水是维系生态系统健康的重要因子，具有调节河川经流、发展灌溉、提供工业和饮用水源、繁衍水生生物、沟通航运、改善区域生态环境以及开发矿产等多种功能，在支撑经济社会发展和维持生态环境平衡中发挥了重要作用。水质监测是水资源保护中的基础性工作，对于污染源控制、环境规划具有重要意义和作用。我国一贯主张预防优先于治理的环境保护政策，在《国家中长期科学技术发展规划纲(2006-2020)》确定的16 个重大专项中，水专项是迄今为止我国资金投入总量最大的环境科研项目，投入逾百亿，旨在为中国水体污染控制与治理提供强有力的科技支撑。建立智能水质监测网络，加强水质监测能力，提升河湖管理水平，是水污染防治与水资源可持续利用的重要前提。 二、前期研究基础 项目组与联合环境技术（厦门）有限公司签署了合作课题“水环境远程监测云平台技术服务”，2017.9-2020.8，30万。利用无线网搭建水环境远程监测云平台，通过云端实时收集系统运行的过程数据，并进行统计分析，服务端和APP客户端实现实时查看数据和远程设备运行情况，并能远程控制设备启停等。 三、应用技术成果 项目组开发了膜系统远程监控维护系统（UE-MRTU），并于2017年12月部署应用在云南昆明的一个自来水厂。 四、合作企业 联合环境技术（厦门）有限公司于2006年6月成立，专业从事以膜法技术为核心的中水回用、固液分离、纯水制备、废水等项目的设计、研究与开发应用。作为中国最早的膜系统服务商，提供膜系统的设计、制造、安装；以及膜系统的污染检测、清洗维护、运营管理。联合环境技术公司的膜法水处理技术在工业、民用及商业领域得到广泛应用（如江苏某市政污水处理厂，福建某市政污水处理厂，外蒙古乌兰巴托某饮料厂污水处理项目和江苏某太阳能光电有限公司污水处理项目）。工业应用产品包括外压式中空纤维膜组件和浸入式膜组件，可应用于给水/污水处理、水回用、海水淡化、食品、制药、石油、化工、电力、生物分离及其它分离过程；家用/商用净水设备包括膜净水器或集成水净化系统；集装式一体式应急超滤设备等，成功运用于各个领域的水处理项目；扩展水生态系统综合项目，包括提供水生态修复、水环境监测及水务投资/运营。已获得十几项国家发明和实用新型专利授权，在远程监控方面也获得了多项软件著作权。

癌症是全球第二大死因，对人类的健康构成严重威胁。我国人口基数庞大，老龄化进程不断加快，癌症防控工作也面临巨大挑战。准确、实时的恶性肿瘤发病数据可为防控相关的政策制定、资源配置和科技项目实施与效果评估等提供重要依据。肿瘤发病数据的获得主要通过“肿瘤登记”实现，其中最理想的模式为“基于人群的肿瘤登记体系（Population-based Cancer Registry,PBCR）”。我国现行的肿瘤登记工作可追溯到上世纪50年代末60年代初。历经几十年发展，“从无到有”、“从弱到强”，为相关工作的开展提供了关键的基础数据。然而，受限于“基于监测哨点开展、定点医院人工填报”的主要形式，目前我国肿瘤发病登记工作的发展遇到挑战。其中主要包括：肿瘤登记点数量不足和分布不均衡；肿瘤登记数据深度和广度不足；很难在现有模式下建立真正覆盖全人群的肿瘤监测系统。同时，对上报数据的采集、补充、质控需要较长周期，导致我国肿瘤发病年报通常会滞后3年发布。河南省滑县与广东省汕头市合计在籍人口约700万人。近十年以来，各项医保系统的总参保比例分别稳定在99%及90%以上。两地区过去一直被认为是食管癌高发区，但目前尚无国家肿瘤登记系统覆盖，因此实际的癌症负担及食管癌发病水平仍不明确，无法有针对性地制定并实施肿瘤防控计划。过去十余年，柯杨教授课题组在我国太行山食管癌高发区开展了多项大规模前瞻性人群研究。在长期的队列随访工作中，课题组探索出利用“医保报销数据”追踪肿瘤新发病例的工作模式。经比较性研究评估，该模式对新发癌症病例捕捉的灵敏度高达96%，特异度接近100%[4]。在此基础上，该团队进一步与河南省滑县和广东省汕头市政府有关部门与医疗机构建立深度合作，在高度重视数据安全与隐私保护的基础上，创新性地基于医保系统的医疗费用报销与疾病诊断数据，建立了一套标准化的数据清理流程和质控标准，研发了医保系统数据挖掘的相关算法（已申报相关发明专利），实证性构建了南、北方两个试点地区的肿瘤发病监测系统。