2021年9月，清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院信息藝術(shù)設(shè)計系徐迎慶教授團隊，2021年度成功申請3項國家自然科學(xué)基金項目。
國家自然科學(xué)基金聚焦基礎(chǔ)、前沿、人才，注重創(chuàng)新團隊和學(xué)科交叉，為全面培育我國源頭創(chuàng)新能力作出了重要貢獻，成為我國支持基礎(chǔ)研究的主渠道。
徐迎慶教授團隊成功申請的3個項目分別是由徐迎慶教授負責(zé)的面上項目《面向智能家居的多模態(tài)自然人機交互理論與方法研究》，以及博士后蘇虹陽（合作導(dǎo)師：陳迪、徐迎慶）和博士后許建兵（合作導(dǎo)師：陳迪、徐迎慶）針對新型材料研究獲得的2項青年科學(xué)基金項目，即：《基于表面原子級平整(La,Sr)(Co,Fe)O3-x薄膜探究電驅(qū)動的陽離子偏析內(nèi)在機制》和《原子級平整氧化物表面與界面的有序結(jié)構(gòu)設(shè)計及其調(diào)控機制研究》。
#1
面向智能家居的多模態(tài)自然人機交互理論與方法研究
隨著人工智能（AI）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、大數(shù)據(jù)、5G等科技的迅猛發(fā)展，我們所處的信息社會正在逐漸向智能社會轉(zhuǎn)型過渡，傳統(tǒng)家居被越來越多地賦予智能要素，智能音箱、智能電燈、智能冰箱等各類細分領(lǐng)域的智能家居產(chǎn)品，已經(jīng)深度滲透進了我們的日常生活中。
2020年國家“十四五”規(guī)劃提到：“推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等同各產(chǎn)業(yè)深度融合，推動先進制造業(yè)集群發(fā)展”，規(guī)劃同時建議，堅持把發(fā)展經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上，堅定不移建設(shè)制造強國、質(zhì)量強國、網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國。在時代、產(chǎn)業(yè)和政策的三重刺激下，智能強國的發(fā)展迫在眉睫，智能家居領(lǐng)域作為民生息息相關(guān)的重要領(lǐng)域，具有廣泛的發(fā)展空間與創(chuàng)新前景。
智能家居是學(xué)科高度交叉的綜合研究方向，是與人類活動高度相關(guān)的科研領(lǐng)域，涉及人機交互、人工智能、計算機視覺、物聯(lián)網(wǎng)、用戶體驗、心理學(xué)等學(xué)科和領(lǐng)域的綜合交叉融合，其相關(guān)實驗平臺建設(shè)和理論與技術(shù)創(chuàng)新，對于深度理解人類行為的模式和情感交流方式具有重要作用，符合下一代人工智能“以人為本”的核心訴求。
基于上述背景，清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院信息藝術(shù)設(shè)計系教授徐迎慶于2021年度成功申請國家自然科學(xué)基金面上項目，項目名稱為《面向智能家居的多模態(tài)自然人機交互理論與方法研究》（項目負責(zé)人：徐迎慶，科學(xué)部編號：6217070900）。
本項目提出面向智能家居的多模態(tài)人機交互理論與方法，期望：①建設(shè)未來智能家居的原型空間，利用AIoT、Zigbee等技術(shù)實現(xiàn)不同智能終端設(shè)備的互融互通、數(shù)據(jù)共享，構(gòu)建本項目的基礎(chǔ)實驗平臺；②進行深度的用戶體驗研究，依托基礎(chǔ)實驗平臺，采集用戶的多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)取自多個源頭、格式迥異，包括但不限于視頻、圖片、語音、步態(tài)、氣味、溫度等，且數(shù)據(jù)有海量、多維度、價值密度低、產(chǎn)生速度快等特征。隨后，對采集的數(shù)據(jù)進行脫敏、清洗、標(biāo)注、特征提取、融合等處理，形成智能家居環(huán)境下人的行為和情感海量數(shù)據(jù)庫，提供本研究的數(shù)據(jù)支撐；③依托于基礎(chǔ)實驗平臺，以用戶自然行為和情感大數(shù)據(jù)為支撐，以模式識別、用戶行為分析、情感計算等為核心技術(shù)，重點探究基于智能感知的多模態(tài)人機交互理論與方法，融合聽覺、視覺、觸覺、嗅覺模態(tài)，構(gòu)建多元信息和多模態(tài)交互的耦合模型，實現(xiàn)自然交互和優(yōu)質(zhì)體驗的智能家居典型示范應(yīng)用。
清華美院信息藝術(shù)設(shè)計系教授 徐迎慶
#2
基于表面原子級平整(La,Sr)(Co,Fe)O3-x薄膜探究電驅(qū)動的陽離子偏析內(nèi)在機制
