TBSI 精品课程系列（一）玩转工业界:从智慧城市到iphone的“暗黑秘密”

从初春始至深冬，丰富的各类精品课程伴随着TBSIers （TBSI 清华伯克利深圳学院）走过每一个学年。从应用信息论基础、信息推论、智慧城市混合系统设计到数理统计与R语言应用、几何与拓扑数据分析，从材料化学、离散事件系统仿真到机械生物学、再生医学技术进展、移动设备和普适计算，每一门精品课程都具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教学管理的显著特征。每一门精品课程都得到了TBSI教师与同学们的热情支持，让我们一起来品味TBSI的精品课程。

精品课程一：智慧城市混合系统设计

Hybrid System Design for Smart City

课程背景

      从技术发展的视角来看，智慧城市的建设依赖于以移动技术为代表的物联网、云计算等新一代信息技术实现的全面感知。在课程开展前，将先开展为期两天的关于物联网和传感器技术应用的沙龙。在简单的相关编程教学之后， 通过体验一些简单的实例，让学员边动手操作边深入了解如何使用传感器和网络构建一个完整的物联网，从而实现端对端信息的传输与反馈。

课程设计

      各类建筑结构是城市的主体，本课程将围绕智慧建筑结构的设计、数值模拟、基于数据的结构健康监测以及基于可持续性和可恢复性的体系性能分析几个角度来讲述如何构建智慧建筑结构以及智慧城市混合体系。

PART 1

      建筑结构的模型建立以及力学性能分析是智慧建筑设计的第一步。由此，课程初期将以建筑结构的力学特征为基础，简单地介绍结构动力学以及如何采用有限元法建立数值模型。此外，相对于有限元建模分析，也将会介绍一系列实体实验的方法作为补充。

PART 2

      在现今物联网技术的应用中， 大量的数据对于整个物联网的性能提升起到了至关重要的作用。在课程的第二部分，将着重介绍数据处理，移动传感器网络设计以及基于传感器数据的智慧建筑结构健康检查技术。此外，该部分还将涵盖一些应用机器学习和深度学习的工程案例分析。

PART 3

      城市的可持续发展一直以来都是我国的重点战略目标，因此本课程的第三部分，将着重介绍基于可持续性和可恢复性的体系性能分析，通过学习风险评估、可靠性分析、决策制定等方面来实现对整个智慧建筑、城市混合体系的综合设计。

讲师简介

Khalid Mosalam 

      伯克利加州大学土木与环境工程系Taisei讲席教授、太平洋地震工程研究中心主任、清华-伯克利深圳学院教授。他的研究领域涉及结构性能分析和结构健康监测。他积极参与基础设施的评估和修复，例如桥梁和变电站，以及与建筑节能和可持续发展有关的研究。他的研究包括大规模的计算和实验，比如混合模拟实验。他是2006年ASCE Huber土木工程研究奖获得者，2013年伯克利加州大学公共服务校长奖，以及2015年EERI Earthquake Spectra最佳论文奖。

讲师简介

张林

      清华大学长聘教授，目前担任清华-伯克利深圳学院共同院长，是物联网、传感器信号处理领域的专家，IEEE Senior Member，其科研成果曾获得IEEE Sensys 2010最佳技术展示奖、IEEE CASE 2013最优论文奖、IEEE IPSN 2014最佳技术展示奖、中国-欧盟Dragon Star Innovation Awards 2015。研究涉及无线传感器网络的各个方面，包括系统体系结构、协议设计与性能优化分析、传感信息的提取与处理等领域，他重点研究应用统计信号处理、机器学习和信息论工具，解决海量传感数据的传输以及从中提取有效信息的计算传感问题。他的研究得到了中国自然科学基金委、科技部863计划、重大专项计划的资助，还得到了来自企业界的支持。

讲师简介

张旆

      卡耐基梅隆大学电子信息与计算机工程学院副教授。他于2002年在加州理工大学获得学士学位，2008年在普林斯顿大学获得电子工程专业博士学位。在普林斯顿就读期间，他研发了首个被实际部署的无线自组织移动传感器网络——ZebraNet，用于肯尼亚的斑马行迹跟踪。他近期的工作包括SensorFly（基于传感节点的自主微型无人机群）以及MARS（肌肉活动识别）。除了研究刊物的发表，他的工作曾被包括CNN, Science Channel, Discovery Channel, CBS News, CNET, Popular Science, BBC Focus在内的知名媒体予以专题报道。他也是初创公司Vibradotech的联合创始人。另外，他曾获得诸多荣誉，如NSD CAREER（美国国家科学基金会杰出青年研究奖）, Google faculty awards, Edith and Martin B. Stein Solar Energy Innovation Award, and a member of the Department of Defense Computer Science Studies Panel.

