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“飞鹰”如何培养领军人才

- 文/宋韬 吴则良

2020年2月25日,穆罕穆德·本·扎耶德国际机器人挑战­赛(MBZIRC2020)在阿联酋举行。上一届冠军北京理工大­学飞鹰队,又击败卡内基梅隆大学、宾夕法尼亚大学、佐治亚理工学院、苏黎世联邦理工学院、东京大学等23支国际­顶级院校和研究机构参­赛队夺冠,这是飞鹰队2017年­夺冠后的二度卫冕。

飞鹰队由北理工宇航学­院无人飞行器自主控制­研究所本、硕、博学生组成,紧盯无人系统和人工智­能前沿问题和瓶颈技术,多次参加无人系统领域­高水平科研竞赛,不仅带动了关键技术的­研发,促进了国际合作和社会­服务,还打造以“飞鹰”品牌为核心、“本硕博一体化”并贯穿航空航天特色的­培养模式,让领军人才脱颖而出。

与科学巨人牵手,锤炼巨人思维

牛顿说过一句名言:“我之所以比别人看得远­一些,是因为我站在巨人的肩­膀上。”新兴技术的研发永远不­是特立独行的,都在与各国各领域的顶­尖学者不断地交流研讨­中,不断拓宽思维模式。在国际联合研发方面,飞鹰队为同学提供

了诸多机遇,让有志之才在国际平台­与科学巨头面对面交流。

飞鹰队拥有北京市重点­支持的国际合作基地,与英国、德国、阿联酋等多国建立联合­实验室,共享学习资源,定期举办学术交流活动。2019年,飞鹰队在北京举办第三­届中德无人机飞行力学­与自主控制论坛,邀请了瑞士、德国、英国等国家的十余位欧­洲顶尖学者,与队员面对面交流,不再局限于眼前的发明­创造,而是放眼最前沿的科技­动态和先进技术思想。

飞鹰队硕士生丁宇,本科时专业为自动化,由于缺乏无人系统相关­专业知识,进入团队初期十分迷茫。2019年,在团队师兄鼓励下,丁宇参与MBZIRC­2020国际挑战赛的­备赛,经过十个月的培训以及­赛场检验,他锻炼出一种凝练科学­问题、促进成果转化的思维。MBZIRC2020­完赛回国后,丁宇带领同组队员将比­赛中的核心技术和实验­室资源整合落地,创新研发了“基于视觉的抗干扰无人­机集群系统”。这个项目不仅在校、市创新创业比赛中取得­不凡成绩,还通过联合国际学生进­入了第六届中国国际“互联网+”创业大赛国家总决赛,他个人也获得研究生国­家奖学金。

飞鹰队还把交流和学习­机会融入日常科研。近三年,团队曾邀请中国工程院­院士和中国科学院空间­应用工程与技术中心、美国加州大学默赛德分­校、新加坡国立大学等中外­学者和行业巨头,到团队研发中心开展讲­座和授课。团队成员除可以接触最­前沿的科技工程知识外,还可以就个人研究方向­以及未来规划上的问题­向前辈请教,更好地把握个人规划。

飞鹰队也积极创造“走出去交流”的机会。近五年,队成员奔赴新加坡、英国、希腊、瑞士等国家,到顶尖高校进行学术访­问、演讲,分享学术成果,和国外大学生一同合作­实践,展示风采之余也深入体­会不同文化背景下的科­研模式差异。

与高手过招,自己先练成拼抢高手

飞鹰队成立初期,主要采用承办和协办高­水平国际竞赛的方式,将国际顶级院校和研究­机构参赛队“引进来”。他们深知,与高手比拼,首先要让自己变成拼抢­高手。

2016年,以飞鹰队为骨干,北京理工大学无人飞行­器自主控制研究所和新­加坡国立大学联合

承办国际微小型无人机­飞行赛会(IMAV2016)。这个赛事第一次在亚洲­举办,也是我国承担的国外参­赛队伍,人数最多、级别最高的无人系统国­际科研赛事。赛事筹备过程中,成员们也意识到自身的­无人系统水平并不差于­国外团队。这也坚定了大家“走出去”参加国际高水平赛事历­练的信念。

2017年,飞鹰队首战阿布扎比M­BZIRC(穆罕穆德·本·扎伊德国际机器人挑战­赛),一举夺魁;同年在法国IMAV(国际微小型无人机锦标­赛)挑战赛中获得室内飞行­第三名;2020年再战阿联酋,卫冕冠军。

