一、研究院总体定位
南昌大学信息科学与技术研究院依托南昌大学信息工程学院建设,以信息科学与技术为研究基础,聚焦虚拟手术、智能感知、信息融合、智能决策等前沿领域开展核心研究。研究院面向国家重大战略需求和信息科学前沿,围绕信息感知与处理、智能系统与协同感知、多智能体协同与智能决策等方向,致力于攻克虚拟手术中力触觉反馈设备的关键技术,重点研发高精度力反馈机构及其核心控制算法,以显著增强虚拟手术模拟的真实感与操作沉浸感。
研究院通过开发人体组织与医疗操作的实时仿真核心算法,精确模拟手术过程中的组织形变与力学响应,为训练提供高度真实的操作体验。同时,研究院着力突破力触觉感知交互系统、智能医疗系统的自然性与可靠性、跨介质协同感知与学习推理、以及多智能体自主进化决策等一系列关键科学与技术难题。上述工作的根本目标,是在信息科学领域提出具有原创性的新概念、新原理与新方法,打通从信息感知、信息认知、信息判断到信息决策控制的全技术链条,最终形成具有完全自主知识产权的关键核心技术体系。
二、核心研究板块
1、信息感知与智能信息处理
围绕多源信息的感知、融合、理解与反馈问题,研究力觉、触觉、视觉、听觉、生物电等信息的获取、融合、处理与表达机制,构建柔性化、可穿戴、自然化的信息感知与反馈系统,并面向虚拟手术、医疗仿真、虚拟演练等场景开展应用。
主要研究内容:
(1)多模态信息感知与融合:研究力觉、触觉、视觉、听觉及生物电等多源信息的感知、同步与融合机制;研究非结构环境下的信号在线辨识、非线性预测与补偿方法;研究高分辨率生物电信号测量、解码与意图识别;研究多模态信息中的状态识别与语义理解方法。
(2)柔顺交互与智能信息控制:研究人-机-环境多元信息交互动力学建模与机理;研究变阻抗、变刚度柔顺控制及任务约束下的最优控制策略;研究基于神经动力学与几何推理的运动规划与智能控制方法。
(3)柔性信息感知与反馈:研究小型化、柔性化、可穿戴信息感知器件与执行器;研究仿生材料、微流控、电磁等新型力反馈机制;研究接触/非接触、单点/多点力触觉信息再现与自然反馈装置;研究触觉生理学、心理学与神经科学基础问题。
(4)虚拟手术与智能医疗信息仿真:研究高精度力反馈机构及其核心控制算法;研究人体组织与医疗操作的实时仿真核心算法;研究具有生物力学与生理特性的软组织建模;研究视听触多通道信息反馈与三维手术仿真全流程演练系统,提升虚拟手术模拟的真实感与操作沉浸感。
2、智能系统与协同信息感知
围绕复杂环境下的智能系统,研究多源异构信息协同感知、自主导航与智能决策、人机协同与多模信息交互、跨介质仿生智能系统等内容,提升系统在动态、非结构环境中的自主性、鲁棒性和协同能力。
主要研究内容:
(1)多模态环境信息感知与融合:研究多源异构传感器的协同感知与类人感知机制;研究复杂环境下的目标识别、理解与语义映射;研究人-机-环境自然信息共融与智能处理方法;研究提升系统智能化、容错率与鲁棒性的信息融合策略。
(2)自主导航与智能信息决策:研究自主导航行为决策建模与优化方法;研究人机交互驱动的自主决策能力提升机制;研究三维高精度SLAM与高效自主定位、地图构建算法;研究复杂动态环境下的导航鲁棒性与适应性。
(3)协同信息交互与智能决策:研究人机协同导航与多模信息交互机制;研究视听触、人体体态等多通道协同交互机理;研究自然交互与协同决策方法;研究人-机-环境系统中的意图理解与任务协作。
(4)跨介质协同感知与仿生智能系统:研究跨介质仿生智能系统的多模态运动机理与模型;研究人-仿生机器人-环境的交互模型;研究跨介质环境下的感知、决策与控制一体化方法;研究仿生智能系统在复杂场景中的自然交互与自主决策。
3、多智能体协同与智能信息决策
围绕多智能体系统的协同认知、稳健决策与故障诊断问题,研究多智能体协进化、人机协同认知、分布式故障诊断、协同决策与知识表示等内容,构建具有自适应、自组织、人机协同能力的多智能体决策系统。
主要研究内容:
(1)多智能体协同认知与稳健决策:研究多智能体协同认知与稳健决策方法;研究如何通过人类智慧对多智能体系统进行指导和监督;研究基于深度学习和强化学习的人机协同认知系统;研究基于不同智能体意见整合和协调的协同决策模型;研究最优决策策略,实现多智能体系统的稳健决策。
(2)多智能体协进化与协同行为进化:研究多智能体通过协进化机制有机联系的方法;研究基于协进化机制的合作或竞争行为;研究基于协进化的多智能体系统体系结构;研究协同进化与已有进化模型相结合的共同进化机制;研究如何在竞争与协作中提高智能体自身适应性。
(3)多智能体系统故障诊断与知识演化:研究智能故障知识演化过程和人机协同诊断稳健性问题;研究面向人机协同的分布式多任务学习故障诊断方法;研究故障诊断知识演化拓扑结构模型;研究基于新型膜计算和知识图谱的本体知识表示;研究结合人工诊断的故障诊断知识表示、结构重组与扩展性问题。
(4)多智能体自主进化决策与分布式协同:研究多智能体自主进化决策方法;研究分布式故障诊断中的协同学习与决策方法;研究多智能体系统的分布式多任务学习与协同优化;研究人机协同环境下的知识表示、推理与决策机制;研究多智能体系统在复杂任务中的鲁棒性、适应性与可扩展性。
三、研究院特色与目标
研究院依托南昌大学信息工程学院,以信息科学与技术为基础,以虚拟手术、智能感知、信息融合、智能医疗、自主智能系统、多智能体协同决策等为核心研究领域,形成从信息感知、信息认知、信息判断到信息决策控制的完整技术链条。研究院重点突破力触觉感知交互系统、智能医疗系统的自然性与可靠性、跨介质协同感知与学习推理、多智能体自主进化决策等关键科学与技术难题,致力于在信息科学领域提出具有原创性的新概念、新原理与新方法,形成具有完全自主知识产权的关键核心技术体系。
研究院坚持基础研究与应用研究并重,推动信息科学、人工智能、机器人技术、生物医学工程、虚拟现实等学科的交叉融合,服务国家战略需求和地方经济社会发展。
研究院由南昌大学李春泉教授担任院长。李春泉,教授、博导,加拿大卡尔顿大学访问教授,南昌大学赣江特聘教授。担任智能系统与人机交互江西省重点实验室主任,兼任全国高等学校电子技术研究会副理事长、IEEE Senior Member、国家虚拟现实创新中心专家委员会委员。系全国宝钢优秀教师、江西省C类高层次人才、江西省金牌教师、江西省百千万人才工程入选者,并担任国家科技部会评专家及国家级重大人才工程评审专家。