一、生物識(shí)別技術(shù)

1、概述生物識(shí)別技術(shù)，又稱(chēng)為生物特征識(shí)別技術(shù)，是通過(guò)計(jì)算機(jī)與生物傳感器、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)等高科技手段緊密結(jié)合，利用人體固有的生理特征和行為特征識(shí)別身份的技術(shù)。該技術(shù)被稱(chēng)為數(shù)字時(shí)代的安全衛(wèi)士。在實(shí)際應(yīng)用中，生物特征識(shí)別通過(guò)特定的設(shè)備進(jìn)行特征取樣測(cè)量，轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼；對(duì)代碼取樣后形成特征模板；用特征模板與實(shí)際個(gè)體取樣進(jìn)行比對(duì)；根據(jù)比對(duì)結(jié)果是否匹配來(lái)決定接受或拒絕該用戶(hù)。常用于識(shí)別的生物特征有指紋、人臉、掌紋、血管紋路、DNA等；行為特征有簽名、語(yǔ)音、步態(tài)等。

2、生物識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)生物特征是與生俱來(lái)的，與傳統(tǒng)身份識(shí)別方式相比，生物識(shí)別技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）能夠進(jìn)行身份識(shí)別。傳統(tǒng)身份認(rèn)證識(shí)別采用用戶(hù)名+口令驗(yàn)證的方式來(lái)驗(yàn)證用戶(hù)身份。生物特征同樣可以完成身份識(shí)別的功能。

（2）生物特征具有唯一性，防偽性好，難以被偽造或盜用。傳統(tǒng)身份識(shí)別技術(shù)中的用戶(hù)名和密碼會(huì)因?yàn)樾畔⑿孤抖鴰?lái)身份認(rèn)證漏洞。生物特征則是個(gè)人特有的，極難被仿造或盜用。

（3）攜帶方便，不會(huì)遺忘或丟失。傳統(tǒng)身份識(shí)別技術(shù)采用口令驗(yàn)證或?qū)嵨矧?yàn)證，兩者都有遺忘和丟失的風(fēng)險(xiǎn)。而生物特征是人類(lèi)的體貌和行為特征，攜帶方便，也不存在丟失和遺忘的風(fēng)險(xiǎn)。

摘要：物聯(lián)網(wǎng)感知、識(shí)別與控制技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)中的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程，可以幫助學(xué)生整合之前學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)系統(tǒng)性思維，在專(zhuān)業(yè)能力的培養(yǎng)中有重要作用。文中以作者的教學(xué)經(jīng)歷結(jié)合這門(mén)課的特點(diǎn)，對(duì)當(dāng)前本科生物聯(lián)網(wǎng)感知、識(shí)別與控制系統(tǒng)教學(xué)改革提出一些教學(xué)意見(jiàn)和實(shí)施方案，旨在提升培養(yǎng)人才質(zhì)量，探索培養(yǎng)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的有效途徑。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；教學(xué)改革；控制技術(shù)；教學(xué)方式；人才培養(yǎng)；思維創(chuàng)新

0引言

隨著5G等通信技術(shù)的更新，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域又將迎來(lái)更多的發(fā)展與行業(yè)應(yīng)用。在“新工科”背景下，物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的本科教學(xué)旨在提升學(xué)生的工程能力與創(chuàng)新能力，培養(yǎng)從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析與科技開(kāi)發(fā)及研究方面的工程技術(shù)人才[1-4]。物聯(lián)網(wǎng)是物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、綜合服務(wù)應(yīng)用層組成。在物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)中，本文所討論的物聯(lián)網(wǎng)感知識(shí)別與控制層作為物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢，是聯(lián)系物理世界與信息世界的橋梁，在物聯(lián)網(wǎng)中起到了源頭的作用。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)交叉學(xué)科，核心技術(shù)覆蓋整個(gè)信息學(xué)科，包括傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等[5-8]。物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)課程一般為通信、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)等傳統(tǒng)學(xué)科的課程，這些課程之間缺少銜接各科知識(shí)的系統(tǒng)性、針對(duì)性、連續(xù)性的講解[9-10]。而物聯(lián)網(wǎng)感知、識(shí)別與控制技術(shù)這門(mén)課程，設(shè)計(jì)范圍廣，可以幫助學(xué)生整合學(xué)到的各類(lèi)知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的思維，在聯(lián)系已經(jīng)學(xué)的知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，拓展新的思維方式，為今后從事本專(zhuān)業(yè)的工作打下良好基礎(chǔ)。相比于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)或者電氣的基礎(chǔ)課程，物聯(lián)網(wǎng)感知、識(shí)別與控制技術(shù)課程開(kāi)設(shè)時(shí)間較短，專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，相關(guān)教材較少，如清華大學(xué)出版社出版的《物聯(lián)網(wǎng)感知、識(shí)別與控制技術(shù)》，第2版與第1版之間相隔5年，更新速度慢。作者結(jié)合近年來(lái)本科物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)課程的教學(xué)經(jīng)歷，提出針對(duì)普通院校的物聯(lián)網(wǎng)感知、識(shí)別與控制技術(shù)課程改革的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和建議。

