——记香港科技大学计算机科学与工程系教授张黔

本刊记者　吴 彪

　　
　　她是IEEE Fellow，也曾是微软亚洲研究院历史上最年轻的主任研究员，她是2004年度麻省理工学院《技术评论》的“世界百名青年创新学者”、2003-2005年度IEEE通信协会亚太最佳青年研究员奖唯一的获奖者，也是2012年何梁何利基金科学与技术创新奖的获得者……张黔，这位出生于70年代的年轻女科学家，就这样，温婉地走进了人们的视野中……????　　　
　　与张黔教授初次交谈，你会被她温柔典雅的风范吸引。略带南方口音纤软的声调，亲切随性的笑容，让人感觉平易近人的同时，也不禁疑惑，这样一个纤纤女子，是如何带领团队攻克计算机领域一系列技术性难题，从而一步步攀上一个又一个技术顶峰的？
　　谈话的内容从张黔教授供职的香港科技大学切入，纤纤女子变身女科学家，高端精深的技术术语以温软的女声娓娓道来，团队目标的技术蓝图，从技术推动产业发展到技术与产业的完美结合，在张黔教授侃侃而谈的话语里，象牙塔里晦涩艰深的技术也渐渐变得熟悉易懂。整个谈话过程中，张黔教授的思路流畅而活跃，眼睛里闪着睿智的光。
　　
“我与科大之间是偶然的缘分”
　　
　　香港科技大学是一所成立于1991年10月的研究型大学，亦为香港八所受政府大学教育资助委员会资助、并可颁授学位的高等院校之一。与内地那些历史悠久的高校相较，香港科技大学无疑是年轻的。然而，成立至今虽不过短短20载，但这所年轻的高校却充满了生机与朝气，该校自2011年起于《QS亚洲大学排名》里连续三年位列第一。  
　　张黔2005年8月到香港科技大学计算机科学及工程系任职，从副教授到教授，在见证香港科技大学迈进亚洲一流学府的同时，她个人的事业也进入了一个相对高峰的时期。
　　张黔说自己到香港科技大学工作其实是非常偶然的机会，当年她在微软亚洲研究院工作时，就与许多高校的计算机系有着密切的合作和联系，尤其是香港科技大学，她跟这所学校的很多老师都是好朋友。记得有一次参加一个业内的国际会议，香港科技大学的一帮朋友问起她的现状，她说“工作上一切都已驾轻就熟，没有什么挑战可言”，这样不经意的一句话却成为她到香港科技大学工作的导火索。在朋友的建议下，张黔有了换个环境做科研的打算，而香港科技大学此时就成为了她的不二之选。
　　“到了科大以后，科研上我基本还是沿着原来的方向在进行，科大良好的学术氛围，让我可以更自由地沿着无线通讯方向展开研究。无线通讯这些年有很大的变化，像我们最开始接触这一领域时,无线局域网络才只有每秒2兆比特的传输带宽,到了今天,我们在讨论的最新无线局域网络的带宽已经发展到了每秒千兆比特级别,这属于五百到一千倍的变化,而为了达到这个千倍的数率变化，其中就有很多科研问题需要处理，因此，到了科大以后，我自己很大一部分精力都投入了其中，包括无线通讯的核心技术、包括频谱管理的策略等等。”
　　在香港科技大学，张黔的勤奋和天赋很快让她脱颖而出，短短几年间，她就先后在国际权威杂志及会议上发表涉及多媒体网络、无线通信及网络、传感器网络、覆盖网络等领域的学术论文300多篇，申请国外发明专利达30余项。
　　论文产出如喷井的同时，这些论文的高质量和高水平还为她荣膺了2005年IEEE通信学会多媒体技术通讯技术协会最佳论文奖、2006年国际会议QShine的最佳论文奖、2007年国际电气电子工程师协会（IEEE Globecom）最佳论文奖、2008年电气电子工程师协会分布式计算会议（IEEE ICDCS）最佳论文奖、2010年国际电气电子工程师协会（IEEE ICC）最佳论文奖、2012年国际电气电子工程师协会（IEEE Globecom）最佳论文奖等荣誉。
　　
“微软亚洲研究院对我的职业生涯帮助很大”
　　
　　到香港科技大学工作之前，张黔在武汉大学完成了计算机专业的本硕博学习，并在北京的微软亚洲研究院工作了六年。
　　平时话不多的张黔，说起话来很有她自己的特点。她说，说不清楚自己的理想有多远大，但只要需要她去做的任何事，她都会尽力去做好。这也是她一直以来行事的风格。就像当年她“稀里糊涂”地进了武汉大学，又“稀里糊涂”地学习了计算机，这些，从来都不是她步步为营的结果。但既然选择了，就应该全力以赴地去做。
　　“大三时我跟着教授进了实验室，接触了人工智能方面的研究，然后就顺理成章地把硕士博士都读了，而越往上做研究，我越发觉自己对研究能产生新东西的兴趣，然后就这样一步步地走到了今天。”
