清华大学未来实验室主任、清华大学美术学院信息艺术设计系徐迎庆教授团队，2021年度成功申请3项国家自然科学基金项目。
国家自然科学基金聚焦基础、前沿、人才，注重创新团队和学科交叉，为全面培育我国源头创新能力作出了重要贡献，成为我国支持基础研究的主渠道。
徐迎庆教授团队成功申请的3个项目分别是由徐迎庆教授负责的面上项目《面向智能家居的多模态自然人机交互理论与方法研究》，以及博士后苏虹阳（合作导师：陈迪、徐迎庆）和博士后许建兵（合作导师：陈迪、徐迎庆）针对新型材料研究获得的2项青年科学基金项目，即：《基于表面原子级平整(La,Sr)(Co,Fe)O3-x薄膜探究电驱动的阳离子偏析内在机制》和《原子级平整氧化物表面与界面的有序结构设计及其调控机制研究》。
#1 面向智能家居的多模态自然人机交互理论与方法研究
随着人工智能（AI）、物联网（IoT）、大数据、5G等科技的迅猛发展，我们所处的信息社会正在逐渐向智能社会转型过渡，传统家居被越来越多地赋予智能要素，智能音箱、智能电灯、智能冰箱等各类细分领域的智能家居产品，已经深度渗透进了我们的日常生活中。
2020年国家“十四五”规划提到：“推动互联网、大数据、人工智能等同各产业深度融合，推动先进制造业集群发展”，规划同时建议，坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，坚定不移建设制造强国、质量强国、网络强国、数字中国。在时代、产业和政策的三重刺激下，智能强国的发展迫在眉睫，智能家居领域作为民生息息相关的重要领域，具有广泛的发展空间与创新前景。
智能家居是学科高度交叉的综合研究方向，是与人类活动高度相关的科研领域，涉及人机交互、人工智能、计算机视觉、物联网、用户体验、心理学等学科和领域的综合交叉融合，其相关实验平台建设和理论与技术创新，对于深度理解人类行为的模式和情感交流方式具有重要作用，符合下一代人工智能“以人为本”的核心诉求。
基于上述背景，徐迎庆教授于2021年度成功申请国家自然科学基金面上项目，项目名称为《面向智能家居的多模态自然人机交互理论与方法研究》（项目负责人：徐迎庆，科学部编号：6217070900）。
本项目提出面向智能家居的多模态人机交互理论与方法，期望：
①建设未来智能家居的原型空间，利用AIoT、Zigbee等技术实现不同智能终端设备的互融互通、数据共享，构建本项目的基础实验平台；
②进行深度的用户体验研究，依托基础实验平台，采集用户的多源异构大数据，即数据取自多个源头、格式迥异，包括但不限于视频、图片、语音、步态、气味、温度等，且数据有海量、多维度、价值密度低、产生速度快等特征。随后，对采集的数据进行脱敏、清洗、标注、特征提取、融合等处理，形成智能家居环境下人的行为和情感海量数据库，提供本研究的数据支撑；
③依托于基础实验平台，以用户自然行为和情感大数据为支撑，以模式识别、用户行为分析、情感计算等为核心技术，重点探究基于智能感知的多模态人机交互理论与方法，融合听觉、视觉、触觉、嗅觉模态，构建多元信息和多模态交互的耦合模型，实现自然交互和优质体验的智能家居典型示范应用。
#2 基于表面原子级平整(La,Sr)(Co,Fe)O3-x薄膜探究电驱动的阳离子偏析内在机制
为应对全球能源短缺与环境污染的挑战，2020年习近平总书记在联合国大会上向全世界庄严承诺我国要在2030年和2060年分别实现“碳达峰”和“碳中和”两项重要目标。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中明确指出在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域中谋划布局一批未来产业。
基于上述背景，清华大学未来实验室、清华大学美术学院博士后苏虹阳开展了针对关键能源转化装置固体氧化物燃料电池电极材料的基础研究与设计工作，并于2021年度成功申请国家自然科学基金青年科学基金，项目名称为《基于表面原子级平整(La,Sr)(Co,Fe)O3-x薄膜探究电驱动的阳离子偏析内在机制》（项目负责人：苏虹阳，科学部编号：2210020335）。
该项目是针对关键能源转化和存储装置固体氧化物燃料电池材料设计的研究，也是能源领域和稀土领域基础科研发展的需求。本项目将利用基于表面原子级平整的外延薄膜电极材料，从材料调控、原位表征和理论模拟几个方面入手，将微观结构与宏观表象相结合，实验与理论相结合，先进制备工艺与独特表征手段相结合，研究在材料工作条件下体相中的原子运动，揭示表面的结构和组分变化。该项目基于清华大学未来实验室及清华大学美术学院跨学科交叉方面研究，涵盖了设计学、材料学、微机械加工等学科，该研究不仅为固体氧化物电池的寿命预判给予理论指导，也蕴含着新材料、新工艺开发的设计方法论。
#3 原子级平整氧化物表面与界面的有序结构设计及其调控机制研究
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》在制造业专栏中重点强调推动高端稀土功能材料的关键技术突破。稀土功能材料的表界面结构是决定其性能的关键因素，而在原子尺度调控出规则的材料表面与界面，对于表面原位催化反应、半导体物理等表界面科学研究具有重要意义，有望开发更高效的能源器件和人工智能器件。
基于上述背景，清华大学未来实验室、清华大学美术学院博士后许建兵开展了针对于稀土氧化物原子级精度的表界面调控研究，并于2021年度成功申请国家自然科学基金青年科学基金，项目名称为《原子级平整氧化物表面与界面的有序结构设计及其调控机制研究》（项目负责人：许建兵，科学部编号：5210020485）。
本项目围绕稀土氧化物功能材料，选取不同晶格常数的氧化物作为单晶衬底以及两种不同晶体结构的氧化物作为外延薄膜，在材料体系、实验技术和理论模型上开展系统研究，从而建立表面原子排布、原子级别相界面组成等微观参量与宏观物理量之间的联系，揭示表面原子的重排机制，掌握原子级平整氧化物薄膜的界面调控方法。研究结果将为原子级平整氧化物表面与界面结构的精细调控提供实用的指导。该项目将设计学理念引入新型纳米材料设计，发展与新能源、人工智能芯片等领域的基础材料交叉研究，从而推动新型材料及新工艺的应用，显示了清华大学美术学院博士后流动站在跨学科交叉研究方面的优势。
徐迎庆教授团队致力于开展创新性研究，近年来还成功申请了5项中国博士后科学基金项目，分别为：《通用嗅觉计算及其界面设计研究》（路奇博士）、《综合交通与应急安防指挥控制系统人机交互顶层设计研究》（刘岗博士）、《人机物融合》（姜梦茵博士）、《利用表面原子级平整薄膜探究钙钛矿氧化物阳离子偏析中的晶格应力效应》（苏虹阳博士）、《基于薄膜图案电极的H2阳极反应机理研究》（许建兵博士）。
