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开创信息技术新领域 谱写科技文化新华章
发表时间 2017-07-19 16:43 来源 本站原创
  导语:人类社会发展到今天,已经进入到信息文明时代,信息科学技术的影响力早已充盈了社会生活的方方面面,不仅发挥着日益重要的影响力,而且与传统社会科学、人文科学的学科有了进一步的交集、结合与发展。信息技术与社会科学、人文科学的融合,为这些学科注入了活力,极大地改变了这些学科传统的研究方法,也为相关行业带来了革命性的变化。我国著名计算机应用技术专家、教育部虚拟现实应用工程研究中心主任,北京师范大学教授周明全四十余年的心血与汗水即倾注于此。   用数字技术传承人类文化遗产   1974年,兵马俑自临潼5米深的地下被发掘,被誉为世界“第八大奇迹”。然而,事实上,当兵马俑出土时,大家看到的仅是一片瓦砾,它们的绝大部分都已经支离破碎。今天参观者之所以能够见到完整的兵马俑,完全是文物修复师的功劳。兵马俑历经两千年的风雨岁月,想要在数以百万计的碎片中找到个体的原有关系并准确修复,是一个巨大的难题。人工修复实属不易,一号坑中的碎片是最早发现并修复的,在过去的40年里,人工修复陶俑千余件,约占发现俑数的1/8。由于拼接时难免张冠李戴,修复时化学粘接,修复后的文物可逆性差,剩余的大量碎片后期修复难度更大。如果想要将所有的近万具陶俑拼合完整,需耗费的时间、人力将是难以想象的。   周明全教授的故乡就在西安市临潼区,毗邻兵马俑的发现之处。深厚的历史和人文底蕴,让他身上浸染了浓郁的文化气息,虽然就读于数学系计算机专业,但他对传统文化同样怀着赤诚的热爱之情,敬畏之心。   毕业留校工作以后,因为对历史文化的热爱,工作之余,周教授常常流连于西安众多文化遗迹之间,也是秦始皇兵马俑博物馆的常客。时间一久,他开始发现其中的问题——每次看到的修复完的兵马俑数量都没有多大变化。为此他请教了博物馆的工作人员,了解到兵马俑的修复工作不但复杂,而且周期漫长。   兵马俑的修复之所以艰难缓慢,难点在于如何从大量的文物碎片中寻找和确定碎片之间的匹配和拼接关系。出于专业的敏感性,长期从事计算机研究工作的周明全教授捕捉到文物修复亟需提高效率和精度的需要,萌生了采用信息技术进行文物复原,解决文物保护与修复实践中的重大技术瓶颈的想法。他希望可以运用先进的计算机技术让零散的历史碎片重新得以拼合,恢复遗址、遗迹、文物的本真面貌,最大限度地逼近历史的真相,将一个个生动的历史原貌再现给世人。   2002年,周明全教授主持完成了计算机辅助文物复原系统,实现了传统文化和信息技术的完美结合。以修复兵马俑为例,首先利用激光扫描仪扫描获得每个碎片的几何形状;然后开发计算机软件实现碎片断裂线、断裂面上特征的自动提取;再依据特征曲线和曲面进行碎片自动匹配。如果完全吻合,就表示碎片成功拼接。匹配过程中计算机会将一块较大的碎片作为基础,将采集到的其他碎片逐一分析和匹配,直到找到最佳匹配。以此类推,直到一个完整的陶俑被拼接出来。这一工作的难点在于破损文物侵蚀严重、形状模糊、特征受损,碎片集大且匹配效率低质量差。为此,根据模型拼接需求,周教授研究了模型空间智能计算方法,成功构建起数字几何复原技术体系,突破了匹配效率与质量瓶颈。他研究了本体数据驱动的模型特征表示新方法,创新完成了模型匹配优化计算体系。研究智能分类降低候选集规模;研究目标导引的模板生成方法,解决穷举拼接盲目性。他的研究基于显著特征、群体智能和模板引导的匹配算法,顺利解决拼接NP难,提高了匹配效率。