開創信息技術新領域 譜寫科技文化新華章
發表時間 2018-06-21 11:02 來源 本站原創

  導語:人類社會發展到今天,已經進入到信息文明時代,信息科學技術的影響力早已充盈了社會生活的方方面面,不僅發揮著日益重要的影響力,而且與傳統社會科學、人文科學的學科有了進一步的交集、結合與發展。信息技術與社會科學、人文科學的融合,為這些學科注入了活力,極大地改變了這些學科傳統的研究方法,也為相關行業帶來了革命性的變化。我國著名計算機應用技術專家、教育部虛擬現實應用工程研究中心主任,北京師范大學教授周明全四十余年的心血與汗水即傾注于此。

  用數字技術傳承人類文化遺產

  1974年,兵馬俑自臨潼5米深的地下被發掘,被譽為世界“第八大奇跡”。然而,事實上,當兵馬俑出土時,大家看到的僅是一片瓦礫,它們的絕大部分都已經支離破碎。今天參觀者之所以能夠見到完整的兵馬俑,完全是文物修復師的功勞。兵馬俑歷經兩千年的風雨歲月,想要在數以百萬計的碎片中找到個體的原有關系并準確修復,是一個巨大的難題。人工修復實屬不易,一號坑中的碎片是最早發現并修復的,在過去的40年里,人工修復陶俑千余件,約占發現俑數的1/8。由于拼接時難免張冠李戴,修復時化學粘接,修復后的文物可逆性差,剩余的大量碎片后期修復難度更大。如果想要將所有的近萬具陶俑拼合完整,需耗費的時間、人力將是難以想象的。



周院長給研究生做中國夢的報告

  周明全教授的故鄉就在西安市臨潼區,毗鄰兵馬俑的發現之處。深厚的歷史和人文底蘊,讓他身上浸染了濃郁的文化氣息,雖然就讀于數學系計算機專業,但他對傳統文化同樣懷著赤誠的熱愛之情,敬畏之心。

  畢業留校工作以后,因為對歷史文化的熱愛,工作之余,周教授常常流連于西安眾多文化遺跡之間,也是秦始皇兵馬俑博物館的常客。時間一久,他開始發現其中的問題——每次看到的修復完的兵馬俑數量都沒有多大變化。為此他請教了博物館的工作人員,了解到兵馬俑的修復工作不但復雜,而且周期漫長。

  兵馬俑的修復之所以艱難緩慢,難點在于如何從大量的文物碎片中尋找和確定碎片之間的匹配和拼接關系。出于專業的敏感性,長期從事計算機研究工作的周明全教授捕捉到文物修復亟需提高效率和精度的需要,萌生了采用信息技術進行文物復原,解決文物保護與修復實踐中的重大技術瓶頸的想法。他希望可以運用先進的計算機技術讓零散的歷史碎片重新得以拼合,恢復遺址、遺跡、文物的本真面貌,最大限度地逼近歷史的真相,將一個個生動的歷史原貌再現給世人。

  2002年,周明全教授主持完成了計算機輔助文物復原系統,實現了傳統文化和信息技術的完美結合。以修復兵馬俑為例,首先利用激光掃描儀掃描獲得每個碎片的幾何形狀;然后開發計算機軟件實現碎片斷裂線、斷裂面上特征的自動提取;再依據特征曲線和曲面進行碎片自動匹配。如果完全吻合,就表示碎片成功拼接。匹配過程中計算機會將一塊較大的碎片作為基礎,將采集到的其他碎片逐一分析和匹配,直到找到最佳匹配。以此類推,直到一個完整的陶俑被拼接出來。這一工作的難點在于破損文物侵蝕嚴重、形狀模糊、特征受損,碎片集大且匹配效率低質量差。為此,根據模型拼接需求,周教授研究了模型空間智能計算方法,成功構建起數字幾何復原技術體系,突破了匹配效率與質量瓶頸。他研究了本體數據驅動的模型特征表示新方法,創新完成了模型匹配優化計算體系。研究智能分類降低候選集規模;研究目標導引的模板生成方法,解決窮舉拼接盲目性。他的研究基于顯著特征、群體智能和模板引導的匹配算法,順利解決拼接NP難,提高了匹配效率。將度量、知識、關系3層次研究效果評價與反饋機制,匹配迭代精化,人機交互提高匹配質量。周教授的研究工作歷時20年,終于達到了理想的結果,2010年,第三次兵馬俑開發,數字復原系統派上了用場,系統使用數字化掃描,計算機虛擬修復,目前已有效虛擬修復兵馬俑120具。包括引起國內外關注的百戲坑、穿裙褲的俑、裸體的壯士俑。

