創(chuàng)新，締造未來

一個(gè)微風(fēng)習(xí)習(xí)的早晨，你舒適地在床上伸個(gè)懶腰，然后悠悠地來一句：“微波爐加熱早飯。”然后，你起床，洗漱完畢，會發(fā)現(xiàn)微波爐已經(jīng)加熱好了一份熱騰騰早餐。

山東師范大學(xué)傳媒學(xué)院院長助理兼數(shù)字媒體系主任、副教授劉興波向我們描述這樣一個(gè)場景，“這個(gè)場景就是一個(gè)典型的人機(jī)交互（人機(jī)對話）的情節(jié)。其原理是計(jì)算機(jī)通過聲音傳感器，采集人的聲音，并判斷、輸入指令‘啟動(dòng)微波爐?！眲⑴d波向我們解釋說。

山東師范大學(xué)傳媒學(xué)院數(shù)字媒體系的數(shù)字媒體藝術(shù)專業(yè)，是一個(gè)藝術(shù)與技術(shù)相結(jié)合的專業(yè)，屬于交叉學(xué)科領(lǐng)域，涉及造型藝術(shù)、藝術(shù)設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)編程、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、信息與通信技術(shù)等方面的知識。作為該系負(fù)責(zé)人的劉興波，主要研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)教育應(yīng)用、虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用、數(shù)字科技與文化等。

人機(jī)交互技術(shù)，也被稱為人機(jī)對話，是計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢和方向。隨著人工智能與大數(shù)據(jù)的發(fā)展，借助各種類型的傳感器，計(jì)算機(jī)能夠非常直觀、直接、全面地捕捉到人的需求，也就是將能夠懂得人的潛在意圖，并按照人的意圖提供各種形式的信息，如播放電影、音樂，查詢航班信息，預(yù)定酒店房間，播報(bào)天氣情況等，這在不久的將來會成為現(xiàn)實(shí)。劉興波敏銳地意識到了這一點(diǎn)。2015年10月，系里討論教學(xué)培養(yǎng)方案時(shí)，劉興波談到了人機(jī)交互技術(shù)在游戲中的應(yīng)用問題。他認(rèn)為，讓人類的自然語言與先進(jìn)的機(jī)器智能進(jìn)行交互，是這個(gè)產(chǎn)業(yè)中最前沿的課題之一。體感控制作為人機(jī)交互的關(guān)鍵技術(shù)之一，是當(dāng)前科研的熱點(diǎn)，開發(fā)體感控制游戲能夠促進(jìn)科研成果的產(chǎn)出。因此，他建議在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生開發(fā)一些體感控制類的游戲，這既立足于教學(xué)，又能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。尤其是是游戲開發(fā)專業(yè)方向，引入人機(jī)交互技術(shù)，可以讓玩家在游戲過程中體驗(yàn)高度的沉浸感。他的提議得到了系里各位老師的贊同。

引入課題易，落實(shí)起來難。但傳媒學(xué)院的師生不怕困難，他們心往一處想，勁往一處使，凝結(jié)成一個(gè)強(qiáng)有力的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。他們迎著風(fēng)雨，勇敢地伸出了觸摸未來科技的雙手。

2016年5月份在北京微軟亞洲研究院，即微軟總部大廈舉行的“微軟下一代人機(jī)交互Hackathon（編程馬拉松）比賽”是微軟公司在中國舉辦的第一屆以微軟MPC技術(shù)為主題的賽事，得到了微軟美國總公司的高度重視。微軟充滿神秘色彩的DX部門眾多技術(shù)顧問從微軟西雅圖總部等地專程趕到比賽現(xiàn)場，并作賽前輔導(dǎo)報(bào)告。歷經(jīng)一個(gè)月的層層選拔，5月28日至29日，經(jīng)過緊張的24小時(shí)不間斷的火熱編程比賽，山東師范大學(xué)傳媒學(xué)院的“Hello World”團(tuán)隊(duì)?wèi){借自主研發(fā)的機(jī)器人“締造者”力克群雄，贏得了“微軟下一代人機(jī)交互Hackathon（編程馬拉松）中國區(qū)總決賽”唯一的一等獎(jiǎng)。