将度量、知识、关系3层次研究效果评价与反馈机制,匹配迭代精化,人机交互提高匹配质量。周教授的研究工作历时20年,终于达到了理想的结果,2010年,第三次兵马俑开发,数字复原系统派上了用场,系统使用数字化扫描,计算机虚拟修复,目前已有效虚拟修复兵马俑120具。包括引起国内外关注的百戏坑、穿裙裤的俑、裸体的壮士俑。   图1. 泡钉俑碎片复原结果   他的这项成果为文物的复原、修复、仿制提供了科学依据,开辟了文化遗产数字化保护研究的新领域。保留文物原态,虚拟修复取代实体修复,指导实体修复,通过三维打印制造的现代工艺,精准制造出文物复制品。这一系列文物复原的新方法,创新了文化遗产修复技术,带来了文物保护的技术革命,观念更新,其意义重大,影响深远。相关技术在故宫博物院的文物修复、陕西省考古研究院、丝路考古文物修复等重大文物考古中得到了应用,故宫研究院90年考古成果展览中,就有他们合作的虚拟文物修复成果。   中央电视台《科技博览》《自然与科学》栏目曾对项目组完成的破碎兵马俑虚拟复原予以专题报道。但是周明全教授认为,兵马俑复原并不只包括碎片的拼接,而是文物后面蕴含文化的挖掘和展示,目前进行这几个方面的工作:1.兵马俑大场景的虚拟再现。秦始皇陵的规模浩大,如果今天想要重建,将是一项耗资巨大的工程。然而,通过数字化技术进行虚拟复原和展示,不仅能够再现当年的盛况,而且通过虚拟现实沉浸其中,也可方便公众在互联网上浏览。2.兵马俑是一种写实的艺术,甚至包括每一位兵士身上的衣饰纹理都各不相同。艺术上的写实反映了当时社会生活的真实面貌,因此关于兵马俑的研究是与秦朝历史息息相关的。3.秦始皇的兵马俑“兵阵”并非简单的排列,而是将阵法融入在了其中,通过虚拟现实技术可以促进秦军为例的古代阵法的研究。这就是周明全教授关于兵马俑的三个维度的深入思想,即宏观研究秦始皇陵大遗址;微观研究兵马俑的艺术细节;动态研究兵马俑代表的秦代文化社会。   图2. 基于体感交互的兵马俑阵列指挥   “我们不仅要让兵马俑‘站起来’,还能够让它们‘动起来’。”周明全教授阐述着自己的梦想。同时,他还表示对兵马俑的研究应该很好的运用现代信息技术,结合历史、考古、哲学、艺术、数学、化学等传统学科,形成一个系统的“兵马俑学”研究工程,解决许多未解之谜,将兵马俑的分散技术研究整合成为系统的科学研究。   让三维图像技术助力医学事业发展   心脑血管疾病是当前影响人类健康的最主要疾病之一。近年来,结合信息科学与生命科学特点,采用计算机科技对血管进行研究,已成为科学界的热点问题。然而,由于心脑血管在人体组织中所占比例低,形态复杂且个体差异性大,细小血管间具有缠绕及遮挡等问题,以及血管成像灰度不均匀、对比度不强、分辨率低等因素,形成了心脑血管图形学与可视化技术研究中的障碍。   上世纪90年代初,周明全国家公派出国学习。在法国的布列塔尼地区,有一个法国著名的计算机医学研究机构,在这里,原来做中文信息处理的周明全,开始了医学图像处理的研究工作,他认真好学,从汉字的图像处理到医学的图像分析,二维图像到三维图像,周明全集聚了数字医学的必要基础。回国后先是完成了三维医学可视化系统,开展了颅骨面貌复原研究,取得了一系列研究成果,获得了省部级科技进步奖。现在周教授带领科研项目组向着心脑血管可视化技术研究领域发起了攻关。   “通过影像技术进行无创伤脑血管病变的检测,是一种有效的诊断和监测脑血管疾病的方法,也是最能被人所接受而不会产生副作用的技术。”周教授介绍,“但通常对脑血管疾病的诊断,只能由医生通过对仪器屏幕图像或胶片进行肉眼观测,凭个人经验进行分析、判断来完成。因此难免存在差异性。而计算机对于纠正这种不足具有显著的优势。