编者按:近年来,我校师生秉承“唯实惟新,至诚致志”的校训,积极走出去参加合作、交流、学习、竞赛(技)、实践、探讨,满怀激情跑起来参与经济社会建设,师生团队在科技创新、专业技能、体育文艺、公益志愿等多个领域大放异彩,或争金夺银,或技惊四座,或造福一方,我们不仅有打造国之重器的海牛团队,有带领留守儿童走上春晚的心与馨志愿支教服务队,有手捧青少年科技最高荣誉“小平科技团队”的数学建模团队,有称霸大学生企业模拟经营竟赛的童杰成实践育人工作室,还有力压群雄勇夺全国第一的智能车队、在国际顶级赛事中一鸣惊人的Asterism战队等一大批宝藏天团……

喜迎即将召开的二十大,我们将持续挖掘、关注科大师生中那些宝藏天团,描绘科大人“为有牺牲多壮志 敢教日月换新天”的壮志豪情,展示科大人在教书育人旅途上辛勤耕耘取得的累累硕果,讲述科大人努力拼搏、服务社会、建设家国的感人故事。

“我们当时也不知道能拿到什么成绩,最后的结果还是很出人意料的。”近日,湖南科技大学Asterism战队在国际顶级学会比赛2022 COG RoboMaster Sim2Real第一阶段凭借优异表现荣获第1名,第二阶段斩获第3名。Asterism战队首次参赛就与众多著名高校,如东南大学中山大学、香港大学的选手们同场竞技,表现惊艳,赢得满堂喝彩。

▲Asterism战队三人组:廖扬志、夏昺宸、刘时轩

这一仗,蓄势待发

RoboMaster Sim2Real挑战赛依托一年一度的人工智能方向游戏领域的国际顶会IEEE游戏大会(IEEE Conference on Games,CoG),旨在通过仿真提升机器人的探索和对抗能力,考察动态环境中机器人定位、导航以及从仿真到实体的算法迁移能力。

湖南科技大学Asterism战队由2名指导老师,2名本科生及1名研究生组成。陈超洋和陈祖国两位老师负责指导,信息与电气工程学院20级自动化专业的廖扬志便是这个团队的队长,主要负责强化学习算法的调整改进和维护一套数据调用系统,视觉识别和定位算法则交由夏昺宸、刘时轩完成。作为队长,廖扬志统筹安排,考虑周全,让团队成员各司其职,各展所长。明晰的规划是取得成功的第一步,廖扬志在初期便设定了三个阶段:第一阶段为保底阶段,使用传统和保守的方法保证一个基本的结果。第二阶段是探索阶段,各个组员都采取激进的探索策略,尝试新颖的相对风险更大的方案。最后一个阶段是总结阶段,放弃所有新方案的尝试,对已有方案整合和深化,最后实现一个稳定版本。

进行有效沟通,及时总结问题是团队快速进步的法宝,在每个阶段开始与结束时廖扬志都会召开会议统筹进度、总结经验教训并对未来的进程进行更细致地规划。但在参赛过程中,成员们也会面临分隔几地的困境,团队会根据任务的不同种类和性质选用相对高效的沟通方法。“简单而不急切的需求一般通过qq群进行交流,出现重大问题则会直接电话沟通。”廖扬志说道,在一些复杂情况发生时他们也会采用腾讯会议进行屏幕分享和远程操作讨论。

机电工程学院21级测控技术与仪器专业的刘时轩负责激光雷达定位算法优化与改进,他同时也是湖南科技大学无人车研发团队的一员,在slam导航的研究上卓有成就。虽然这次参加比赛的高校实力强劲,作为新生队伍,他们不曾退却,选择迎难而上,“遇到强者反而会让我们心潮澎湃,更竭尽所能地去完善自己的AI机器人,与他们好好赛一场!”在最后冲刺阶段中,刘时轩白天上课学习完善自己,学好专业知识,晚上熬夜研究激光雷达的定位算法,争分夺秒利用时间。

