刘昊扬：动作捕捉 “智”造未来

动作捕捉 2022-10-29 14418

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撰文|童璟

责编|宫奥博

本期嘉宾：

刘昊扬，美国约翰?霍普金斯大学博士，教授级高级工程师、第十一批国家“千人计划”入选者、北京市西城区政协常委、北京市侨联委员、，诺亦腾创始人及CEO。

刘昊扬具有力学、计算机科学、应用数学以及机械等多专业交叉学科教育背景，在国际不同领域期刊与会议发表论文数十篇，并出版专著1部。曾在国外作为美国国家自然科学基金NSF专项的项目主要执行人在NSF大会上进行科研成果发布，在国内获得中国移动集团科技创新一类奖，其主持开发的产品进入中国、美国以及其他国家市场。

2012年底，刘昊扬团队实现了惯性动作捕捉核心技术突破，正式成立诺亦腾公司，研究范围波及传感器应用、模式识别、运动科学、生物力学及虚拟现实等不同领域。在自主研发的“基于MEMS惯性传感器的动作捕捉技术”基础上，诺亦腾推出了一系列具有完全自主知识产权的低成本高精度动作追踪及动作捕捉产品，获得业界的高度认可。围绕核心技术，诺亦腾现已开拓动作捕捉、虚拟现实、运动医疗、影视制作四大产品品类，在虚拟现实交互、游戏影视开发制作、医疗诊断与康复训练、机器人控制等领域中拥有众多应用实例。

2016年11月26日，深圳，大众进口（VGIC）新一代新车发布会在OCT创意展示中心举行。这场以科技感为主题的发布会采用了虚拟现实的方式发布，并实现了世界首次超百人的多人同场虚拟现实交互展示。

该VR体验的开发者是一家以动作捕捉技术见长的高科技企业——北京诺亦腾科技有限公司（以下简称诺亦腾）。所谓动作捕捉（Motion Capture），简单理解就是通过传感器使人体的动作被数字化记录和还原。目前，诺亦腾将其应用于影视、动画、游戏、虚拟现实、体育训练、医疗诊断与康复等领域，已成为全球用户数量最大的动作捕捉系统提供者。

换言之，这意味着我们看的某一部大片，有极高的概率采用的是诺亦腾的设备——例如在第六十七届艾美奖上斩获“最佳特效奖”等12项大奖的美剧《权利的游戏》，其特效制作公司就使用了诺亦腾的产品。

刘昊扬博士是这家世界顶尖动作捕捉企业的创始人之一。2010年，他离开了学习工作了10年的美国回到国内，并于2012年创办了诺亦腾。对于要做什么，做成什么样，诺亦腾从创建之初就有明确的定位，并清晰地体现在了公司名称上：诺亦腾“Noitom”是英文单词“运动”（Motion）的倒序拼写，代表了公司的目标是颠覆运动捕捉行业的格局。

今天的诺亦腾，用短短几年的时间就已将梦想变成现实。“我们大大推动了动作捕捉技术在全世界的普及。”今年初，刘昊扬在办公室接受了《今日科苑》记者的采访，讲述了他求学、工作和创业的经历，以及动作捕捉技术激动人心的未来。

“在霍普金斯求学最大的好处是可以接触新东西”

格子衬衫、牛仔裤，以及随手带来的一杯咖啡，出现在记者面前的刘昊扬看起来轻松随和，并且那么年轻——就像一位二十出头的男同学。但实际上，他是一名“75后”。1993年，刘昊扬成为同济大学建筑工程专业的一名学生。“同济所有奖学金都得过”的刘昊扬是一个不折不扣的学霸，因而顺利保送本校读研。

不过，他又是一名非典型学霸。如果时间倒回那时的同济校园，在羽毛球馆里找到刘昊扬的几率比较大。他喜欢运动，尤爱打羽毛球，常常吃过午饭就开打，有时候能一直打到天黑。在读书这件正经事上，他反而没有花费太多的时间力气，不过每逢考试，他依然能考第一名。

在刘昊扬看来，读书是相对简单的事。“中国的教材编写非常有规律，书看得多了，自然猜到哪些是考试重点。”但是他并不满足于好看的分数，这离真正的研究还差得很远。“当时我的论文研究方向是流体与固体的耦合，这其实是一个动力学问题。”刘昊扬说，他决定还是继续深造，“当时就申请了去约翰·霍普金斯大学读博。”