為應(yīng)對全球能源短缺與環(huán)境污染的挑戰(zhàn)，2020年習(xí)近平總書記在聯(lián)合國大會上向全世界莊嚴承諾我國要在2030年和2060年分別實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”兩項重要目標(biāo)。《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標(biāo)綱要》中明確指出在氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域中謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。
基于上述背景，清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院博士后蘇虹陽開展了針對關(guān)鍵能源轉(zhuǎn)化裝置固體氧化物燃料電池電極材料的基礎(chǔ)研究與設(shè)計工作，并于2021年度成功申請國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金，項目名稱為《基于表面原子級平整(La,Sr)(Co,Fe)O3-x薄膜探究電驅(qū)動的陽離子偏析內(nèi)在機制》（項目負責(zé)人：蘇虹陽，科學(xué)部編號：2210020335）。
該項目是針對關(guān)鍵能源轉(zhuǎn)化和存儲裝置固體氧化物燃料電池材料設(shè)計的研究，也是能源領(lǐng)域和稀土領(lǐng)域基礎(chǔ)科研發(fā)展的需求。本項目將利用基于表面原子級平整的外延薄膜電極材料，從材料調(diào)控、原位表征和理論模擬幾個方面入手，將微觀結(jié)構(gòu)與宏觀表象相結(jié)合，實驗與理論相結(jié)合，先進制備工藝與獨特表征手段相結(jié)合，研究在材料工作條件下體相中的原子運動，揭示表面的結(jié)構(gòu)和組分變化。該項目基于清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院跨學(xué)科交叉方面研究，涵蓋了設(shè)計學(xué)、材料學(xué)、微機械加工等學(xué)科，該研究不僅為固體氧化物電池的壽命預(yù)判給予理論指導(dǎo)，也蘊含著新材料、新工藝開發(fā)的設(shè)計方法論。
清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院博士后 蘇虹陽
#3
原子級平整氧化物表面與界面的有序結(jié)構(gòu)設(shè)計及其調(diào)控機制研究
《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標(biāo)綱要》在制造業(yè)專欄中重點強調(diào)推動高端稀土功能材料的關(guān)鍵技術(shù)突破。稀土功能材料的表界面結(jié)構(gòu)是決定其性能的關(guān)鍵因素，而在原子尺度調(diào)控出規(guī)則的材料表面與界面，對于表面原位催化反應(yīng)、半導(dǎo)體物理等表界面科學(xué)研究具有重要意義，有望開發(fā)更高效的能源器件和人工智能器件。
基于上述背景，清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院博士后許建兵開展了針對于稀土氧化物原子級精度的表界面調(diào)控研究，并于2021年度成功申請國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金，項目名稱為《原子級平整氧化物表面與界面的有序結(jié)構(gòu)設(shè)計及其調(diào)控機制研究》（項目負責(zé)人：許建兵，科學(xué)部編號：5210020485）。
本項目圍繞稀土氧化物功能材料，選取不同晶格常數(shù)的氧化物作為單晶襯底以及兩種不同晶體結(jié)構(gòu)的氧化物作為外延薄膜，在材料體系、實驗技術(shù)和理論模型上開展系統(tǒng)研究，從而建立表面原子排布、原子級別相界面組成等微觀參量與宏觀物理量之間的聯(lián)系，揭示表面原子的重排機制，掌握原子級平整氧化物薄膜的界面調(diào)控方法。研究結(jié)果將為原子級平整氧化物表面與界面結(jié)構(gòu)的精細調(diào)控提供實用的指導(dǎo)。該項目將設(shè)計學(xué)理念引入新型納米材料設(shè)計，發(fā)展與新能源、人工智能芯片等領(lǐng)域的基礎(chǔ)材料交叉研究，從而推動新型材料及新工藝的應(yīng)用，顯示了清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院博士后流動站在跨學(xué)科交叉研究方面的優(yōu)勢。
清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院博士后 許建兵
徐迎慶教授團隊致力于開展創(chuàng)新性研究，近年來還成功申請了5項中國博士后科學(xué)基金項目，分別為：《通用嗅覺計算及其界面設(shè)計研究》（路奇博士）、《綜合交通與應(yīng)急安防指揮控制系統(tǒng)人機交互頂層設(shè)計研究》（劉崗博士）、《人機物融合》（姜夢茵博士）、《利用表面原子級平整薄膜探究鈣鈦礦氧化物陽離子偏析中的晶格應(yīng)力效應(yīng)》（蘇虹陽博士）、《基于薄膜圖案電極的H2陽極反應(yīng)機理研究》（許建兵博士）。
（來源|信息藝術(shù)設(shè)計系 徐迎慶教授團隊）
