深度助推產(chǎn) 學(xué)研融合發(fā)展

依米 袁雯竹 羅穎娟 倪妮

2021年10月16—17日，2021國際自主智能機(jī)器人大賽于北京科學(xué)中心舉辦，各大高校的人形機(jī)器人“馴服”高手聚集于此，展開了激烈的角逐。大賽為人工智能、集成電路等領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)并培育優(yōu)秀人才提供了渠道，也為國內(nèi)外產(chǎn)學(xué)研交流搭建了橋梁，助力行業(yè)快速健康發(fā)展。

賽事生機(jī)勃勃，引領(lǐng)科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

國際自主智能機(jī)器人大賽從2019年開始舉辦，如今已是第三屆，參賽隊伍也從2019年的35支中外團(tuán)隊擴(kuò)大到2020年的78支，以及2021年的110支團(tuán)隊。此外，參賽隊伍來自歐洲、亞洲、非洲等，賽事的國際性也十分顯著。“三年來我們的組織形式日益規(guī)范，賽事活動日益豐富，參賽隊伍越來越多，影響力越來越大”，本屆大賽執(zhí)行主席、清華大學(xué)集成電路學(xué)院教授王志華表示，這些都充分體現(xiàn)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的研究與發(fā)展，不僅僅是社會的熱點話題，還是引領(lǐng)當(dāng)前世界科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量，是引領(lǐng)社會變革，推動科技發(fā)展的重要引擎之一。

在機(jī)器人領(lǐng)域的眾多全球賽事中，有些注重展示性，有些注重科普性，國際自主智能機(jī)器人大賽是憑借什么吸引到越來越多的團(tuán)隊參賽？為什么有越來越多的產(chǎn)學(xué)研各方參與到賽事中來？王志華總結(jié)為四方面：第一是自主，機(jī)器人提前完成學(xué)習(xí)，但在比賽時完全自主;第二是開源性，獲獎選手在競賽結(jié)束后需要把軟硬件提交開源平臺，供后來者學(xué)習(xí)改進(jìn);第三是學(xué)術(shù)性，大賽后續(xù)還會舉辦相關(guān)國際會議和競賽擂臺，營造學(xué)術(shù)研究氛圍;第四是客觀性，以競賽標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，不人為評判輸贏。

在王志華看來，連續(xù)幾年舉辦機(jī)器人國際賽事，其實還有著更深層次的時代背景。面對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的突飛猛進(jìn)，堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強(qiáng)作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，是大勢所趨。在這場革新中，人工智能無疑成為引領(lǐng)變革、推動發(fā)展的重要引擎，并將對經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。而機(jī)器人作為人工智能研究與應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也成為國內(nèi)外競技的重要賽道，舉辦自主智能機(jī)器人大賽成為推動全行業(yè)自主創(chuàng)新、高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手。2021年的大賽還特別設(shè)置創(chuàng)業(yè)論壇，讓機(jī)器人領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者與參賽選手暢談。

“通過舉辦大賽，搭建起人工智能與集成電路、軟件、機(jī)器人領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合。”展望未來，王志華希望：“我們的賽事成為‘學(xué)者’（這個學(xué)者是今天的學(xué)者以及未來的學(xué)者）展示學(xué)術(shù)成果、交流學(xué)術(shù)思想、啟發(fā)創(chuàng)新思維、積累實戰(zhàn)經(jīng)驗、發(fā)現(xiàn)創(chuàng)業(yè)機(jī)會的平臺?！?/p>

增加新賽道，提升競技寬度和深度

本屆大賽技術(shù)委員會主任、清華大學(xué)電子工程系研究生導(dǎo)師張春介紹，本屆大賽在延續(xù)往屆標(biāo)準(zhǔn)賽的基礎(chǔ)上，與時俱進(jìn)更新了3項新賽道，包括宮格賽、奪寶賽、競速賽。這些賽道的設(shè)置為大賽增添了更多趣味性，也對參賽者提出了更高的要求。同時針對疫情特殊性，本屆大賽增設(shè)了線上賽環(huán)節(jié)，包括標(biāo)準(zhǔn)賽和5乘5足球?qū)官悺?/p>

標(biāo)準(zhǔn)賽對機(jī)器人的運動性能要求較高，在一個類似于U字形的賽道上，機(jī)器人需要避開坑洞、障礙物，還需要跨過欄桿門洞、走過獨木橋，完成踢球進(jìn)洞、上下臺階等一系列復(fù)雜任務(wù)。宮格賽設(shè)置成九宮格，更多強(qiáng)化機(jī)器人在深度學(xué)習(xí)和人工智能方面的能力，考察機(jī)器人對不規(guī)則物體的識別，賽道中設(shè)置一些小型玩具和障礙物，機(jī)器人需要通過深度學(xué)習(xí)規(guī)劃行進(jìn)路線，在既定時間內(nèi)根據(jù)任務(wù)要求抓取給定的物品并放到出口。與其他幾項賽道使用30厘米高的小型機(jī)器人不同，奪寶賽需要使用65厘米高的中型機(jī)器人。尺寸變大，意味著可以執(zhí)行更復(fù)雜的運算，能綜合運用人工智能、無人駕駛中的視覺定位導(dǎo)航技術(shù)等，奪寶賽的機(jī)器人是真正具備自主能力和學(xué)習(xí)能力的。競速賽設(shè)置10米長賽道，單純考察機(jī)器人的跑步速度，希望選手在這個賽項中對機(jī)器人做更多的改造，大幅度提升機(jī)器人的行走、運動性能?！皺C(jī)器人發(fā)明數(shù)十年以來，一直希冀于其能跑起來，對機(jī)器人軟件和算法等有很多要求，目前只有很少的機(jī)器人實現(xiàn)了跑起來?！睆埓赫f，希望將10米競速賽做成機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)賽，成為業(yè)內(nèi)標(biāo)桿。

