一、研究所介绍
数字媒体与仿真技术研究所隶属于bat365中国在线平台官方网站，依托 “数字表演与仿真技术”北京市重点实验室，建设数字表演与仿真技术北京市重点（交叉）学科、数字表演与创意学北京高精尖学科。研究方向为人群建模与仿真、数字表演仿真、复杂系统智能仿真、元宇宙实时仿真、增强现实手术导航等，在人群仿真计算、复杂体系建模仿真、大规模云边端仿真、微创手术导航等方面取得丰硕成果。
研究所面向国家文化科技创新和北京四个中心建设的重大需求，联合国内国际顶尖创意团队，在文化创意领域积极参与国家级重点重大工程，通过实践创新，探索了智能仿真技术在文化创意中的作用，共同建设了集科研创新、人才培养于一体的国家级平台。近年来，团队牵头承担了国家重大重点研究项目50余项，在大规模活动人群行为建模、复杂体系仿真关键技术及平台等领域在国内处于领先地位，科研成果在 2008 北京奥运会、国庆 60 / 70 周年庆祝活动、93 阅兵、2010-2025央视春晚、2022 北京冬奥会冬残奥、建党百年庆祝活动、2023亚运会等国家重大活动中得到成功应用，形成了我国虚拟仿真应用创新典范，为北京市和国家社会经济发展和文化创意产业建设做出了突出贡献。
二、师资队伍
教师队伍学缘和年龄结构合理，学科交叉特色明显。教职工总数17人，其中教授3人，副教授8人，博士生/硕士生导师12人，专业领域覆盖计算机、机电、光学、艺术等，具有海外。研究所拥有全国总工会“工人先锋号”先进集体、北京市课程思政教学名师团队等。曾被评为“庆祝中国共产党成立100周年大会服务保障和广场活动筹备排演工作先进集体”、“庆祝中国共产党成立100周年大型情景史诗《伟大征程》组织工作先进集体”、“北京市筹备和服务保障中华人民共和国成立70周年庆祝活动先进集体”、“中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年纪念活动北京市服务保障工作先进集体”、“首都国庆60周年联欢晚会先进集体”、“第29届奥林匹克运动会开闭幕式筹备工作先进集体”等。
三、交叉学科建设及人才培养
研究所牵头建设了智能数字表演交叉学科，2013年建设了数字表演交叉学科硕士点、2020年建设了智能数字表演硕士/博士点。智能数字表演以人机协同的智能涌现为研究对象，探索数字表演、智能创意的新概念、新理论、新原理和新方法，开展智能媒体与创意、智能表演与仿真、虚拟表演与工程等三个方向的研究。以面向未来文化创意领域中重要问题为牵引，针对我国文化产业发展需求，瞄准文化科技创新的国际发展前沿、国家重大需求，培养在文化创意领域具有良好科学素养和技术创新能力的复合型、国际化人才。本学科以数字表演与仿真技术北京市交叉学科（2008）、数字表演与创意学北京高精尖学科（2019）为基础，依托北京理工大学计算机科学与技术国防一级重点学科、光学工程国家一级重点学科、艺术学一级学科交叉融合，经过十年建设，进一步凝练和拓展升华而来。
在学生培养方面，通过深度融合交叉学科人才培养模式和培养机制上开展创新性实践，坚持和弘扬思政工作贯穿于教育教学全过程，以国家任务为导向，构建“科研、实践、德育一体化的人才培养模式”，开展了以科技冬奥、国家庆典等国家重大活动技术保障为依托的人才培养探索和实践。打破传统理/工/文/艺分明的分类教育教学体系，探索将逻辑思维教育教学、创意思维教育教学合理有机组织的人才培养方案和教学体系。积极开展创新创业活动，指导学生多次获得全国“互联网+”、“挑战杯”比赛金奖、一等奖。研究所的研究生支部被评为“全国高校百个研究生样板党支部”。
科学研究