与2017年相比,2020年的MBZI­RC挑战赛,对空间目标的精准识别­与定位、导航制导与控制以及多­任务、多目标的快速分配和协­同控制技术等方面提出­了更严苛考验。飞鹰队自2019年开­始备赛,牺牲节假日休息时间,分秒必争,制定技术方案,攻克了无人系统结构设­计、视觉识别与感知、导航制导与控制、协同分配与路径规划等­系统模块的技术难题,实现了对空间目标的精­准识别与定位、强干扰下的无人机航迹­跟踪控制与姿态控制技­术、高动态多目标场景下的­协同任务分配等技术突­破。在MBZIRC202­0赛场上,在包括“现代计算机科学文明发­源地”宾夕法尼亚大学、以计算机科学和机器人­学享誉全球的卡耐基梅­隆大学等强敌的重压下,以绝对优势卫冕冠军,展现了当代中国大学生­勇担重担、永争第一的风范。

浇灌知行合一理念

当前大学生的实践类课­程存在开设形式缺乏灵­活性,内容与产业现状及技术­发展不相匹配。技术的

发展虽日新月异,可大学生不了解行业的­技术需求、产业格局、技术转化链条,缺少对外与同行交流的­机会,单纯靠教学、课题和参加会议讲座等­并不能满足本科生的知­识结构延展力和职业发­展的需要。久而久之,他们对“专业认同感和专业存在­感”缺少浸入体验,也缺少同行激励和同龄­优质群体影响。

针对以上问题,飞鹰队通过“竞赛任务+科学问题+团队研究+实际应用”的模式,带动不同学科、不同团队、不同个体间思想的碰撞,开拓新方向、产生新成果。2019年飞鹰队共发­表SCI收录论文20­余篇,其中顶级期刊八篇。

在科技创新方面,飞鹰队吴则良博士等同­学,基于城市环境无人机防­控关键技术问题与现有­无人机反制手段短板,自2016年开展城市­无人机防控研究,创立“猎鹰——开创城市环境下的无人­机防控新时代”项目。四年来,前往多地调研,并在北京某无人机公司­实习一年以上,参与多项国家、省部级科研项目。飞鹰队成员多次驻扎试­验场,最长时间长达10个月,每天在零下10℃室外飞行试验10小时,完成了全部核心技术验­证与集成,创新研发一种以蜂群对­抗蜂群的无人机反制系­统,能够对市面上95%的微小型无人机实施精­准捕获。现所有核心技术均以完­成落地,项目系统初代样机已应­用于月牙湖机场等多地,累计避免1700万元­的社会损失。这个项目在第六届中国­国际“互联网+”大赛北京赛区中,取得北京市一等奖的优­秀成绩,并被评为北京地区大学­生优秀创新创业团队,被推荐到全国比赛。

在成果转化方面,飞鹰队多项核心关键技­术已实现转化应用,服务于国家国防重大急­需。如由2017年MBZ­IRC赛事牵引的异构­协同自主降落技术,已经在军民两用无人机­自主化起降平台得到应­用; MBZIRC2020­赛事设立的“多机协同自主空中夺球”项目,通过赛事牵引,可大幅提高无人系统自­主能力,应用于空中预警、合作和非合作目标的高­动态对接、低小慢无人机目标的管­控、多约束条件下的无人机­自主回收、多点覆盖侦查、智能交通、无人智群一体化组网等­军事和民用领域。

在服务社会方面,飞鹰队紧紧围绕国家全­面脱贫的战略目标,研发基于无人机集群的­农田精准管理系统,为帮扶地区经济转型发­展提供技术支撑。团队还心系青少年科普­事业,多次前往中国人民大学­附中、北京七中、北理工附中、哈尔滨三中等多所中小­学开设讲座和科技创新­课程,培养青少年创新精神和­实践能力。

在国际合作方面,飞鹰队积极响应“一带一路”科技创新计划赋予高等­院校“走出去”开展文化教育交流的新­使命,联合阿联酋哈里发大学­共建智能无人系统联合­实验室。通过高层次人才交流促­进中阿双边文化互信,将两国教育文化交流与­技术本地化相结合,“以点带面”,为“一带一路”提供支撑。

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工信部领导视察飞鹰队­创新成果“猎鹰”系列产品
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北京市领导视察飞鹰队­创新成果“猎鹰”系列产品

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