学人小传

耿国华，女，1978年毕业于西北大学并留校任教，西北大学二级教授、博士生导师，长期从事智能信息处理、模式识别等领域的创新性研究。被评为国家级教学名师、全国优秀科技工作者，享受国务院政府特殊津贴。现任西北大学文化遗产数字化国家地方联合工程中心主任、全国高等院校计算机基础教育研究会副会长、教育部大学计算机教指委委员、陕西省计算机教育学会理事长、陕西省计算机学会副理事长。主持了973前期预研、国家自然科学基金重点项目、省级重点项目10余项，获国家科技奖1项、省部级科技奖18项；获国家教学成果奖4项，主编教材20余部（其中国家规划教材、教育部精品教材、省优秀教材10余部），主持4个首批国家级课程（精品课、资源共享课、在线开放课、混合式课）。

“耿国华教授在推动我国文科计算机教育改革与发展中，对新理念的推广与落实作出了突出贡献，并在推进西部计算机教育改革中发挥了重要作用，成果突出，影响广泛。”

这是今年初中国计算机学会（CCF）颁奖典礼上，CCF给予杰出教育奖获得者——西北大学文化遗产数字化国家地方联合工程中心主任、信息科学与技术学院教授耿国华的颁奖词。CCF是我国计算机领域的顶级学术团体，耿国华成为CCF杰出教育奖自 2012 年设立以来的首位女性获奖者。

耿国华长期从事智能信息处理、模式识别等领域的创新性研究。参加工作40余年来，她努力促进计算机技术与文化、艺术的深度融合，在兵马俑虚拟修复、颅面虚拟复原、VR秦腔等领域取得了丰硕成果，并培养了一大批专业人才。

数字化建模 “修复”兵马俑

兵马俑是人类古代精神文明的瑰宝，也是陕西的一张名片。除完整出土的兵马俑以外，还有数以万计的碎片，破损严重且拼接难度大。最大程度保护和修复这些珍贵的历史文物，让其重见天日，矗立在世人面前，成为考古专家和科技工作者共同的目标。

文物修复长期以来一直采用人工辨别、手工拼接的传统方法。但这种传统方法修复周期长、拼接效率低，万一拼接出现误差，易对文物造成二次伤害。

能否用计算机技术辅助解决修复问题，让科技助力文化传承？从1997年开始，耿国华和她的团队率先在国内开展了陶质文物数字化和文物虚拟修复相关技术研究。“我们基于数字几何的复原新技术，通过扫描兵马俑坑内碎片，掌握碎片大小、形状，形成数据库，利用数字化技术精准建模，指导兵马俑修复，提高效率。”耿国华说。

针对兵马俑的损坏程度，耿国华提出了虚拟复原的两种途径：损坏较严重的文物，自底向上修复，由小到大完成不完整断裂区多碎片拼接；损坏较轻的文物，自顶向下修复，由目标出发补缺，进行拼接匹配。

利用这一虚拟复原技术，耿国华团队先后完成了泡钉俑、右骖马等一批兵马俑出土文物的修复。“我们将复原方案和步骤在电脑端完整呈现，指导实体复原，避免手工试拼接的二次破坏。还有一批文物碎片并未实体修复，但通过数字化拼接复原再现，已显示其承载着珍贵文物的文化传承价值。”耿国华说。同时，针对受物理局限看不到实物或进入现场后易损伤文物等情况，也可通过场景型虚拟建模解决，打破物理局限，精准展示，指导修复。

2009年，耿国华的数字化保护研究成果被正式列入考古修复工作规程中，和传统保护方式并轨实施，得到行业高度认可。“除了兵马俑，数字化复原技术已经应用在大明宫遗址等珍贵文化遗产的保护上，通过全过程数字化服务，再现历史、传承文化，意义重大。”耿国华说。

颅面复原 还原唐代公主“真容”

21世纪初，唐李倕公主墓在西安被发现。当时棺材早已腐朽，虽然李倕公主的尸骨尚存，但整个下颌部分已经缺失。据墓志铭记载，李倕在开元二十四年（公元736年）病逝，时年25岁，至今已有1200多年。

为完整再现李倕公主容貌，耿国华决定使用计算机颅面复原技术让公主“重生”。“我们先对李倕颅骨进行CT扫描、完成颅骨数字化信息采集，再用计算机系统将缺损下巴修补，通过软件重构出公主的三维颅骨，最后，通过查阅颅面数据库，取出20到25岁年龄段的女性颅面数据均值，形成李倕的软组织厚度，建立颅面完整三维模型。”耿国华说。

“由于颅骨只能决定眼眶的大小，无法得知李倕公主是单眼皮还是双眼皮，我们在复原时选择让公主闭着眼睛，这样‘形’‘态’兼具，同时给人以想象的空间。”耿国华告诉记者。

目前，耿国华团队已经建立了世界上最大的蒙古人种颅面数据库。“千人千面，我们征集了3000余名不同年龄、不同性别的志愿者进行颅面CT扫描，建成了这个数量多、类型全、精度高的数据库，为计算机颅面复原技术的应用提供了有力支撑。”耿国华说。

除了李倕公主，耿国华团队还实现了秦代、汉代、唐代等近百名古人的面貌复原，并将计算机颅面复原技术应用在了刑侦、医学等领域。目前，耿国华团队的颅面复原技术研究和应用已处于国际领先水平，出版了颅面形态信息学领域国际上第一本专著，还将计算机颅面复原技术写进了国家行业标准，与公安部物证鉴定中心联合制定的《法庭科学颅面复原技术规范》已于2014年颁布实施。

享受教研相长的快乐

除了科研，耿国华对教书育人十分重视，作为国家级教学名师，她一直坚守在教学一线。

据统计，从事计算机教育40余年来，耿国华培养硕士、博士近200人。以她主讲的《数据结构》为例，目前课堂教学学生逾5000人。近年来，耿国华还运用MOOC（大规模开放在线课程）、SPOC（小规模限制性在线课程）教学模式延展讲台，受众超12万人次。

耿国华参与制订了5版文科计算机教学基本要求，探讨适合文科特点的教学方法；主讲的《文科计算机基础》获选首批国家精品课程；推动西北地区10余所高等院校计算机专业系统能力试点工作，组织承办大学生计算机设计大赛西北地区赛，推进西部计算机教育改革。

“钱伟长有句名言，‘不上课就不是老师，不搞科研就不是好老师’，高校教师培养的是高端人才，没有科研支撑无法引领前沿。教学和科研两手都要硬，这是教师的责任和要求。”耿国华如是说。

对于未来的规划，耿国华表示，“育一流人才，出一流成果，这既是高校教学、科研工作的特色魅力，也是我的目标。下一步，我将和团队成员继续努力，把计算机技术应用在考古发掘、博物馆展示、文学艺术VR展演等领域，并用这些成果‘反哺’教学工作，为国家培养一批计算机领域的高质量人才，享受教研相长的快乐。”

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