我们的工作就是要通过计算机人工智能技术和虚拟现实技术来辅助医生准确观察、诊断。”   自2000年起,在国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目的支持下,周明全教授带领项目组开展了头颅可视化与虚拟内窥项目的研究。他们不仅使该领域研究与国际水平保持了同步,而且率先在国内系统开展了数字化头颅新技术研究。研究了心脑血管可视化、模型分析与内窥的相关问题,完成了理论方法、支撑技术、领域应用等一系列重要成果。   与传统三维诊断相比,周教授课题组研究的心脑血管可视化技术可通过对数字化医学影像的智能处理、数据分析、三维建模、数据可视化、虚拟现实等技术,充分展现人体血管的三维形态特征和解剖关系,确保医生能够从各个角度洞悉医学数据,目前,已经应用于医学教学、科研、临床中,达到对疾病诊断、病灶检测、辅助治疗的作用。   图3. 移动端心脑血管三维可视化应用   如今,虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术已经逐渐从实验室走向实际应用,也进一步证实了项目组的研究意义。周明全教授说,在医学领域,应用该虚拟现实技术只要用数据就可以在电脑里构造一个筋骨分明、逼真立体的“数字病灶”,医生据此可以分析病灶的情况,在虚拟环境下监测、诊断以及寻找最佳的手术路径,以降低风险。   在具体研究过程中,周教授项目组的工作可分为三个阶段:   第一阶段是2000年以来,他们率先开展了针对人体数字化头颅的可视化及分析研究。通过CT和MRI获取人体的影像信息,他们实现了活体脑数据的获取和测量分析,并应用计算机技术模拟传统的医学解剖。作为国内最早从事虚拟内窥镜和头颅可视化研究的团队,他们通过图形学和可视化技术实现了脑部组织的可视化。针对他们在这一阶段成果,央视于2003年在《科技博览》栏目里给予了报道。   第二阶段人体头颅与血管的可视化,课题组在这一阶段突破了传统内窥镜中组织不易进入(如面向检测的脑血管)和不可进入(如心血管),病灶组织不宜接触和不可接触(如管内斑块,可能脱落、出血),组织不容易观察等局限,将数字医学影像技术和可视化新方法引入到心脑血管数据采集与分析过程,提出了心脑血管虚拟内窥研究体系。   第三阶段医学器官的分析与医学应用,通过解剖学、临床医学与信息学科的交叉,通过人工智能技术定性定量地分析心脑血管形态规律,极大地提高了心脑血管医学诊断的客观性和有效性,最终形成了心脑血管疾病辅助检测和虚拟内窥的研究和应用体系。   周教授介绍,如今课题组在基于组内武仲科教授提出的球B样条的脑血管模型基础上,探讨了三维脑血管树状表示模型、血管分割、三维模型重建、三维脑血管模型可视化、虚拟内窥导航以及如何在虚拟现实环境中应用等一系列问题。课题组已经形成了系统研究成果:1.构造脑血管分割方法。现已形成了基于形变的脑血管分割模型和基于统计的脑血管分割模型。此外,还研究了基于参数统计方法、基于Level Set方法的区域活动轮廓模型法、基于双高斯模型的参数统计方法、基于高斯-Gibbs场的统计模型与基于参数模型和统计模型融合的方法,逐步构造了脑血管形态分割研究体系。   2.形成了脑血管球B样条表示和重构模型。课题组面向脑血管管状结构的构造问题,提出了一种基于球B样条的血管网络表示模型,应用修正梯度矢量流场构造达血管分支的拓扑结构,采取通过最小化能量曲线半径函数构造球体半径,最终使用球B样条曲线重构出血管的几何信息。相比较于传统网格模型,该模型可用较少的数据集表示,对于类似血管的复杂管状模型可实现快速计算及灵活操作。   