2023年数字家庭广东联合基金项目的突出进展和创新成果v2.docx

数字家庭广东结合基金工程的突出进展和创新成果-v2 篇一：数字家庭广东结合基金工程的突出进展和创新成果-v2 NSFC-广东结合基金数字家庭工程获得突出进展 和创新成果 --国家自然科学基金助力打破数字家庭领域的关键性技术支撑珠三角的持续协调开展 吴国政1 许晓伟2 张兆田 3 1.国家自然科学基金委员会信息科学部，北京，100085 2.数字家庭教育部重点实验室〔中山大学〕，广州，510275 3. 国家自然科学基金委员会信息科学部，北京，100085 关键词：数字家庭 无线网络 数字媒体 智能计算 通讯 一、工程立项背景与意义 数字家庭是指各种家用和个人数字化产品，按照现代家庭生活需求组成的集视听娱乐、信息效劳和家居操纵等功能于一体，并通过有线电视、宽带通讯、无线通讯等与外界实现信息交互和社会化家庭效劳的综合智能系统。随着数字化产品及信息效劳在家庭不断浸透同时 [1]日益交融，数字家庭将迅速开展成为一个规模宏大、产业关联性强的行业。赛迪参谋估计， 在将来的几年，具备家庭联网功能的电子信息产品出货量将迅速提高，PC、多媒体家电、通讯设备和数码产品中，逐步具备互连互通的功能。将来三年中国数字家庭市场将构成200亿以上的新增规模，到2023年中国数字家庭市场规模将到达1500亿元。 目前，多个兴旺国家和地区都在积极部署和施行包含数字家庭与数字电视产业和现代信息效劳业的开展打算：日本成立了ECHONET 协会和UOPF 协会，同时还提出了u-Japan 打算，从标准制定和政策效劳等假设干方面支持本国的数字家庭产业；韩国启动“U-City〞严重科技打算，支持开展包括数字家庭相关的高科技攻关工程；美国的先进技术打算ATP 在促进科技成果转化中已获得重要成效；欧洲不断加强对跨国高新技术结合研究和开发的大型打算——尤里卡打算的支持力度；德国也推出了信息技术研究打算。 随着中国数字电视整体平移和“三网交融〞进程的加快，宽带、无线等快速开展，中国的数字家庭市场正在构成之中，例如数字电视应用正逐步从“单一、单向业务向高清、双向的互动业务〞演化。国家中长期科学和技术开展规划纲要(2023-2023年)将“信息产业及现代效劳业〞列为重点领域；中华人民共和国国民经济和社会开展第十一个五年规划纲要中也提出“提升电子信息制造业 〞的目的，并施行“建立下一代互联网示范工程、覆盖全国的数字电视网〞等高技术产业工程严重专项。电子信息产业调整振兴规划提出集中力量施行数字电视推行，落实数字电视产业政策。 广东省电子信息产业制造业尤其是消费类电子产业规模大、制造才能强，拥有全国最大的通讯业务用户群；播送影视业正在全面加快数字化、网络化和产业化步伐向现代传媒业转变，这使数字家庭成为广东信息产业自主创新获得打破的重要领域之一。2023年国务院制定的珠江三角洲改革开展规划纲要〔2023－2023〕中明确指出“在珠江三角洲打破区划、部门、行业界限和体制性障碍，领先推进三网交融，大力开展数字家庭产业和现代信息效劳业〞。在国家政策的指引下，2023年广东在全国领先启动了以数字电视互动应用为根底的“数 字家庭行动打算〞，并列入了广东省“十一五〞开展规划和省政府工作报告，202322年提升为“中国数字家庭行动打算〞，提出了“以有线电视为主通道，以数字电视为中心，以互动效劳为导向，实现三网交融在家庭〞的具有岭南特色的数字家庭开展方式。 近四年来，国家自然科学基金委员会与广东省共同设立的NSFC-广东结合基金赞助引领和凝聚了全国各地一批优秀的信息领域科学家，针对广东省及珠三角区域开展需求中的科学咨询题开展根底性、前瞻性和战略性研究。特别是在数字家庭领域，中山大学、华南理工大学与省外的清华大学、中国科学技术大学等著名大学及高层次科研院所合作组建研发团队，承当了“数字家庭无线网络中假设干智能信息处理理论与技术研究〞、“可视媒体智能处理理论与传输方法〞、“面向数字家庭的智能计算根底理论体系研究〞、“数字家庭无线网络体系构造及兼容性理论与技术〞等重点课题，获得了一系列的突出进展和创新成果，极大的提高了我国数字家庭相关领域的科学技术水平。 