學(xué)人小傳

耿國華，女，1978年畢業(yè)于西北大學(xué)并留校任教，西北大學(xué)二級(jí)教授、博士生導(dǎo)師，長期從事智能信息處理、模式識(shí)別等領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究。被評(píng)為國家級(jí)教學(xué)名師、全國優(yōu)秀科技工作者，享受國務(wù)院政府特殊津貼?，F(xiàn)任西北大學(xué)文化遺產(chǎn)數(shù)字化國家地方聯(lián)合工程中心主任、全國高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)副會(huì)長、教育部大學(xué)計(jì)算機(jī)教指委委員、陜西省計(jì)算機(jī)教育學(xué)會(huì)理事長、陜西省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)副理事長。主持了973前期預(yù)研、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、省級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目10余項(xiàng)，獲國家科技獎(jiǎng)1項(xiàng)、省部級(jí)科技獎(jiǎng)18項(xiàng)；獲國家教學(xué)成果獎(jiǎng)4項(xiàng)，主編教材20余部（其中國家規(guī)劃教材、教育部精品教材、省優(yōu)秀教材10余部），主持4個(gè)首批國家級(jí)課程（精品課、資源共享課、在線開放課、混合式課）。

“耿國華教授在推動(dòng)我國文科計(jì)算機(jī)教育改革與發(fā)展中，對(duì)新理念的推廣與落實(shí)作出了突出貢獻(xiàn)，并在推進(jìn)西部計(jì)算機(jī)教育改革中發(fā)揮了重要作用，成果突出，影響廣泛?！?/p>

這是今年初中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（CCF）頒獎(jiǎng)典禮上，CCF給予杰出教育獎(jiǎng)獲得者——西北大學(xué)文化遺產(chǎn)數(shù)字化國家地方聯(lián)合工程中心主任、信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授耿國華的頒獎(jiǎng)詞。CCF是我國計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的頂級(jí)學(xué)術(shù)團(tuán)體，耿國華成為CCF杰出教育獎(jiǎng)自 2012 年設(shè)立以來的首位女性獲獎(jiǎng)?wù)摺?/p>

耿國華長期從事智能信息處理、模式識(shí)別等領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究。參加工作40余年來，她努力促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)與文化、藝術(shù)的深度融合，在兵馬俑虛擬修復(fù)、顱面虛擬復(fù)原、VR秦腔等領(lǐng)域取得了豐碩成果，并培養(yǎng)了一大批專業(yè)人才。

數(shù)字化建模 “修復(fù)”兵馬俑

兵馬俑是人類古代精神文明的瑰寶，也是陜西的一張名片。除完整出土的兵馬俑以外，還有數(shù)以萬計(jì)的碎片，破損嚴(yán)重且拼接難度大。最大程度保護(hù)和修復(fù)這些珍貴的歷史文物，讓其重見天日，矗立在世人面前，成為考古專家和科技工作者共同的目標(biāo)。

文物修復(fù)長期以來一直采用人工辨別、手工拼接的傳統(tǒng)方法。但這種傳統(tǒng)方法修復(fù)周期長、拼接效率低，萬一拼接出現(xiàn)誤差，易對(duì)文物造成二次傷害。

能否用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助解決修復(fù)問題，讓科技助力文化傳承？從1997年開始，耿國華和她的團(tuán)隊(duì)率先在國內(nèi)開展了陶質(zhì)文物數(shù)字化和文物虛擬修復(fù)相關(guān)技術(shù)研究。“我們基于數(shù)字幾何的復(fù)原新技術(shù)，通過掃描兵馬俑坑內(nèi)碎片，掌握碎片大小、形狀，形成數(shù)據(jù)庫，利用數(shù)字化技術(shù)精準(zhǔn)建模，指導(dǎo)兵馬俑修復(fù)，提高效率。”耿國華說。

針對(duì)兵馬俑的損壞程度，耿國華提出了虛擬復(fù)原的兩種途徑：損壞較嚴(yán)重的文物，自底向上修復(fù)，由小到大完成不完整斷裂區(qū)多碎片拼接；損壞較輕的文物，自頂向下修復(fù)，由目標(biāo)出發(fā)補(bǔ)缺，進(jìn)行拼接匹配。

利用這一虛擬復(fù)原技術(shù)，耿國華團(tuán)隊(duì)先后完成了泡釘俑、右驂馬等一批兵馬俑出土文物的修復(fù)?！拔覀儗?fù)原方案和步驟在電腦端完整呈現(xiàn)，指導(dǎo)實(shí)體復(fù)原，避免手工試拼接的二次破壞。還有一批文物碎片并未實(shí)體修復(fù)，但通過數(shù)字化拼接復(fù)原再現(xiàn)，已顯示其承載著珍貴文物的文化傳承價(jià)值?！惫A說。同時(shí)，針對(duì)受物理局限看不到實(shí)物或進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后易損傷文物等情況，也可通過場(chǎng)景型虛擬建模解決，打破物理局限，精準(zhǔn)展示，指導(dǎo)修復(fù)。