3.基于GPU加速脑血管体绘制技术,周教授和团队在脑血管三维模型重构之后,进而研究了模型的实时高质量绘制和模型任意方位的实时交互解剖方法,能够获取完整而精确的任意剖面数据。他们利用光线透射法,由GPU并行加速完成了表行的血管体绘制和表意的血管体绘制。   4.在上述关键技术的基础上,周教授还和课题组实现了三维虚拟环境下脑血管的实时交互漫游和自主漫游。   通过上述技术,周明全教授课题组设计并实现了脑血管模型的三维可视化及虚拟内窥导航系统与虚拟人体解剖系统。他们与医院相关科室展开合作,完成了脑血管重构分析和VR环境下人体解剖两个系统,实现了百余套医院数据的系统测试和检测,极大提高了医生诊断的准确性与实效性。   数字复原辨颅骨识面貌 慧联网为无源遗骸找回尊严   颅面形态信息学(Informatics Craniofacial Morphology)利用计算机技术研究数字化的面貌和颅骨的外观形态规律、生长变化规律和颅面之间的相互关系。这是周明全教授带领实验室的团队开辟的一个新的学科方向,在该方向坚持20余年的研究,形成了该学科的系统理论,其在不同领域形成了基于颅骨的面貌复原、基于颅骨的身份认证、数字化头颅修复等工程。由于颅骨和面貌复杂的特征结构和广泛的社会应用,使得颅面形态研究成为计算机图形学中极具挑战性的课题,成为国际上计算机应用前沿技术。   “我们的研究始于1996年公安部委托的国家‘九五’科技攻关项目,与国际研究近乎同步开始,相继在国家十五863项目、十一五国家自然科学基金重点项目的支持下,以人类学相关理论为依据,以社会需求为导向,运用计算机图形学、虚拟现实、可视化技术,形成了颅面形态信息学的基础理论、知识体系、基本方法和领域应用的系列研究成果。”他说。   周教授指出,颅骨是人外在面貌的根据,也是人类遗骸中最富有信息的部分。颅骨形状在成人阶段基本不会发生大的改变,人类面貌的变化主要体现在软组织厚度上,该问题正是他们探索的主要方面,即人类面部软组织厚度的分布规律(正常状况下);当人长胖或消瘦后,软组织厚度的分布规律;随着年龄变化面部软组织厚度的分布规律。该问题在欧洲、美国、澳大利亚等地均有学者投入研究。目前,他们的研究已经取得了重要成果,并在与欧洲学者的学术交流过程中得到了极高的评价。   20年的攻关历程中,周明全教授通过运用信息科学新技术研究数字化颅骨与面貌的形态结构、变化规律、相互关系,将复杂的颅骨面貌变为可计算对象,率先提出了基于数字头颅几何计算的颅面形态信息学体系与方法,系统地提出了颅面形态信息学的基础理论、知识体系、技术方法,结合多领域应用形成了颅面复原、失踪身份认证、颌面外科、破损头颅虚拟修复、考古面貌科学数据复原等系列计算机应用工程。他与课题组的研究工作保持与国际研究同步,形成与国际组织数据和技术的常态交流。研究成果对法医学、人类学、考古学、现代医学科学意义重大,社会效益显著。主要创新点包括:   1.率先提出了计算机辅助颅骨面貌复原方法。将一种手工艺术雕塑变成了科学数据计算、虚拟现实展示、3D打印制作的工程技术。解决了颅面表示、配准、预测重构及几何形态评价系列关键技术问题。在基于人脸软组织厚度的方法基础上,提出知识分析和统计学习两种颅面形态计算模型,使颅面复原的效率与效果达到国际先进。率先将黎曼流形几何度量用于颅面评价,解决复原客观评价难题。   2.构建了精度和数量国际领先的中国人颅面数据库。设计了颅面特征数据采样新技术,提出了建立颅面数据组织结构新方法,数据库样本量与数据精度均居国际领先。