　　跟随着内心对研究工作的兴趣, 当1998年微软在中国建立亚洲研究院之时,张黔成为了武汉地区唯一参加面试的考生,而当时,很多人根本还不知道有微软亚洲研究院这回事。
　　回首来时路，张黔说其实很多东西都是机缘巧合的结果，而自己不过是运气比较好罢了，一路上她遇到了很多良师益友，包括当时微软亚洲研究院的领袖人物张亚勤。
　　张黔是幸运的。一进到微软亚洲研究院就有幸跟随张亚勤做研究，“张亚勤在媒体通讯领域有非常强的专业知识和工业管理界的丰富经验，他教会我很多东西都应该透过现象看本质的本领。同时，我也非常感激微软亚洲研究院这个地方，是它使我接触到世界一流地做研究的方法，这种科研思维对我此后的事业帮助非常大。”
　　在微软六年，张黔在无线网络的无缝漫游领域的工作最为大家所熟知和认可。为达到多媒体业务能持续性地在异构无线网络间的无缝漫游，张黔提出了一种新颖的移动管理模式来实时地监测异构网络动态变化的连接管理器，以及从端到端保持连接的虚拟连接管理器，并且第一次设计出了仅依靠终端设备且完全不需改变网络基础设施的连接管理器。该方法能有效地解决网络基础设施难以改变、且移动管理系统难以部署的本质问题。至今，她在这一领域的相关IEEE JSAC论文已被引用269次。
　　鉴于她在无线漫游技术上的创新性研究，张黔荣获了由麻省理工学院《技术评论》（MIT Technology Review）评出的2004年“世界百名青年创新学者”（TR100）。目前，张黔这方面的核心技术已经被微软公司应用到Windows和Windows CE的操作系统中。
　　同时，她在多媒体通信研究领域亦交出了漂亮的成绩单。针对Internet网络条件时变以及无线网络中带宽资源有限的问题，张黔对此进行了一系列有效分配网络资源的研究来提高多媒体在Internet及无线网络上的传输质量，提出了多媒体在Internet网络中基于可靠服务质量保证的基本框架。这一研究成果已经发表在IEEE Transactions on Multimedia上，迄今为止，已被Google Scholar他引176次。
　　
“科研上，我乐于挑战新的领域”
　　
　　1973年出生的张黔，偶尔会有一点女性的羞怯，偶尔也会展现出男儿的干练和豪气。工作中大多数时间里，她运筹帷幄，用女性特有的敏锐观察力和创造力，在网络信息论和多媒体通信等领域内，创造了与时代同步的现代科技成果。
　　当问到年纪轻轻便已如此成功的秘诀，张黔说这可能得归功于自己在研究工作中总是爱挑战新问题的特质。“我喜欢做别人没有做过的研究，对于新问题，作为第一个提出解决方案的人，即使你的方案并不是十分完美，但被接受的程度也相对较高。”
　　不断挑战新问题，也就意味着要不断地转换研究方向。从多媒体到多媒体的有限传输、多媒体的无线传输，再到无线网络、传感网络。这些年，张黔跨越了很多个研究方向，但她希望每个新方向都有上一份工作的延续，新方向会带来新问题，新问题的出现又激发出她挖掘新方法的工作热情，如此循环往复，虽然自己会累一点，但收获却是满满地。
　　在传感器网络领域，如何有效节省网络的能耗一直是传感器网络研究的重中之重。针对基于IEEE 802.15.4技术的无线传感器网络具有多种不同网络拓扑的特点，张黔提出了多种网络拓扑的构建方法，使得网络的整体性能在保持相互连通的同时，能尽可能地减少功耗较大的协调者的使用。她较早就明确指出：网络拓扑的构建与网络数据传输的路由是两个不可分割的问题，并提出了一种有效的联合优化技术，该技术可以在网络系统整体传输性能不变的前提下，能大大延长无线传感器的使用寿命。鉴于她首次将“transitional region”新概念引入到无线传感器网络的拓扑结构的控制构建上，荣获2008年IEEE顶级会议ICDCS的最佳论文奖。
　　如今，无线传感器网络已经被广泛地应用于国防军事和国家安全等领域。因此，无线传感器网络自身的安全问题也就成为重中之重的研究课题。张黔是世界上为数不多的较早认识到这个问题的重要性的科学家。她根据无线传感器网络中部分节点移动性的特点，论述了进行不同级别无线传感器网络的自我保护的方法，她在移动无线传感器网络的定位及规划算法，具有原始的创新性，荣获IEEE Globecom 2007、IEEE ICC 2010最佳论文奖。华为公司对其在传感器网络方面的研究技术非常看好，正进行评估，将有更大的资助。
