他的研究方向为人机交互与普适计算,主要围绕端智能感知计算开展研究工作。他提出端设备上基于人体行为时空特征建立贝叶斯先验知识的交互动作与生理信号连续感知计算方法,高效推理多模态感知数据上的隐式交互意图,解决感知计算泛化能力差、数据驱动算法效率低的难题,创新低功耗、高性能、训练数据要求低的端智能感知计算技术。

他表示,人机交互技术的变革不断突破用户使用计算机的难度瓶颈,计算得以从桌面时代革新为移动时代,正在进入智慧互联基础上的人机物三元融合时代。交互不再受限于固定的桌面场景,而是从鼠标、键盘等特定二维表面上指点交互扩展到连续的非结构空间中的自然交互。然而,感知自然交互面临全新挑战,如何实现“端设备模糊感知数据上用户真实交互意图的高效推理计算”成为自然交互的研究关键。

他就是清华大学计算机科学与技术系人机交互研究团队助理研究员,清华大学博士王运涛。2021年,由中国计算机学会推荐,王运涛入选第七届中国科协青年人才托举工程。

服务“科技冬奥”,推动机场出行无障碍建设

2019年,王运涛作为负责人承担“科技冬奥”国家重点专项的子课题项目,开展机场航站楼复杂场景下残障旅客智能出行引导技术以及机场无障碍引导和标识系统设计方案的研究工作,为机场无障碍出行提供技术保障。团队研发出机场航站楼内导盲智能车与基于肩部震动的穿戴式引导设备两项技术成果,并以包容性设计为核心理念,提出机场无障碍引导和标识系统的优化设计方案。

据王运涛介绍,公共场所内视障人群的引导是最难的问题,解决好视障人群的出行引导问题,便可以包容性地服务所有人。王运涛表示:“上述两项技术成果是清华大学人机交互研究团队近5年来在信息无障碍研究积累的一次落地验证。两项技术可以分别独立使用,穿戴式引导设备可以有效引导视障用户避开障碍物到达目的地;导盲车则具备导盲犬类似功能,为视障用户提供更加安全的机场内部引导服务,也可以更好地照顾到视障用户的独立需求。目前,这两项设备还在进一步优化中。”2022年北京冬奥会期间,两种导盲装置部署在北京首都国际机场T3航站楼,服务无障碍出行。该技术成果受到中国残疾人联合会副主席吕世明以及诸多视障用户的高度评价。

成果突出,国内人机交互领域的青年才俊

翻开王运涛的个人简历,其成果让人眼前一亮,除了他作为负责人承担自然科学基金青年项目、“科技冬奥”重点专项子课题及多项国际合作项目、校企合作项目外,最引人注目的是这样一段文字:“发表学术论文43篇,包括CHI、IMWUT、Communications of the ACM等国际顶级期刊/会议,其中第一作者论文12篇、通讯作者论文9篇、CCF-A类论文22篇,并6次荣获最佳论文奖等会议奖项,国内外同龄段(不早于2008年本科毕业,约35岁以下)青年学者中,其IMUWT (即ACM Ubicomp论文期刊,CCF A)论文成果第一;已获授权发明专利22项(其中10项国际/美国专利),完成2项研究成果转化。”

荣誉的背后,是辛勤汗水的浇灌,也是个人浓厚兴趣的铺垫,更是对人机交互领域追求的干劲。王运涛说:“人机交互研究的是人与计算机系统之间自然高效信息交换的原理与技术,是计算机革新发展过程中非常重要的一环,特别是进入移动计算、智慧互联时代后,机器需要更加智能、高效并且自然地服务于人。也就是以人为中心的理念,让人很自然、不觉察地享受机器提供的智能服务。比如我们日常使用的触屏手机,防误触的服务就是比较经典的一个案例。”

“触屏手机使用过程中,经常遇到因为握持或者放在口袋中导致错误拨通电话或者发信息的情况,也就是我们所谓的误触问题。尤其是现在屏幕的边框越来越窄,误触问题也越来越严重。而我们提出的有意交互意图的高效识别推理方法,可以将有意行为和无意行为进行区分。我们人机交互研究团队基于本方法研制了手机触屏上的防误触方法,让误触率降低至原来技术的数十分之一,现已稳定运行在华为1亿多台全面屏手机上。另外,此方法也有非常好的泛化能力,可以有效解决帕金森氏症患者因为手抖导致的高误触等问题,极大提升了用户在智能触屏手机上的文本输入效率。”王运涛补充道。

人机交互的感知技术不仅包括了可以肉眼观察到的外在动作,也包含了肉眼不可见的内在生理信息,实现端设备上生理信号连续感知计算将会极大地丰富在大健康方向的应用。因此,王运涛最近重点围绕着端设备上生理信号连续感知计算开展研究工作,包括:基于智能耳机的睡眠健康以及呼吸道健康的监测技术,手机上非接触式心率检测技术(rPPG)等。与传统的健康智能硬件创新不同,这些技术在已有的商用设备上便可以部署使用,不需要购买额外设备。王运涛说:“我们现在使用的诸如手机、耳机等计算设备已经内置了丰富的传感器,具备了感知人体生理指征的能力,甚至经过人工智能的加持,很多功能已经可以达到医疗级别。因此,在这些用户已有的端设备上实现连续的人体生理信号的感知,用户仅需要更新软件就可以享受大健康的智能服务。”王运涛也期望有更多的青年才俊可以加入这个研究方向,推动“健康中国”战略。

坚定信念,深耕人机交互

年少求学,学成致用。在科研的道路上,王运涛以专业领域专家史元春教授为榜样——始终保持积极向上、不畏艰难的人生态度,深植服务国家原始创新的初心,积极推动国内人机交互领域的发展,重视学生创新能力培养以及综合发展。

2021年,由中国计算机学会推荐,王运涛以《交互行为的端智能感知计算》项目申报青托人才计划,最后成功入选第七届中国科协青年人才托举工程。在中国计算机协会任人机交互专委执行委员的他认为,青年人才托举工程好比一个人才交流平台,在这里能接触到很多同辈青年俊才,可以就科研创新、育人教学的问题进行交流和探讨,进一步地提高自己的业务素养,并且能得到科研经费的支持,有效地帮助自己持续有力地深耕人机交互研究领域。

作为一名党员,王运涛希望自己能成为一名优秀的党员以及一位学生爱戴的高校教师,也希望自己的创新成果可以为国家发展、人民健康生活起到绵薄之力。

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