针对蒙古人种(中国人)研究,发现了多项人种及民族的人类学特征差异,揭示了中国人颅面、性别、种族的关键特征数据群,突破了传统人类学研究数据量小、主观性强的局限。基于蒙古人种颅面数据研究填补了我国计算体质人类学研究空白。   3.构建了颅面几何测量、未知面貌复原、颌面整形等5个软件平台,基于颅面数据库,构建中华民族数字颅骨样本体系,国内首次运用科学数据实现了刑事案件和古人的颅面复原。研制的Internet公安慧联网,为公安尸源认定提供了基于互联网的尸源认定应用平台,覆盖全国,单体复原时间从2个月到1小时。提高了破案效率,有效地维护了国家公共安全。   4.创建了颅面形态信息学3体系,即颅面关系的知识体系、颅面复原技术体系、颅面信息应用体系。撰写的《法庭科学颅骨面貌复原技术规范》由全国标准化技术委员会颁布,2014年作为公安部行业标准实施,引领行业应用,将传统小样本数据专家经验复原改变为大样本数据科学复原的行业规范方法。   在2011年举行的第39届数字考古国际会议上,周明全教授首次向世界展示了他们利用3D颅面复原技术复原的1200多年前的唐代公主的容颜,受到了海内外百余家媒体的报道。 这名公主是唐高祖李渊第五代孙女李倕。2003年,李倕墓在西安被发现。据墓志铭记载,李倕于唐玄宗开元24年病逝,时年25岁,至今已有1200多年。遗骸被发现时,整个下颌部分已缺失。为完整再现公主容貌,北师大虚拟现实与可视化中心的研究人员将颅面复原技术与考古学相结合,首先通过CT和三维扫描建立了活人的颅骨、面貌、软组织、五官四个数据库,进而通过该数据库研究和建立颅骨和面貌间的相互关系以及颅骨和五官之间的相互关系。随后,对公主的遗骸进行扫描,并完成对遗骸缺损部分的虚拟修补。最后,利用面貌复原技术实现公主面貌的复原。此外,中德两国专家携手合作完成了公主头冠的虚拟和实体复原,被称为是目前最完整的唐代公主头冠。   图4. 唐代公主颅面与发饰复原   2014年,周教授课题组的《颅面形态信息学研究与应用》获2014年北京市科技进步二等奖。成果通过公安部验收和教育部鉴定,均为"国际领先水平","填补国内空白,社会效益显著"。如今已在公安系统、中科院古人类研究所、考古研究院、多家医疗公司和医院推广应用。本项目共获授权发明专利10项,其中《一种基于分区统计模型的颅面复原方法》获第十八届中国专利优秀奖;软著8项;发表三大检索论文127篇,法医学顶级期刊4篇;出版专著2部,《颅面形态信息学研究与应用》获国家学术著作基金资助科学出版社出版。他们的努力对我国人类学、法医人类学、颌面医学研究及公共安全、医学和考古应用做出了重要贡献。   “模型云工厂”为虚拟世界制造砖瓦,虚拟现实工程创造VR未来   当今时代,工业革命的特点就是信息化和数字制造相结合,在工业设计制造、文化创意制作、虚拟现实应用等多种应用均对三维模型处理提出了重大需求。3D模型是现实世界和虚拟世界物体的表面几何属性的数学表述。模型使用的数量、深度、技术与一个国家信息化发展水平和应用程度密切相关,拥有模型资源和处理模型能力成为了一个国家的战略需求. 模型应用的广度,设计的大众化,对我国大众创业,万众创新意义重大,也是实现国家创新驱动战略的重要举措。近年来,随着虚拟现实、现代交互设计、3D 打印、数字影视的发展,模型制作产业化已成为迫切的社会需求。 国际上以谷歌数字地球为代表的行业示范,以普林斯顿大学模型库为代表的研究示范,极大地推动了 3D 模型的研究与应用。周明全教授长期坚持数字模型智能处理的理论研究和应用实践,基于图形学、模式识别、虚拟现实的知识,结合国家重大需求,形成了特色的数字模型智能计算重要研究方向。