李俊丨人机交互控制，赋能中国智造

著名未来学家、科普作家史蒂文·约翰逊曾说过：“我们正在进入一个指数级增长时代。人类与机器智能合作将迎来黄金时代，算法将增强人类智力。随着技术呈现指数级增长，整个社会都会变得更加美好。”近些年来，随着科技进程的更迭，人机交互逐渐走进我们的视线，成为电脑协助工业生产和人们生活的重要方式。而这一预言，也在时代的发展下逐渐变为现实。

“过去，一直都是人类去适应计算机、学习计算机语言。未来计算机将朝着适应人类的方向发展，包括要理解人类的语言和动作。”中国科学院海西研究院泉州装备制造研究所研究员李俊说。为了达到这一目标，他多年来在机器人自适应控制、图像处理与认知等领域的研究工作中不断深耕，积累了丰富的科研实践经验。在他看来，未来的人机交互模式一定是“自由”“智能”“自然”的，而能将这些愿景通过科学的方式变成现实，便是他矢志奋斗的理想。

海外逐梦，结缘信息科学

21世纪初，计算机技术的发展为科技变革注入了新的力量。彼时，刚刚高中毕业的李俊对这一领域研究萌生了极大的好奇心。为了能到国外学习这一领域的前沿科学技术，他于2001年前往德国维尔茨堡大学继续攻读计算机专业，并在那里度过了自己的本科和研究生生涯。

在德国维尔茨堡从事科学研究的日子里，李俊主要扎根于信息学这一学科领域进行科研探索。围绕着这一学科，他顺利接触到了机器人相关的研究工作，并对人机交互产生了浓厚兴趣。

为了能够进一步在这一领域深耕，研究生毕业后的李俊于2009年来到了德国机器人智能系统实验室（CoTeSys）攻读博士学位，在这里进行科研学习的3年间，他有了更多接触到科研新兴技术的机会，在人机交互等领域的科研水平有了极大的提升。在此之后，他又在德国马尔堡大学认知与智能系统实验室从事博士后研究，这一系列科研经历让他在机器人自适应控制技术、认知系统建模、人机交互领域不断历练与沉淀，为其今后科研工作的开展奠定了坚实的基础。

扎根祖国，成果助力智能制造

服务国家战略，为社会需求而研，是科研工作者的职责使命。学成归国后，李俊抱着为中国人机交互产业创新贡献一己之力的美好愿景，来到了中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心继续自己的科研创新征途。

中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心位于海上丝绸之路起点城市——福建省泉州市。改革开放以来，泉州的民营经济历经40多年的变迁，成为我国民营经济的龙头。但是，从产业结构来看，泉州九大千亿产业集群中，除电子信息产业外，其余八大支柱产业绝大部分都是传统制造业。而面向智能制造这一领域的国家重大战略需求，泉州地区仍需要更多新兴科研力量的支撑。在这一背景下，中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心正式成立。为了能够将专业知识更好地应用于我国的智能制造领域研究，李俊曾到福建泉州等地区考察了大约一周，并对当地的产业发展情况有了更加深刻的认知。“在中国智能制造领域拥有巨大机遇的情况下，我也想利用自己所学为国家做些什么，同时在这一背景下能更好地实现自己的核心价值。”他说。

▲李俊

2014年回国后，李俊做的第一件事情就是建立属于自己的课题组。在相关科研技术的支撑下，他顺利申请获批了国家“十三五”计划研究课题。通过这一研究课题，李俊将自己的研究面向国家重大需求，通过机械臂设备与3D打印技术相结合，更好地造福于我国医学植入关节的制作。

随着我国人口老龄化的到来，相关老年群体对于健康生活的需求越来越大。而随着年龄的增长，关节的损伤、运动功能的减弱便成为困扰老年人生活的重要因素。根据新思界产业研究中心发布的《2020—2024年人工关节行业市场供需现状及行业经营指标深度调查分析报告》显示，预计到2050年，我国骨质疏松患者人数将增加至2.2亿，占人口总数的15%左右。在这一社会现状之下，我国人工关节市场需求持续高涨。但是，经过对人工关节的应用情况进行调研，李俊发现：虽然近些年来人工关节的植入技术越发成熟，但是仍存在着一系列亟须解决的科研问题。人工关节与人体本身的融合，便是其中之一。

一般来说，为了增强人工关节的性能，人们通常会使用一些具有耐磨性的高强度材料。这种材料主要通过减材制造而成，因此对不同个体的关节适应程度并不高，关节在植入人体之后，与原生关节契合度不够。除此之外，以钛合金等为材质的承重材料植入之后，也无法跟体内的生物环境更好地融合，导致其与原生关节产生磨损。为了克服相关问题，李俊结合团队的研究基础与研究优势，将研究方向瞄准表面生物材料涂层打印，开展研究攻关。

在这一研究过程中，李俊团队创新性地通过科研技术，将生物相容性材料状态融合到介于液体与固体之间，使其不仅具有流动性，还具有独有的液滴型表现形式。这种特性可以使生物材料打印更具有灵活性。同时，他们还从人机交互的角度出发，成功研发了一套高精度的机械臂设备，通过材料与机械臂的结合，完美掌控液滴的倾斜角度，从而提升表面涂层材料在人工关节内的覆盖精度。在此之后，通过神经附着，使材料表面形成一种类似血肉的组织，以避免人工关节与原生关节的摩擦，以此来达到人工关节与人体的完美融合并延长其使用寿命。

功夫不负有心人。通过研究攻关，李俊团队成功实现了人工植入关节的表面处理及优化。现如今，相关技术已经成功应用于第三军医大学的人工关节植入手术中。目前经过几十例临床手术应用，患者的术后效果良好。

面向国需，团队共拓领域未来

科技引领着时代变革的潮流，而身处科研领域的每一个人都有可能成为这个时代的推动者。近些年来，国家对相关领域研究给予了极高的关注度，为从事这一领域的科研人给予了足够的政策性侧重。李俊相信，在未来的中国制造业攀登高峰的过程中，相关领域的科研技术一定会有巨大的提升，人机交互技术必定会在祖国社会发展中占有一席之地。作为团队的管理者，他也希望能够为相关领域研究培育更多新兴科研力量，使研究的火炬不断传承下去。

▲团队合影

多年来扎根在教学一线，李俊在人才培养上也有自己的心得体会。在他看来，不同时代的学生普遍具有不同的个性特点。如今的青年学子，普遍知识背景更加宽泛，对新鲜事物的接受能力更强。在学生的培养中，相较于用一套一成不变的模式教育每一个个体，他更倾向于根据不同学生的个性特点，进行因材施教，使学生能够最大限度地发挥自己的优势及闪光点，在主观能动性的驱使下，做出更多创新性科研成果。润物细无声，多年来李俊正是通过这样的方式，为学生、青年科研人员的成长提供了广阔的空间。

积极探索人机交互控制，打破国外技术垄断，多学科、多团队的密切合作必不可少。现如今作为福建省机器人智能系统工程技术研究中心主任，李俊还依托于这一平台的优势，致力于将不同学科、不同方向的研究团队按照相关项目进行组合和交叉，通过打破各学科之间的研究壁垒，攻克更多“卡脖子”的技术难点，使中国在人机交互控制领域上升到更高的台阶。

筑梦泉州，放眼全国。面向未来的科研目标，李俊深知，自己要走的路还很长。立足在这片中国智能制造蓬勃发展的土地上，他还将引领科研团队脚踏实地持续创新，继续扎根理论研究和技术改善，为中国智造贡献源源不断的科研力量。

责编 | 张闻