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【研究生精品课程】搭建“无线通信”与“大数据”融合互通的桥梁
发布于:2022年06月06日 14:55   |   作者:[研究生院] 6766澳门联合直营办公室   |   浏览次数:302

      为什么要把“无线通信”和“大数据”融合起来?怎样把“无线通信”和“大数据”融合起来?这是通信抗干扰技术国家级重点实验室胡苏教授负责的“基于项目的‘无线通信信号分析与大数据应用’核心课程群项目”努力探索的核心问题。如今,课程组已经给出了自己的答案。

      在研究生院的大力支持下,通信抗干扰技术国家级重点实验室、信息与软件工程学院一起携手,并与中国电子科技集团第十研究所等国家重点科研院所紧密合作,共同打造出了基于无线通信领域实际工程科研合作项目的核心课程群,形成了多学科交叉融合的研究生创新能力培养体系。

   “培养交叉复合型引领性人才是国家亟需、产业亟需,这个任务最终要落实到课程建设上!”胡苏教授表示,“通过打破无线通信与大数据之间的边界,可以有效提升学生的跨专业系统分析能力、设计与集成开发能力和研究与创新能力,使学生将来为国家和行业做出更大贡献!

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胡苏教授带领学生开展5G外场测试

跨界融合:人才培养要面向未来!

      实际上,学校在无线通信领域和大数据/人工智能领域都有独立的、成熟的研究生培养方案。但是,科学技术和行业产业的快速发展,对研究生培养提出了更高要求,也对研究生培养方案、课程体系和课程教学质量提出了更大的挑战。

     此前,无线通信领域的研究生培养主要集中于无线通信系统基本原理、无线通信信号处理以及4G/5G无线通信系统剖析等,核心关注点在于整个通信环节的物理层、接入层、链路层等。然而,未来5G面向的是多样化垂直行业的应用开发,特别是面向无线通信与大数据融合层面的应用开发,这就需要无线通信领域研究生补上大数据领域的知识短板。

     而大数据领域的研究生培养聚焦于计算机软件架构、大数据结构、软件开发等环节,与面向无线通信领域实际需求的大数据来源获取、软硬件之间的数据交互等环节的交叉互补尚不充分,需要进一步结合实际工程需求,强化理论联系实践,提升研究生在人工智能应用层软件开发与无线通信底层硬件开发两方面的能力。

     因此,课程组希望通过重构培养方案,使无线通信领域相关研究生掌握大数据/人工智能/计算架构等基本理论和常规软件开发能力,同时使大数据/人工智能领域相关研究生掌握无线通信系统基本原理,特别是5G移动通信系统/卫星通信系统等常规无线通信系统。

     通信抗干扰技术国家级重点实验室、信息与软件工程学院都为该课程群建设提供了大力支持,中国电子科技集团第十研究所在无线通信、信号处理、软件开发以及系统集成等领域具备丰富的研究和工程实施经验,更是为学生提供了多模块课程和基于实际项目的丰富实践机会。

  “我们希望通过这个培养方案让研究生具备从系统到细节的全局视野,提升学生的复合型软件硬件开发能力,为学生未来的发展奠定坚实基础。”胡苏教授表示。

两条主线:软硬结合提升核心能力

     怎么样让“无线通信”和“大数据”真正融合起来?课程组的理念是构建两条主线:

     其一,实现无线通信、信号分析、人工智能、软件工程等多学科交叉融合,强化研究生的“系统架构-硬件设计-软件开发”核心能力。通过线上线下混合式互动教学法,提高学习效率和覆盖面。

     其二,强化无线通信理论研究和实际工程开发的全流程,让学生掌握从“基础理论”到“分解技术指标”“系统架构设计”最后到“项目工程软硬件开发工程应用”的各个环节,具备无线通信的系统研究能力和工程开发能力。

  “一般而言,面向大数据工程的软件架构数据源都是基本可靠、无误差的,但是面向无线通信大数据应用的软件架构如何考虑‘噪声’‘误差’场景下的大数据‘源’?”在项目核心课程《软件架构模型与设计》中,林迪副教授向学生提出的思考题,充分融合了“无线通信”和“大数据”两个方面的关键内容。