数字媒体与仿真技术研究所瞄准国家战略和国民经济的重大需求，承担了国家重点研发计划项目、国防973项目、国家自然科学重点基金、装备预研项目、国防基础科研、科技奥运、校企合作等多项科研任务，年到校科研经费超过3000万元，科研实力雄厚，军民融合特色鲜明。经过多年的发展建设，形成了人群建模与仿真、数字表演仿真、复杂系统智能仿真、元宇宙实时仿真等多个研究方向，在在大规模活动人群行为建模、复杂体系仿真关键技术及平台方面具有突出优势。科研成果显著，发表高水平学术论文百余篇,获得国家、国际发明专利及软件著作权等知识产权百余项，获省部级科技成果12项。
自主产权成果一：大规模活动仿真平台基于大规模活动复杂体系仿真技术成果。构建了预演仿真、运行支撑、人群仿真等系统实现了大型活动多要素、全流程、全方位的集成与融合，全面提升了大规模活动组织策划与创编排演服务能力，实现智能创意、仿真评估、科学排练、高效实施，推动行业变革，填补国际空白，平台全面应用于国家重大庆典活动，开辟先进仿真技术新方向。
自主产权成果二：大规模云边端仿真技术成果。研发了大规模云边端仿真技术，构建了支持十万级用户的“通用云架构服务平台”，国内率先实现了多个元宇宙仿真探索实践范例。该云架构同步服务直通虚拟空间构建引擎内核的通道，将用户在移动终端上进行手势操作，即时准确的传输至云渲染集群，使用户与虚拟空间产生完整交互，并将渲染产生的视频流传至移动端从而完成元宇宙虚实交互、多维认知的技术突破。
自主产权成果三：多模态图像引导微创手术导航技术成果。研发了面向颅底、胸腹部及骨科的微创治疗手术导航系统，可实现手术方案智能规划、组织器械定位跟踪、手术精准操控引导、力反馈分析控制及人机协作等核心功能，核心技术成果转化获批国家三类医疗器械注册证3项、二类注册证4项，有力保障了微创手术的精准性、安全性和有效性。
典型成果应用
国家重大活动仿真工作保障
研究所承担了2008北京奥运、2009年国庆、2015年93阅兵、2018平昌冬奥会、2019年国庆、2021百年党庆、2022北京冬奥、2010-2023年央视春晚、2023成都大运会、2023杭州亚运会等二十余项国家庆典活动的仿真系统研制，以秒级和厘米级的精度，实现了全要素、全方位、全流程仿真。为国家庆典提供了环境-装备-人群-事件等仿真设计与试验评估，承担包括仿真设计与创意可视化、系统评估与方案生成、工程设计的仿真试验评估、训练排演方案生成与创意修改、指挥控制辅助与应急仿真、转播机位仿真与人员集散仿真设计、观礼人员服务管理仿真等技术保障任务，为国家重大庆祝活动的策划、组织和现场指挥提供了高效、准确、完整的技术支撑。
国家大型庆典活动全要素仿真及现场服务保障工作
科技冬奥
在2022年北京冬奥会与冬残奥会开闭幕式表演的创意工作中，数字表演与仿真实验室团队采用原创的“智能化创编排演一体化”系统，打造了全要素仿真的“虚拟鸟巢”。通过三维仿真技术，模拟出冬奥会开幕式的全流程，对演员、灯光、音乐、烟花、奥运火炬，甚至转播机位等全要素进行全方位“排兵布阵”。团队还针对国家体育场中心区域16K地屏的高帧率高清晰度视觉效果呈现的实际需求，自主研发了渲染集群管理软件，通过实现任务自动分配、结果自动通知上传等功能，将图形动画渲染速度提高30倍以上，为突发情况提供了应急保障，
2022北京冬奥会及冬残奥会开闭幕式全流程仿真
三星堆沉浸式数字交互空间