对当地全瘤种的癌症发病数据及其流行分布特征、时间趋势等进行了深入分析与报告，为两地区明确癌症疾病谱特征及相关负担、有针对性地建立并完善癌症防控工作策略提供了详实的数据。2012-2018年河南省滑县与广东省汕头市参保全人群的年龄分布 （高参保率及稳定、详实的人口分布数据使MIS-CASS实现“全人群覆盖”）2018年河南省滑县与广东省汕头市男、女性主要恶性肿瘤发病例数及发病率 （医保数据的“实时性”与“高质量”使MIS-CASS的发病数据报告延迟缩短至6个月）2014-2018年河南省滑县与广东省汕头市男、女性主要瘤种发病率变化趋势 （MIS-CASS敏锐地捕捉到了滑县开展乳腺癌筛查引起的发病率“突增”）2018年广东省汕头市食管癌发病率地域分布特征 （MIS-CASS报告显示，汕头市整体食管癌发病水平不高，但内部地域差异明显，地处东北、四面环海的南澳岛为高发区域，西南方向渐呈下降趋势）我国《“十三五”规划（2016~2020）》和《“健康中国2030”规划纲要》均提出，要推进健康大数据在各相关部门间的整合、共享、挖掘和应用。该项工作将医保系统创新性地与癌症发病监测工作相结合，建立了基于医保大数据监测癌症发病的MIS-CASS模式。经评估，该模式具有区域内全人群覆盖、数据质量高、报告延迟短、运维成本低等优点。在信息化与大数据时代背景下，为我国癌症及其他重大慢性非传染性疾病的监测与登记工作提供了有益经验和发展方向。

利用十年百余万次的近视眼医学验光大数据，揭示出真实世界青少年近视眼发生、进展与稳定的规律。在此基础上，运用随机森林算法进行机器学习，建立人工智能预测系统，可对近视进展趋势进行个体化预测，3年内准确率达90%，10年内准确率达80%以上，也可提前8年有效预测高度近视，为近视眼的精准干预提供了科学依据。开发出一套人工智能云平台，提供高效的近视预测服务。通过访问智能平台，输入前后两次检查的年龄和度数（间隔至少一年），即可预知10年内的近视度数变化与高度近视风险。       中山眼科中心近年来对近视眼进行了系统性的研究，不断取得突破，产生了重大的社会影响和意义。

1.痛点问题 多年来，工业大数据领域大数据分析算法和模型都是基于大量代码实现，效率低，难以实现快速开发。同时，工业大数据处理分析模型处理过程多由多个算法通过一定的计算流程构成，计算流程复杂多变，迫切需要一款支持灵活定制和快速开发的处理分析技术来支持工业大数据处理分析。 2.解决方案 清华数为交互式大数据处理与分析技术针对工业大数据处理与分析任务的交互式探索、建模、调试和应用而设计。根据CRISP-DM设计原则，一般大数据处理与分析分为业务理解、数据理解、数据准备、建模、评估和部署等阶段，各阶段相辅相成，形成一个大数据处理分析生命周期。 图1.交互式大数据处理与分析技术设计思想 本成果技术基于上述CRISP-DM的设计思想而设计，完全支持大数据处理与分析生命周期。该技术的特点包括： （1）内置数百种通用和专用的大数据分析算法和模型，并提供了按需扩展机制，用户可以按照自己的需要随时添加和扩充，以支持客户特定的大数据应用需求； （2）支持拖拽方式构建处理与分析流程，完全图形化设计大数据处理分析计算流程，并能在设计过程中进行单步/多步运行调试，查看中间结果，实时调整运行结果，以获得用户期望的处理分析结果； （3）支持机器学习模型训练及使用，内置了机器学习模型训练框架，一般机器学习模型在该技术的支持下，可以实现快速训练，训练结果可支持进一步的大数据处理与分析； （4）支持数据处理与分析流程参数化，在其提供的内部数据处理与分析算法模板中，用户通过算法模板可以开发面向Java、Python的算法，并集成和扩展到该技术的算法集合，实现按需定制处理分析； （5）支持数据画像和学习模型可视化，以图形化的方式定制数据画像的方法模型，并以二维和三维图表的形式展示给用户； （6）支持批处理、流处理和流转批处理三种处理方式； （7）按需定制运行计划与资源有效利用，用户可设置任务执行计划，任务执行计划定期运行，以实现周期性处理分析，方便获得持续的运行结果。 