陳文君

深圳特區(qū)報(bào)記者焦子宇/文葉雨楠/圖

在幽深莫測(cè)的海底，一臺(tái)機(jī)器人靈巧地穿梭于嶙峋礁石與搖曳珊瑚之間，精準(zhǔn)避障、自主導(dǎo)航、執(zhí)行任務(wù)，仿佛擁有一雙洞穿渾濁海水的“透視眼”——這并非科幻場(chǎng)景，而是香港中文大學(xué)(深圳)吳均峰教授團(tuán)隊(duì)在這個(gè)暑假全力攻關(guān)的現(xiàn)實(shí)圖景。實(shí)驗(yàn)室里，他們正用創(chuàng)新的“AI算法”為水下機(jī)器人打造感知系統(tǒng)，突破深海探測(cè)的“視力”極限。

“在水下1米，攝像頭就像高度近視了一樣，10米以上，電磁波失去傳播能力。”如何讓機(jī)器人在“視覺盲區(qū)”也能行動(dòng)自如？暑假期間，團(tuán)隊(duì)里的學(xué)生嘗試著為水下機(jī)器人打造一副“感官眼鏡”。

在距離港中大(深圳)約10分鐘車程的阿寶工業(yè)園區(qū)內(nèi)，一處看似堆滿雜物的普通廠房，推開門卻別有洞天，這里居然藏著一個(gè)酷炫的實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室里，一個(gè)由方形試驗(yàn)池搭建而成的仿真測(cè)試平臺(tái)還原了海底場(chǎng)景，池底鋪著3D打印的海洋生物群落與礁石結(jié)構(gòu)，復(fù)雜地形、珊瑚水草等細(xì)節(jié)應(yīng)有盡有。該系統(tǒng)能模擬出不同渾濁度的水下環(huán)境，并實(shí)時(shí)輸出高質(zhì)量的深度圖像和模擬聲吶數(shù)據(jù)，為快速驗(yàn)證水下機(jī)器人的感知、定位、導(dǎo)航算法提供仿真基礎(chǔ)。

試驗(yàn)池中，智能水下機(jī)器人正進(jìn)行著實(shí)驗(yàn)。面對(duì)池底鋪設(shè)著沙石珊瑚等海底常見特征物，機(jī)器人就像一位謹(jǐn)慎的“掃描師”，持續(xù)向目標(biāo)發(fā)射高頻聲波信號(hào)，并敏銳地捕捉、分析反射回來的特征信息，以此構(gòu)建對(duì)周圍環(huán)境的“聲學(xué)畫像”。

當(dāng)機(jī)器人沿螺旋軌跡繞行模擬礁石時(shí)，其搭載的相機(jī)憑借毫秒級(jí)超快響應(yīng)，精準(zhǔn)捕捉水下動(dòng)態(tài)光場(chǎng)每一絲微妙變化，仿佛擁有“閃電視覺”。如果進(jìn)入重點(diǎn)勘測(cè)區(qū)域，機(jī)器人還能啟動(dòng)獨(dú)特的“十字模式”，沿相互垂直的軸線進(jìn)行往復(fù)掃描。項(xiàng)目的學(xué)生負(fù)責(zé)人透露，單次這樣的實(shí)驗(yàn)就能產(chǎn)生超過50GB的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被用于訓(xùn)練新一代多模態(tài)感知融合算法，目標(biāo)是為深海機(jī)器人構(gòu)建“聲光聯(lián)合感知”系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)大三學(xué)生徐鑒恒，是團(tuán)隊(duì)里的“小師弟”，在博士生趙洪旭等師兄的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)如何標(biāo)定水下傳感器，比如調(diào)試整個(gè)水下平臺(tái)的精度旋鈕。“假期泡在實(shí)驗(yàn)室，值。因?yàn)榻鉀Q真實(shí)問題帶來的能力提升，遠(yuǎn)勝紙上談兵?！毙扈b恒說。作為課題“老手”的趙洪旭深有感觸：“暑假三個(gè)月，時(shí)間完整，心無旁騖，更能沉浸式攻關(guān)?？粗约涸O(shè)計(jì)的算法、推導(dǎo)的公式讓機(jī)器人在水下來去自如，成就感爆棚?！?/p>

剛從西安電子科技大學(xué)畢業(yè)加入團(tuán)隊(duì)的研究助理張騰飛，說出了許多同學(xué)假期留校做科研的心聲：“熱愛是唯一的通行證，我們?cè)敢庠诩倨谕度刖?、時(shí)間，去推動(dòng)哪怕一小步的科學(xué)進(jìn)步。同時(shí)，港中大(深圳)的學(xué)術(shù)條件和氛圍很棒，身處深圳還能零距離接觸前沿產(chǎn)業(yè)技術(shù)，吸引著不少青年人才慕名而來。在這樣的環(huán)境里從事自己喜歡的科研，遠(yuǎn)比假期里去度假更‘舒服’。”

吳均峰教授團(tuán)隊(duì)的研究目標(biāo)遠(yuǎn)不止于“感知”。“未來水下機(jī)器人不僅要‘看得清’，更要能交互，‘想得明白’。例如在海洋搶險(xiǎn)救援、水下勘探考古、環(huán)境保護(hù)等多樣化場(chǎng)景中，機(jī)器人需要具有自主規(guī)劃任務(wù)和決策，以及執(zhí)行任務(wù)能力，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的水下環(huán)境挑戰(zhàn)。”吳均峰說。

來源：深圳特區(qū)報(bào)