讲师简介

Hae-Young Noh

      卡耐基梅隆大学土木与环境工程系助理教授，同时也是电子与计算机工程系客座助理教授。她在美国斯坦福大学土木与环境工程系取得了博士和硕士学位，同时在电子工程系取得了第二硕士学位。她于2013年获得了谷歌教师研究奖，以及于2017年获得了国家科学基金职业奖。她的主要研究方向是间接传感技术， 使用统计学上的信号处理以及机器学习等相关技术来推测动力系统的信息，尤其是对于智能建筑结构和体系的算法开发 ，来实现节约能耗、提供安全可行、可持续化的环境，从而提升人们的生活质量。她目前的研究项目包括基于车辆的结构检测和基于房屋振动的人类以及环境的感测。

学生评价

“上个暑假我有幸参与了智慧城市混合系统设计这门课程，课程以一个相当别开生面的方式开场，我们在老师和远程专家的指导下用BeagleBone Black开发板自己搭了一个小的传感器系统，让我们对智慧城市的基石——传感网络有了一个直观的认识。在接下来的课程中， Prof. Mosalam带我们领略了土木工程这个传统领域是怎么被计算机技术、传感网络以及深度学习所颠覆的，是一门有趣有深度，动手动脑子的难得好课”——TBSI 2015级博士生周天。

精品课程（二）VCSEL激光器与硅光子集成电路技术最新进展与应用

课程背景

本门课程带你了解苹果手机的“暗黑秘密”。你将知道iphone7听筒上方为啥有一个小孔，脸靠近屏幕会暗，离开会亮？iPhone8将采用的3D深度视觉在硬件端技术上是如何实现的？三维识别、手势识别、虹膜识别、无人驾驶激光雷达等在传递空间三维信息的关键点在哪？被视为延续摩尔定律的有效方案之一的硅光子技术如何进入商业规模应用？

VCSEL全称为垂直共振腔表面放射激光(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)，简称面射型激光，是光纤通讯所采用的光源之一。由于其具有有体积小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域，是目前市场上手机、大容量交换设备和传输设备等数据通信网和通信设备的常用光源，也在激光打印，激光照明、3D扫描、汽车传感、条码扫描器等领域有广阔的应用前景。

 VCSEL基本原理就是传递空间三维信息，三维识别、手势识别、虹膜识别、无人驾驶激光雷达等许多我们熟悉的应用都通过它得到实现。它拥有许多优点，比如体积小，隐藏在苹果7听筒上方的仅有不到1毫米×1毫米的面积，但相对其他激光器它对技术要求更高、更严。

本课程围绕垂直腔面发射激光器（VCSEL）和硅光子集成电路技术当前最新进展和应用，重点探讨VCSEL激光器在局域网、高速数据中心、激光雷达和3D摄影等领域的应用前景；以及硅光子集成技术中的关键器件与封装技术的最新发展，同时进一步介绍硅光子集成技术的设计流程及应用，全面阐述其作为下一代可扩展、低成本和多功能光子集成平台的巨大潜力。

