2021年9月，清華大學美術學院信息藝術設計系徐迎慶教授團隊，2021年度成功申請3項國家自然科學基金項目。
國家自然科學基金聚焦基礎、前沿、人才，注重創(chuàng)新團隊和學科交叉，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（合作導師：陳迪、徐迎慶）和博士后許建兵（合作導師：陳迪、徐迎慶）針對新型材料研究獲得的2項青年科學基金項目，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構設計及其調(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，堅定不移建設制造強國、質(zhì)量強國、網(wǎng)絡強國、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，智能家居領域作為民生息息相關的重要領域，具有廣泛的發(fā)展空間與創(chuàng)新前景。
智能家居是學科高度交叉的綜合研究方向，是與人類活動高度相關的科研領域，涉及人機交互、人工智能、計算機視覺、物聯(lián)網(wǎng)、用戶體驗、心理學等學科和領域的綜合交叉融合，其相關實驗平臺建設和理論與技術創(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，清華大學美術學院信息藝術設計系教授徐迎慶于2021年度成功申請國家自然科學基金面上項目，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》（項目負責人：徐迎慶，科學部編號：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建設未來智能家居的原型空間，利用AIoT、Zigbee等技術實現(xiàn)不同智能終端設備的互融互通、數(shù)據(jù)共享，構建本項目的基礎實驗平臺；②進行深度的用戶體驗研究，依托基礎實驗平臺，采集用戶的多源異構大數(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，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用。
清華美院信息藝術設計系教授 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
為應對全球能源短缺與環(huán)境污染的挑戰(zhàn)，2020年習近平總書記在聯(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。《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)變革領域中謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。
基于上述背景，清華大學美術學院博士后蘇虹陽開展了針對關鍵能源轉(zhuǎn)化裝置固體氧化物燃料電池電極材料的基礎研究與設計工作，并于2021年度成功申請國家自然科學基金青年科學基金，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》（項目負責人：蘇虹陽，科學部編號：2210020335）。
該項目是針對關鍵能源轉(zhuǎn)化和存儲裝置固體氧化物燃料電池材料設計的研究，也是能源領域和稀土領域基礎科研發(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，將微觀結構與宏觀表象相結合，實驗與理論相結合，先進制備工藝與獨特表征手段相結合，研究在材料工作條件下體相中的原子運動，揭示表面的結構和組分變化。該項目基于清華大學美術學院跨學科交叉方面研究，涵蓋了設計學、材料學、微機械加工等學科，該研究不僅為固體氧化物電池的壽命預判給予理論指導，也蘊含著新材料、新工藝開發(fā)的設計方法論。
清華大學美術學院博士后 蘇虹陽
#3
原子級平整氧化物表面與界面的有序結構設計及其調(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鍵技術突破。稀土功能材料的表界面結構是決定其性能的關鍵因素，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、半導體物理等表界面科學研究具有重要意義，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，清華大學美術學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基金青年科學基金，項目名稱為《原子級平整氧化物表面與界面的有序結構設計及其調(diào)控機制研究》（項目負責人：許建兵，科學部編號：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構的氧化物作為外延薄膜，在材料體系、實驗技術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。研究結果將為原子級平整氧化物表面與界面結構的精細調(diào)控提供實用的指導。該項目將設計學理念引入新型納米材料設計，發(fā)展與新能源、人工智能芯片等領域的基礎材料交叉研究，從而推動新型材料及新工藝的應用，顯示了清華大學美術學院博士后流動站在跨學科交叉研究方面的優(yōu)勢。
清華大學美術學院博士后 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項中國博士后科學基金項目，分別為：《通用嗅覺計算及其界面設計研究》（路奇博士）、《綜合交通與應急安防指揮控制系統(tǒng)人機交互頂層設計研究》（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力效應》（蘇虹陽博士）、《基于薄膜圖案電極的H2陽極反應機理研究》（許建兵博士）。
（來源|信息藝術設計系 徐迎慶教授團隊）
