校园里的“奇幻家园”

来源:解放军报作者:陈 卓 何明达编辑:袁鹏责任编辑:牛锐利
2019-05-28 09:20


“想”去哪儿就去哪儿的脑电波控制轮椅是“奇幻家园”的代表作,获得过全国机器人创新设计大赛特等奖,图为学员们在调试设备。何明达摄

“重磅消息!我们的注意力评估系统也被纳为了学校实验室科研项目之一!”手握项目立项书的学员王雪松几乎是一路小跑,冲进了空军工程大学空管领航学院机电创意俱乐部。

4名核心骨干的小小梦想,50多平方米的空间,6个月的组建时间,空军工程大学空管领航学院机电创意俱乐部,发出了耀眼的光芒:11次参加全国各类机器人大赛,先后获全国工程机器人大赛特等奖、全国教育机器人大赛特等奖、全国机器人创新设计大赛一等奖、“软银杯”机器人技能大赛一等奖等,获批中国大学生创业基金项目科研基金……

“科幻味”十足的家

门外的走廊,按照机场跑道样式设计。头上的吊顶,是一片蔚蓝色的天空。每次穿过这条“跑道”,往走廊尽头的实验室进发,王雪松都会情不自禁地放慢脚步,抬头望一眼头顶的“蓝天”。实验室的名字是大家一起碰出来的——奇幻家园。俱乐部成员也都有自己的编号,“一号”便是“领头雁”王雪松。

别看他们年龄小,清一色的“97后”,却各有所长、不容小觑。“一号”王雪松是“计算大师”,精通程序算法;“二号”吴斌是“图纸大拿”,机械原理、电脑画图运用娴熟;“三号”丁力擅长机械拼装,螺丝刀是他最亲密的“伴侣”;湛蓝的弧光闪烁下,电烙铁在“四号”刘豪手中游刃有余……

“小航,开灯。”瞬间,“奇幻家园”一片明亮。王雪松的每一次呼唤,就像在呼唤自己的孩子,这个实验室的照明智能声控系统也是他们的“杰作”,被他们亲切地呼之为“小航”。

实验室里处处充盈着科幻的“味道”。刚进屋,丁力就迫不及待地介绍起他们的成果:“这个脑电波控制轮椅是我们的代表作,获得过全国机器人创新设计大赛特等奖;这套基于视线的键鼠共享系统,站上过全国工程机器人大赛的领奖台……”光是陈列在实验室的获奖作品就有8件,每一件背后的故事丁力都如数家珍。

偌大的墙壁,满满当当。上面展示着俱乐部从组建至今参加比赛及获奖的“全家福”,一张中央电视台新闻联播报道的截图格外显眼:12寸的照片上,王雪松坐在轮椅上,头上布满线路。“当初调参数的时候,我可没少被他撞。”吴斌抢着“吐槽”。

脑电波控制轮椅是通过意念控制轮椅行动,意为“想”去哪儿就去哪儿,但在调试的过程中频频出错,轮椅在走廊里左右乱撞,“苦命”的吴斌成了活生生的撞击靶。说到这儿,实验室里响起了阵阵笑声。

实验室里,多区域的270度视角组合电脑显示屏,对于大多数人来说只是“科幻感”较强的视觉享受,但对于“画图高手”吴斌来说,那是“妙键生花”的绝佳战场。“‘奇幻家园’不能仅是头脑的风暴,更有实验室超强硬件的助力。”轻点着鼠标,吴斌的话语里透着自豪。

“八仙过海”各领风骚

直到今日,王雪松仍会常常想起去年9月的一个个不眠之夜。

那段时间,王雪松正迎战全国机器人创新设计大赛。为“跑通”程序,整整7天,实验室的灯就没有灭过。

由于编程过程复杂,王雪松不得不先将每一步过程记录到笔记本上,本子上密密麻麻的各种符号只有自己能看懂。

“成功了!”程序编写成功的兴奋劲儿还没过,新困难又接踵而至。“不行,信号进入处理器后无法输出。”沉思许久,王雪松决定换个思路。绕过处理器,把数据包直接叠加,凸显出有用信号。算法设计完毕,信号提取成功,示波器上呈现出明显的波形,与王雪松脸上欣慰的笑容交相辉映。此时,天空又一次泛起鱼肚白。