为什么选择约翰·霍普金斯大学，刘昊扬的理由很简单——工程力学专家、风工程创始人RobertH·Scanlan在这所美国名校教书。“他可以说是我们研究方向的开山鼻祖，当年我们读的都是他写的教科书。”抱着成为RobertH·Scanlan弟子的愿望，1999年，刘昊扬提前半年完成自己的硕士论文，赴美留学。

遗憾的是，由于当时RobertH·Scanlan年事已高，已经不再招收学生。虽然没能如愿，但刘昊扬还是成了RobertH·Scanlan研究组中的一员。RobertH·Scanlan不仅成为刘昊扬从中国到美国求学的动力，他的专业和敬业也深深影响了刘昊扬。“当时他已经80多岁了，还在搞研究、写论文，同时还站在讲台上给我们上课。平时他就住在学校的宿舍里，周末再开车从巴尔的摩回新泽西的家中。”

约翰·霍普金斯大学学科交叉融合的学术氛围也对刘昊扬有着潜移默化的熏陶。创办于1876年的约翰·霍普金斯大学是美国第一所研究型大学，在这所世界顶尖学府里，学生有充分的自主权选择自己听什么课程，学校也鼓励学生在不同院系间上课。

这为之前觉得读书很轻松的中国学霸刘昊扬打开了一个新世界。“在中国，学科垂直切割得特别仔细，但在约翰·霍普金斯大学，跨学科研究的学术氛围特别浓厚。”刘昊扬说，在霍普金斯大学求学最大的好处是可以接触很多新东西。读博期间，他把很多时间花在了数学、机械和计算机的课程上。

“学科的融合其实是科学技术发展的一个大方向，把一个学科的研究方法拿到另一个学科，往往有意想不到的作用和借鉴。”刘昊扬说，他非常喜欢这种多学科交叉碰撞及其带来的启示，在约翰·霍普金斯大学的4年里获得的看起来与专业无直接关联的知识，也为他以后的事业方向和人生选择埋下了伏笔。

“我肯定不是科学家”

通常来说，在读完名校、拿到学位、顺利毕业之后选择一所高校去教书做学问，是大多数人自然且理想的人生轨迹。曾经刘昊扬也是这样打算的，但是在毕业之时，对要不要继续“做学问”，他犹豫了。

“从宏观来看，只有在理论上的突破，才能在实践中形成领导性的方法，这是毋庸置疑的，但是对个人来说，要不要去做不是有明确使用价值的研究，其中的意义有多大，就不是很确定了。”刘昊扬说。

他的导师Takeru lgusa曾认为刘昊扬会谋一份教职，遂推荐他去美国国家科学基金会（NSF）接受培训，学习如何申请项目。“在美国做老师，意味着要做项目申请；要申请到项目，研究必须有一定的理论先进性，然而理论越是高深，与具体实践的连接就越薄弱。”刘昊扬意识到，做一名高校的老师，可能就意味着他将“陷入对这些抽象理论的不停思考”，而他真正想做的，是那些看得见摸得着在实际中有所应用的研究。

“所以，我肯定不是科学家。”刘昊扬如此自我总结道。

毕业后，刘昊扬进入一家工程咨询公司。工程咨询的工作需要丰富的专业知识，他所具有的力学、计算机、数学等交叉学科的教育背景恰可学以致用。进入公司后不久，恰逢公司拓展新业务，刘昊扬与老东家联合成立了一家新公司。这家名为Smart Bridge公司的核心业务是给桥做实验，然后提供维修方案。

判断一座桥是否需要进行修缮，他们首先要在桥上装传感器，通过传感器读取桥的动力数据。如果给很高的跨海大桥装设备，要么“把吊车开到桥上”，要么“坐快艇在桥底绕来绕去”。大吊车的“手臂”可以折好几折，工人就坐在一个篮子里慢慢下降，等降到合适的位置再去装设备。有时刘昊扬自己也会坐在篮子里慢慢下降，身下就是一望无际的碧蓝大海。

拿到数据之后，需要对数据进行分析，并形成报告。最终向政府决策部门提交的报告总是很厚，报告的书写要遵循诸多规范和条款，以及严谨的计算推导，耗费极大的时间和人力成本。为了提高效率，刘昊扬开发出一款桥梁评估商用软件Smart BridgeSuite，使用这款软件，评估报告可按条款自动生成。因为既节省人工，又便于查阅，这个软件在桥梁工程界很受欢迎。