  圖1. 泡釘俑碎片復原結果

  他的這項成果為文物的復原、修復、仿制提供了科學依據,開辟了文化遺產數字化保護研究的新領域。保留文物原態,虛擬修復取代實體修復,指導實體修復,通過三維打印制造的現代工藝,精準制造出文物復制品。這一系列文物復原的新方法,創新了文化遺產修復技術,帶來了文物保護的技術革命,觀念更新,其意義重大,影響深遠。相關技術在故宮博物院的文物修復、陜西省考古研究院、絲路考古文物修復等重大文物考古中得到了應用,故宮研究院90年考古成果展覽中,就有他們合作的虛擬文物修復成果。

  中央電視臺《科技博覽》《自然與科學》欄目曾對項目組完成的破碎兵馬俑虛擬復原予以專題報道。但是周明全教授認為,兵馬俑復原并不只包括碎片的拼接,而是文物后面蘊含文化的挖掘和展示,目前進行這幾個方面的工作:1.兵馬俑大場景的虛擬再現。秦始皇陵的規模浩大,如果今天想要重建,將是一項耗資巨大的工程。然而,通過數字化技術進行虛擬復原和展示,不僅能夠再現當年的盛況,而且通過虛擬現實沉浸其中,也可方便公眾在互聯網上瀏覽。2.兵馬俑是一種寫實的藝術,甚至包括每一位兵士身上的衣飾紋理都各不相同。藝術上的寫實反映了當時社會生活的真實面貌,因此關于兵馬俑的研究是與秦朝歷史息息相關的。3.秦始皇的兵馬俑“兵陣”并非簡單的排列,而是將陣法融入在了其中,通過虛擬現實技術可以促進秦軍為例的古代陣法的研究。這就是周明全教授關于兵馬俑的三個維度的深入思想,即宏觀研究秦始皇陵大遺址;微觀研究兵馬俑的藝術細節;動態研究兵馬俑代表的秦代文化社會。

  圖2. 基于體感交互的兵馬俑陣列指揮

  “我們不僅要讓兵馬俑‘站起來’,還能夠讓它們‘動起來’。”周明全教授闡述著自己的夢想。同時,他還表示對兵馬俑的研究應該很好的運用現代信息技術,結合歷史、考古、哲學、藝術、數學、化學等傳統學科,形成一個系統的“兵馬俑學”研究工程,解決許多未解之謎,將兵馬俑的分散技術研究整合成為系統的科學研究。

  讓三維圖像技術助力醫學事業發展

  心腦血管疾病是當前影響人類健康的最主要疾病之一。近年來,結合信息科學與生命科學特點,采用計算機科技對血管進行研究,已成為科學界的熱點問題。然而,由于心腦血管在人體組織中所占比例低,形態復雜且個體差異性大,細小血管間具有纏繞及遮擋等問題,以及血管成像灰度不均勻、對比度不強、分辨率低等因素,形成了心腦血管圖形學與可視化技術研究中的障礙。

  上世紀90年代初,周明全國家公派出國學習。在法國的布列塔尼地區,有一個法國著名的計算機醫學研究機構,在這里,原來做中文信息處理的周明全,開始了醫學圖像處理的研究工作,他認真好學,從漢字的圖像處理到醫學的圖像分析,二維圖像到三維圖像,周明全集聚了數字醫學的必要基礎。回國后先是完成了三維醫學可視化系統,開展了顱骨面貌復原研究,取得了一系列研究成果,獲得了省部級科技進步獎。現在周教授帶領科研項目組向著心腦血管可視化技術研究領域發起了攻關。