　　近期，张黔又将目光聚焦到了认知无线电领域。认知无线电是指具有自主寻找和使用空闲频谱资源能力的智能无线电技术。认知无线电技术的提出，为解决不断增长的无线通信应用需求与日益紧张的无线频谱资源之间的矛盾提供了一种有效的解决途径。
　　随着对无线网络研究的深入，张黔敏锐地意识到，各种无线通信系统的大量建设，频谱资源正在变得越来越匮乏，系统间的干扰也越来越严重。而任何无线技术的底层都是需要依靠无线频谱来支撑的，在频谱资源有限的前提下，大家只能寄希望于通过更少的频谱资源实现更高的传输速率。但是随着Wi-Fi、3G等无线技术的应用，现在的无线频谱几乎全部被划分掉。那么未来4G、物联网等无线应用推广时，我们将面临无频段可用的情况。在这种情况下，美国和欧洲的很多科研机构就在考虑，目前已分配的频谱资源是否被利用得很好。比如说电视和广播频段，它们分配得很早，但是随着时间的推移，如今在很多地区它们并没有被充分利用，这就造成了资源的极大浪费。
　　针对这种情况，张黔开始将其团队的研究方向选在协同认知无线网络。她认为，目前的频谱资源利用存在很大的浪费，很多已分配的频段，其实只在某些时段、某些部分被利用。这就需要我们重新对频谱进行管理，有效利用一些未被合理利用的频谱，用这些已被分配但没有充分利用的频段去做一些新的业务。
　　在国内，张黔第一个对国内无线频谱的使用状况做了较大范围和长时间的实测工作，获得了详实的实测数据，为动态频谱的有效接入和管理提供了科学依据。其相关研究成果发表在无线网络的最高质量会议ACM Mobicom2009上。并在此基础上，提出了分布式认知协作网络的概念和三层动态频谱市场的管理策略。基于此，她获得了国家自然科学基金委的高度评价，并于2006年获海外杰出青年基金的资助、2008年获RGC/NSFC联合基金资助。张黔在认知无线网络中首次提出协同中继的概念，能利用节点之间频谱的异构性有效提高网络的频谱利用率。相关论文在IEEE Wireless Communication Mag.上发表，成为2009年7月IEEE Xplore论文库中所有论文中被最多访问的论文。由于张黔在无线认知网络领域的突出贡献，她被邀成为最重要网络会议IEEE Infocom2011的程序委员会主席。
　　
“在医疗和互联网的方向上找到了一个结合点”
　　
　　工业界出身的背景总是让张黔不自觉地把研究工作与产业联系在一起。近期，她的目光就落在了数字医疗这一高科技产物上。“数字医疗这个产业的前景是巨大的，甚至可以讲，这跟当年Internet开始做的前景应该是一样的。”
　　正如张黔所言，随着时代的发展，如今数字化已走进了家家户户，数字化电视、数字化通讯、已变成我们日常生活的一部分，可是又有多少人接触过数字化医疗呢？当你抱怨到医院检查身体看医生费时费力时，可否幻想过终有一天把医院的仪器带回家，然后发一条短信就能实现远程看医生。如今，这一切随着数字化医疗产业的兴起将逐渐变成现实。
　　“改革开放以来，经济得到了迅猛的发展，但经济的发展也牺牲了几代人的健康。现在的人更看重自己的身体，也愿意投资在医疗上。而目前我国医疗信息化技术基本上处于全球的同一起跑线，美国、欧洲在于医疗信息化道路上也属于起步阶段。类似的医疗数字化概念在IBM中有提过，像IBM、微软、三星、摩托罗拉、都对数字医疗投放了很大精力。”对于国内外医疗信息化的现状对比，张黔如实说。
　　同时，数字化医疗与我国正在大力推行的新医改的目标也是一致的。因为数字化医疗产品能24小时监测患者的身体状况，并能把数据及时反馈给医生，改变以往重治疗轻预防的模式，让大家重视日常的健康管理，把健康保健放在首位，能有效减少病发的概率。再说，通过医疗网络，能真正减少去门诊就医的人数。而这正是新医改想要达成的目标。
　　基于数字化医疗优越的产业前景，张黔和国内一家新兴的医疗信息化公司进行合作主推远程无线健康监护平台。通过这一平台，人们可以用多个无线生理体征检测仪器随时随地进行微体检，监测数据可通过蓝牙发送到指定的手机上，再由手机把数据传输给医生，医生看完体检数据将回复一份检测报告，告知患者身体的状况和应该注意的事项。
　　“利用自己所取得的研究成果，运用到工业领域当中，尤其是运用到数字化医疗这个领域，帮助提升这一领域的发展前景，最终提升人们的生活幸福感，这是我一直追寻的目标。”  
　　在计算机科研领域，剑桥大学计算机女科学家Karen Sparck Jones的名言广为流传：“计算机是如此重要，因此不能把它只留给男人去做！”计算机世界如此多娇，引无数女英雄竞折腰。
　　而张黔，不正是为计算机世界折腰的女英雄么？