课程动态|“智慧审判技术装备”课程第九讲——《分数阶智能信号处理在计算法学中的应用》

2019年7月4日下午16：00，“智慧审判技术装备”课程第九讲在四川大学江安校区综合楼B座305教室正式行课。本次课程由四川大学计算机学院蒲亦非教授主讲，围绕《分数阶智能信号处理在计算法学中的应用》这一主题，重点讲解了分数阶智能信号处理的研究背景、基本理论、研究成果以及其在各个领域，特别是司法领域的具体运用。

蒲亦非教授开场首先讲解了自己与法学的缘分，从最开始对计算法学感兴趣到后来进入专业领域进行研究，再到现在取得一定研究成果的经历。接下来，蒲亦非教授通过举例，生动形象、深入浅出地讲解了什么是分数阶。通过一系列演算讲解，蒲亦非教授总结出具有分数阶微积分具有“智、多、新”的特点。

回顾了分数阶微积分的运用过程，蒲亦非教授谈到，虽然以前分数阶微积分较少应用到信号处理领域，但经过科学家们多年不懈的研究，最终得以发展，并且在更多领域得到运用。

为了让同学们更准确地理解这一技术原理，蒲亦非教授利用图示模型进行了讲解，图中紫色的线代表一阶导数常用于求极大值极小值，人工智能领域主要运用这一原理。绿色的线是二阶导数表示向上到一点再变成向下找到拐点，解决凹凸的问题。这些导数如果全画出来就是不对称的，正如图上所示的流行曲面，虽然不是对称的，但却是符合自然的。

分数阶智能信号处理的基本理论及研究成果

蒲亦非教授率先提出分数阶微积分算子，并申请了自己的第一个发明专利。随后，蒲亦非教授就这一技术的运用做了现场教学演示，通过原图与分数阶微分处理过后的图像进行对比，成功解决了以前在图像处理时会遇到的各种问题。讲到关键的地方时，蒲亦非教授画图演示，如解析函数、热传导方程、核磁共振图像处理的过程、修复图像的过程等。分数阶智能信号处理技术可以使损毁的地方逐步消失、变暗，因此可以运用于月球高清晰图像的修复。随后，蒲亦非教授现场随机选择了一幅图像，原始图像比较清晰但调整清晰度以后损失了很多信息，在放大后全是马赛克现象。蒲亦非教授通过算法技术现场处理高清还原了图片。

分数阶智能信号处理在计算法学中的应用

分数阶智能信号处理技术可以用于图像增强，其在刑侦案件中对刑侦信息，特别是对于指纹等进行处理是有很大帮助的。例如在章莹颖案件中，在破案前通过分数阶智能信号处理技术就可以最高清地修复图像，在车牌上看到9字帮助警方侦查。作案现场的情况，如污渍、血迹等都可以通过技术处理观察得很清楚，这就是智慧审判中运用分数阶智能信号处理技术解决问题的体现。

在法学领域，案件繁简分流时，可以利用数学模型、物理模型进行严格描述提高审判效率。分数阶智能信号处理技术还可以使用在信息安全领域。比如，人工智能可以运用于疲劳驾驶，法庭秩序智能监控等领域（正常的眨眼和打瞌睡的监测，打瞌睡多长时间就开始报警，正常说话到达哈欠再到呈现出疲劳状态的识别技术等）。

接下来，蒲亦非教授继续讲到，所有的人工智能都是在用梯度向量法求最优的问题。在司法实践中，研究判决规则最优化就是让算法不断进化提炼出规则。蒲亦非教授提出了分数阶的蚁群算法。这一算法的提出对于国家南沙群岛战略安全的保障，亦或快递公司的路径选择最优化等各个方面都具有现实意义，甚至会对5G时代发展下的移动通信端都会产生影响。因此，研究的主要重心应放在怎么使用进化算法，用最少的运算，最高效、最优化地算出最值。

蒲亦非教授讲到，哲学上事物是矛盾的统一体，事物总有两面性，因而二分之一阶是最容易实现的，也是最顺应自然规律的。整个课程，蒲亦非教授不断启发同学们要用科学的态度对待法学，对科学的研究需要灵感和热爱，应用科学更应关注实际；并积极倡导大家学会用学科交叉的视角去做研究，没有学科交叉清醒的认识和重视，只能局限于本学科领域是很难实现突破的。整个“智慧审判技术装备”系列课程在蒲亦非教授精彩的讲解以及对同学们融合学科交叉知识进行研究的鼓舞中圆满落幕。

“智慧审判技术装备”课程已采用同步录像，视频稍后整理后公开。欢迎大家分享学习！