  “通過影像技術進行無創傷腦血管病變的檢測,是一種有效的診斷和監測腦血管疾病的方法,也是最能被人所接受而不會產生副作用的技術。”周教授介紹,“但通常對腦血管疾病的診斷,只能由醫生通過對儀器屏幕圖像或膠片進行肉眼觀測,憑個人經驗進行分析、判斷來完成。因此難免存在差異性。而計算機對于糾正這種不足具有顯著的優勢。我們的工作就是要通過計算機人工智能技術和虛擬現實技術來輔助醫生準確觀察、診斷。”

  自2000年起,在國家自然科學基金重點項目、國家自然科學基金、北京市自然科學基金等項目的支持下,周明全教授帶領項目組開展了頭顱可視化與虛擬內窺項目的研究。他們不僅使該領域研究與國際水平保持了同步,而且率先在國內系統開展了數字化頭顱新技術研究。研究了心腦血管可視化、模型分析與內窺的相關問題,完成了理論方法、支撐技術、領域應用等一系列重要成果。

  與傳統三維診斷相比,周教授課題組研究的心腦血管可視化技術可通過對數字化醫學影像的智能處理、數據分析、三維建模、數據可視化、虛擬現實等技術,充分展現人體血管的三維形態特征和解剖關系,確保醫生能夠從各個角度洞悉醫學數據,目前,已經應用于醫學教學、科研、臨床中,達到對疾病診斷、病灶檢測、輔助治療的作用。

  圖3. 移動端心腦血管三維可視化應用

  如今,虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR)技術已經逐漸從實驗室走向實際應用,也進一步證實了項目組的研究意義。周明全教授說,在醫學領域,應用該虛擬現實技術只要用數據就可以在電腦里構造一個筋骨分明、逼真立體的“數字病灶”,醫生據此可以分析病灶的情況,在虛擬環境下監測、診斷以及尋找最佳的手術路徑,以降低風險。

  在具體研究過程中,周教授項目組的工作可分為三個階段:

  第一階段是2000年以來,他們率先開展了針對人體數字化頭顱的可視化及分析研究。通過CT和MRI獲取人體的影像信息,他們實現了活體腦數據的獲取和測量分析,并應用計算機技術模擬傳統的醫學解剖。作為國內最早從事虛擬內窺鏡和頭顱可視化研究的團隊,他們通過圖形學和可視化技術實現了腦部組織的可視化。針對他們在這一階段成果,央視于2003年在《科技博覽》欄目里給予了報道。

  第二階段人體頭顱與血管的可視化,課題組在這一階段突破了傳統內窺鏡中組織不易進入(如面向檢測的腦血管)和不可進入(如心血管),病灶組織不宜接觸和不可接觸(如管內斑塊,可能脫落、出血),組織不容易觀察等局限,將數字醫學影像技術和可視化新方法引入到心腦血管數據采集與分析過程,提出了心腦血管虛擬內窺研究體系。

  第三階段醫學器官的分析與醫學應用,通過解剖學、臨床醫學與信息學科的交叉,通過人工智能技術定性定量地分析心腦血管形態規律,極大地提高了心腦血管醫學診斷的客觀性和有效性,最終形成了心腦血管疾病輔助檢測和虛擬內窺的研究和應用體系。

  周教授介紹,如今課題組在基于組內武仲科教授提出的球B樣條的腦血管模型基礎上,探討了三維腦血管樹狀表示模型、血管分割、三維模型重建、三維腦血管模型可視化、虛擬內窺導航以及如何在虛擬現實環境中應用等一系列問題。課題組已經形成了系統研究成果:1.構造腦血管分割方法。現已形成了基于形變的腦血管分割模型和基于統計的腦血管分割模型。此外,還研究了基于參數統計方法、基于Level Set方法的區域活動輪廓模型法、基于雙高斯模型的參數統計方法、基于高斯-Gibbs場的統計模型與基于參數模型和統計模型融合的方法,逐步構造了腦血管形態分割研究體系。

