清华大学软件学院院长王建民：三维几何引擎人才培养的探索与实践

在中国，做一个完全自主的CAD系统真不容易。当年的SolidWorks, 现在的OnShape, 三维几何建模引擎用成熟的Parasolid, 几何约束求解器用流行的DCM, 自己专注做好应用就行，产品风行全世界。现在我们做一个自主的CAD系统，参数化机制、渲染、交互、应用自己当然要做好，关键还要研发出自主的有竞争力的三维几何建模引擎和几何约束求解器。俗话说“不要重新发明轮子”，问题是关键的时候人家不给你提供“轮子”，看看现在华为所面对的局面就明白了。好在我们很早就未雨绸缪，“轮子”现在做得也差不多了。

工业软件，就是“工业大脑”。三维CAD系统，是工业核心数据的来源，属于核心的研发设计类工业软件。三维 CAD 软件的两大底层核心技术：三维几何建模引擎和几何约束求解器，目前均面临严重的“卡脖子”风险，严重影响我国的技术自主创新以及信息和知识产权安全。

一般来说，国产几何引擎和约束求解器必须百分百自控，这是基本要求。

CAD 工具建立在几何内核之上，几何内核是一个软件组件，用于定义如何创建模型的几何图形。几何约束求解引擎是公认的CAD参数化设计的关键核心技术，是CAD的关键基础组件，技术难度大，可靠性要求极高，目前被国外垄断。

目前内核市场由1980 年代后期推出的Parasolid和ACIS主导，最新进入市场的内核是1996 年开发的C3D和 1998 年开发的 Convergence Geometric Modeler以及2010年华云三维（华天软件子公司）开发的DGM，2021年中科大九韶内核AMCAX；它们在 2013 年和 2011 年，2021年作为独立产品推出。ShapeManager没有出现在内核许可市场上，2001 年Autodesk明确表示他们不会进入这个业务。国家内核方面：（1）俄罗斯政府拥有的俄罗斯几何内核，目前尚不清楚它是否会商用，尽管提供了优于市场上其他内核的独特功能（2）中国：通过国家重点研发计划项目牵引，协同攻关核心技术，促进CAD内核专业人才培养，我国多所院校共同对三维CAD几何引擎卡脖子技术进行攻关，并且开源。

王建民介绍：

教育背景

1986-1990 北京大学计算机科学与技术系 学士1990-1995 清华大学计算机科学与技术系 硕士、博士

工作履历

1995-1998  清华大学计算机科学与技术系  讲师1999-2001  清华大学计算机科学与技术系  副教授2002-2003  清华大学软件学院 副教授2003-现在   清华大学软件学院 教授、博导

学术兼 职

工信部工业互联网战略咨询专家委员会委员(2018年起）《计算机集成制造系统》杂志(EI 源刊) 主编(2018 年起)全国信息安全标准化技术委员会大数据安全标准特别工作组组长（2016年起）国家重大科技专项“核高基”基础软件方向实施专家组 成员（2008-2013）国家“十二五”863计划先进制造技术领域制造服务技术主题专家组 成员国家“十二五”863 计划先进制造技术领域“面向制造业的核心软件开发”重大项目总体专家组 组长ISO/IEC JTC1 大数据研究组（SGBD） 成员（2014年起）中国计算机学会数据库专委会委员(2006-), Petri网专委会委员(2008-2015), 大数据专委会委员(2012-)IEEE 过程挖掘任务组(IEEE Task Force on Process Mining)成员(2009 年起)

学术服务

2016年，WISE 2016 联合程序主席2015年，2016年，中国计算机学会CCF大数据学术会议 联合程序主席2014年，ACM SAC EE Track联合程序主席，BPM 2014 程序委员会 委员2013年, BPM 2013联合程序主席（过程领域国际顶级会议）2011年, APWeb 2011联合程序主席2011至2016年，中国业务过程管理大会（CBPM）指导委员会主席2012年担任服务计算国际会议（ICSOC） 博士生研讨会主席2009年、2011年，担任国际信息与知识管理会议（CIKM）程序委员会委员

讲授课程

本科新生研讨课，《大数据技术导论》，2013年起本科专业基础课，《数据库原理》，2002年起研究生选修课，《大数据系统基础（B）》，2014年起研究生选修课，《工作流技术基础》，2003年起

研究概况

互联网与大数据环境下高端装备制造跨生命周期管理，国家自然科学基金重大项目课题，2017-2021面向领域的大数据应用系统开发与运行平台，国家实验室大数据专项，2014-2016大规模过程数据管理与挖掘，国家杰出青年科学基金，2014-2017非结构化数据管理若干关键技术研究，国家自然科学基金项目，2011-2013面向特定应用的典型业务仿真技术与网构试验床 (2009CB320706), 973计划, 2009-2013基于软件水印的JAVA可信运行环境关键技术研究，国家自然科学基金项目，2008-2010面向领域的网构软件示范工程，973计划课题（2002CB312006），2002-2008水印关系数据库关键技术研究 ，国家自然科学基金项目， 2005-2007基于过程度量和挖掘适应性工作流管理系统关键技术研究，国家自然科学基金项目，2004-2006产品全生命周期管理系统，国家“十五”863计划项目，2002-2004基于LaUD的以图搜图引擎开发，横向项目，2011-2012用户访问过程挖掘，横向项目，2011-2012基于云计算环境和非结构数据管理的第三代移动通讯互动社区应用平台，横向项目，2009-2012新世纪优秀人才支持计划，国家教育部，2006-2008