“近年來，國內(nèi)人形機(jī)器人的發(fā)展展現(xiàn)出蓬勃之勢，在與日韓等國的較量中迎頭趕上，但在高端機(jī)器人的研發(fā)上還存在一定差距，在某些細(xì)分領(lǐng)域，國內(nèi)機(jī)器人可與國外媲美，甚至超越?！痹趶埓嚎磥?，通過一系列機(jī)器人大賽和開源平臺，可以促進(jìn)行業(yè)快速發(fā)展。

學(xué)以致用，拒絕紙上談兵

屏息、注目、凝眉……在人形機(jī)器人行進(jìn)過程中，參賽者的心情，緊張又忐忑，生怕機(jī)器人走錯一步。經(jīng)過兩天激烈的角逐，南方科技大學(xué)Robot Never Get Tired隊（現(xiàn)場賽）和清華大學(xué)深圳研究生院THU-bot隊（虛擬賽）獲得一等獎。南方科技大學(xué)Thank you for spending so much time reading our team name隊、東莞理工學(xué)院Uranus隊等13支隊伍獲得二等獎，清華大學(xué)World One Big隊、中山大學(xué)SYSU-Dynamics隊等15支隊伍獲得三等獎，南方科技大學(xué)SUSTC kunkun隊、德國漢堡大學(xué)Hamburg Bit-Bots隊等14支隊伍獲得優(yōu)秀獎。

“我們從賽制剛公布就開始為大賽做準(zhǔn)備了，并在暑期進(jìn)行了大量的練習(xí)，即便大賽推遲舉辦，我們也絲毫不敢松懈?！?南方科技大學(xué)Robot Never Get Tired隊的隊長譚雍昊坦言，這也是他們獲得好成績的一大原因。在他們看來，每個人各司其職、團(tuán)結(jié)合作，才能將所有人的優(yōu)勢發(fā)揮到極致，感受機(jī)器人大賽真正的魅力。

機(jī)器人大賽中還體現(xiàn)著“傳幫帶”精神。來自華中科技大學(xué)集成電路專業(yè)的胡澳，曾是往屆大賽的參賽選手，2021年的他則成為了兩個本科生團(tuán)隊的帶隊老師?！氨荣悓λ惴ê途幊棠芰σ筝^高，要熟悉機(jī)器人舵機(jī)控制等”，胡澳坦言這對非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生“挺難的”，但參賽的過程收獲更多——遇見了學(xué)界大咖，也在與其他高校參賽者的交流中了解技術(shù)應(yīng)用情況。還有多位參賽者都表示，參賽可以鍛煉動手和探索能力，對學(xué)業(yè)和未來就業(yè)都非常有幫助。

拿到宮格賽冠軍的伍超杰，看上去淡定又輕松。他是清華大學(xué)電子系一名大四學(xué)生，這場比賽他最大的收獲是“訓(xùn)練了抗壓能力”，在面對各種現(xiàn)場的突發(fā)狀況時，他學(xué)會了沉穩(wěn)應(yīng)對。2021年春季學(xué)期，伍超杰選修了一門校內(nèi)機(jī)器人課程，“學(xué)以致用”就是他的參賽初衷。而這門課的主講老師也是本次大賽的技術(shù)委員會委員、清華大學(xué)電子工程系副教授張沕琳。

“清華大學(xué)電子系在大三會開設(shè)大量軟硬件相關(guān)課程，讓學(xué)生親手把算法落地到硬件場景上。”在張沕琳看來，學(xué)生學(xué)習(xí)不能是紙上談兵，還要能夠擼起袖子干工程。張沕琳認(rèn)為，企業(yè)想要的不是招進(jìn)來還要二次培養(yǎng)的學(xué)生。參賽可以極大地提升學(xué)生對復(fù)雜軟硬件系統(tǒng)協(xié)同調(diào)試的能力，更接地氣，就業(yè)更具優(yōu)勢。

機(jī)器人技術(shù)涉及多個細(xì)分學(xué)科，在清華計算機(jī)系、自動化系、精儀系、電子系、集成電路學(xué)院等都有機(jī)器人相關(guān)專業(yè)課程，考查學(xué)生多學(xué)科交叉應(yīng)用能力?！皡①悎F(tuán)隊可以使用官方提供的機(jī)器人，也可以自己DIY機(jī)器人，參賽者需要具備機(jī)械結(jié)構(gòu)、電子控制、圖像處理、深度學(xué)習(xí)、人工智能、運動規(guī)劃、基于視覺的導(dǎo)航和定位等多學(xué)科交叉知識?！睆埓罕硎荆瑱C(jī)器人比賽是一項綜合能力比賽，重點培養(yǎng)和考查學(xué)生的創(chuàng)新能力，并借此篩選出優(yōu)秀的機(jī)器人領(lǐng)域相關(guān)人才，打通高校與企業(yè)的就業(yè)渠道。