相比王雪松投入编程的“痛苦”,吴斌的图纸设计功夫总是显得那么“赏心悦目”。只见他双手在键盘上舞动,纵横交错的线性立体作品完美浮现在荧幕上。

在外行眼中,丁力干的活儿最缺乏技术含量,但大家都知道没他还真不行。安装机械臂时,每次为防止电路板被汗水短路,丁力都会用最长的螺丝刀,颤颤巍巍得像在“拆弹”一般。时针滴答,晨曦微露,起床号响起。他惊起直呼:“坏了!要出操了。”这样的场景,丁力已忘记有多少个了。

“他的手一直是新伤盖旧伤,没有这个一流的焊工是不行的。”遇到突发情况,团队总需要刘豪来完美“补缺”。在冰城哈尔滨的全国机器人创新设计大赛现场,主芯片突发故障。正当大家焦头烂额之际,“争分夺秒,重新焊一个芯片上去。”刘豪斩钉截铁地说。

不足指甲盖大的主芯片置于电路板中央,可操作空间狭小,稍有不慎就会烧毁周边器件。一手持镊子,一手拿电烙铁,刘豪像提着“绣花针”一样奔向电路底板,周围人的心都提到了嗓子眼。

半小时后,满头大汗的刘豪抬起头,按下开关,电机响起,现场一片欢呼。“脑电波控制轮椅”作品斩获大赛特等奖,这一幕也登上了中央电视台新闻联播。

“滚雪球”式的团队和梦想

在王雪松的心里,结识丁力是他最幸运的事。“我一下就被这个富有激情的兄弟感染了。”丁力也有同感。这是两个容易擦出智慧“火花”的年轻人。自从接触了人工智能机器人,丁力就一直有个大胆的想法:做用人工智能助推战斗力提升的先行者。这样的想法,迅速触动了王雪松的心。

那堂塔台飞行模拟训练课,王雪松本来是一个旁听者,没想到成了“领头人”。

“指挥飞机起飞,着陆时必须时刻注意航空器的运动状态!”在模拟训练过程中,这句每名学习航空管制的学员都要牢记的话,却激活了王雪松的灵感。“是否可以通过识别管制员眼部动作和语音指令,分析其注意力是否与口令相符,从而最大限度地提高训练效果?”课后,王雪松拦住了上课教员。

“这正是模拟训练系统缺少的注意力评估模块!”教员赵顾颢鼓励他们继续钻研下去。

从创意到创新,还有很长一段路要走。在得到认可后,“奇幻家园”的成员们全部动了起来。眼动识别、图像处理、数据通信等数据板块迅速建立,但提取图像的算法优化才是整个系统的关键所在。

“光靠判别眼部动作效果不佳。”丁力皱紧了眉头,“如果把头部动作信号也加上会怎样?与眼动配合起来调试,联合建模,能否得到最佳参数呢?”

头部信号的提取并非易事,刘豪灵机一动,引入了陀螺仪判别信号,解决了研发路上的又一“拦路虎”。一周后,“奇幻家园”设计的系统已经能够精准、稳定、快速地提取眼部动作信号,第一步构想初步完成。

战场环境瞬息万变,设备稳定性较差,容易受环境影响。虽小有成就,但吴斌还是想让作品更加贴近实战。“今晚注定又是不眠夜。”拿起手机看时间的吴斌突然呆住了,“屏幕解锁,虹膜识别,这不正是我想要的吗?”那一刻,吴斌狠狠亲了亲手机。项目汇报那天,吴斌饶有兴趣地分享了“看手机看出新天地”的故事,现场掌声雷动。

让每一个项目都与战争“联姻”。瞧,一份 “奇幻家园”出台的2019年度计划书,6项充满“硝烟味”的作品又悄然启动,越来越多的学员也开始报名参加……

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