本次比賽采用“線上+線下”的新穎比賽方式對參賽者的編程能力進(jìn)行全面評測，吸引了全國211支代表隊(duì)參賽，包括來自清華大學(xué)、山東大學(xué)、北京郵電大學(xué)、中國傳媒大學(xué)等重點(diǎn)院校的團(tuán)隊(duì)，以及眾多IT公司等的企業(yè)團(tuán)隊(duì)，可謂群英薈萃。可以說，山東師范大學(xué)隊(duì)能奪得頭籌實(shí)屬不易。

通往成功的路總是不太平。為了這次凱旋，他們一路披荊斬棘，共同克服了許多困難和障礙。

唐玉芳博士2015年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，獲信號與信息處理專業(yè)博士學(xué)位，同年來山東師范大學(xué)傳媒學(xué)院任教。他的研究方向包括模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、多媒體信息處理等，近年來在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊及國際會議發(fā)表EI論文10余篇。研發(fā)團(tuán)隊(duì)領(lǐng)隊(duì)的重任就落在了這個(gè)富有才華的青年教師身上。唐玉芳不敢含糊。他精心選拔了李夢媛、董文浩和姜福琳3位對游戲開發(fā)有濃厚興趣的學(xué)生，組建了第一支研發(fā)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)的第一個(gè)項(xiàng)目是研發(fā)一款虛擬與現(xiàn)實(shí)融合的kinect體感3D游戲——締造者，這也是他們參加這次微軟組織的大賽的項(xiàng)目。

體感3D游戲開發(fā)對研發(fā)者的藝術(shù)功底和編程能力要求較高。為了順利完成任務(wù)，唐玉芳根據(jù)團(tuán)隊(duì)成員的性格特點(diǎn)和技術(shù)特長，做了明確的任務(wù)分工，且每個(gè)人都有自己的昵稱：唐玉芳自己定位為“管家婆”，主要帶領(lǐng)學(xué)生設(shè)定游戲故事場景，分析技術(shù)難點(diǎn)，把控開發(fā)進(jìn)度。李夢媛性格外向，編程能力較強(qiáng)，主要負(fù)責(zé)代碼編寫，是團(tuán)隊(duì)的“程序猿”。董文浩性格沉穩(wěn)，動(dòng)手能力較強(qiáng)，主要負(fù)責(zé)機(jī)器人開發(fā)事宜，是團(tuán)隊(duì)的“電子狗”。姜福琳性格內(nèi)向，美術(shù)功底好，主要負(fù)責(zé)游戲場景建模，號稱團(tuán)隊(duì)的“美羊羊”。

攻克技術(shù)難關(guān)，研發(fā)新的產(chǎn)品，這些可不像請客吃飯那么輕松愉快。他們在研發(fā)過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的困難和挑戰(zhàn)，有時(shí)是措手不及，甚至舉步維艱的。但他們從來沒有氣餒，更沒有想到放棄。他們相互鼓勵(lì)，一起學(xué)習(xí)，一起度過不眠之夜，一起迎來第一縷曙光。對于“美羊羊”姜福琳而言，游戲場景的反復(fù)變更是個(gè)令她備受折磨的問題。開發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)成員相互啟發(fā)，經(jīng)常碰撞出新的游戲故事情節(jié)，這就使得姜福琳要不斷地重新繪制游戲場景。就在大賽前兩天，他們又遇到了挑戰(zhàn)：開發(fā)前期，他們使用kinect 1代設(shè)備進(jìn)行體感控制開發(fā)；但是，離大賽開始只有兩天的時(shí)間了，微軟大賽組委會臨時(shí)通知必須使用kinect 2代設(shè)備參加比賽！沒有選擇，李夢媛連續(xù)奮戰(zhàn)，兩天一夜沒有合眼，重寫了代碼，保證了團(tuán)隊(duì)最終能夠順利參賽。