讲师简介

常瑞华（Connie Chang-Hasnain） 

　　美国国家工程院院士，伯克利加州大学工学院副院长、纳米科学与工程学研究组主任、电子工程与计算机科学系Whinnery讲席教授，清华大学“长江特聘计划”特聘教授，清华-伯克利深圳学院共同院长。她的研究领域涉及垂直腔表面发散激光、微电机系统（MEMS）可调谐光电子设置，以及纳米物质和纳米光电子器件，发表或合作发表了近500篇论文，参与了8本书的编写，拥有39项专利。常教授获得许多国际奖项，包括联合国教科文组织颁发的纳米科学和纳米技术勋章、IEEE David Sarnoff Award 成就奖、国际半导体化合物大会的量子研究獎、IEEE William Streifer 科学成就奖、OSA Holonyak 成就奖、古根汉研究员奖、德国洪堡科研奖、潘文渊基金会科研杰出奖等十余项奖项。2007年至2012年，她曾任Journal of Lightwave Technology光波科技月刊总主编。

讲师简介

郭浩中  

　　台湾新竹交通大学终身特聘教授，电子科技大学“长江学者奖励计划”讲座教授，清华-伯克利深圳学院教授，从事半导体激光器，III-V半导体材料混合物和器件研究超过18年，取得了许多杰出的科学成就。是半导体光电子学的全球领军人物。郭教授为垂直腔面发射激光器（VCSEL）、蓝光及紫外线激光器、发光二级管（LED）方面做出了重大贡献。他率先研究了III-V族和III族氮化物VCSEL，并展示了第一台室温GaN基VCSEL，实现了这一领域的真正突破。他曾获得多项奖项，包括2007年青年研究员奖，2007年国家科学委员会台湾吴大猷博士奖（前1%名的年轻研究员）、第十一届微光会议（MOC）贡献奖，并担任第十届MOC计划委员会主席（2011年）。

讲师简介

付红岩（Freddy Hongyan FU） 

　　清华-伯克利深圳学院副教授，主要从事光电子集成器件，光纤通信，光纤传感，量子通信等技术领域的研究。2010年至2017年4月，参与创建华为中央研究院光通信技术研究团队，并作为主要负责人，全面负责该大型项目的多团队、多部门、全球多地域技术研究管理，主导前沿技术研究。曾担任华为全光网络（AON）项目的项目经理，该项目聚焦下一代光通信技术，同时也是华为首个大型硅光子技术探索项目。其随后发展为公司旗舰研究项目，引领下一代光通信技术发展， 护航华为在未来光通信领域的领导地位，涉及骨干网、城域网、接入网、数据中心网络等应用领域的光电技术。发表或合作发表了50多篇国际杂志或会议论文，拥有授权/待批的美国/中国专利近20项，并担任十多个国际期刊审稿人。

学生评价

 “常教授和郭教授都是IEEE fellow也都是VCSEL领域的大牛，所以此次课程吸引 了很多来自工业界的工程师，企业技术人员。还有一些学员特地从其他地方飞到深圳来参加这次课程。由于各位学员都具有比较专业的技术和实际的生产经验，教授们讲授起来也很轻松，现场氛围很好。提到VCSEL的应用，郭老师就举例了VCSEL取代led应用于鼠标，以及苹果的face id技术。常老师也很幽默，对于VCSEL的另一个应用——激光雷达，常老师举例了她计算警察手里的激光雷达所检测的最大距离来避免罚款，我们都觉得常老师学以致用，她的研究也是紧紧地和产业相结合。现场学员也提出了很多专业性的问题，这些问题都和他们的工作相结合，教授们也都进行了解答”——TBSI2016级博士生纪一鹏。

TBSI作为一所高水平的特色学院，背靠清华和伯克利两大顶级学府的TBSI师资队伍也是超级豪华。

目前TBSI共有全职教师15名，预计今年将达到22位。此外，还有兼聘教师47人。教师队伍中包括中国科学院院士1人、中国工程院院士4人、美国国家工程院院士2人、新西兰皇家科学院院士1人、千人计划人才（含青年千人）11人、教育部长江学者8人、国家杰青8人、国家优青2人、深圳市海外高层次人才8人、深圳市高层次人才3人，高层次人才比例高达100%。

未来，TBSI的师资队伍有30位来自清华大学，30位来自伯克利加州大学，另外将在全球范围选聘60-70位最优质的师资。同时，TBSI还邀请工业界导师加入，并与腾讯、大疆、比亚迪、中兴通讯等高新企业成立产业顾问委员会，开展产学研合作。

本文转载自“清华伯克利深圳学院”公众号

编辑：韦菲菲