1教學(xué)內(nèi)容編排與調(diào)整

物聯(lián)網(wǎng)感知、識(shí)別與控制技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容較復(fù)雜，該門(mén)課程需要包括物聯(lián)網(wǎng)概論、模擬電路與數(shù)字電路、微機(jī)原理等基礎(chǔ)課程的相關(guān)知識(shí)，本科教學(xué)多數(shù)安排在三年級(jí)。學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)和硬件有一定的了解，但限于課時(shí)，對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)還需要有更多的理解和掌握。作者所在物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)采用《物聯(lián)網(wǎng)感知、識(shí)別與控制技術(shù)》作為基本教材和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講授，結(jié)合RFID與ZigBee實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)踐，在傳授基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)中的實(shí)際情況，做出相應(yīng)調(diào)整方案。

發(fā)展融合媒體是國(guó)家戰(zhàn)略,它不僅是全媒體功能、傳播手段乃至組織結(jié)構(gòu)等核心要素的結(jié)合、匯聚和融合,也是信息傳輸渠道多元化下的新型運(yùn)作模式.融合媒體的一大特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)化內(nèi)容匯聚、共平臺(tái)內(nèi)容產(chǎn)生、多渠道內(nèi)容分發(fā)、多終端用戶(hù)互動(dòng),視聽(tīng)媒體制作播放開(kāi)始大量采用云平臺(tái)技術(shù),形成了“云+網(wǎng)”的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制作模式和“云+移動(dòng)端”的新媒體傳播模式.在這一背景下,融合媒體業(yè)務(wù)中的媒體數(shù)據(jù)來(lái)源和內(nèi)容將更為復(fù)雜,被服務(wù)群體需求更為多樣化.如何在融合媒體環(huán)境下構(gòu)建高質(zhì)量的媒體內(nèi)容分析模型,成為一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題.本專(zhuān)題重點(diǎn)圍繞和關(guān)注視覺(jué)媒體的處理與分析,探討融媒體環(huán)境下數(shù)據(jù)高效精準(zhǔn)管理、查詢(xún)和分析等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和提升.本專(zhuān)題公開(kāi)征文,共收到投稿26篇.論文均通過(guò)了形式審查,內(nèi)容涉及融媒體環(huán)境下的媒體內(nèi)容的處理、檢索、檢測(cè)和語(yǔ)義描述等方向.特約編輯和編輯部對(duì)每篇投稿邀請(qǐng)多位專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)審.稿件經(jīng)初審、復(fù)審和終審3個(gè)階段,歷時(shí)8個(gè)月,最終有6篇論文入選本專(zhuān)題.根據(jù)主題,這些論文可以分為兩組.

(1)融媒體環(huán)境下的媒體內(nèi)容處理與檢索技術(shù)

《基于自編碼器生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的可配置文本圖像編輯》提出一種基于自動(dòng)編碼器的文本圖像編輯模型,可以有效地基于語(yǔ)言描述自動(dòng)編輯圖像,同時(shí)可以便捷友好地修正編輯效果,解決了給定文本編輯圖像時(shí)模態(tài)差異度較大的問(wèn)題.

《基于跨模態(tài)自蒸餾的零樣本草圖檢索》提出了跨模態(tài)自蒸餾方法,從知識(shí)蒸餾的角度研究可泛化的特征,無(wú)需語(yǔ)義嵌入?yún)⑴c訓(xùn)練,可解決草圖和圖像之間的模態(tài)差異問(wèn)題,以及可見(jiàn)類(lèi)和未見(jiàn)類(lèi)的不一致性問(wèn)題.

