2022年CSIAM应用数学落地成果认证名单

（项目名/主要完成人/项目简要）

OFDM系统高频相位噪声消除

薛江、孟德宇、徐宗本

随着5G时代的到来，移动通信向着“高频率，大带宽”演进，高频结合多天线技术，移动通信的传输速率预期将得到几倍甚至十几倍的抬升。但是，随之而来的高频器件失真问题成为影响移动通信系统性能突破的瓶颈，其中相位噪声正是最主要的影响因素。

解决相位噪声问题，通常有两种方式。第一，采用更高精度的物理器件，但是高频高精度器件的主要供应商无一例外都受到美国的技术管控，国内无法获得。第二，通过算法研究，用先进的数学技术来弥补器件的不足。本项目正是采用这种方式解决了相位噪声问题。

本项目采用了元学习思想，利用少量的导频作为“元数据”，利用海量的非导频数据作为“脏数据”，设计基于元学习相噪消除网络，利用导频数据提供的有效梯度与非导频数据梯度之间的相似性，从非导频数据中恢复出大量的可信数据，将其判决结果作为导频来使用，这种方式非常有效的解决了相位噪声估计所面临的导频不足问题。

实验表明，采用元学习思想设计的相位噪声消除方法，在高频高阶调制场景下，距离相噪的完美消除仅仅相差0.3dB，系统传输速率基本接近理想值，在国产非受控器件上，距离完美消除仅相差0.8dB 。该结果已经通过华为的转化认证，在传统通信场景，WIFI都有广泛的应用前景。

超声人工智能诊断系统

孔德兴、吴法、王守超

本项目通过引入旋转不变性、Split Dropout等新概念，设计了一种新型的深度学习算法，并在此基础上，针对甲状腺结节智能诊断研发出一套《超声人工智能诊断系统》。该系统能快速探测甲状腺超声图像中的甲状腺结节、自动标出结节的具体位置并精确探测其边界，测量其面积，同时给出结节的良恶性结论并自动生成超声报告。

本项目产品已在700多家医院得到了成功应用，并实现了产业化，取得了良好的社会效益和经济效益。国务院副总理孙春兰到浙江大学医学院附属第一医院实地考察了该系统的应用情况，并给予了充分肯定。2019年杭州市西湖区人大会通过票决，该系统被票选为“十大民生实事”之一，已在所有街道医院部署，有45000多人利用该系统进行诊断，为国家分级诊疗提供了新思路；该分级诊疗模式受到了国家卫生健康委及业界的高度赞赏，称之为“西湖模式”，并入选国家卫生健康委人工智能应用落地30最佳案例。中央电视台《走近科学》对该系统进行了报道，在学术界、产业界等领域引起了重要反响；该成果被人民日报作为数学与医药交叉领域中的标志性成果进行了报道；潘云鹤院士在“2019年世界人工智能大会”报告中介绍了该成果，评价为：“这是中国医疗装备走向世界前沿的重要机遇”。

云计算资源管理的智能决策方法

李济炜、孔祥云、印卧涛

当前各行各业系统在逐步上云，对云计算服务的需求量和安全稳定要求越来越高。阿里云ECS拥有超过百个大型机房，单个集群物理机规模达10万以上。在这种大规模下，面临的技术挑战尤其复杂。

达摩院的决策智能团队与阿里云的ECS团队，从2017年开始紧密合作，共同完成了多项云计算资源管理的智能决策方法的研究和落地，每年为阿里云节省数亿元成本。

一、异常监控与诊断。将云服务器故障诊断的需求抽象为在高维度空间中定位出关键组合的组合优化问题，并设计多种高效求解方法，辅以时间序列智能异常检测算法，构建云服务智能故障检测与诊断分析工具。故障洞察准确率大于90%，风险排查提效近百倍。

二、库存需求预估。如通过仿真的方式来评估用户保障配额quota对应的指标，并通过不需要梯度的黑盒优化的算法进行求解，产出的quota值需求满足率＞99.5%。

三、碎片整理调度。对于虚拟机频繁创建和释放造成了碎片化资源浪费问题，建设阿里云库存重调度决策系统，以MindOpt数学规划求解器为核心，基于块坐标下降的逼近求解框架，并增加领域预处理和启发式方法，实现快速求解。其中MindOpt线性规划求解器是团队在2020年开始发布的通用求解器，近两年不断更新，获得不错的成绩，当前正开放在阿里云官网，可免费下载使用。