科学研究

AI + 医疗

院PI袁洋、赵行、王禹皓、张焕晨与中山医院内分泌科主任李小英团队合作搭建胰岛素辅助诊疗系统，旨在协助普通医生提供诊疗方案，帮助糖尿病患者进行健康管理。

全国有1.3亿糖尿病患者，其中很大一部分患者需要进行长期的血糖管理。血糖管理不只是一个医疗问题，更是一个复杂的社会问题，它包含了慢病管理、家庭监护、社区养老等多方面多维度的问题，因为大部分的血糖管理是在医院之外的场景完成的。这也是AI医疗未来的重要应用场景之一，即医疗不只是在医院发生，而是渐渐地浸入人类的生活中。

与其他的人工智能医疗项目不同，血糖管理是AI医疗一个非常好的切入点，因为血糖管理要求的预测结果结构简单，使用的数据格式规范，同时又有较好的连续性、重复性与规律性。同时，由于血糖管理在医院之外的场景发生，医疗人员缺位，所以患者对人工智能的辅助诊断有更大的需求。

该项目是一个典型的交叉学科项目，不仅包含了医疗与AI的交叉，也包含了AI内部各个学科的交叉。血糖管理有很多难点，包括数据的多模态、应用场景复杂、数据格式不统一、数据规模庞大等等。项目的四位PI擅长不同的科研方向，在项目中也有明确的分工。袁洋组织开展医疗数据分析与算法开发，赵行负责多模态算法设计，王禹皓进行因果推断分析，张焕晨负责多个医院数据的数据库整合工作。该项目对规范慢病管理，推动新的医疗制度与诊疗方案的发展，将起到积极重要的作用。

AI + 建筑/制造

院PI、同济大学土木工程学院赵宪忠教授与吴翼、高阳合作，开展基于强化学习的建筑结构智能设计研究。

在我国社会主义现代化建设的过程中，建筑行业长时间面临安全、绿色、低碳、可持续发展的巨大挑战。随着物联网、5G、AI等技术的发展，建筑行业需要与新技术深度融合，进入建造4.0（智能建造）时代——即利用AI赋能建筑业，推进个性化、智能化建造。智能建造已成为科技部、住建部十四五规划的重要内容。同时，全球主要经济体均大力发展智能建造，以助推数字经济发展，升级智能社会。针对智能建造这一新兴领域，中国迫切需要依托建造技术的优势地位，在科学研究、人才培养、原始创新能力等方面实现前瞻布局和创新引领。

建筑结构设计问题的特点是从构型出发，对各种设计方案的安全性、美观性、碳环保性等各项参数指标进行评估并得到“最优解”。这样的复杂设计决策问题非常适合强化学习算法发挥其独有优势，自动寻找最优的设计方案，并更进一步使用AI框架整合从设计到建造的建筑行业全流程。在该项目中，依托研究院的大规模通用强化学习平台研究，基于同济大学的数字化建造系统深度融合，使用AI决策技术，在超高维度的建筑设计空间中，智能探索符合全部力学稳定要求且最低碳环保的建筑设计方案，助力智能建造实现，并促进我国相关战略性新兴产业的发展。

在国际上，尚无国外研究组采用类似技术，本项目将深度强化学习和智能设计深度融合，在国际上开创了全新的AI+研究和应用方向。该项目在国际上领跑了新一代智能制造（建造）技术，力争创造属于中国自主引领的国际前沿研究热潮。

AI + 经济/监管

院PI于洋与吴翼合作，开展了运用基于强化学习和多智能体对算法经济和平台产业垄断监管的研究。

我国正经历第四次工业革命和经济高速向高质量转变的双期叠加。算法经济和平台产业既要快速高质量发展，又需要对其垄断策略、数据使用、竞争行为进行治理。因此，有必要运用AI技术，提升政府的经济治理能力，从而确保信息和算法技术在赋能经济增长的同时，能够支撑共享、绿色、普惠的全社会共同发展。

因此在该项目中，通过经济学和人工智能技术的深度融合，研究团队开发了基于强化学习的垄断策略普查系统，针对算法平台支撑的复杂经济活动，预判不同数据环境、算法管制下存在的多种垄断和市场操纵策略。运用AI技术，让政府走在企业前面，提前预判市场漏洞和重大风险，提前识别政策缺口和制度鸿沟。研究将开发智能社会和经济模拟平台，形成通用智能治理算法体系。

后量子密码+金融安全

院研究团队在后量子密码以及区块链等金融密码技术方面取得了国际领先的成果。

近年来，量子计算技术的突飞猛进对现有互联网、区块链和银行金融系统等信息基础设施广泛使用的公钥密码体系构成了现实威胁。美国国家安全局(NSA)于2015 年宣布了后量子密码算法的迁移计划，美国国家标准与技术研究院(NIST)于2016年发布了后量子密码报告并开始征集后量子密码算法，计划用三至五年的时间对征集的算法进行评估，最终选取有竞争力的后量子算法制定为标准。

为实现核心技术的自主可控，我国国家密码管理局和中国密码学会于2019年组织开展了全国密码算法设计竞赛，遴选有竞争力的后量子密码算法，为我国制定下一代后量子密码算法做储备。在此次竞赛中，我院PI郁昱教授等设计的Aigis.Enc和Aigis.Sig获得了全国密码算法设计竞赛的两项一等奖（一等奖共3项），且与美国NIST最终入选的同类后量子密码算法相比，在同等安全强度前提下具有更优的存储和通讯效率，达到了国际领先水平。

此外，郁昱、崔泓睿、张凯羿等设计的后量子安全的多方零知识证明系统获得中国人民银行举办的2020年金融密码杯创新赛的一等奖和10万元数字人民币的现金奖励。

研究院在后量子密码理论创新方面取得了突破，在今年的美国密码年会上，郁昱等证明了后量子密码的底层的LPN问题的困难性等价于NCP问题和近似最短向量问题等经典数学问题的困难性，从而为后量子密码的抗量子计算安全性奠定了经得起时间考验的数学理论基础。未来拟在此基础上构建并实现自主知识产权的隐私安全计算系统，实现抗量子安全性的理论创新和系统效率的算法改进和工程优化。