創新，締造未來

一個微風習習的早晨，你舒適地在床上伸個懶腰，然后悠悠地來一句：“微波爐加熱早飯。”然后，你起床，洗漱完畢，會發現微波爐已經加熱好了一份熱騰騰早餐。

山東師范大學傳媒學院院長助理兼數字媒體系主任、副教授劉興波向我們描述這樣一個場景，“這個場景就是一個典型的人機交互（人機對話）的情節。其原理是計算機通過聲音傳感器，采集人的聲音，并判斷、輸入指令‘啟動微波爐。”劉興波向我們解釋說。

山東師范大學傳媒學院數字媒體系的數字媒體藝術專業，是一個藝術與技術相結合的專業，屬于交叉學科領域，涉及造型藝術、藝術設計、交互設計、計算機編程、計算機圖形學、信息與通信技術等方面的知識。作為該系負責人的劉興波，主要研究方向為信息技術教育應用、虛擬仿真技術應用、數字科技與文化等。

人機交互技術，也被稱為人機對話，是計算機發展的趨勢和方向。隨著人工智能與大數據的發展，借助各種類型的傳感器，計算機能夠非常直觀、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，預定酒店房間，播報天氣情況等，這在不久的將來會成為現實。劉興波敏銳地意識到了這一點。2015年10月，系里討論教學培養方案時，劉興波談到了人機交互技術在游戲中的應用問題。他認為，讓人類的自然語言與先進的機器智能進行交互，是這個產業中最前沿的課題之一。體感控制作為人機交互的關鍵技術之一，是當前科研的熱點，開發體感控制游戲能夠促進科研成果的產出。因此，他建議在教學過程中引導學生開發一些體感控制類的游戲，這既立足于教學，又能夠調動學生的學習興趣和積極性。尤其是是游戲開發專業方向，引入人機交互技術，可以讓玩家在游戲過程中體驗高度的沉浸感。他的提議得到了系里各位老師的贊同。

引入課題易，落實起來難。但傳媒學院的師生不怕困難，他們心往一處想，勁往一處使，凝結成一個強有力的研發團隊。他們迎著風雨，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部門眾多技術顧問從微軟西雅圖總部等地專程趕到比賽現場，并作賽前輔導報告。歷經一個月的層層選拔，5月28日至29日，經過緊張的24小時不間斷的火熱編程比賽，山東師范大學傳媒學院的“Hello World”團隊憑借自主研發的機器人“締造者”力克群雄，贏得了“微軟下一代人機交互Hackathon（編程馬拉松）中國區總決賽”唯一的一等獎。

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行全面評測，吸引了全國211支代表隊參賽，包括來自清華大學、山東大學、北京郵電大學、中國傳媒大學等重點院校的團隊，以及眾多IT公司等的企業團隊，可謂群英薈萃。可以說，山東師范大學隊能奪得頭籌實屬不易。

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年畢業于北京郵電大學信息與通信工程學院，獲信號與信息處理專業博士學位，同年來山東師范大學傳媒學院任教。他的研究方向包括模式識別、機器學習、數據挖掘、多媒體信息處理等，近年來在國內外學術期刊及國際會議發表EI論文10余篇。研發團隊領隊的重任就落在了這個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位對游戲開發有濃厚興趣的學生，組建了第一支研發團隊。團隊的第一個項目是研發一款虛擬與現實融合的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目。

體感3D游戲開發對研發者的藝術功底和編程能力要求較高。為了順利完成任務，唐玉芳根據團隊成員的性格特點和技術特長，做了明確的任務分工，且每個人都有自己的昵稱：唐玉芳自己定位為“管家婆”，主要帶領學生設定游戲故事場景，分析技術難點，把控開發進度。李夢媛性格外向，編程能力較強，主要負責代碼編寫，是團隊的“程序猿”。董文浩性格沉穩，動手能力較強，主要負責機器人開發事宜，是團隊的“電子狗”。姜福琳性格內向，美術功底好，主要負責游戲場景建模，號稱團隊的“美羊羊”。

攻克技術難關，研發新的產品，這些可不像請客吃飯那么輕松愉快。他們在研發過程中，經常會遇到這樣那樣的困難和挑戰，有時是措手不及，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，一起學習，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，游戲場景的反復變更是個令她備受折磨的問題。開發過程中，團隊成員相互啟發，經常碰撞出新的游戲故事情節，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：開發前期，他們使用kinect 1代設備進行體感控制開發；但是，離大賽開始只有兩天的時間了，微軟大賽組委會臨時通知必須使用kinect 2代設備參加比賽！沒有選擇，李夢媛連續奮戰，兩天一夜沒有合眼，重寫了代碼，保證了團隊最終能夠順利參賽。

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

山東師范大學隊研發的機器人“締造者”作為一款融合了虛擬與現實的人機交互應用系統，使用者可以無需使用鼠標和鍵盤等傳統人機交互設備，只需站在電腦前做出自然肢體動作，如伸出手臂、走路、跳起等，便可以準確控制3D場景中的虛擬人物和現實場景中的機器人，它們會準確模仿人的肢體動作。這款機器人以人體動作識別為核心，從虛擬和現實兩方面對機器人進行操作控制，不僅實現了玩家通過自然肢體動作控制3D游戲場景中的虛擬機器人角色，還能控制現實場景中的實物機器人，實現了虛擬機器人和實物機器人準確模仿玩家的動作，達到了虛擬與現實的融合統一。該應用系統得到了微軟DX部門技術顧問的一致好評，認為“締造者”不僅可以應用在兒童娛樂、智能護理、危險品排除、特殊環境救助等日常生活和生產領域，也可以應用于宇宙探索中，如火星地質探測、月球開發等未來領域。

此次比賽，山東師范大學傳媒學院數字媒體專業學生扎實的基本功、較強的創新能力和良好的團隊合作能力受到一致好評。

從目前的發展趨勢看，機器人必將像計算機一樣，徹底改變人們的生產、生活方式，甚至生存模式。“人機協作”這一概念被看作是下一代機器人必須擁有的屬性。只有先實現“人機協作”，才有可能使機器人的普及這一目標成為現實。從這個角度來說，山東師范大學傳媒學院數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。