二、工程群获得的丰富成果及创新点 数字家庭研发团队长期从事数字媒体理论、分布式多媒体、信息平安、图形图像处理、挪动计算、网络通讯技术的根底性研究。在NSFC-广东结合基金的赞助下，工程团队围绕数字家庭产业中亟待处理的关键咨询题展开深化研究，在根底理论与关键技术、核心产品与应用平台、自主知识产权工作等多个层面均获得了突出的研究进展与阶段性成果： 〔1〕面向全国数字家庭及数字媒体相关产业的开展，提出了可视媒体计算理论与交互式媒体关键技术、媒体资源分布式存储与治理技术、媒体信息处理与自习惯传输方法，详细包括以下几方面： 1〕在视频的特征提取及分析处理研究方面，提出了内容敏感的视频缩放方法、视频水墨化绘制方法、基于积分不变量的三维几何模型认证方法、基于增量优化的四边主导网格重剖方法、三维物体外表材质和透明材质实时编辑方法[2-4]。 2〕在数字图形显示和几何处理研究方面，提出了插值逼近交融的三维网格曲面外型方法，建立逼近与插值统一交融的细分方法[5-6]；在数字几何网格变形方面，提出采纳局部标架描绘相邻几何特征的微分网格表示方法[7]；面向数字家庭挪动终端应用，提出了的多种基于逆细分的三维网格简化、压缩及渐进性传输与显示算法[8-9]，并开发和实现高度优化的图形软件包，实现了相关的图形数据的表示和处理方法。 3〕在可视媒体效劳器架构研究方面，从主要可视媒体应用等着手，研究了构造高效、新型的数字媒体效劳器系统架构的理论与方法，并提出为各种不同类型的应用建立能量或资源规划的模型及算法。 4〕为了实现IP 网络中流媒体资源的传输和共享，制定了对等网络分布式存储流媒体传输协议[10]，采纳有利于流媒体应用层多播的局部IP 多播方式，并交融了应用层多播协议和对等网络技术，支持IP 网络上的实时电视和互动电影。 5〕为了提升高速媒体信息的效劳质量，研究视频传输过程中感兴趣对象的提取和可伸缩媒体优先编码传输技术，通过实时监测网络带宽与终端属性，自习惯调整媒体编码的压缩率，在网络容量和传输带宽波动的情况下，自习惯地、最大限度地保证数字家庭媒体信息的效劳质量。 〔2〕针对数字家庭无线网络技术的快速开展和普及应用，提出了数字家庭无线网络体系构造、兼容性理论、宽带网传输技术，在数字家庭组网技术、无线网络中的高效资源治理方法、多无线电多跳无线网络的拓扑操纵与路由结合优化几个方面获得了以下成果： 1〕在对现有标准和近短间隔通讯的研究根底上，提出了基于“体系构造、电磁兼容、设备操控、设备觉察〞的理论研究，提炼出“泛在接入体系、基于博弈的频谱分配、挪动支持技术、效劳分级技术及觉察协议〞关键技术。通过建立详细网络方式的支持，如多媒体网络、操纵网络、信号网络构成统一的数字家庭体系构造，处理无线网络的定位、挪动性、覆盖、多频互联等咨询题[11-12]。 2〕为处理数字家庭网络中的频谱重用和干扰咨询题，采纳了认知无线电技术，利用博弈论对认知无线电技术的研究进展分析，提出了基于盲信号处理的抗干扰方法，采纳了盲信号别离方法有效地将目的信号从干扰信号中别离出来[13-14]。相比于目前国内外广泛采纳的扩频抗干扰、自习惯天线和信道编码技术更加适宜数字家庭特别的无线环境与干扰方式。 3〕针对数字家庭多种无线电网络环境的有效资源治理咨询题,提出认知协作网络，在保证最正确连接特性的同时并提高对稀缺无线资源的利用效率；针对多无线电多跳无线网络的拓扑操纵与路由结合优化咨询题，对网络编码协作进展了功能分析与，提出了多源多目的多跳的无线网络协作路由方法；研究了在认知特别网络中，感知集合的频谱分配技术[15-18]。 