1.项目介绍

当前人工智能与人机交互领域存在三大核心瓶颈：复杂环境下人类信息过载、人机协同决策效率低下；人体生理极限制约医疗精细操作、效能增强效果；大规模机器人集群缺乏跨场景泛化协同能力，难以支撑灾害救援、安防侦查等国家重大需求。本项目立足人工智能、机器人、认知科学、临床医学、计算机科学多学科交叉，聚焦人智协同具身智能前沿方向，构建以人为核心、智能体为能力延伸伙伴的全新人机协同范式。

项目分阶段推进研究：短期搭建三大理论框架，攻克人机双向认知感知、人机协同精准操控、集群广域同三大关键科学问题；中期完成影像机器人、康复外骨骼、集群探索系统、沉浸式交互外脑四大硬件与算法原型开发；长期形成完整理论体系与可落地产业化方案，孵化认知增强、医疗具身、群体集群智能新兴交叉方向。

核心创新体现在理论与技术双重突破：理论上首创“认知-体能-存在”三维人类能力增强闭环理论，打通脑认知、机器人规、群体智能跨学科理论壁垒；技术上融合多模态大模型、生物力学、力解耦传感、模仿强化学习等技术，实现人机认知双向适配、人体物理能力强化、异构机器人集群自主演进。

预期产出标志性软硬件系统4套、高水平顶刊论文、多项发明专利，争取省部级及以上科技奖励；同时打造“双导师跨学科”育人体系，五年培养30-50名复合型交叉研究生，孵化国家级青年人才梯队，形成可复制的理工医交叉人才培养模式，为医疗健康、应急救援领域提供理论、技术与复合型人才支撑。

2.项目负责人及团队骨干

张雪波，教授，博导，天津市杰出青年科学基金获得者，南开大学百名青年学科带头人，目前担任南开大学人工智能学院副院长，机器人与信息自动化研究所所长。主持国家和省部级项目20余项，近5年主持项目经费3000余万。发表(含录用) SCI 论文80余篇。获2024年天津技术发明二等奖（第1）、2021年天津市科技进步一等奖（第2）、2018年天津市自然科学一等奖（第3）、2017年吴文俊人工智能自然科学一等奖（第3）、2013年天津市自然科学二等奖（第2）、2023年宝钢优秀教师奖。

高明，主任医师、教授、博士生导师，国家卫健委首批国家杰出医师。现任南开大学校长助理、天津市人民医院（南开大学第一附属医院）党委书记，中华医学会肿瘤学分会副主任委员（十一届、十二届），中国抗癌协会甲状腺癌专委会主任委员（一届、四届），中国抗癌协会头颈肿瘤专业委员会名誉主任委员。聚焦甲状腺癌生物学机制及转化研究，主持国家科技重大专项、国自然面上等项目，牵头制定了甲状腺癌专业指南及相关专家共识近20部，主编《甲状腺肿瘤学》等10余部专著，牵头国内大多数甲状腺癌多中心临床试验，推动8种靶向药物、8个甲状腺癌适应症获批（占国内甲状腺癌适应症近九成）。

秦勇，教授，研究领域涵盖语音识别、合成、情感识别及音频大模型。主持国家自然科学基金及2030重大专项等课题，在语音大模型AI辅助评测（如MOS预测）上取得国际领先成果，多次在国际挑战赛中夺冠。建设多个高质量语音多模态数据集，推动领域开源发展。与腾讯合作，推动多智能体强化学习课程建设，注重产学研结合。

  苑晶，教授，博士生导师，天津市杰出青年科学基金获得者。从事移动与飞行机器人环境感知、自主导航与控制等方面的研究，先后主持国家重点研发计划课题1项、国家自然科学基金联合基金重点项目、面上项目和青年基金项目6项；在IEEE TRO、TMECH、TASE、TITS、TSMC、TIE、TIV、TIM等高水平期刊，以及ICRA和IROS等高水平会议上发表论文100余篇；授权发明专利12项。任国际著名期刊IEEE TIM的Associate Editor。

郑向前，主任医师、教授、博导，深耕甲状腺肿瘤临床与基础研究。主持国自然4项及省部级课题10余项，以第一/通讯作者在Cancer Res、Cell Death Differ等著名期刊发表SCI论文70余篇，获4项省市科技奖项。主编多部专业指南共识，荣获国家优秀青年医师等多个人才称号。带教博士后2人、博硕士研究生40余人，为专业领域人才储备贡献力量。

  代煜，教授，博士生导师，南开大学人工智能学院机器人与信息自动化研究所副所长。2009年7月获哈尔滨工业大学仪器学科与技术学科工学博士学位，2018年8月至2019年8月赴美国约翰霍普金斯大学计算感知与机器人实验室做访问学者。目前主要的研究方向为面向手术机器人的智能感知技术，智能医学影像处理。共发表SCI论文40余篇，其中以第一或通讯作者身份在IEEE Transactions on Medical Imaging, IEEE Transactions on Industrial Electronics等中科院一区学术期刊上发表论文20余篇。主持国家自然科学基金面上项目，以及国家重点研发计划“智能机器人”专项课题，获天津市技术发明二等奖和科技进步二等奖各一项。

