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一项大赛的背后是一份念兹在兹的努力

作者:文/吕东光 图/王增强 高振钧 来源:宣传部 新闻中心 时间:2018-10-30 10:27

近日,“2018水下机器人目标抓取大赛暨人工智能与水下机器人高峰论坛”吸引了中央电视台等40余家媒体,“用机器人给大连人抓海鲜”的话题让大赛格外受关注。论坛汇集了4位中国工程院院士在内的1千余人工智能、机器人、水下机器人领域的专家、学者、政府与企业代表。大赛加论坛,其规模之大,气氛之浓郁,让大连这座城市也跟着热闹了起来。

创新科研管理模式,加强信息领域的科学布局,促进基础研究、应用技术创新。

该赛事由国家自然科学基金委、大连市人民政府主办,大连理工大学等多家单位共同承办,所展示的是30个团队、个人研制的水下机器人在真实海况下定点抓取和自主抓取水下生物的竞技盛况。

“与去年首届大赛相比,今年的比赛规格更高,参赛队伍更多,各方面研究工作都有长足进展,效果远远好于预期,我们要把它办成品牌赛事。”连续两届大赛承办单位负责人、大连理工大学校长助理罗钟铉说。

谈及比赛,参赛者有这样的同感:比赛不只是评选出个名次,而是通过比赛选出好的研究团队。“我们不在乎谁拿冠军,也不仅仅推动某个学科方向的发展,而是要推动人工智能在‘水下机器人目标抓取’这个全新领域的发展”,罗钟铉解释道。

“通过比赛促进基础研究、应用技术创新是国家自然科学基金委前几年在项目支持中的一个新尝试。”作为大赛的推动者、也是该学科领域的引领者,原国家自然科学基金委副主任、中国工程院院士高文说,“国家自然科学基金委不光支持水下机器人研究,10年前还支持了无人车挑战赛,还通过比赛支持过与空间图像处理有关的项目。这并不是我们的独创,美国等发达国家也在开展相关的比赛活动,并且有些方面比我们实施的早。”

根据学科特点,打破传统支持科研项目单凭“递本子”的做法,避免科研人员片面追求论文数量、从事低水平的重复性劳动,倡导“把论文写在中国大地上”;国家自然科学基金委在项目资助上不断实施新举措。

对此,国家自然科学基金委信息科学部副主任张兆田表示:“根据信息科学理论与实践密切关联、相互推动的学科特点,在某些场景尝试用典型验证平台来验证新想法、新概念及其关键技术,是一种科研管理上的探索。国家自然科学基金委信息科学部组织的面向科学任务的比赛活动,既关注科学理论突破,也关注相关工程技术难题的实现。通过比赛,可以进一步发现新问题,从而加强该研究领域科学基金资助方向布局的科学性。”

搭建科研活动平台,深化科研人员对科学问题的理解能力和科研团队的创新能力

那为什么选定“水下机器人目标抓取”作为比赛项目来促进科学研究呢?高文院士介绍:“机器人领域范畴很宽,相比于传统‘大个头’的水下深潜机器人,这次比赛的‘机器人’大小形状更接近生物类,它的性能更像鱼、爬行类的两栖动物,反映行动更快、更敏捷,我们把这种中小型机器人叫‘敏捷’机器人。研制敏捷机器人涉及三大科目,最主要的是目标识别。目标识别看似简单,其实错误识别率非常高,没有很好的基础研究根本做不好,一是识别对不对,一是识别快不快,快不快是工程问题,对不对需要理论研究工作。”

“再一个是交互抓取。人通过监视器遥控机器人,检验的是人机合一的效果,考验技术熟练程度,需要工匠般的钻研精神。此项比赛的第一名由个人而不是团队获得,就是很好的说明。第三个是机器人自主抓取。尽管需要技术手段来实现,但这完完全全是个科研项目。它包括目标识别研究、定位研究、精准抓取研究、回收研究。一连串研究一环扣一环,比赛要想成绩好,哪一个环节都不能有短板。而写论文按常规写好一个环节就可以,如果不参加比赛,你都不会遇到这些问题,更谈不上研究了。”

从大赛中还可体会到,该项赛事与一般的以学生为主的学生类竞赛不同,它是在为科研活动搭建平台,学生是参与者,教师是主体。“其实,每个学生团队后面都有教授团队在支撑。”张兆田说:“通过比赛,可具体体现科学研究的进展,有利于研究任务实施与完成效果的评估,有利于团队之间科研人员学术思想碰撞和学术交流,进而深化科研人员对科学问题的理解能力和科研团队的创新能力。”

也正是本着这样的初衷,在大赛期间举办了人工智能与水下机器人高峰论坛,汇集了包括水下机器人研究在内的人工智能各领域的“大牛”以及知名专家、学者。论坛主办方,大连理工大学校长郭东明院士表示:“通过连续举办水下机器人目标抓取大赛及高峰论坛,围绕该领域的核心科学问题、关键技术和前沿方向开展深入的探讨与实践,服务海洋强国战略,助推我国海洋装备领域的繁荣发展。”

催生人工智能领域人才,人才培养、科学研究、社会服务有机统一,培养多学科交叉复合型人才。

从国家部委到地方政府,从高校到企业,支持和致力于发展人工智能和水下机器人的强大力量正在形成。在全球人工智能激烈竞争的当下,作为人工智能一个分支领域,“虽然水下机器人目标抓取研究刚起步,但我们的步伐并不慢,已经从跟跑到并跑。继续往前发展,就要求高校将人才培养、科学研究与社会服务统筹协调,满足国家对人才的需要”,罗钟铉表示。