  2.形成了腦血管球B樣條表示和重構模型。課題組面向腦血管管狀結構的構造問題,提出了一種基于球B樣條的血管網絡表示模型,應用修正梯度矢量流場構造達血管分支的拓撲結構,采取通過最小化能量曲線半徑函數構造球體半徑,最終使用球B樣條曲線重構出血管的幾何信息。相比較于傳統網格模型,該模型可用較少的數據集表示,對于類似血管的復雜管狀模型可實現快速計算及靈活操作。

  3.基于GPU加速腦血管體繪制技術,周教授和團隊在腦血管三維模型重構之后,進而研究了模型的實時高質量繪制和模型任意方位的實時交互解剖方法,能夠獲取完整而精確的任意剖面數據。他們利用光線透射法,由GPU并行加速完成了表行的血管體繪制和表意的血管體繪制。

  4.在上述關鍵技術的基礎上,周教授還和課題組實現了三維虛擬環境下腦血管的實時交互漫游和自主漫游。

  通過上述技術,周明全教授課題組設計并實現了腦血管模型的三維可視化及虛擬內窺導航系統與虛擬人體解剖系統。他們與醫院相關科室展開合作,完成了腦血管重構分析和VR環境下人體解剖兩個系統,實現了百余套醫院數據的系統測試和檢測,極大提高了醫生診斷的準確性與實效性。

  數字復原辨顱骨識面貌 慧聯網為無源遺骸找回尊嚴

  顱面形態信息學(Informatics Craniofacial Morphology)利用計算機技術研究數字化的面貌和顱骨的外觀形態規律、生長變化規律和顱面之間的相互關系。這是周明全教授帶領實驗室的團隊開辟的一個新的學科方向,在該方向堅持20余年的研究,形成了該學科的系統理論,其在不同領域形成了基于顱骨的面貌復原、基于顱骨的身份認證、數字化頭顱修復等工程。由于顱骨和面貌復雜的特征結構和廣泛的社會應用,使得顱面形態研究成為計算機圖形學中極具挑戰性的課題,成為國際上計算機應用前沿技術。

  “我們的研究始于1996年公安部委托的國家‘九五’科技攻關項目,與國際研究近乎同步開始,相繼在國家十五863項目、十一五國家自然科學基金重點項目的支持下,以人類學相關理論為依據,以社會需求為導向,運用計算機圖形學、虛擬現實、可視化技術,形成了顱面形態信息學的基礎理論、知識體系、基本方法和領域應用的系列研究成果。”他說。

  周教授指出,顱骨是人外在面貌的根據,也是人類遺骸中最富有信息的部分。顱骨形狀在成人階段基本不會發生大的改變,人類面貌的變化主要體現在軟組織厚度上,該問題正是他們探索的主要方面,即人類面部軟組織厚度的分布規律(正常狀況下);當人長胖或消瘦后,軟組織厚度的分布規律;隨著年齡變化面部軟組織厚度的分布規律。該問題在歐洲、美國、澳大利亞等地均有學者投入研究。目前,他們的研究已經取得了重要成果,并在與歐洲學者的學術交流過程中得到了極高的評價。

  20年的攻關歷程中,周明全教授通過運用信息科學新技術研究數字化顱骨與面貌的形態結構、變化規律、相互關系,將復雜的顱骨面貌變為可計算對象,率先提出了基于數字頭顱幾何計算的顱面形態信息學體系與方法,系統地提出了顱面形態信息學的基礎理論、知識體系、技術方法,結合多領域應用形成了顱面復原、失蹤身份認證、頜面外科、破損頭顱虛擬修復、考古面貌科學數據復原等系列計算機應用工程。他與課題組的研究工作保持與國際研究同步,形成與國際組織數據和技術的常態交流。研究成果對法醫學、人類學、考古學、現代醫學科學意義重大,社會效益顯著。主要創新點包括:

  1.率先提出了計算機輔助顱骨面貌復原方法。將一種手工藝術雕塑變成了科學數據計算、虛擬現實展示、3D打印制作的工程技術。解決了顱面表示、配準、預測重構及幾何形態評價系列關鍵技術問題。在基于人臉軟組織厚度的方法基礎上,提出知識分析和統計學習兩種顱面形態計算模型,使顱面復原的效率與效果達到國際先進。率先將黎曼流形幾何度量用于顱面評價,解決復原客觀評價難題。