清华数为交互式大数据处理与分析技术面向多种用户角色，包括数据工程师、数据分析师、数据科学家、算法工程师、运维工程师、代码工程师等。采用分层设计，分为客户层、服务层、计算层。 客户层包括流程建模调试工具，用户可用工具图形化拖拽式设计处理与分析计算模型，并可进行调试和查看中间结果；管理工具，针对服务层所调用和访问的计算框架或者外部系统进行管理，包括对于数据源、计算环境、存储环境等的管理工具。 服务层主要包括流程调度服务，即负责按照用户所设定的工作计划来定时调度执行计算模型；执行服务，是负责执行处理分析计算的模型和算法的服务；计算资源管理服务负责管理执行服务中所能集成的所有的服务，如计算框架和存储设施等。 计算层是执行服务在执行处理分析算法和模型中所访问的外部服务，包括计算组件或框架，以及持久化存储组件或者系统等。 图2.交互式大数据处理与分析技术架构 本成果的交互式处理与分析技术较好地解决了工业大数据处理分析工作中所遇到的问题和痛点，并且能够广泛应用于多个行业和领域中，如能源、矿山、医疗器械、装备制造业、消费品制造业、工程机械行业等。 合作需求 期待与工业、医疗等领域企业紧密合作，获得各领域的实际需求，促使该技术不断完善和升级迭代，走向成熟。 未来将在工程机械行业、医疗机械行业、矿山行业、装备制造行业、互联网电商行业等寻求更多的成果转化、深度合作机会，在合作基础上，推动上述行业领域实现数字化转型和智能化升级，为国家实现“双碳”目标做出清华贡献。

一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 赵玉蓉 外国语学院/英语 2016/2020 201631131102 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 阮先玉 外国语学院/英语 教研室主任/副教授 语言学、翻译 四、项目简介 随着互联网的发展，机器翻译成为翻译活动中的重要的辅助工具。而机器翻译错译、死译频出，给翻译工作带来诸多不便。近年来，“大数据”的出现为机器翻译带来了新希望，其独特的“4V”特点将对机器翻译产生革命性的影响。尤其最近出现的AI同传给翻译行业带来了不小的冲击，本项目希望通过探究大数据在AI同传中的应用，分析AI同传翻译的优点和局限性，推动机器翻译的发展。

湖北中潮教育科技集团有限公司（简称“中潮教育”）是一家基于教育大数据和产教融合理念，通过教育内容研发与创新，充分利用移动互联网和信息技术的手段，打造商学类、管理类、法律类、党建类、人文类专业、职业与行业的课程体系，为各类企业、事业和政府组织建立特色化的职业技能提升学习系统，帮助社会大众提升职业素质，培养学习型组织，实现利用互联网平台传授知识、传播思想、传承文化的教育企业。

北京工业大学耿丹学院创办于2005 年，是经国家教育部批准成立的一所全日制普通本科院校，学院以中国早期教育家、革命家、留英博士——耿丹烈士的名字命名。学院秉承“不以营利为目的”的公益性办学理念，传承耿丹烈士伟大的爱国主义精神，铸造“耿耿丹心，为国为民”的校魂，践行“学会学习，决心奋斗，追求先进，争取全面”的校训，致力于打造一所担负社会使命的百年大学。 北京工业大学耿丹学院坐落于北京市顺义区，校区占地面积32.73万平方米，其中绿地面积22.33万平方米，绿化率达50%。校园四季景色宜人，是首都绿化美化花园式单位。得天独厚的地理和人文资源，赋予师生源远流长的文化底蕴和日新月异的创新与时尚。学院设有国际商学院、国际设计学院、人文学院、工学院四个二级学院。开设财务管理、国际经济与贸易、市场营销、体育经济与管理、金融工程、视觉传达设计、数字媒体艺术、产品设计、环境设计、戏剧影视美术设计、动画、机械设计制造及其自动化、工程管理、工业设计、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、物联网工程、数字媒体技术、英语、汉语国际教育、公共事业管理、社会工作、城乡规划、建筑学等本科专业。 