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林迪副教授在《软件架构模型与设计》课程中讲解无线通信大数据
    像林迪副教授这样,课程组把交叉融合的理念贯穿到了整个课程内容设计当中。学生在学习“大数据”时,需要考虑“无线通信”中的“噪声”问题,在学习“无线通信”时也要考虑如何用“大数据”的理念和技术解决通信中的问题。通信抗干扰技术国家级重点实验室、信息与软件工程学院联合建立了若干个开放式跨学科创新实践小组,经常开展研讨工坊活动并拓展校企合作,吸引学生参与实践研究。

    完成课程教学后,学生还要深度参与到实际的工程项目研发中,充分理解项目的背景、意义、技术手段以及创新点等。最为重要的是,要让学生在紧跟科研项目的过程中,主动关联之前在课程中学到的知识点,把理论和实际紧密结合在一起。

    课程组有许多面向国家重大战略需求的在研项目,为学生提供了“干中学”的实践机会。例如,与国家重点科研院所联合承担的项目,研究内容包括“卫星通信系统”“通信信号处理”“人工智能”“硬件设计”“系统软件设计”等多学科交叉、软硬件融合的内容,有效地支撑了研究生“无线通信大数据应用创新能力提升计划”的实施。

成效显著:项目探索释放创新活力

     课程内容的跨学科交叉,让学生体验到了交叉融合的乐趣;理论与实践的深度融合,有效地调动了学习的自主性,激发了服务国家重大需求的使命感,让研究生真正地“研”了起来。

     通信抗干扰技术国家级重点实验室2020级研究生邹存祝表示,“从初期的架构设计、软硬件设计到之后的验证和开发,到最后的测试和联调,每个环节都是对能力和精力的考验,既让我感受到了难度和压力,也让我在解决问题之后体会到了收获和自信。”

  “在参与科研项目的过程中,我逐步具备了理论联系实际的能力。”通信抗干扰技术国家级重点实验室2020级研究生牛立欣表示,“有一次参与5G通信外场测试项目,我联想到了安全通信课上所学的多种加密方式,深切体会到这些知识的应用方法,这种体验让我感到十分振奋。”

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靳传学高级工程师带领学生开展卫星大数据项目外场调试

    许多学生表示,在这种基于项目的学习中很有“获得感”。尤其是,学生觉得,能够解决科研项目中的难点痛点,是一件很“爽”的事情;能够参与到工程项目开发与测试过程中,让技术实实在在落地生根,是一件很“牛”的事情;能够跟随老师与项目甲方深度讨论,共同制定方案,解决实际问题,是一件很“酷”的事情。

   课程改革的效果到底怎么样?课程组的调查显示,不仅学生满意,而且作为科研项目甲方的合作单位也给予了点赞认可,对学生的综合素质和创新能力表示充分肯定。

   胡苏教授表示:“我们让研究生充分参与到了研究院所的工程实践项目,提升了研究生的学术视野、理论水平和实际操作能力,让学生达到了毕业即可从事无线通信大数据应用实际工程开发的预期目标,也为学生的长远发展打下了坚实基础。”

使命驱动:引导学生服务国家战略

 “其实,学习的核心问题,就是让学生在学习过程中正确认识自己,找到自主学习的方法和动力!”胡苏教授表示:“立德树人是人才培养的根本使命,我们要通过课程改革激发学生的研究兴趣,并最终通过思想引领激发学生的使命情怀,让学生获得更加持久的学习动力!”

在课堂教学中,课程组老师将“课程思政”元素有机融入,引导学生把个人命运与国家和民族的命运紧密融合,为中华民族伟大复兴的中国梦做出成电贡献。

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课程组老师用生动案例引导学生奋发图强

    课程组老师在讲授5G移动通信系统相关内容时,从美国打压华为和中兴等社会热点引入,讲述了中国无线通信行业的发展历程,尤其是“2G引进-3G跟随-4G并跑-5G引领”的过程,让学生体会到中华民族的伟大创造精神。

    同时,老师也全面剖析了我国移动通信产业发展的不足,期望同学们明白“前途是光明的,道路是曲折的”,必须努力创新、不懈奋斗,才能在国际科技竞争的“马拉松”赛道上不断跑出新的成就。

   参与项目实践也是开展“思政育人”的良好载体。通过基于项目的学习,学生不仅深刻理解了项目的背景,也深刻地感受到了我国科技工作者的家国情怀和责任使命。

   胡苏教授表示,通信抗干扰技术国家级重点实验室作为一个有责任、有使命的实验室,自诞生以来就承担着服务国家重大战略需求的重任,我们将继续努力,为国家培养勇担使命的时代新人。