  2.構建了精度和數量國際領先的中國人顱面數據庫。設計了顱面特征數據采樣新技術,提出了建立顱面數據組織結構新方法,數據庫樣本量與數據精度均居國際領先。針對蒙古人種(中國人)研究,發現了多項人種及民族的人類學特征差異,揭示了中國人顱面、性別、種族的關鍵特征數據群,突破了傳統人類學研究數據量小、主觀性強的局限。基于蒙古人種顱面數據研究填補了我國計算體質人類學研究空白。

  3.構建了顱面幾何測量、未知面貌復原、頜面整形等5個軟件平臺,基于顱面數據庫,構建中華民族數字顱骨樣本體系,國內首次運用科學數據實現了刑事案件和古人的顱面復原。研制的Internet公安慧聯網,為公安尸源認定提供了基于互聯網的尸源認定應用平臺,覆蓋全國,單體復原時間從2個月到1小時。提高了破案效率,有效地維護了國家公共安全。

  4.創建了顱面形態信息學3體系,即顱面關系的知識體系、顱面復原技術體系、顱面信息應用體系。撰寫的《法庭科學顱骨面貌復原技術規范》由全國標準化技術委員會頒布,2014年作為公安部行業標準實施,引領行業應用,將傳統小樣本數據專家經驗復原改變為大樣本數據科學復原的行業規范方法。

  在2011年舉行的第39屆數字考古國際會議上,周明全教授首次向世界展示了他們利用3D顱面復原技術復原的1200多年前的唐代公主的容顏,受到了海內外百余家媒體的報道。 這名公主是唐高祖李淵第五代孫女李倕。2003年,李倕墓在西安被發現。據墓志銘記載,李倕于唐玄宗開元24年病逝,時年25歲,至今已有1200多年。遺骸被發現時,整個下頜部分已缺失。為完整再現公主容貌,北師大虛擬現實與可視化中心的研究人員將顱面復原技術與考古學相結合,首先通過CT和三維掃描建立了活人的顱骨、面貌、軟組織、五官四個數據庫,進而通過該數據庫研究和建立顱骨和面貌間的相互關系以及顱骨和五官之間的相互關系。隨后,對公主的遺骸進行掃描,并完成對遺骸缺損部分的虛擬修補。最后,利用面貌復原技術實現公主面貌的復原。此外,中德兩國專家攜手合作完成了公主頭冠的虛擬和實體復原,被稱為是目前最完整的唐代公主頭冠。

  圖4. 唐代公主顱面與發飾復原

  2014年,周教授課題組的《顱面形態信息學研究與應用》獲2014年北京市科技進步二等獎。成果通過公安部驗收和教育部鑒定,均為"國際領先水平","填補國內空白,社會效益顯著"。如今已在公安系統、中科院古人類研究所、考古研究院、多家醫療公司和醫院推廣應用。本項目共獲授權發明專利10項,其中《一種基于分區統計模型的顱面復原方法》獲第十八屆中國專利優秀獎;軟著8項;發表三大檢索論文127篇,法醫學頂級期刊4篇;出版專著2部,《顱面形態信息學研究與應用》獲國家學術著作基金資助科學出版社出版。他們的努力對我國人類學、法醫人類學、頜面醫學研究及公共安全、醫學和考古應用做出了重要貢獻。

