交叉融合，引領(lǐng)信息傳達設(shè)計新發(fā)展
——記同濟大學(xué)設(shè)計創(chuàng)意學(xué)院副院長曹楠

李明麗

視覺是人們獲取信息的主要來源，以圖形可視化的方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)有助于人們識別復(fù)雜模式，是人類探索自然、從事科研的重要手段。然而數(shù)據(jù)本身并沒有形態(tài)，只有通過設(shè)計才能夠轉(zhuǎn)換成可視化圖形，由此衍生出了“信息傳達設(shè)計”這一信息學(xué)、設(shè)計學(xué)及認(rèn)知學(xué)相交叉融合的研究方向。在同濟大學(xué)設(shè)計創(chuàng)意學(xué)院副院長曹楠教授的心中，這是一個美妙的領(lǐng)域，它有機地把藝術(shù)設(shè)計與信息科學(xué)融合在了一起。他認(rèn)為，好的可視化設(shè)計就像是一張精美的有關(guān)數(shù)據(jù)的肖像畫，可以促進信息的理解、溝通及分享。

經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，針對不同數(shù)據(jù)類型的可視化方案被設(shè)計出來，并被廣泛應(yīng)用到信息安全、智慧醫(yī)療、智能制造等關(guān)乎國家重大需求且與人民生活息息相關(guān)的領(lǐng)域當(dāng)中。圍繞信息認(rèn)知理論及圖形呈現(xiàn)技術(shù)的相關(guān)研究因為其重要性多次成為圖靈獎（1975年、1988年、2019年）及諾貝爾獎（1978年、2014年）的獲獎主題，具有重大的科學(xué)價值與研究意義。2018年，美國將“可視分析、自動分析方法、上下文感知計算”列入出口管制框架，對我國實施技術(shù)封鎖。推進相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新也被列入“十四五”、新一代人工智能等國家發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中。曹楠認(rèn)為，研究具有自主產(chǎn)權(quán)的智能化信息傳達設(shè)計方法與技術(shù)對我國在人工智能時代中發(fā)展更先進的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)及分析技術(shù)具有重要意義。

曹楠（左三）與團隊成員及合作伙伴的合影

懷揣夢想，醉心計算機科學(xué)研究

“我從來沒有想過有一天會成為設(shè)計學(xué)院的教授”，當(dāng)被問到是怎樣開始從事今天的工作時，曹楠坦率地回答。這是因為在他的心中，一直有一個“計算機夢”。

1993年的春天，父親送給13歲的曹楠一臺二手的配置有Intel 80286 CPU芯片及1MB內(nèi)存的個人電腦。雖然這是一臺現(xiàn)在看來連手機都不如的“老爺機”，但在那個年代，普通人擁有一臺這樣的電腦并不是一件尋常的事情，這讓曹楠格外珍惜，也正是它徹底改變了曹楠的人生。從那以后，各類電腦書籍一直伴隨著他的左右。計算機科技日新月異，讓這個少年感到無比新奇的同時也在他心中深深地埋下了一顆科研的種子。

2005年的夏天，碩士尚未畢業(yè)，曹楠便從4000余名競爭者當(dāng)中脫穎而出，收到了來自IBM“青出于藍”計劃的工作邀請。他懷揣著心中的夢想，與其他21名入選計劃的成員一起，開啟了與這個“藍色”巨人的一段不解之緣。在那里，他第一次接觸到了數(shù)據(jù)可視化這個領(lǐng)域，并被它深深吸引。通過分析、設(shè)計、布局、渲染等一系列操作，數(shù)據(jù)就能從抽象的數(shù)字符號轉(zhuǎn)變成一幅直觀且可交互的可視化“圖形”，實現(xiàn)“一圖勝千言”的信息傳達效果。對曹楠而言，這無疑是一件非常新奇有趣的事情。從那時起，學(xué)習(xí)探索可視化領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)便成了他最大的樂趣，時常令他廢寢忘食。在不懈的努力與堅持之下，1年后，他為IBM中國研究院（IBM CRL）開發(fā)出了第一套通用數(shù)據(jù)可視化框架，并圍繞這項研究獲得多項IBM創(chuàng)新成果獎，這套框架也成為當(dāng)時國內(nèi)最早的可視化平臺之一。

隨著研究的深入，工程技術(shù)上的探索已經(jīng)無法滿足曹楠的求知欲了。對更深層次理論知識的渴望，讓他在30歲時毅然辭去了在IBM中國研究院的工作，全職加入香港科技大學(xué)，在屈華民教授的指導(dǎo)下攻讀博士學(xué)位。長期的技術(shù)積累及屈華民老師在學(xué)術(shù)上的諄諄教誨，讓曹楠在科研上如魚得水，僅用兩年半的時間便取得了博士學(xué)位，并因博士期間在復(fù)雜數(shù)據(jù)關(guān)系可視分析技術(shù)上取得的突出成績，獲得了由香港科技大學(xué)工學(xué)院頒發(fā)的“博士杰出研究獎”，成為計算機系歷史上第二位獲得這一獎項的學(xué)生。