在Smart Bridge工作的5年里，他经常看海。后来看得太多了，甚至有些发腻。他的工作和生活也遇到了这样的状态——佛罗里达州“天气永远那么好，每天都是蓝天白云，人们每一天似乎心情都非常好，在那里可以过得很悠闲”，然而，对于在佛罗里达州工作了5年的刘昊扬来说，他觉得这样的生活“没什么意思”，他想寻求新的改变。

周围的世界也在发生改变。2008年，那场席卷世界的经济危机让工程建筑业大受冲击。以桥梁修缮为例，当时美国很多州砍掉了60%到70%的预算，在经济危机的阴云笼罩之下，传统行业的恢复非常缓慢，遑论增长。与传统行业低迷不振形成鲜明反差的是，那些消费行业的高科技企业很快恢复了活力。这为刘昊扬指明了新的方向——在老本行之外寻觅新的创业机会。

“先看看方向会往哪里走，然后我们再往前多走一些”

诺亦腾诞生的关键事件之一，是刘昊扬与后来成为诺亦腾CTO的戴若犁的相识。对于动作捕捉行业来说，他们的相识，或许宣告了一个新时代的到来。戴若犁博士毕业于香港中文大学机械与自动化工程专业，相似的学科背景让两人成为事业上的合作伙伴。

为什么不在诸多伟大科技公司的诞生地美国创业？面对记者的疑问，刘昊扬回答得很坦诚。在他看来，尽管美国创造了无数高科技企业的崛起神话，但中国亦有独特的优势。比如，美国的软件工程师数量约是200万人，中国相应的数字在1000万左右，像北京这样的城市是全世界为数不多的高密集人才聚集地，中国又是世界的制造中心。换言之，首先，“在中国，想找什么样的人才都能找到”；其二，相比于美国，中国软件工程师起步的薪资相对低廉，对一家高科技企业来说，在中国创业的成本更低。

当时，全世界都欢欣于智能手机革命，那么，下一次科技的浪潮会在哪里？很多创业者信奉风口论，认为只有在风口上才能有所作为，但刘昊扬和创业伙伴并没有盲从。“市场当然有自己的发展规律，但是受太多综合因素影响，完全无法精准预测。然而，科技发展本身的规律大致是可循的。”他说，与其争先恐后地冲进风口，倒不如选择“先看看方向会往哪里走，然后我们再往前多走一些”。

具体要做什么，刘昊扬的判断标准有两个：其一是“做什么东西有前景”；其二是“做什么我们会比别人做得好”。前者需要有对科技浪潮的充分理解和对行业的深入观察，后者则需要他们的专业背景。

他们的判断是，随着传感器价格变得越来越便宜，未来传感器必将有越来越多的应用，尤其是与人相关的应用。“人其实就是一个力学模型。”刘昊扬说，如果从专业的角度来看，这与之前做的桥梁之类的建筑有相似之处。在人这个力学模型上装上传感器，获得一些数据，再将这些数据加以利用——刘昊扬认为，未来动作捕捉前景广阔，也是他所擅长的“会比别人做得好”的领域。

然而，这样的想法在一开始并没有得到资本的青睐。2010年前后，当时国内互联网创业盛行的商业模式是C2C（Copy to China），即复制照搬国外尤其是美国的某种成功创业模式，那些冠以美国某案例的中国版本的项目，更容易融资。

创业初始，刘昊扬也四处见过多位投资人，不过对于他们要做的事——动作捕捉，很多人完全不理解，甚至没有耐心听完。有一位知名投资人就曾问刘昊扬，这个东西美国做了吗？如果美国都做不出来，你为什么认为这是正确的方向呢？你为什么能做出来呢？

面对质疑，刘昊扬和合作伙伴没有选择放弃。刘昊扬告诉记者，现在来看，如果创业有值得分享的心得的话，那就是第一看长远，第二坚持做，“不愿意做长远的事，危害很大。” 为了攻克难关，有一段时间他们一边去另一家公司上班，一边在工作之余不断完善技术和打磨产品。到了2012年底，经过一年多的蛰伏积累，随着技术问题的解决，产品也即将成型，在朋友出资帮助下，刘昊扬和戴若犁成立了北京诺亦腾科技有限公司。

刘昊扬及其团队成员

他们的坚持很快得到了回报，他们的设备在动作捕捉行业横空出世，引起极高关注。不久，美国有线电视新闻网（CNN）在一部名为“Golf gadget made in China”的纪录片中报道了诺亦腾研发的一款名为My Swing的高尔夫训练设备。CNN说，这个产品包括电子电路、外壳、包装、绑带以及最终产品在内的所有部件都是“中国制造”，这是一个中国企业从纯制造业转型走向自主创新的典型范例。CNN还评价道，“留给诺亦腾的挑战就是在竞争中脱颖而出，迅速占领市场。”

