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          【創星空】從書海到探海 科研點亮夢想 陳賡班學生方亮研發無人化智慧書庫系統

          時間:2021-03-16作者:趙琳琳 歐陽龍謙文章來源:工學周報瀏覽:50

          方亮,2017級陳賡班學員,留校直博。榮獲陳賡創新人才獎學金2萬余元,曾獲第六屆中國“互聯網+”大學生創新創業大賽省級銀獎,“中電十所”數學建模競賽特等獎、全國大學生數學競賽二等獎等,申報國家發明專利1項,主持國家大學生創新創業訓練、創新優勢培養項目等研發立項。

          “愜意的圖書館里,獨自享受充電的快感,手指輕輕觸碰屏幕,需要借閱的書籍自動飛到身邊……”2017年高考后的一個夢境,讓方亮著迷,夢與現實的距離,就是科技創新的距離。在不斷縮短夢與現實的距離過程中,方亮也逐漸找尋到奮斗的方向與價值,“靈光一現、步步為營、迭代創新、一念非凡”指引他的科研之路,也沉淀為他的團隊文化。

          夢境:奇妙的圖書館

          人類對科學的探索都是從“靈光一現”的奇思妙想開始的,向著目標勇敢地邁出第一步,無論成功失敗,都會距離科技文明更進一步。

          2017年,方亮考入哈爾濱工程大學,以優異的成績就讀于陳賡班。經歷了“五四杯”“啟航杯”等大型科創賽事,見識了師哥師姐們的奇思妙想,學校良好的科創氛圍喚醒了方亮心中那個奇妙圖書館的智能夢。

          “無人化智慧書庫系統”——方亮提出了一個大膽的設想,作為人們學習最普遍的公益場所,圖書館每天要接待數以千計的讀者,面對門類繁雜、數量眾多的書刊,讀者找一本書往往要花費很長時間,而圖書管理員整理書籍工作量巨大。該系統就是要通過智能感知、自主導航、高精度三維立體定位技術,由機器人代替讀者、圖書管理員去完成尋書、上架的過程,從而解決讀者尋書難、管理員理書難的困擾。

          方亮向其學業導師沈艷教授匯報了“無人化智慧書庫系統”的想法,“人類對科學的探索都是從奇思妙想、大膽嘗試開始的,向著目標勇敢地邁出第一步,無論成功失敗,都會距離科技文明更進一步?!痹谏蚱G的鼓勵幫助下,在學院和學??萍紕撔缕脚_支持下,方亮與學校圖書館建立了聯系,為后續的實驗奠定了基礎,同時也開啟了方亮心中的科創大門。

          夢想:無人化智慧書庫系統

          “量子熵”代表青年一代勇立時代潮頭,敢發思想先聲的科技創新精神。帶著這種勇攀科學高峰的科學精神與信念前行,便會“步步為營”,收獲意想不到的效果。

          方亮課后一有時間便泡在圖書館,查找資料,為他“靈光一現”的無人化智慧書庫系統找到理論支撐;他與圖書館的老師和讀者交流,了解他們需求,尋找技術突破口;他充分調研市場上投入使用的無人系統,為下一步的科創積累經驗。幾個月下來,“無人化智慧書庫系統”框架與雛形在他頭腦中明了清晰。

          在方亮的影響帶動下,精鉆軟件開發、操作系統的閔旭宇、張云杰,擅長圖像識別、語義分割、目標檢測的劉震、張家鑫先后成為方亮并肩作戰的伙伴,他們共同成立了“量子熵(QEntropy)前沿科技創新團隊”。在大家看來,“量子熵”中的量子是世界觀,代表科學的前沿方向,洞悉萬物的微觀本質;熵是方法論,引領創新的思路和方法?!孔屿亍砬嗄暌淮铝r代潮頭,敢發思想先聲的科技創新精神。希望大家能夠以此為導向,以敢闖敢拼的勁頭勇于創新?!狈搅琳f道。