  张娟娟，南开大学人工智能学院教授，博士生导师，国家级青年人才，现担任Nature Communications Engineering编委。 在Science正刊、Nature正刊和子刊、IEEE Trans.等顶级期刊上发表论文50余篇，主持及参与国家重点研发课题、国家自然科学基金等6项国家级项目, 多次获得EI国际会议最佳论文奖。

杨柳，南开大学人工智能学院教授，博士生导师，国家高层次海外人才，天津市杰青，南开大学百青，传染病溯源预警与智能决策全国重点实验室PI。中国自动化学会(CAA)动态学习与智能医学专委会委员，中国微米纳米技术学会(CSMNT)微米纳米加工技术分会理事。长期从事面向血管内和消化道应用的微尺度机器人、新型药物载体与药物递送、医疗器械、软体机器人、柔性传感等方向的研究，在Science Robotics, Science Advances, Nature Communications, IEEE TRO, IROS等顶级期刊和会议发表多篇高水平论文。

李雨森，南开大学计算机学院教授、博导，长期从事并行与分布式系统、云计算及AI系统优化研究。发表论文70余篇，入选ESI高被引及IEEE TC亮点论文。成果落地百度等企业，经济效益超千万元。主持国自然等12项课题，获天津市科技进步二等奖。教学获天津市二等奖及课程思政示范课，指导学生在竞赛中多次获国家级奖项。

袁明星，副教授，入选南开大学青年学科带头人计划。研究方向聚焦智能影像机器人。主持国家自然科学基金面上和青年项目、军委科技委项目、国家重点研发计划青年科学家任务等 12项、总经费605万元。研制了智能复合放射影像，机器人与自主超声扫查机器人样机。发表 IEEE 系列（TMECH、TCST、TIE) 等 SCI/EI 高水平论文 30 余篇，授权或受理发明专利 8件。 获得国家电网（天津）科技进步一等奖（排3）。

3.项目拟推进的多学科交叉研究方向

（1）基于人机双向适应认知决策的外脑协同具身智能

融合人工智能、多模态大模型、脑认知科学、认知心理学、虚实交互技术交叉。依托头戴式AR沉浸交互平台，构建人机协同信息处理外脑中枢；研究长短记忆语言智能体、人类稀疏高层决策信息融合算法，搭建可解释、轻量化多模态交互系统。攻克复杂环境人机认知双向感知、自适应分工决策关键机制，降低人类决策认知负荷。面向应急指挥、复杂研判场景开展验证，实现机器辅助人类战略思考与价值判断，为高风险决策场景提供认知增强技术方案，拓展大模型与人脑协同交叉理论体系。

（2）面向人体能力增强的物理强化医疗具身智能

交叉融合机器人学、控制科学、生物医学工程、临床医学、生物力学。以影像机器人、下肢康复外骨骼为载体，设计双通道力解耦传感机构，构建世界模型驱动的人机交互意图感知框架；研发模型-数据双驱动柔顺助力控制算法。结合甲状腺超声、肢体康复临床标准建立人机协同效能评估体系，突破人体操作精度、耐力生理极限。成果可直接落地医院临床，解决医师操作负荷大、康复训练个体化适配难痛点，打造医工深度融合的高精度人机协作通用技术框架。

（3）面向异构机器人集群的广域延展群体具身智能

融合群体智能、生成式大模型、移动机器人、复杂系统理论、环境工程。搭建空地无人机+地面移动机器人异构集群系统，构建大小模型双层协同决策框架；提出“先模仿-后强化”编组协同学习范式，实现多机器人地图融合、动态任务自适应分配。攻克开放未知环境集群泛化协作、智能自主演进机理，面向森林救援、反恐处突等广域危险场景完成系统验证。拓展群体智能与具身智能交叉边界，为大范围无人集群作业提供可迁移、高鲁棒协同技术体系。

4.项目制研究生招生专业背景要求

本项目为理工医深度交叉专项，实行跨学科双导师培养，不限制单一专业目录，面向三大研究方向招收复合型研究生，具体专业基础与能力要求如下：

（1）外脑协同认知决策方向

优先招收计算机科学与技术、人工智能、软件工程、认知科学与技术、应用心理学专业学生；需掌握深度学习、强化学习、大模型基础、自然语言处理、计算机视觉基础；具备基础Python算法编程能力，了解人机交互、虚拟现实、脑电信号处理者优先；要求具备较强抽象思维、复杂任务拆解与多模态数据处理能力。

（2）医疗物理强化机器人方向

招收自动化、机械工程、机器人工程、生物医学工程、临床医学、影像学、康复治疗学背景学生；需掌握机器人建模与控制、机器视觉、深度强化学习；熟悉医学影像、人体生物力学、肌电/力传感信号处理者优先；具备样机调试、硬件实验、临床数据采集分析实践能力。

（3）广域集群智能方向

招收人工智能、自动化、计算机、机械电子、系统科学专业学生；掌握深度强化学习、多智能体、路径规划、集群优化算法；熟悉ROS机器人仿真、多机通信、SLAM理论与技术；能独立完成仿真推演、分布式算法开发，具备复杂系统建模与大规模数据运算能力。

综合能力统一要求：具备跨学科学习意愿，能够对接不同学科导师开展联合实验；熟练阅读英文文献，具备论文撰写、专利申报基础能力；动手实践能力强，可全程参与算法开发、硬件样机搭建、场景实地验证工作。

5.项目组联系方式

张雪波，zhangxuebo@nankai.edu.cn