正如CNN所说，诺亦腾研发了高科技产品，但市场会有什么反应？后来的事实证明，诺亦腾在市场竞争中很快站稳了脚跟并且脱颖而出。诺亦腾的成长有多迅猛？数据是最好的说明。刘昊扬告诉记者，短短几年时间里，诺亦腾的用户超过了其他所有动作捕捉设备用户的总和。那么，诺亦腾的“中国制造”为何能凭借一己之力颠覆动作捕捉行业的格局？

据了解，此前的动作捕捉主要使用光学动作捕捉设备，动辄要投入几百万甚至千万元。2014年，诺亦腾基于MEMS惯性传感器技术的全身动作捕捉设备一面市，就将具有百万元功能的设备售价降到了33万元，之后又降价至9.8万元，并因其灵活轻便、捕捉流畅自然和低延迟被行业评价为“最具性价比的动作捕捉系统”。

“我们是不是同价位最好的？肯定是。是不是最好的？那不是。但这不是因为我们做不到。”刘昊扬说，这其实是有意为之，是企业在不同发展阶段的市场选择。

“在诺亦腾之前，动作捕捉设备的中低端市场是空白，我们先用最佳性价比的设备来培育市场，这也是我们在一两年内做到最大客户量的原因。”

“希望当这个行业变得很大时，诺亦腾还是其中的一支力量”

说起动作捕捉，最容易理解的案例来自影视特效和动画制作，自20世纪90年代动作捕捉技术首次应用到一部电影中，电影的内容和制作流程因这项技术发生了巨大变革。诺亦腾在影视动画领域里主要有“动画预演”和“动作捕捉”两个应用方向，除了影视动画制作，诺亦腾还将目光投向了更多的领域和行业。例如，诺亦腾推出了一款可谓革命性的应用于高尔夫运动的专业研究工具My Swing Pro——该设备可以捕捉球手全身以及球杆的运动轨迹，教练依此可为运动员制定更加科学且可量化的训练计划，提高比赛成绩。同时，运动员也可避免因不合理运动而受伤。据悉，由于设备小巧便携，目前全世界有大量的顶尖高尔夫教练都是这款设备的用户。

2013年7月，刘昊扬在美国参加Siggraph展会

诺亦腾也正成为国内VR领域最具代表性的企业。和其他VR产品不同，诺亦腾的设备特点是提供全新的交互方式，直击VR体验的痛点，让用户产生有沉浸感的身体感知，从而真正进入虚拟的世界。在2017年1月举办的国际消费类电子产品展览会（CES）上，诺亦腾发布了一款Hi5VR手套，通过穿戴手套，用户可实现在虚拟现实中的交互。有媒体评价认为，该款产品将为VR输入方式带来新的变革。

诺亦腾的技术优势亦给医疗行业带来了新的诊疗手段。2016年末，诺亦腾发布了一款针对膝关节手术病人术后康复的智能护膝产品，通过记录步数和步态，可动态监测使用者的康复状况。

几年的时间，诺亦腾从行业的革新者变成了领跑者，不仅颠覆了传统的行业格局，也打破了人们以往对动作捕捉市场大小的想象。正因为如此，市场上开始不断出现诺亦腾的模仿者。

“技术市场就是这样，先做肯定有优势。但当技术向市场转化时，又要面临很大的挑战。一方面你需要培育用户；同时又有很多跟随者想要参与竞争，只要市场是新的，别人也都有机会参与进来。”刘昊扬说。

不过，即便有着被模仿的压力，但刘昊扬相信，诺亦腾一直前进在正确的方向上。今天诺亦腾在不同行业领域的垂直化尝试，也正是诺亦腾几年前商业计划书里的规划。“我们要用传感器或其他便利的方式获取人的动作数据，但这只是第一步。接下来必须结合行业的需求，以商品化的形式进入到该行业内，让更多的客户使用到它，只有这样，这项技术才算做起来了。”

“我相信，这一切都还刚刚开始。”刘昊扬说，不管是量化体育、医疗康复还是泛娱乐行业，都是前途璀璨的新兴行业，现在才刚刚起步。谈到未来，刘昊扬说他的期望很简单，“希望当这个行业变得很大时，诺亦腾还是其中的一支力量。”