  “模型云工廠”為虛擬世界制造磚瓦,虛擬現實工程創造VR未來

  當今時代,工業革命的特點就是信息化和數字制造相結合,在工業設計制造、文化創意制作、虛擬現實應用等多種應用均對三維模型處理提出了重大需求。3D模型是現實世界和虛擬世界物體的表面幾何屬性的數學表述。模型使用的數量、深度、技術與一個國家信息化發展水平和應用程度密切相關,擁有模型資源和處理模型能力成為了一個國家的戰略需求. 模型應用的廣度,設計的大眾化,對我國大眾創業,萬眾創新意義重大,也是實現國家創新驅動戰略的重要舉措。近年來,隨著虛擬現實、現代交互設計、3D 打印、數字影視的發展,模型制作產業化已成為迫切的社會需求。 國際上以谷歌數字地球為代表的行業示范,以普林斯頓大學模型庫為代表的研究示范,極大地推動了 3D 模型的研究與應用。周明全教授長期堅持數字模型智能處理的理論研究和應用實踐,基于圖形學、模式識別、虛擬現實的知識,結合國家重大需求,形成了特色的數字模型智能計算重要研究方向。針對現實物體的復雜性(不同于工業設計的幾何造型),研究了各類客觀物體的建模問題,形成了基于深度圖像、序列圖像、體數據圖像的客觀物體建模方法體系; 針對模型的幾何和物理屬性的處理分析,提出了模型的1元運算,解決了模型的材質繪制、顏色變化,形狀結構、時變紋理的技術關鍵;針對模型的比較、匹配、相融計算,提出了模型的2元系統運算;提出了模型的多元運算,實現了模型大數據的共享、復用、分類、模型的共性特征學習,基于內容的模型檢索,基于描述的場景構建等關鍵技術;基于模型計算的體系研究,理論應用和虛擬現實工程方法等應用領域,推動了文理工交叉融合的信息化跨越,形成了科技與文化結合的突出學術成就。成果特色鮮明,取得效益顯著。

  三維模型的數字-建模、智能處理、場景自動合成、三維打印正是周明全教授和虛擬現實與可視化團隊的長期研究方向。近年來,虛擬現實成為信息技術的最新發展熱點,模型內容制作成為最大問題。傳統三維模型從生成、處理到應用還是個體作坊加工模式,而支撐工具的局限性及應用領域多樣性使得VR處理系統開發愈加復雜,與大數據時代社會應用廣泛需求矛盾日趨突出。

  他介紹,《模型云工廠的建造和應用》成果是在國家863項目、國科金項目的支持下,課題組長期研究圖形學與智能處理學科發展,跟蹤融合虛擬現實、云服務、大數據、3D打印等前沿技術,提出基于海量三維模型素材庫的模型設計工程化、模型處理智能化、模型服務個性化的系列創新技術方法。系統以現代工廠為架構,形成了模型生產、模型加工、模型素材庫房、模型應用支撐、模型市場服務的體系結構,解決了模型的多尺度建模、多模態數據融合、時變動作的高維模型處理、文本語意的場景合成、基于內容的多通道檢索和模型復用、基于云計算的模型市場服務等問題,取得了三維模型的理論、體系、關鍵技術和領域應用的系列成果。

  周教授課題組針對高效開發虛擬現實項目,提出了多源模型生成標準,模型智能處理過程,多通道模型內容檢索方法、快速場景構成方法的模型云管理與生產的工程化方法。他們解決了模型生產、模型處理、模型復用、模型服務的四大關鍵問題,支持從實體三維掃描、CT掃描、創意故事設計到三維打印制作和虛擬環境展示的全生命周期服務,實現“所思即所得,所見即所得”。使得模型云工廠的建造和應用已成為新一輪信息革命的奠基石。周教授介紹,模型云工廠的研制成功有效地推動了行業發展與產業結構升級。該項目在研制完成后的近三年里,已經進入實際應用中發揮了重大功用。

  為滿足虛擬現實、現代交互設計、3D打印、數字影視的發展需求,周明全教授在模型大數據的基礎上建立了“CYBERSTONE--模型云工廠”, 為千變萬化的虛擬世界提供了建造的基石。該系統運用大數據環境下模型共享、復用和快速構建途徑,使模型生產和虛擬現實應用擺脫“小作坊式”的生產模式,形成了模型云工廠的理論、體系和相關方法,支撐模型處理的智能化、設計工程化、生產個性化。運用軟件工程、項目管理、模型復用等方法手段,使三維模型和虛擬場景的制作備件庫、流水線、標準化,解決了虛擬現實工程運用的問題。通過提出三維實體模型、創意概念模型的虛擬生產方法,多源海量三維模型資源庫動態生成方法,形成了模型庫多渠道動態增長的模型生產管理機制。并提出了基于數字幾何和生物機理的模型生產、基于測地線的模型比較、基于時變的模型繪制、基于壓縮感知的模型傳輸等技術方法,建立了模型智能處理體系結構。還提出來多模型語義構建再復用方法,解決了通過自動場景搭配、交互場景搭配兩種方式,用戶通過語義、圖形等多種方式交互提供構建模型和構建意境需求的問題。