这是湖南科技大学第一次参加IEEE-COG组织的比赛,也是机电工程学院机械工程专业研三的夏昺宸第一次参加以算法为主导的大型比赛。夏昺宸表示,之前学科竞赛的经验更多偏向于机械结构设计或是机器人设计,这次的算法赛对他而言是一次全新的挑战。在团队中夏昺宸主要负责计算机视觉(CV)部分,人工标记有效的数据并进行训练,根据数据实时评估并提高机器人的空间索敌能力,帮助团队进行联合调试。由于学业冲突,比赛阶段夏昺宸一直在校外做实验,每天只能挤出很零碎的时间解决团队的问题并改进代码,整个代码的大部分都是由另外两位队员搭建而成。他表示,他只能尽可能保证自己的部分少出错,并提前预测可能会存在的问题,尽量不拖团队后腿。“真的很感谢两位小伙伴的帮助才能使整个比赛顺利进行下去。现在回想起来其实并没有觉得很累,反而觉得比赛的那段时光很充实,很快乐。”夏昺宸笑着说。

这一天,来之不易

此次比赛的机器人为全自动运行的、经过官方改装的RoboMaster EP机器人。参赛机器人在3分钟比赛时间内,需要自主识别目标进行路线规划,完成对目标区域的激活,之后与环境中的对抗机器人进行博弈,根据任务完成效率和伤害综合表现的总分数进行最终排名。

参赛过程中困难重重,工科比赛的性质让团队面临很多突发的实际问题。在阶段性的测试中,团队出现了很多代码冲突的问题,而很多都是仅仅在某些特定的场景才会出现的。官方会在每次测试后发送相应的测试视频,成员们往往得逐帧查看,并对机器人的工作状态进行逆推。为了更好地为比赛服务,这一过程中团队甚至专门编写了几个程序来分析测试数据,并使用分析结果来改进机器人的性能表现。除此之外,团队会利用各自的经验和收集的资料,一起来讨论出可行的方案,加以尝试。同时会有几个方案一起进行,择优而出。在协调方面,廖扬志表示,由于大家都是竞赛、学业两手抓,难免会有力不从心的时候,团队中时间较充裕的成员便会帮助队友完成剩下的任务,大家都心往一处想,劲儿往一处使,不计较个人得失,而是作为一个整体向前冲,迸发团队的力量,绝不推诿与抱怨。

机器人直接变为“盲人”?在第二阶段的测试中,由于主办方有一部分库文件没办法部署,涉及视觉部分的核心位置,这可能导致整个机器人视觉部分受损害,成为“盲人”。得知消息后,刚刚完成实验准备休息的夏昺宸心急如焚,打开文件开始一行一行地查找会受影响的部分,花费1个多小时手敲了一份全新代替库,并把所有受影响的部分进行了一一替换,最后程序才能以基本接近原始状态的性能运行了。完成后,夏昺宸又需要继续完成新的实验,一刻都不曾停下。

据廖扬志介绍,备战过程中,单是Python代码就有将近7000行,涉及多种不同的方案和参数。维护这么大的代码相当困难,一旦出现隐性的bug导致结果不正常,会耗费团队几天甚至将近一个星期的时间才能发现。由于第二阶段是由官方来进行调试,一个星期只能有调试一次,而调试完的结果需要2~3天才能得到,团队试错机会有限,可以尝试的次数大大减少,再加上比较缺乏相关的经验,对比赛造成了很大的困扰。团队成员表示,人工智能算法从仿真环境到实际环境的迁移之路还很长,团队会吸取经验继续前进,路途中也随时欢迎有着热血的同学加入,一起创造机器人更多的可能性。

“他们从刚开始什么都不懂,只有一腔热血,到后面慢慢地引导,在专业方面越来越精进,比赛排名逐渐上升,也让他们更有信心了。”信息与电气工程学院陈超洋和陈祖国老师见证了这个团队一路走来的不易与进步,他们为团队在关于神经网络调参和结构设计方面给予指导并提供了资金资助,老师们也一直在鼓励团队往更高的台阶上走,表示会尽可能地给予相关帮助。

“对于我和我的队友来说,成绩并不是第一重要的,我们相信这一段大学里的经历一定将会在以后的日子里深刻地影响着我们,只要我们一直走下去,总会有个终点。能够做自己一直想做的事情,这本身就是最大的奖赏了。”廖扬志感叹道。参加比赛以来,夏昺宸受益匪浅,不仅结识了两位不同领域的优秀师弟,也为自身的研究方向提供了新的思路。刘时轩感受到了团队的凝聚力,他喜欢与自己并肩作战的队友一起创造奇迹的感觉,也记得懊恼时一起吐槽的模样。他们为这场比赛所流过的汗水、受过的挫折、散发过的光芒,都将沉淀于他们人格中的一面,成为这场战役中获得的勋章,别在胸前,背上行囊,迈向更遥远的地方。