办学十多年来，这座有着优秀传统和创新精神的年轻大学，逐渐形成了高品质的办学特色。在“开放式、国际化、应用型”的办学定位上，在“培养具有创新精神的复合型、应用型高级专门人才”的办学目标上，在“工科背景、学科交叉、校企结合、国际视野”的办学特色上，初步形成了以能力为导向的人才培养模式。 北京工业大学耿丹学院十分注重人才的选聘和培养。校园不仅有百年大树，更是名师济济、青年才俊云集。各系部主任与专业负责人均来自国内重点院校，以及具有海外留学背景和企业背景的双师型学者。与此同时，对中青年骨干教师的培养也作为近年来的一项重要工作。把国际化作为战略先导，全面开展教师海外进修项目，已经派多名教师到哈佛大学、斯坦福大学、爱尔兰都柏林理工学院、美国陶森大学等国际知名大学进修学习，开阔教师眼界、增强本专业前沿知识的了解掌握、提高全球意识和国际化观念。目前，一支素质优良、结构合理、人员精干、梯次分明和相对稳定的师资队伍渐趋形成，为5000多耿丹学子的培养提供良好的人才保证和强力支撑。

湖南工业大学科技学院系湖南工业大学按新体制、新模式创办的独立学院。湖南工业大学是一所具有60年办学历史的综合性大学，是“服务国家特殊需求博士人才培养项目”高校。学校以包装教育为特色，是我国第一个被国际包装协会（IAPRI）接纳的会员单位，是中国包装联合会包装教育委员会的主任单位，也是全国高校中唯一的中国包装联合会副会长单位和中国包装技术培训中心。学校现有2个校区，总占地面积3853.7亩。学校有22个教学院（部）和1个独立学院(科技学院)；有73个本科专业；有15个硕士学位一级学科硕士学位点，涵盖73个二级学科硕士学位点，20个硕士研究生专业学位的授权领域，1个“服务国家特殊需求博士人才培养项目”。湖南工业大学科技学院2001年经教育部和湖南省人民政府批准成立，是国家首批确认的独立学院之一。学院坐落在南方工业重镇、具有“中国动力谷”之称的湖南省株洲市。学院位于湖南工业大学老校区，占地面积800余亩,绿树成荫、环境优美。实验实习条件优越、设备先进；学生宿舍、教学场所装有空调，室内冬暖夏凉；学生普宿重新装修，焕然一新，学生公寓住宿干净整洁、管理规范。本学院目前设有29个本科专业，涵盖工、文、经、管、法、艺术、教育等七大学科门类，在校学生5600多人。学院招生计划纳入国家任务，属国家计划内本科层次招生。2018年，学院面向湖南、北京、上海、广东、江苏、浙江、福建、江西、广西、河南、河北、贵州、海南、四川、黑龙江、甘肃、新疆等17个省（市、区）招收11个专业四年制全日制本科生。各生源省（市 、区）具体招生专业及人数以各省（市、区）招生主管部门公布为准。学院坚持“公开、公平、公正、择优”的录取原则，严格按照国家及生源省（市、区）相关政策开展招生录取工作。新生入学后，经国家教育部学籍电子注册，学业期满成绩合格者, 颁发湖南工业大学科技学院本科学历毕业证书；符合学士学位授予条件的，颁发湖南工业大学科技学院学士学位证书。学院紧紧依托母体学校湖南工业大学，共享优质师资、图书和实验设备等教育资源，以面向市场培养高素质应用型高级人才为己任，突出学生实践能力、创新能力的培养。学院设有国家奖学金、国家励志奖学金、国家助学金、考研奖励及各种单项奖学金，鼓励学生勤奋学习，早日成才。学生社团活动丰富多彩、各类学科竞赛蔚然成风， 2017年获得国家级、省级学科竞赛大奖50余项。学生毕业后可在全国范围就业，统一纳入国家就业计划管理。毕业生广受用人单位青睐，得到了社会各界的好评。2017届毕业生一次就业率达89.67%，2018届毕业生就业率达90%，位居湖南省同类院校前列。学院创造一切条件鼓励学生考研深造，近年来有200多名学生考上“985”、“211”高校和湖南工业大学及其他高校研究生，多人被国外高校录取。