奖励与荣誉

教育部技术发明一等奖（排名第一）2018年 

获国务院颁发的政府特殊津贴 2014年

国家科技进步二等奖（排名第一）2014年

入选国家“万人计划”科技创新领军人才，2014年 

中国电子学会科技进步一等奖（排名第一）2013年 

入选国家科技部中青年科技领军人才， 2013年

教育部科技进步一等奖（排名第一）2012年

教育部科技进步二等奖（排名第一）2006年

国家科技进步二等奖(排名第四) 1998年

北京市师德先进个人 2006年

清华大学研究生良师益友名人堂 2013年 

清华大学研究生良师益友 2003年、2004年、2005年、2006年、2008年、2009年、2011年 

清华大学先进工作者 2005年、2007年

学术成果

特邀报告 

工业大数据技术，2016中国两化融合大会，国家会议中心，2016年8月26日-27日 

流程工业大数据软件技术的思考，国家自然科学基金委员会第157期双清论坛，北京会议中心，2016年3月30日-31日 

离散工业大数据应用与挑战，中国大数据技术大会，北京新云南皇冠假日酒店，2015年12月10日-12日

Two Big Data Exemplary Applications in China，Cassandra Summit 2015，Santa Clara, USA，2015年9月22日-24日

Big Data Education and Research in Tsinghua University, ICDE 2015 Big Data Workshop, Soul, Korea, 2015年4月13日-17日

Replica and Its Consistency in Big Data Systems, ISO/IEC JCT1/SC 32 Big Data Standardization Open Forum, 中国北京，2014年6月12日 

学术成果——专利成果

——专利成果

1. 李德毅、王建民、张指浩、张勇、靳晓明；一种水印关系数据库管理的方法；专利号 ZL200310122488.7；授权公告日:2006年10月4日

2. 李德毅、张勇、王建民、赵东宁；一种向关系数据库嵌入和提取水印的算法； 专利号 ZL200310117358.4； 授权公告日：2008年11月26日

3. 王建民、张荣奇、李德毅、叶晓俊、张指浩；一种在英文文本中嵌入与提取水印的方法； 专利号 ZL200510077471.3；授权公告日:2008年2月6日.

4．王建民、张长江、王朝坤、李德毅；一种在计算机程序中嵌入和提取水印的方法；授权专利号：ZL200810119358.0；授权公告日：2009年11月4日

5. 王建民、王朝坤、刘璋、何申、何显波；一种视频内容的版权保护方法；授权专利号：ZL200810119359.5；授权公告日：2010-08-25

6. 王建民、王朝坤、何显波、刘璋、何申；一种流媒体视频内容版权保护中的编码与解码方法；授权专利号：ZL 200810119360.8; 授权公告日：2010年1月13日

7. 王建民、王朝坤、何申、何显波、刘璋；一种基于用户识别模块的播放内容权限范围的保护方法；授权专利号：ZL200810119356.1；授权公告日：2010-09-15

8. 王建民、王朝坤、刘璋、何申、何显波；一种使用用户识别模块的视频内容的版权保护方法；授权专利号：ZL200810119357.6；授权公告日：2010-06-16

9. 王朝坤、王建民、刘璋；一种基于歌词的数字音频时域压缩方法；授权专利号：ZL200910235724.3；授权公告日：2011-02-16

10. 王建民、王朝坤、余志伟、戴鹏飞；一种利用软件水印技术限制非法JAVA软件运行的方法；授权专利号：ZL201010621775.2；授权公告日：2012-11-14

11. 王建民、丁贵广、朱妤晴；一种基于云计算环境的非结构化数据的管理方法；授权专利号：ZL201010554537.4；授权公告日：2012-08-22

12. 王建民、丁贵广、张君；一种云环境中的文本索引在线更新方法；授权专利号：ZL201010554536.X；授权公告日：2012-02-29

13. 王建民、朱妤晴、李旭嘉、杨义繁、丁贵广；一种基于键值库的文件与结构化数据统一存储方法；授权专利号ZL201110272333.6；授权公告日：2013-05-01

14. 王建民、丁贵广、朱妤晴、衣国垒、杨义繁；一种键值库存储中柔性事务管理方法；授权号 ZL201210169301.8；授权公告日：2014-05-28

15. 王建民、丁贵广、朱妤晴、衣国垒、杨义繁；一种在键值库中进行分布式数据分析的方法；授权号 ZL201210190397.6；授权公告日：2014-06-08

16. 王建民、丁贵广、卓安、林丹；一种非结构化数据管理系统的可视化管理方法；授权号 ZL201210191620.9；授权公告日：2014-07-16

17. 王建民、丁贵广、龙明盛、姜晓伟；一种用于推荐系统的计算机数据挖掘方法；授权号 ZL201210193229.2；授权公告日：2014-05-28

18. 王建民、丁贵广、卓安；一种键值库辅助索引的构建与管理方法；授权号 ZL201210191624.7；授权公告日：2014-08-20

19. 王建民、丁贵广、卓安、黄向东；一种非结构化数据查询操作语言的解析与处理方法；授权号 ZL201210190832.5；授权公告日：2014-08-20

——编著

《软件保护技术》，王建民、王朝坤等编著，清华大学出版社，ISBN 978-7-302-31721-0，2013.7

——译著

《过程挖掘》，王建民、闻立杰等译，清华大学出版社，2014.6

《过程感知的信息系统》，王建民、闻立杰等译，清华大学出版社，ISBN: 9787302193364，2009.3

《工作流管理:模型方法和系统》王建民、闻立杰等译，清华大学出版社，ISBN:9787302081180，2004.1