“正问题”相对的概念。
正问题是按照自然顺序来研究事物的演化过程或分布形态,从因到果正向解决问题的过程;反问题则是根据事物的演化结果,由可观测的现象来探求事物的内部规律或所受的外部影响,由表及里,倒果求因的过程。“从研究角度说,相较于符合自然顺序的正问题,由果循因的反问题通常都是很难推导、解决的。打个比方,曹雪芹创作《红楼梦》,这是人所共知的,但要从现存的史料和文物‘碎片’来恢复曹雪芹的人生经历和创作历程,则是一件万分艰难的事情,更何况这些‘碎片’信息真伪交杂,且时有含混。”
听起来云山雾罩的“反问题”,其实离我们并不遥远。陆遥告诉科技日报记者,反问题是近四十年来计算技术飞速发展背景下应运而生的交叉性学科,现在,我们的生活中随处可见反问题研究的技术应用。陆遥举例说,我们把拍“虚”了的照片,用修图软件把它变清晰,也就是“图像增强”,这就是反问题在图像处理方面的应用。再比如,高清电视运用图像处理技术把低分辨率的图像信号转变成高清图像,也要用到反问题算法。这些,都是反问题研究在成像领域的应用。
反问题在成像领域的另一个重要应用是医学上的计算机层析成像(CT),这也是陆遥十年来的主攻方向。由数学转向医学研究,是在2005年陆遥出国攻读博士时开始的。陆遥的第二导师是从事医学影像研究的,他对积分方程在医学影像的应用很感兴趣,在他的指导下,陆遥开始专攻医学影像研究。陆遥告诉记者:“数学是医学影像领域中非常重要的工具,医学影像的很多问题都可以反问题的模型和方法来解决。”
多年数学素养的积累,为陆遥在医学影像方面的攻关之路打下了良好的基础。算法问题,是计算机层析成像领域的核心技术。最令陆遥骄傲的,是他博士论文里提出的“基于连续物理模型的图像复原算法”,其研究成果发表在以“反问题、反演方法和数据反演计算”为主要内容的反问题领域国际权威期刊Inverse Problems上。由于他们是比较早在国际上提出这种算法的研究团队,发表的“基于连续物理模型的图像复原算法”的论文被Inverse Problems期刊选作年度推荐文章(“Inverse Problemshighlight”),而在该期刊每年发表的几百篇文章中,只有十几篇能获此殊荣。