针对现实物体的复杂性(不同于工业设计的几何造型),研究了各类客观物体的建模问题,形成了基于深度图像、序列图像、体数据图像的客观物体建模方法体系; 针对模型的几何和物理属性的处理分析,提出了模型的1元运算,解决了模型的材质绘制、颜色变化,形状结构、时变纹理的技术关键;针对模型的比较、匹配、相融计算,提出了模型的2元系统运算;提出了模型的多元运算,实现了模型大数据的共享、复用、分类、模型的共性特征学习,基于内容的模型检索,基于描述的场景构建等关键技术;基于模型计算的体系研究,理论应用和虚拟现实工程方法等应用领域,推动了文理工交叉融合的信息化跨越,形成了科技与文化结合的突出学术成就。成果特色鲜明,取得效益显著。   三维模型的数字-建模、智能处理、场景自动合成、三维打印正是周明全教授和虚拟现实与可视化团队的长期研究方向。近年来,虚拟现实成为信息技术的最新发展热点,模型内容制作成为最大问题。传统三维模型从生成、处理到应用还是个体作坊加工模式,而支撑工具的局限性及应用领域多样性使得VR处理系统开发愈加复杂,与大数据时代社会应用广泛需求矛盾日趋突出。   他介绍,《模型云工厂的建造和应用》成果是在国家863项目、国科金项目的支持下,课题组长期研究图形学与智能处理学科发展,跟踪融合虚拟现实、云服务、大数据、3D打印等前沿技术,提出基于海量三维模型素材库的模型设计工程化、模型处理智能化、模型服务个性化的系列创新技术方法。系统以现代工厂为架构,形成了模型生产、模型加工、模型素材库房、模型应用支撑、模型市场服务的体系结构,解决了模型的多尺度建模、多模态数据融合、时变动作的高维模型处理、文本语意的场景合成、基于内容的多通道检索和模型复用、基于云计算的模型市场服务等问题,取得了三维模型的理论、体系、关键技术和领域应用的系列成果。   周教授课题组针对高效开发虚拟现实项目,提出了多源模型生成标准,模型智能处理过程,多通道模型内容检索方法、快速场景构成方法的模型云管理与生产的工程化方法。他们解决了模型生产、模型处理、模型复用、模型服务的四大关键问题,支持从实体三维扫描、CT扫描、创意故事设计到三维打印制作和虚拟环境展示的全生命周期服务,实现“所思即所得,所见即所得”。使得模型云工厂的建造和应用已成为新一轮信息革命的奠基石。周教授介绍,模型云工厂的研制成功有效地推动了行业发展与产业结构升级。该项目在研制完成后的近三年里,已经进入实际应用中发挥了重大功用。   为满足虚拟现实、现代交互设计、3D打印、数字影视的发展需求,周明全教授在模型大数据的基础上建立了“CYBERSTONE--模型云工厂”, 为千变万化的虚拟世界提供了建造的基石。该系统运用大数据环境下模型共享、复用和快速构建途径,使模型生产和虚拟现实应用摆脱“小作坊式”的生产模式,形成了模型云工厂的理论、体系和相关方法,支撑模型处理的智能化、设计工程化、生产个性化。运用软件工程、项目管理、模型复用等方法手段,使三维模型和虚拟场景的制作备件库、流水线、标准化,解决了虚拟现实工程运用的问题。通过提出三维实体模型、创意概念模型的虚拟生产方法,多源海量三维模型资源库动态生成方法,形成了模型库多渠道动态增长的模型生产管理机制。并提出了基于数字几何和生物机理的模型生产、基于测地线的模型比较、基于时变的模型绘制、基于压缩感知的模型传输等技术方法,建立了模型智能处理体系结构。还提出来多模型语义构建再复用方法,解决了通过自动场景搭配、交互场景搭配两种方式,用户通过语义、图形等多种方式交互提供构建模型和构建意境需求的问题。   此外,本项目还完成了三维模型资源网络化多模式服务系统,满足了产品设计制造、创意设计制作多层次应用需求。