          在校圖書館有關負責人的幫助下,圖書館的B1書庫作為團隊的實驗場地,方亮帶領隊員們反復進行“無人化智慧書庫系統”的實驗工作,2018年,團隊構建了第一代遙控探測平臺,結合RGBD深度攝像頭有效解決了對目標書籍智能感知和高精度三維立體定位問題;2019年,團隊在原有平臺的基礎上進行升級改造,逐步構建了第二代無人自主立體智能感知平臺,通過搭載激光雷達和深度攝像頭,實現了機器人在室內無人書庫環境下的自主導航、動態避障以及對目標書架的三維稠密重建。

          從2018年至今,“量子熵前沿科技創新團隊”已由當初的3人發展到現在的13人。隨著團隊成員的增加,“量子熵”團隊注入了新鮮的血液,在技術交流的過程中,隊員們的智慧不斷碰撞,基于“無人化智慧書庫系統”項目,技術上不斷創新,距離團隊的夢想也越來越近。

          夢續:無人化智慧走向深海

          “迭代創新”,重復改進或創造新的事務,這是發現問題、迅速求解、獲取和積累新知識的過程,為科研帶來無限可能。

          實現一個項目的“迭代創新”并非易事,在這期間會遇到許多“卡脖子”的“硬骨頭”,方亮帶領團隊在堅守夢想中團隊煉就科研素養。

          在前兩代智能感知平臺的基礎上,方亮創新性地提出智慧書庫系統數字孿生化的基本概念,摸索出了基于書庫立體智能感知機器人的無人化智慧書庫系統的有效解決方案。面向大規模無人書庫,基于信息物理系統,實現海量目標書籍的數字孿生體,可有效解決廣大讀者普遍存在的尋書難和圖書管理員的理書難問題,幫助讀者在茫茫書海中迅速找到目標書籍,幫助圖書管理員更科學、高效的調整書庫布局。

          無人化智慧書庫系統的構建相當于一個完整的系統工程,其不僅涉及單體機器人的智能感知、動態決策過程,更需要多體機器人之間的有效協同和群智涌現;如何提高書庫立體智能感知機器人與環境的動態交互能力,進一步提升智能化水平,形成一套能長期穩定運行的低成本智能感知與決策的前端后端框架,都是“量子熵”亟待解決的問題。方亮帶領團隊逐步探索無人化智慧書庫系統的解決方案,并以此申報國家發明專利。

          大二時,在《探測制導與控制專業導論》課上,結識了海洋裝置與控制技術研究所所長嚴浙平教授,嚴老師帶領方亮參觀了海洋裝置與控制技術研究所,講述了團隊的歷史。那一次,方亮被老一輩軍工人把滿足國家需要、國防需求作為人生追求的使命感深深感染,墻上的十二字箴言“敢想、敢為、敢贏,求真、求實、求嚴”始終縈繞在腦海。方亮找到了心中的興趣,找到了科研報國的方向,樹立了海洋強國的理想信念。從那時起,方亮思考將智能感知技術從地面延伸到水下,追隨嚴浙平教授學習水下無人系統相關技術,他的智能夢也變為更廣闊的海洋強國夢。

          夢圓:為夢境插上現實的翅膀

          “一念非凡”,是在靈光一現、步步為營、迭代創新之后,實現科研項目的基礎創新、源頭創新、顛覆式創新的關鍵,以此推動社會生產力的發展、科技的進步。

          從夢境到夢圓,方亮經歷了靈光一現的奇妙,走過了步步為營的艱辛,跨越了迭代創新的鴻溝,他以敢闖敢拼的勁頭,將夢境還原為現實,為夢想插上一雙翅膀,實現了智能技術從陸地到水下的成功轉型,圓夢深海大洋。

          未來,方亮有兩個愿望,一是將繼續帶領“量子熵”團隊,將無人化智慧書庫系統進行升級,讓越來越多的人走進奇妙的圖書館,感受智能科技為生活帶來的便捷;二是跟隨嚴老師所在團隊一同探索海底奧秘。

          編輯:趙琳琳 ?審核:金聲


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