《顯著性引導(dǎo)及不確定性監(jiān)督的深度編解碼網(wǎng)絡(luò)》開(kāi)展圖像精準(zhǔn)語(yǔ)義分割研究,提出一種顯著性引導(dǎo)及不確定性監(jiān)督的深度卷積編解碼網(wǎng)絡(luò),將初始生成的顯著圖和不確定概率圖作為監(jiān)督信息來(lái)優(yōu)化語(yǔ)義分割網(wǎng)絡(luò)的參數(shù),解決了語(yǔ)義提取過(guò)程中空間信息丟失和模型魯棒性不強(qiáng)的問(wèn)題.

(2)面向融媒體環(huán)境的媒體內(nèi)容檢測(cè)與描述技術(shù)

編者按：本論文主要從可識(shí)別性及安全性的統(tǒng)一；功能性及人文因素的有機(jī)結(jié)合；體現(xiàn)和加強(qiáng)公共藝術(shù)的場(chǎng)所特征等進(jìn)行講述。包括了注意力加倍集中、注意焦點(diǎn)引向遠(yuǎn)方、視野縮小、前景細(xì)部開(kāi)始模糊、視覺(jué)變得遲鈍、功能性及人文因素的有機(jī)結(jié)合這一特征主要是就城市交通環(huán)境中的公共設(shè)施而言等，具體材料請(qǐng)見(jiàn)：

論文關(guān)鍵詞：城市交通公共藝術(shù)

論文摘要：隨著社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們對(duì)生活環(huán)境要求的提高，對(duì)城市公共交通環(huán)境建設(shè)的要求在我國(guó)許多城市已經(jīng)相當(dāng)迫切。公共藝術(shù)合理地融入到城市交通環(huán)境中可以有效地提高城市交通環(huán)境的質(zhì)量和人文品質(zhì)。本文從可識(shí)別性及安全性的統(tǒng)一、功能性及人文因素的有機(jī)結(jié)合、體現(xiàn)和加強(qiáng)公共藝術(shù)的場(chǎng)所特征三個(gè)方面來(lái)闡釋公共藝術(shù)在城市交通環(huán)境中應(yīng)用的基本原則。

城市交通是連接城市活動(dòng)的重要紐帶，同時(shí)也是市民戶(hù)外活動(dòng)的重要公共空間，其形象是一個(gè)城市對(duì)外的窗口。市民在城市中上班、購(gòu)物、旅游或散步，沿途看到的或許只是一組毫無(wú)關(guān)系的景象，從中卻可以獲得一個(gè)整體的城市印象。而當(dāng)前，隨著城市車(chē)輛的劇增，由此而導(dǎo)致城市道路迅速擴(kuò)張及由鋼筋混凝土架構(gòu)的立交橋不斷增加，再加上功能主義規(guī)劃原則的主導(dǎo)，城市交通整體上呈現(xiàn)一種生硬、冷漠的面孔，城市間的差異性也正在逐漸消失。因此，從藝術(shù)與人文的角度重新審視當(dāng)前的城市交通環(huán)境，無(wú)疑是具有現(xiàn)實(shí)意義的事情。交通與藝術(shù)的結(jié)合，在國(guó)際上已得到高度重視。首屆城市藝術(shù)與公共交通國(guó)際研討會(huì)于1992年在英國(guó)的威克菲爾德舉行，以后每?jī)赡暾匍_(kāi)一次，研討會(huì)的目的是促使從事公共領(lǐng)域建設(shè)的人士理解藝術(shù)的重要作用，并大力提倡和推動(dòng)公共領(lǐng)域的設(shè)計(jì)活動(dòng)。

城市交通按道路的性質(zhì)主要可以分為兩類(lèi)：1.機(jī)動(dòng)車(chē)道：快速路、軌道交通、城市與城市間連接的高速公路等；2.非機(jī)動(dòng)車(chē)道：步行街、自行車(chē)道、過(guò)街天橋、過(guò)街通道、商業(yè)街等。

公共藝術(shù)如何在城市交通環(huán)境中應(yīng)用，主要應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：