研制的四种服务模式的网络服务平台,可提供三维模型在线服务、个性化制造、社区化协同、行业云服务的服务模式,适应于三维模型资源网络化服务、产品设计制造、创意设计制作和3D打印等不同层次的应用需求,为模型社会化应用。   2015年,《模型云工厂的建造和应用》获得教育部科技进步二等奖。凭借着专业的科研素养与创新精神,周明全教授带领着团队再次为虚拟现实时代数字化技术的发展书写下了新的一页。   怡然自乐让科学薪火传承   “我已经到了这个年纪,食不过三餐,寝不过一席。现在常说享受生活,对我来说,享受生活就是能够做自己喜欢的工作。”周明全教授一生喜欢的工作,就是将信息技术和社会科学、中华传统文化相结合。所以,他忙完了文化遗产的数字化保护,又在研究从数字化的文化遗产中,提取中华文化元素,构建中华文化知识工程。刚完成模型的智能处理,又开展了虚拟现实工程,让虚拟现实、人工智能和中华文明结合,让各民族人民认识中华文明。让科学之光照亮文化之途,让中华文明借助科学之光,在世界发扬光大。   周明全教授常说,在科学技术日益更新的时代,人才是学科发展的基础,未来需要复合型的人才。他也正是秉承着这样的态度去培养和教育学生的。“知之者不如好知者,好知者不如乐知者”,作为教师,他把工作和学习视为乐趣,并且将这种精神也传承给了自己的学生,坚持将专业知识、生活常识、处世经验结合为一体,以深入浅出、生动形象的方式传达给学生,让科学的种子薪火相传。他从事计算机教学科研41年,参加获得国家和省级教学成果奖4项,国家规划教材4部。培养了博士生38人,博士后8人,硕士生百余人。其中已晋升教授研究员有16人,多半成为西北五省计算机教学科研的骨干力量。   在教学工作中,周教授将因材施教摆在了首位。每当招收新的研究生,他必然要问学生的问题就是“喜欢什么”,然后根据不同人的爱好分配研究方向。主动发现学生的爱好,有的放矢地结合兴趣与科学研究,是他的教育理念。在他的课堂上,教学从来不是照本宣科,而是一堂将学术水平、课程精髓、语言艺术充分结合的艺术品,因为每一堂课都是他心血的结晶。他为北师大信息学院撰写的院训是:博学慎思、知行合一、厚德至善。希望他的学生具有广博的知识,真正掌握学科精髓,既有良好的理论知识,又具备实际工作能力,追求卓越,至善至美。   关于教育事业,周明全教授表示:“信息技术的知识更新很快,教师必须与时俱进。只有不断探索新领域、更新科学知识,才能做到教学相长。”他正是身体力行这样做的,在40余载的科研生涯中收获无数成绩。他曾主持国家科技攻关、国家863高技术重点、国家自然科学重点基金等重要科研项目,第一完成人获得国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步奖11项,发表SCI/EI检索论文220篇;授权发明专利14项。但是在他眼中,成绩和荣誉都属于集体,对于他来说,考虑更多的是如何更好地将现代的科学技术应用到文学、历史、教育等传统学科传统文化之中。   路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。对于未来,周明全教授表示:“当今时代,数字技术已经社会各个行业当中,发挥着日益重要的作用。无论是看似风马牛不相及的考古技术还是所需专业性极强的颅面复原、3D模型处理,或者在现行医疗条件下尚存难度的心脑血管疾病检测,数字技术均起到了至关重要的作用。我相信,未来,数字技术涉及的范围还将更加广阔。”而他也将沿着这一方向继续奋斗下去。
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