求學(xué)期間，曹楠從未間斷與IBM的科研合作，他與時任美國IBM T.J.沃森研究院研究員孫冀萌博士、大衛(wèi)·戈茨（David Gotz）博士（現(xiàn)分別任美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校計算機系教授及北卡羅來納大學(xué)信息學(xué)系教授）等人一起設(shè)計研發(fā)了交互式醫(yī)療知識圖譜可視呈現(xiàn)系統(tǒng)FacetAtlas并得到了廣泛的應(yīng)用，在畢業(yè)后正式加入了T.J.沃森研究院，成為一名研究員。歷史上，從IBM T.J.沃森研究院中共走出過6位諾貝爾獎得主及6位圖靈獎得主。他們在計算機體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、軟件工程、編程語言、數(shù)據(jù)庫等領(lǐng)域作出了卓越的貢獻。可以說，這里是人類現(xiàn)代計算機科學(xué)的發(fā)源地之一。在這里的工作學(xué)習(xí)生活，讓曹楠接觸到了更多領(lǐng)域中的前沿問題，也讓他對自身研究的方向及人生的意義與價值有了更加深遠(yuǎn)的思考。2015年夏天，曹楠因為在社交媒體可視分析方面出色的科研工作及顯著的科研成果，獲得了“IBM杰出技術(shù)成就獎”，這是IBM頒發(fā)給研究人員的最高技術(shù)類獎項。也就是在這一刻，曹楠決定：“是時候該回家了。”

心系祖國，投身設(shè)計學(xué)交叉領(lǐng)域

2016年年初，懷揣著對祖國的思念及對年邁父母的牽掛，在外游學(xué)、工作十余年的曹楠決定放棄在美國優(yōu)厚的待遇與舒適的生活，辭職帶著全家回國發(fā)展。這時，時任同濟大學(xué)設(shè)計創(chuàng)意學(xué)院院長婁永琪教授（現(xiàn)任同濟大學(xué)副校長）拋出了橄欖枝。婁院長豁達的人生態(tài)度及高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)術(shù)視野，深深感染了曹楠。他說：“要為人生的意義和世界的未來而學(xué)習(xí)和創(chuàng)造。”在這樣的信仰下，同濟大學(xué)設(shè)計創(chuàng)意學(xué)院用短短10年的時間，便位列全球QS排名第12位，站在了設(shè)計學(xué)科的前沿。敏銳的科研直覺讓曹楠意識到，把人工智能、大數(shù)據(jù)等計算機學(xué)科的先進技術(shù)與設(shè)計學(xué)相交叉融合，將能夠在更多關(guān)乎國家重大需求的重要領(lǐng)域作出更為突出的貢獻。這一年，曹楠加入了同濟大學(xué)，成為一名“設(shè)計學(xué)”領(lǐng)域的教授，而他兒時有關(guān)“計算機”的夢想，也因為這個決定變得可“設(shè)計、交叉”了起來。

“做切實有用且系統(tǒng)深入的研究”是曹楠經(jīng)常告誡學(xué)生的一句話。在同濟大學(xué)工作的6年多時間里，曹楠針對信息傳達設(shè)計自動化程度低，影響數(shù)據(jù)可視呈現(xiàn)與分析效率這一領(lǐng)域內(nèi)的國際性難題，帶領(lǐng)團隊腳踏實地地開展了一系列理論及技術(shù)研究。他基于認(rèn)知科學(xué)中有關(guān)敘事可以激發(fā)聯(lián)想增強理解與記憶的相關(guān)理論，提出了通過構(gòu)建敘事性可視化來提升信息傳達效果的科研方案，并做出了自動數(shù)據(jù)內(nèi)涵洞察、智能可視化設(shè)計生成及自動敘事邏輯編排三個關(guān)鍵性技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)了有內(nèi)涵、好理解、易傳達的敘事性可視化自動生成技術(shù)，在領(lǐng)域內(nèi)的重要會議上獲得2項最佳論文獎及6項最佳論文提名獎，并研發(fā)了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能可視數(shù)據(jù)探索分析系統(tǒng)，被遍及50余個國家/地區(qū)的4000余位用戶用于分析來自金融、醫(yī)療、教育、工業(yè)、娛樂、體育等十余個領(lǐng)域的數(shù)萬份數(shù)據(jù)，相比于具有壟斷地位的美國商務(wù)智能軟件Tableau（已于2021年年底退出中國），系統(tǒng)提拱了自動數(shù)據(jù)敘事與探索的能力，從而提升了可視分析的效率及信息傳達的效能。系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)也被應(yīng)用到了華為、阿里等企業(yè)的商務(wù)智能產(chǎn)品當(dāng)中，服務(wù)于十余萬用戶。

科研之外，曹楠也非常重視設(shè)計交叉學(xué)科的基礎(chǔ)教學(xué)工作。他在學(xué)院的支持下，于2017年設(shè)立了國內(nèi)第一個“人工智能與數(shù)據(jù)設(shè)計”碩士研究生專業(yè)方向，帶頭為同濟大學(xué)建設(shè)了“智能設(shè)計”博士生前沿交叉課程，并于2022年經(jīng)上海市教委批準(zhǔn)創(chuàng)立了“人工智能-媒體傳達設(shè)計”本科雙學(xué)位計劃。從無到有地建立了融“本—碩—博”于一體的智能設(shè)計交叉人才培養(yǎng)體系。近年來，專業(yè)所培養(yǎng)的學(xué)生多次獲得國家獎學(xué)金，畢業(yè)生曾多次獲得上海市優(yōu)秀畢業(yè)生的稱號，并投身到智能制造、互聯(lián)網(wǎng)、金融科技等各行各業(yè)當(dāng)中。更有優(yōu)秀的博士畢業(yè)生入選“華為天才少年計劃”、作為青年副研究員入職復(fù)旦大學(xué)、加入美國奧多比（Adobe）研究院及芬蘭國家人工智能研究中心等國內(nèi)外頂尖科研機構(gòu)。這些學(xué)生不僅在社會的各行各業(yè)貢獻著自己的力量，更是薪火相傳地把曹楠教授的“設(shè)計、計算機”交叉融合的夢想傳播到了世界各地，影響著更多的年輕人。