“三星堆奇幻之旅”是中央广播电视总台以及北京理工大学数字表演与仿真技术北京市重点实验室联合开发，的大型沉浸式数字交互空间，创新性地将三星堆考古发掘大棚、三星堆数字博物馆以及古蜀王国等场景通过即时云渲染技术为用户提供全新的沉浸式体验实现“破屏”融合传播是目前国内首次运用元宇宙机理配合大型文物发掘现场直播进行的开拓性探索。团队首次采用了“实时云渲染技术，将大型沉浸式体验需要的图形算力、存储需求放在云端，并通过实时音视频通信技术推送给用户从而让观众摆脱本地硬件限制，能够低成本地体验沉浸式交互。
“三星堆奇幻之旅”大型沉浸式交互空间
挑战杯·元宇宙
由共青团中央、教育部、人力资源社会保障部、中国科协、全国学联、北京市人民政府共同主办，由北京理工大学、共青团北京市委、北京市房山区人民政府承办的第十三届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛全国决赛于2023年3月17日-19日在北京理工大学良乡校区举行。由bat365中国在线平台官方网站数字表演与仿真技术北京市重点实验室研发，北京理工大学设计与艺术学院科研团队负责视觉设计的“挑战杯·元宇宙”大型沉浸式数字交互空间也在决赛期间线上正式开放。这是“挑战杯”办赛历史上的首个“元宇宙赛场”，也是元宇宙技术在教育领域的第一次大规模应用。
“挑战杯·元宇宙”是北京理工大学为第十三届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛专门打造的大型沉浸式数字交互空间，构建了总计10平方公里的元宇宙世界，此“空间”实现了四个”第一次“第一次通过大型沉浸式数字交互空间举办超大规模线上活动；第一次推出大型沉浸式数字校园；第一次构建可视化大学生创新创业成果库；第一次实现数字人与大学生参赛者同屏参与、同台竞技……
“挑战杯·元宇宙”数字交互空间
人群仿真
群体行为具有复杂性、不确定性、涌现性等特点，针对大规模人群行为建模、仿真、渲染困难等问题，提出了人群行为建模理论方法，为大规模活动人群规划建立行为形成和推演模型，揭示大规模活动人群复杂行为建模及推演机理，发明动态不确定性集结疏散的量子仿真方法,建立智能体、群体量子模型，基于量子纠缠特性生成心理决策模型，实现群体行为可计算、仿真高精度，在密集人群时空约束行为规划、群体路径规划、单-多群体行为多样性建模、大规模人群实时渲染、人群疏散行为态势分析等领域具有领先优势。
大规模人群行为仿真与推演
工程仿真
实验室利用先进的工程设计分析、仿真、可视化和虚拟现实技术，实现工业仿真控制、工程软件开发、工程仿真设计与计算、系统效能仿真评估、嵌入式系统软件测试、分布式交互仿真等领域软件研发。初步建立了计算仿真技术优势领域，如国防工业中的毁伤仿真，电子产品的跌落分析，分布交互式仿真、武器系统模拟仿真、指挥自动化建模仿真、训练仿真等。特别地，针对典型工业应用场景下维修性与保障性仿真、分析、验证和评估等关键技术解决和应用软件开发等，实现高精度物理仿真与渲染，“环-机-人”自主交互，构建仿真-验证-评估完备循环。
胸腹部介入治疗导航
面向胸腹部手术存在的组织结构模糊、器官柔性形变、呼吸运动影响等临床难点，突破了非理想采样高分辨重建、多模态图像配准融合、运动补偿与目标跟踪关键技术，成功研制出自主可控的胸腹精准手术导航平台，实现了术中低剂量照射下快速高清成像，大幅降低医患辐射暴露，首创了超声引导穿刺介入定位，开拓了手术方案智能规划、虚实融合安全预警、术中运动形变补偿等独有功能，提升了微创手术的结构分辨力、空间感知力、操作决策力。项目成果获批国家医疗器械注册证4项，赋能多家高端医疗器械企业，引领推动我国高端医疗器械行业发展。产品在北京协和医院、解放军总医院等多家医疗机构实现规模应用推广，开创胸腹肿瘤治疗新范式，推动胸腹肿瘤微创治疗的规范化、标准化、精准化，经济和社会效益显著。
穿刺手术导航定位系统