  此外,本項目還完成了三維模型資源網絡化多模式服務系統,滿足了產品設計制造、創意設計制作多層次應用需求。研制的四種服務模式的網絡服務平臺,可提供三維模型在線服務、個性化制造、社區化協同、行業云服務的服務模式,適應于三維模型資源網絡化服務、產品設計制造、創意設計制作和3D打印等不同層次的應用需求,為模型社會化應用。

  2015年,《模型云工廠的建造和應用》獲得教育部科技進步二等獎。憑借著專業的科研素養與創新精神,周明全教授帶領著團隊再次為虛擬現實時代數字化技術的發展書寫下了新的一頁。

  怡然自樂讓科學薪火傳承

  “我已經到了這個年紀,食不過三餐,寢不過一席。現在常說享受生活,對我來說,享受生活就是能夠做自己喜歡的工作。”周明全教授一生喜歡的工作,就是將信息技術和社會科學、中華傳統文化相結合。所以,他忙完了文化遺產的數字化保護,又在研究從數字化的文化遺產中,提取中華文化元素,構建中華文化知識工程。剛完成模型的智能處理,又開展了虛擬現實工程,讓虛擬現實、人工智能和中華文明結合,讓各民族人民認識中華文明。讓科學之光照亮文化之途,讓中華文明借助科學之光,在世界發揚光大。

  周明全教授常說,在科學技術日益更新的時代,人才是學科發展的基礎,未來需要復合型的人才。他也正是秉承著這樣的態度去培養和教育學生的。“知之者不如好知者,好知者不如樂知者”,作為教師,他把工作和學習視為樂趣,并且將這種精神也傳承給了自己的學生,堅持將專業知識、生活常識、處世經驗結合為一體,以深入淺出、生動形象的方式傳達給學生,讓科學的種子薪火相傳。他從事計算機教學科研41年,參加獲得國家和省級教學成果獎4項,國家規劃教材4部。培養了博士生38人,博士后8人,碩士生百余人。其中已晉升教授研究員有16人,多半成為西北五省計算機教學科研的骨干力量。

  在教學工作中,周教授將因材施教擺在了首位。每當招收新的研究生,他必然要問學生的問題就是“喜歡什么”,然后根據不同人的愛好分配研究方向。主動發現學生的愛好,有的放矢地結合興趣與科學研究,是他的教育理念。在他的課堂上,教學從來不是照本宣科,而是一堂將學術水平、課程精髓、語言藝術充分結合的藝術品,因為每一堂課都是他心血的結晶。他為北師大信息學院撰寫的院訓是:博學慎思、知行合一、厚德至善。希望他的學生具有廣博的知識,真正掌握學科精髓,既有良好的理論知識,又具備實際工作能力,追求卓越,至善至美。

  關于教育事業,周明全教授表示:“信息技術的知識更新很快,教師必須與時俱進。只有不斷探索新領域、更新科學知識,才能做到教學相長。”他正是身體力行這樣做的,在40余載的科研生涯中收獲無數成績。他曾主持國家科技攻關、國家863高技術重點、國家自然科學重點基金等重要科研項目,第一完成人獲得國家科技進步二等獎1項、省部級科技進步獎11項,發表SCI/EI檢索論文220篇;授權發明專利14項。但是在他眼中,成績和榮譽都屬于集體,對于他來說,考慮更多的是如何更好地將現代的科學技術應用到文學、歷史、教育等傳統學科傳統文化之中。

  路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索。對于未來,周明全教授表示:“當今時代,數字技術已經社會各個行業當中,發揮著日益重要的作用。無論是看似風馬牛不相及的考古技術還是所需專業性極強的顱面復原、3D模型處理,或者在現行醫療條件下尚存難度的心腦血管疾病檢測,數字技術均起到了至關重要的作用。我相信,未來,數字技術涉及的范圍還將更加廣闊。”而他也將沿著這一方向繼續奮斗下去。

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