〔3〕在核心技术产品方面，面向数字家庭互动应用信息效劳的现实需求，针对其高清互动、三网交融、3C交融及多协议交融的特点，按照“操作系统—中间件—终端产品—示范应用—产业化〞的整体技术道路，在国家自然基金工程理论成果的根底上研发了嵌入式操作系统、中间件、数字媒体应用平台等关键技术，构成了具有自主知识产权的数字家庭互动应用根底软件，在根底软件和平台技术的根底上，研发了各种数字家庭网络及终端产品，并开发出了多种互动应用效劳： 1〕对面向内容产业的数字媒体应用平台进展了初步的研究和开发，已建立了数字媒体内容频点应用平台〔现拥有超过600G的数字媒体内容资源〕，并结合产业应用试点，规划47个数字内容频点，其中已经完成数字医疗、家庭、家庭娱乐、家庭金融、家庭通讯、电子政务、电子商务等26个频点效劳产品的设计及开发。 2〕针对交互娱乐数字媒体应用的需求，研发多协议交融的数字电视交互娱乐通用引擎。面向数字家庭挪动终端，研制了数字家庭多媒体娱乐通用引擎 3〕开发出了一系列的数字家庭网络原型系统及其相关终端产品，例如：基于电信的数字家庭互联互通网络平台及业务系统，基于三网交融的智能家庭网关， “互联电视〞等等。 〔4〕在知识产权工作方面，工程团队组织了广东省数字家庭标准化技术委员会和中国电子工业标准化技术协会，数字家庭互动应用标准工作委员会〔“广联〞DHIA〕，在国家自然科学基金工程研究的根底上，施行“标准先行-专利覆盖〞战略，参与制定了4项多媒体国际标准，牵头或参与制定了9项家庭网络国家标准，11项 数字家庭互动应用行业标准，主导完成22项地点标准，构成数字家庭互动应用领域标准体系。国家自然科学基金工程局部理论研究的结果直截了当构成创造专利37项，初步建立了数字家庭专利池282项，包括国家创造专利243项和PCT国际专利4项。 以上数字家庭相关领域课题的研究成果具有重要理论价值和潜在的实际应用价值，有些成果获得了国家省部级的科技奖励，例如：202322年“对数字视频实现远端操纵的方法〞〔专利号01127820.X〕获得广东省创造专利优秀奖，2023年“基于3C交融的学习内容频点效劳及学习机〞获得广东省科学技术奖励一等奖奖，“基于WEB的手语播报系统与手语普适 终端〞获得“部科学技术进步奖一等奖〞，“中山大学中国手语合成与奥运播报研究工程组〞获得“科技奥运先进集体奖〞。 在国家自然科学基金一系列重点支持工程的直截了当带动下，工程组在数字家庭领域核心、关键、共性技术及产品进展研发，力争使数字家庭产品消费、集成、创新技术到达国际一流水平，使数字家庭的各种增值业务成为信息效劳业新的经济增长点，使数字家庭内容效劳业可以立足广东、效劳全国、走向国际，充分发挥了基金工程研究成果对国家与广东省数字家庭产业的促进作用。 〔1〕工程团队以国家基金工程为支撑，结合中山大学等著名高校、科研院因而及海尔、海信、华为等业界著名企业，组建了开放、合作、共赢的产学研用产业联盟。 〔2〕在此根底上，2023年创立了国家“工信部-广东省共建数字家庭应用示范及产业化基地〞，促成了公共支撑体系建立，引进了24家企业研发中心，入驻华为等著名产学研单位76家，创办了48家科技创新企业，组建了芯片模组、平板器件、根底软件、家庭网络、终端产品、效劳内容等六个研发团队，对应较为完备的产业研发链，分工明确，优势互补。 〔3〕工程团队依托中山大学，结合华为、中大深圳研究院、聚晖电子等产学研单位，申请并建立了数字家庭教育部工程研究中心，以国家数字家庭产业开展战略需求为目的，组织研发数字家庭核心关键技术，持续不断的为数字家庭产业提供工程化技术成果，打造数字家庭科技成果产业化平台及工程化验证平台，对国家基金工程研究成果进展技术经济分析、工程评估及应用推行。 〔4〕有关图形表示、仿真计算、无线网络理论的根底研究成果已经在三网交融双向互动数字电视示范工程中得到产业化应用，开发了8大类40多项数字电视交互效劳，试点应用示范工作已经在广州、云浮、佛山、中山、东莞、茂名、香港、江西、广西南宁等地区展开，试点用户数量到达23.1万。 不管在数字家庭根底理论研究方面，依然在数字家庭产