河北工业大学城市学院于2001年经河北省人民政府批准成立，并于2004年经教育部重新审核予以确认，在天津市红桥区和河北省廊坊市分别设有校区。 河北工业大学城市学院办学所依托的母体学校——河北工业大学的前身是创办于1903年的北洋工艺学堂，是我国最早的培养工业人才的高等学校，创办了全国最早的高校校办工厂。1929年改称河北省立工业学院，1995年更名为河北工业大学。114年来，学校始终秉承“勤慎公忠”的校训精神，坚持“工学并举”的办学特色，形成了“勤奋、严谨、求实、进取”的优良校风，现已发展成为一所以工为主、多学科协调发展的国家“211工程”重点建设高校，是河北省人民政府、天津市人民政府和教育部共建高校，2016年入选河北省“国家一流大学建设”一层次学校,2017年入选国家“世界一流学科”建设高校，学校将重点建设“先进装备工程与技术”学科群。近年来，材料科学、化学、工程学三个学科领域分别进入ESI全球排名前1%。。 母体学校设有18个教学机构，建有71个本科专业，涵盖工、理、经、管、文、法、艺七大学科门类。拥有2个国家重点学科、4个河北省强势特色学科、20个河北省级重点学科;3个学科入选河北省世界一流学科建设项目，4个学科入选河北省国家一流学科建设项目;纳入了天津市学科建设体系，3个一级学科、5个特色学科(群)入选天津市“双一流”建设名单，新增7个天津市重点学科;学校在国家第四轮学科评估中14个学科榜上有名，7个学科进入B级。拥有9个博士后科研流动站、10个一级博士学位授权学科、26个一级硕士学位授权学科、7个专业学位类别(含MBA和EMBA)、17个工程硕士授权领域，是全国地方工科院校中最早开展MBA教育的高校，同时也是河北省内唯一开展EMBA教育的高校。 母体学校大力实施人才强校工程，高水平人才引进和培养机制不断完善，引才、聚才的氛围越来越浓郁，人才工作不断实现新突破。近年来，学校已全职引进和培养国家“千人计划”入选者、“长江学者”、“国家杰出青年基金”获得者、国家“万人计划”科技创新领军人才7人，并成功引进数百名高水平博士，290余人具有国家级教学名师、“新世纪百千万人才工程”国家级人选、国务院特殊津贴获得者等省部级以上专家称号。 河北工业大学城市学院认真落实人才培养工作的中心地位，以创新创业教育改革统领教育教学改革，积极探索提高独立学院教育教学质量的途径和手段，不断创新人才培养模式。学院加大教学改革的力度，优化课程体系结构，不断强化质量意识，努力适应城市学院“应用技术型大学”的办学定位，主动适应经济发展新常态，坚持以服务区域经济社会发展为重点的教学体系改革。与北大纵横管理咨询集团、天津企业创新人才促进会、天津华明高新区管理委员会推进产教融合，进行深度合作。近两年来，学院学生参加全国及河北省、天津市各项各类竞赛，有160余人次获得包括国际以及国家特等、一等奖项在内的各类奖项。 河北工业大学城市学院始终把立德树人作为教育的根本任务, 实现全员育人、全程育人、全方位育人，实施“百名非物质文化遗产传习人”工程，并结出累累硕果，屡出先进典型。冰窟救人“河北最美大学生”周桂川同学，见义勇为勇抓小偷的齐贺同学，辽宁舰退役士兵“蓝色勇士”王雅道同学、古彩戏法传习人王艺达同学以及“感动中国”2014年度人物杨乃斌同学等均为学院素质教育的杰出代表，他们的事迹被全国多家媒体报道700多篇(次)，向全国、向世界释放了河北工业大学城市学院的正能量，弘扬了学院的优秀文化。 河北工业大学城市学院就业指导中心被评为“河北省高等院校毕业生就业工作示范中心”。河北工业大学城市学院被评为2014年全国教育系统先进集体、2015中国十佳独立学院、2016-2017全国教育改革创新示范院校、2017京津冀影响力品牌等荣誉称号。学院发展迈进了“新时代”、踏上了新征程。 学院正在抢抓机遇、乘势而上，以应用技术型人才为培养目标，充分发挥精诚团结、奋斗拼搏、开拓创新、争创一流的优良传统，以时不我待、只争朝夕的精神，不断深化学院综合改革，着力提升服务区域经济社会发展的能力和水平，同心同德，同向同行，凝心聚力，奋发有为，力争将学院建设成质量高、效益好、影响大，科学发展、特色鲜明的中国一流独立学院!