[摘要]目的:探討虛擬人體的研究方法和手段。方法:選擇一無(wú)器質(zhì)性病變中年男性顱腦標(biāo)本,采用冰凍刨削切片技術(shù),間隔1mm作斷層切片,經(jīng)掃描儀、普通相機(jī)和數(shù)碼相機(jī)摘取圖像輸入計(jì)算機(jī),用自編軟件處理平臺(tái)重建顱腦三維結(jié)構(gòu)。結(jié)果:完成顱腦圖像數(shù)據(jù)的采集工作,斷面圖像清晰;組建數(shù)據(jù)庫(kù),重建結(jié)構(gòu)可任意放大或縮小,單獨(dú)或疊加顯示,并可任意角度旋轉(zhuǎn)等。結(jié)論:初步組建中國(guó)人顱腦數(shù)據(jù)庫(kù)。

計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,給人體數(shù)字化研究的開(kāi)拓和發(fā)展帶來(lái)了強(qiáng)大的推動(dòng)力,人體結(jié)構(gòu)信息的數(shù)字化是科技發(fā)展的前沿問(wèn)題,是一項(xiàng)巨大的科學(xué)研究工程?？梢暼梭w計(jì)劃(VHP)源于美國(guó)生物醫(yī)學(xué)圖像庫(kù)建立的需求[1],在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域數(shù)字化虛擬人體不僅用于生物和人體形態(tài)學(xué)研究和教學(xué),也開(kāi)始有效地應(yīng)用于矯形和整形外科在手術(shù)前后的可視化模型,外科手術(shù)模型的建立及模擬手術(shù)等。同時(shí),數(shù)字化虛擬人體還廣泛地應(yīng)用于航天航空學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)器人學(xué)和體育訓(xùn)練等學(xué)科[2]。本課題組立足于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)水平,完成了人體最為復(fù)雜的部位—顱腦的數(shù)字化研究工作。

1材料與方法

1.1標(biāo)本選擇一經(jīng)CT、MRI檢查無(wú)器質(zhì)性病變,無(wú)頭部外傷及手術(shù)史,發(fā)育良好,身材、頭圍等參數(shù)符合中國(guó)人體特征的中年男子新鮮尸體一具,要求頭部無(wú)扭曲及擠壓變形。

1.2方法①用紅色乳膠行股動(dòng)脈灌注,待乳膠完全凝固后,平甲狀軟骨上緣在保持頭部自然體位的情況下呈水平位離斷顱腦,獲得完整的顱腦。②將頭顱置于特制的大小適中的立方體小盒內(nèi),其內(nèi)徑為25cm×25cm×25cm,盒的外側(cè)有本論文由整理提供標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系統(tǒng)。將顱腦放入盒中央,使顱腦下斷面與盒底面緊貼,向盒內(nèi)注入少許清水,排空斷面與盒底間氣泡后,置于戶(hù)外(氣溫低于-20℃)冷凍。待完全凍透后(冷凍1周)觀察可見(jiàn)冰層透明、無(wú)氣泡,頭部無(wú)位置變化及變形,斷面與盒底緊貼,冰塊與小盒凍成一體。然后注入清水,放置對(duì)位標(biāo)志,加防塵蓋,排空氣泡,于戶(hù)外安全處冷凍。③于冬季室外(氣溫-20℃以下)用自制刨削機(jī)按預(yù)先設(shè)置的切割線自下而上切制,獲得連續(xù)斷層標(biāo)本切片圖像240張(層厚1mm,用1~240分別編號(hào))。為了防止因摩擦生熱而帶來(lái)的負(fù)面影響,采用噴純酒精的方法進(jìn)行物理降溫,既防止了融化又有效去除了冰晶,提高了圖像的清晰度。

1.3實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)三維重建系統(tǒng)配置硬件:CPUPentuimⅡ350,內(nèi)存128M,硬盤(pán)30GB,顯示器Philips107G,IntelliTouch表面聲波觸摸屏,掃描儀MicroTekSlimScanC6最大光學(xué)分辨率600×1200DPI(dotperinch),數(shù)碼相機(jī)DC-260最高分辨率1536×1024。軟件:圖片對(duì)位軟件,邊界處理軟件,三維重建軟件。