教育部产学合作协同育人教学内容和课程体系改革项目申报书—基于 AI 的人群仿真课程教学设计与实践.docxVIP

2023 年美丽软件科技有限公司 教育部产学合作协同育人项目申请书 项目名称： 负 责 人： 联系电话： 工作邮箱： 学校名称： 通信地址： 申请时间： 二○二三年七月制 填 表 说 明 1. 申报资格： (1) 全日制本科高校在职教师或在校学生； (2) 原则上不接受之前已获得过同类项目资助的重复申报。 2.有关项目内容、具体要求和说明请参考项目申报指南。 3.项目负责人填写的内容由所在单位负责审核，所填内容必须真实、可靠。 4. 申请书由项目负责人填写并手写签名，报送所在高校主管部门审查、签署意见并盖章后，将扫描文件上传到项目平台 () 。 项 目 概 况 项目名称 大数据分析技术师资培训 项目类型 (单选) R 教学内容和课程体系改革项目 □ 创新创业教育改革项目 □ 师资培训项目 □ 实践条件和实践基地建设项目 起止年月 2023 年 8 月至 2025 年 8 月 项 目 负 责 人 姓名 性别 出生年月 职称及所在院系 最终学位 职务及所在部门 教师个人简介 (主要教学及科研工作) 从事计科软件专业教学多年，一直承担计算机导论和操作系统教学任务；指导学生获得蓝桥杯软件设计大赛省赛二等奖；参与多个教育部产学合作协同育人项目；曾发表论文三篇。 近五年教 育教学研 究领域及 成果 起止时间 项目名称 项目级别 2019.11- 2020.10 操作系统慕课设计和制作的探究 院级 2022.6- 2024.6 疫情下教师在线教学能力提升的探究 院级 项 目 主 要 成 员 ( 不 含 项 目 负 责人) 姓名 职称 主要任务 签名 项目调研策划 组织项目实施 组织项目实施 课程建设 课程建设 课程建设 基础调研 基础调研 基础调研 组织项目研发活动 组织项目研发活动 组织项目研发活动 项目相关背景和基础介绍 建国 70 周年、建党 100 周年等大型庆祝活动经常会涉及大规模的人群集结与疏散。在正式活动开始之前一般要进行不同规模的演练以检验安保、志愿者服务、现场救援等环节的万无一失，这就使得大型活动现场全要素演练对安保和观礼人员的组织要求较高，同时由于安保原因，观礼人员的规模也会受到限制，因此仅仅通过有限规模的演练无法复现和评估实际场景下的大量人员集结和疏散效果。仿真技术借助于人群仿真算法、引擎技术和计算机技术，可以实现大规模人群集结与疏散仿真，仿真结果可用于不同场景下人群集结和疏散方案评估和方案优选，因此仿真技术成为大规模人群集结疏散的主要手段。传统的人群仿真借助社会力模型?[1]、元胞自动机模型?[2]?等模拟人群行为和路径规划，在遇到复杂场景时需要精细的路径规划设计和避障措施，另外模型参数较多，且有些参数随着场景变化而变化，模型参数标定难度大。 人工智能的迅猛发展为仿真技术带来了新的发展契机。传统的人群仿真大多是基于模型的，而结合人工智能的仿真是基于数据驱动的。基于AI 的仿真和人群仿真相结合是未来的趋势，尤其是基于智能体的强化学习?[3]，行人（智能体）通过不断与环境交互，鼓励探索，从而学习到足够的经验，然后利用这些经验训练获得最优的决策（行为）。行人通过学习训练获得的序贯决策（一系列动作）类似于机器人行为，在复杂场景下具有明显的优势。对于多集结点人群的集结疏散，如对于多领队—跟随者（leader-follower）以小组（group）的形式进行多目标集结的问题，采用传统的基于模型的仿真就无能为力，而基于多智能体强化学习的仿真就能很好地求解该问题。这种将传统的人群仿真模型与基于智能体的强化学习相结合的方法，为人群仿真学科发展和研究提供了新的视野。 人群仿真作为数字表演与仿真技术学科的一个分支，也属交叉学科。课程的目标是为了培养具有计算机背景的数字媒体技术专业人才。本课程是专为这类学生所设计，旨在提供一个学习研究平台，该平台除了社会力模型等传统的人群仿真模型，还能嵌入各种强化学习算法。平台借助于 OpenAI 的 Gym 环境，快速生成仿真训练所需的场景，然后利用实验室的服务器进行训练，获得最优路径规划和避障决策。 1 课程教学现状与问题分析 1.1 教学对象的专业背景差异大 人群仿真课程面向数字媒体专业的本科生和研究生开设，部分学生有一定的计算机基础和