人工智能是一个多学科交叉的集成性综合发展领域,对人才要求标准很高,需要具有多学科背景的复合型创新人才。那高校如何加强这方面的人才培养?高文院士建议:“不能一哄而上,盲目增设、扩大行政机构;也不能采取以我为主‘切蛋糕’的方式,脱离实际需要,造成人才资源浪费。要与国际人才培养体系接轨,按照人才市场的需求,从增设专业、学科方向上加强人才培养,除了注重计算机基础专业培养,还要增加数学、统计学、脑科学、神经科学等内容,为学生建立起系统合理的知识架构。”

而此次比赛就是关于人工智能在人才培养、科学研究上的一次综合检验。比如,大赛强调比赛环境的“真实性”,比赛场地从实验室走向海洋。这是比赛的“吸睛”之处,但也给比赛增加了相当大的难度。与陆地实验相比,近海实验环境更为复杂,研发和制作机器人不仅涉及人工智能领域研究,同时要考虑海洋环境的各种干扰因素,需要多学科协同创新。

“这也正是大赛‘魅力’之所在,因此在国际大赛中独一无二”,高文院士介绍:“目前,国际上研制的敏捷机器人都比看谁游得快、动作更花哨,能不能编队、布阵,总之,以游动为主。而研制的装备机器人大都‘傻大黑粗’,用于海洋观测、勘探、抢险等工程作业,像捕捞海产品的机器人几乎没有。因此,我们研制的‘敏捷’机器人,希望它既‘敏捷’又能作业,其目的在于满足我国海洋经济发展需要。”

助力校企合作,以科研成果转化推动海洋智能装备升级转型,促进海洋经济可持续发展。

也就是说,大赛从满足国民经济发展需要出发,直接与解决人们生产生活问题相对接。北航自动化所联队领队文力说:“这个比赛能够把我们实验室的新技术、新想法快速地在这样一个真实海洋环境下与产业相结合,验证它的有效性。”

之所以大赛坚持这样的初衷,是因为满足中国人对海产品的特殊需求。据悉,我国的海产品不仅来自人工养殖,还来自发展纯自然环境下培育海产品的高端养殖业。但在捕捞方面,为防止拖网捕捞破坏海洋环境,水深20米以下的海产品都要“水鬼”一个个挖出来。从健康要求、工作效率、人工成本考虑,替代人工捕捞、升级改造轻型海洋智能装备,推进科技创新与实体经济深入融合势在必行。

创新链与产业链相连接,这是大赛的应有之意。张兆田表示:“国家自然科学基金委组织的科研活动以基础科学问题研究为主,为关键技术问题打基础,吸引高新技术企业参与和全社会对科技的关注与投入,把知识转化为生产力,协同提升国家综合创新能力。”

大连理工大学把握住国家自然科学基金委改革基金工作布局与调整的时机。“早在2014年,人工智能还没现在这么火,我们就瞄准了这个方向”,罗钟铉介绍,大连理工大学在2014年开展全校性的规划一流学科建设方案,软件学院等3个部门的信息学科加强整合、组建人工智能团队,将学科增长点定位在“水下机器人目标抓取”这一国际前沿的新方向上。

“之所以选择这个研究方向,是依托学校所处大连的地理优势以形成学科特色。同时,服务国家、地方海洋经济建设需要。”罗钟铉介绍,2017年4月学校与獐子岛集团股份有限公司联合建立水下机器人实验室,双方绕水下机器人环境感知与目标抓取、水下观测、生态监控等领域,建立全面产学研合作关系。在联合实验室的推动下,科学研究成果同海洋牧场产业有机结合,获得了国家自然科学基金委的大力支持。

獐子岛集团在此次大赛中对各参赛单位、个人的科研成果和技术创新表现出极大的关注,为促进“水下机器人目标抓取”科技成果产业化,集团董事长吴厚刚承诺,公司将提供500万元、1000万元的创新奖金,表示愿与专家学者共同开辟近海水下生物智能捕捞的新时代。

高文院士对此项研究也十分有信心:“大赛应该汇集了国内做水下敏捷机器人研究最好的团队。希望大赛继续与国际比赛接轨,我相信此项研究每年都会有一大步提高,几年下来研制的机器人就和人的抓捕效率差不多了。”

张兆田表示:“国家自然科学基金委信息科学部将组织专家进一步梳理水下机器人新的挑战和新的科学问题,以解决科学问题为导向,以需求牵引服务社会为目标,持续助力水下机器人科技活动。”

作为大赛的东道主,大连理工大学已经开始为明年的大赛进行筹备。罗钟铉表示,希望以此为契机,依托大连市和联合实验室,通过加强研发基地和平台建设,以及设立工程技术研究和创新创业专项基金,吸引国内高校及优势产业资源,将大连打造成水下智能装备设计、研发、孵化和制造基地。同时,学校已经着手增设“水下智能机器人”新专业方向,围绕该学科领域,形成人才培养+赛事+论坛+企业协同的闭环效应。

 本文刊载于【中国教育报】2018年10月29日 高教周刊.科学研究 

  http://paper.jyb.cn/zgjyb/html/2018-10/29/content_507744.htm?div=-1 

 

责任编辑:龙海波

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