最嚴(yán)峻的考驗(yàn)卻是在比賽現(xiàn)場，山師大的參賽選手們體驗(yàn)到了“心驚肉跳”的滋味。離比賽結(jié)束還有不足一個(gè)小時(shí)，他們研發(fā)的“締造者”卻不受體感控制，做出了一些匪夷所思的動(dòng)作：隊(duì)員發(fā)出伸手的動(dòng)作，它卻伸腳；擺出前進(jìn)的動(dòng)作，它卻原地轉(zhuǎn)圈。當(dāng)時(shí)，所有隊(duì)員的心提到了嗓子眼，廣播里比賽結(jié)束倒計(jì)時(shí)的通知更增強(qiáng)了隊(duì)員們的緊張情緒。一陣焦慮之后，隊(duì)員們安靜了下來，大家互相對視，彼此鼓勵(lì)，積極尋求解決的辦法。這時(shí)，唐玉芳老師一下站了起來：“室內(nèi)有無線電干擾。和主辦方溝通一下，我們把機(jī)器人拿到賽場外的空地上調(diào)試。”李夢媛立即向主辦方說明了情況。董文浩在賽場外對機(jī)器人進(jìn)行了仔細(xì)檢查，重新對其進(jìn)行編程。整個(gè)編程過程中，團(tuán)隊(duì)成員焦慮而又滿懷期待的目光都集中在了董文浩身上。編程結(jié)束后，機(jī)器人做出正確動(dòng)作的一瞬間，團(tuán)隊(duì)成員興奮地喊了起來。

山東師范大學(xué)隊(duì)研發(fā)的機(jī)器人“締造者”作為一款融合了虛擬與現(xiàn)實(shí)的人機(jī)交互應(yīng)用系統(tǒng)，使用者可以無需使用鼠標(biāo)和鍵盤等傳統(tǒng)人機(jī)交互設(shè)備，只需站在電腦前做出自然肢體動(dòng)作，如伸出手臂、走路、跳起等，便可以準(zhǔn)確控制3D場景中的虛擬人物和現(xiàn)實(shí)場景中的機(jī)器人，它們會準(zhǔn)確模仿人的肢體動(dòng)作。這款機(jī)器人以人體動(dòng)作識別為核心，從虛擬和現(xiàn)實(shí)兩方面對機(jī)器人進(jìn)行操作控制，不僅實(shí)現(xiàn)了玩家通過自然肢體動(dòng)作控制3D游戲場景中的虛擬機(jī)器人角色，還能控制現(xiàn)實(shí)場景中的實(shí)物機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)器人和實(shí)物機(jī)器人準(zhǔn)確模仿玩家的動(dòng)作，達(dá)到了虛擬與現(xiàn)實(shí)的融合統(tǒng)一。該應(yīng)用系統(tǒng)得到了微軟DX部門技術(shù)顧問的一致好評，認(rèn)為“締造者”不僅可以應(yīng)用在兒童娛樂、智能護(hù)理、危險(xiǎn)品排除、特殊環(huán)境救助等日常生活和生產(chǎn)領(lǐng)域，也可以應(yīng)用于宇宙探索中，如火星地質(zhì)探測、月球開發(fā)等未來領(lǐng)域。

此次比賽，山東師范大學(xué)傳媒學(xué)院數(shù)字媒體專業(yè)學(xué)生扎實(shí)的基本功、較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和良好的團(tuán)隊(duì)合作能力受到一致好評。

從目前的發(fā)展趨勢看，機(jī)器人必將像計(jì)算機(jī)一樣，徹底改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)、生活方式，甚至生存模式。“人機(jī)協(xié)作”這一概念被看作是下一代機(jī)器人必須擁有的屬性。只有先實(shí)現(xiàn)“人機(jī)協(xié)作”，才有可能使機(jī)器人的普及這一目標(biāo)成為現(xiàn)實(shí)。從這個(gè)角度來說，山東師范大學(xué)傳媒學(xué)院數(shù)字媒體系的師生不僅是未來科技的觸摸者，也是未來世界的“締造”者。