我校理学院大数据研究团队在人工智能与大数据处理技术研究方面取得系列进展，研究成果分别发表在IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems、IEEE Transactions on Cybernetics和Information Sciences三大人工智能顶级期刊。神经网络是人工智能领域中目前最为火热的研究方向——深度学习的架构基础。虽然深度学习在近几年发展迅速，但是关于如何设计最优神经网络架构的问题仍处于探索阶段。该团队分别针对人工智能中神经网络结构复杂、高维大规模数据存在无效和冗余特征、难以获取长时序信息等问题与缺陷，设计出了一系列网络结构优化、大数据特征选择和时序循环神经网络模型，有效改善了上述不足，提高了人工智能模型的学习性能。 题目为《带Group Lasso惩罚与控制冗余的神经网络特征选择》（Feature Selection using a Neural Network With Group Lasso Regularization and Controlled Redundancy）的研究论文发表在人工智能领域权威国际期刊IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems。王健副教授和博士生张华清为该论文共同第一作者， 我校荣誉教授Nikhil R. Pal院士（印度统计研究所）参与指导，中国石油大学（华东）为第一署名单位。该项工作得到国家自然科学基金、国家科技重大专项、山东自然科学基金、中央高校基本科研业务费、中国石油天然气集团公司重大科技项目以及山东省高校青年创新科技支撑计划的资助。 特征选择技术也称属性选择，是指从原始特征或属性中选择出最有效的特征或属性以降低数据维度的过程，它是人工智能数据预处理环节的重要步骤，也是大数据处理技术的重要环节。该项工作在神经网络中嵌入Group Lasso惩罚项并实现特征冗余控制，在选出对解决问题最有帮助、蕴含信息量最大的特征或属性的同时，控制所选特征子集的冗余程度，以达到降维的最优效果，从而使模型的泛化能力更强，降低神经网络模型产生过拟合的风险。 题目为《基于L1正则化的神经网络结构优化模型设计与分析》（Learning Optimized Structure of Neural Networks by Hidden Node Pruning With L1Regularization）的研究论文发表在国际人工智能领域权威期刊IEEE Transactions on Cybernetics。硕士生谢雪涛和博士生张华清为论文共同第一作者，王健副教授为通讯作者，我校荣誉教授Nikhil R. Pal院士（印度统计研究所）参与指导，中国石油大学（华东）为第一署名单位。该项研究成果得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和中央高校基本科研业务费的资助。 该项工作借助L1正则子具有的稀疏表达能力，提出两种神经网络结构优化学习模型；本项工作另外一个突出贡献就是提出了一种简单且具有通用性的收敛性证明方法，同时保证了模型设计的合理性。实验结果表明所提出模型具有强大的鲁棒性、广泛的适用性、理想的剪枝能力和良好的泛化能力，适用处理高维大数据。该研究成果在人工智能与深度学习构造最简网络结构方面具有很强的指导作用和应用推广价值。