2009年，耿國華的數(shù)字化保護(hù)研究成果被正式列入考古修復(fù)工作規(guī)程中，和傳統(tǒng)保護(hù)方式并軌實(shí)施，得到行業(yè)高度認(rèn)可?！俺吮R俑，數(shù)字化復(fù)原技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在大明宮遺址等珍貴文化遺產(chǎn)的保護(hù)上，通過全過程數(shù)字化服務(wù)，再現(xiàn)歷史、傳承文化，意義重大?！惫A說。

顱面復(fù)原 還原唐代公主“真容”

21世紀(jì)初，唐李倕公主墓在西安被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)棺材早已腐朽，雖然李倕公主的尸骨尚存，但整個(gè)下頜部分已經(jīng)缺失。據(jù)墓志銘記載，李倕在開元二十四年（公元736年）病逝，時(shí)年25歲，至今已有1200多年。

為完整再現(xiàn)李倕公主容貌，耿國華決定使用計(jì)算機(jī)顱面復(fù)原技術(shù)讓公主“重生”。“我們先對(duì)李倕顱骨進(jìn)行CT掃描、完成顱骨數(shù)字化信息采集，再用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將缺損下巴修補(bǔ)，通過軟件重構(gòu)出公主的三維顱骨，最后，通過查閱顱面數(shù)據(jù)庫，取出20到25歲年齡段的女性顱面數(shù)據(jù)均值，形成李倕的軟組織厚度，建立顱面完整三維模型?！惫A說。

“由于顱骨只能決定眼眶的大小，無法得知李倕公主是單眼皮還是雙眼皮，我們?cè)趶?fù)原時(shí)選擇讓公主閉著眼睛，這樣‘形’‘態(tài)’兼具，同時(shí)給人以想象的空間?！惫A告訴記者。

目前，耿國華團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建立了世界上最大的蒙古人種顱面數(shù)據(jù)庫。“千人千面，我們征集了3000余名不同年齡、不同性別的志愿者進(jìn)行顱面CT掃描，建成了這個(gè)數(shù)量多、類型全、精度高的數(shù)據(jù)庫，為計(jì)算機(jī)顱面復(fù)原技術(shù)的應(yīng)用提供了有力支撐。”耿國華說。

除了李倕公主，耿國華團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了秦代、漢代、唐代等近百名古人的面貌復(fù)原，并將計(jì)算機(jī)顱面復(fù)原技術(shù)應(yīng)用在了刑偵、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。目前，耿國華團(tuán)隊(duì)的顱面復(fù)原技術(shù)研究和應(yīng)用已處于國際領(lǐng)先水平，出版了顱面形態(tài)信息學(xué)領(lǐng)域國際上第一本專著，還將計(jì)算機(jī)顱面復(fù)原技術(shù)寫進(jìn)了國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，與公安部物證鑒定中心聯(lián)合制定的《法庭科學(xué)顱面復(fù)原技術(shù)規(guī)范》已于2014年頒布實(shí)施。

享受教研相長的快樂

除了科研，耿國華對(duì)教書育人十分重視，作為國家級(jí)教學(xué)名師，她一直堅(jiān)守在教學(xué)一線。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，從事計(jì)算機(jī)教育40余年來，耿國華培養(yǎng)碩士、博士近200人。以她主講的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》為例，目前課堂教學(xué)學(xué)生逾5000人。近年來，耿國華還運(yùn)用MOOC（大規(guī)模開放在線課程）、SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）教學(xué)模式延展講臺(tái)，受眾超12萬人次。

耿國華參與制訂了5版文科計(jì)算機(jī)教學(xué)基本要求，探討適合文科特點(diǎn)的教學(xué)方法；主講的《文科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》獲選首批國家精品課程；推動(dòng)西北地區(qū)10余所高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)系統(tǒng)能力試點(diǎn)工作，組織承辦大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽西北地區(qū)賽，推進(jìn)西部計(jì)算機(jī)教育改革。

“錢偉長有句名言，‘不上課就不是老師，不搞科研就不是好老師’，高校教師培養(yǎng)的是高端人才，沒有科研支撐無法引領(lǐng)前沿。教學(xué)和科研兩手都要硬，這是教師的責(zé)任和要求?！惫A如是說。

對(duì)于未來的規(guī)劃，耿國華表示，“育一流人才，出一流成果，這既是高校教學(xué)、科研工作的特色魅力，也是我的目標(biāo)。下一步，我將和團(tuán)隊(duì)成員繼續(xù)努力，把計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在考古發(fā)掘、博物館展示、文學(xué)藝術(shù)VR展演等領(lǐng)域，并用這些成果‘反哺’教學(xué)工作，為國家培養(yǎng)一批計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的高質(zhì)量人才，享受教研相長的快樂?！?/p>

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