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你知道「机器人世界杯」吗?这支中国团队拿过五次世界冠军

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来源:硬蛋网
2017-11-10 11:37:59

在人工智能的发展历史上,1997年被铭记为一个转折点。


1997年5月,IBM深蓝在国际象棋中击败人类世界冠军;1997年7月,美国宇航局的探路者号成功着陆,第一个自治机器人系统——旅行者被部署在火星表面;1997年8月,RoboCup的第一次正式比赛和会议在日本的名古屋与IJCAI-97联合举行举行,向能够击败人类世界杯冠军队的足球机器人发展迈出了第一步。


机器人踢足球的想法由Mackworth教授(加拿大英属哥伦比亚大学)于1992年首次提出,同年10月,日本研究人员在东京《关于人工智能领域重大挑战的研讨会》上,对制造和训练机器人进行足球比赛以促进相关领域研究进行了探讨,并草拟了规则和足球机器人和模拟系统的开发原型。


1993年6月,日本研究者浅田埝(Minoru Asada)、YasuoKuniyoshi和北野宏明(Hiroaki Kitano)等人决定创办机器人比赛,命名为RoboCup J联赛。随后得到国际研究者的响应,并扩展成国际性项目,于是,机器人世界杯(Robot World Cup) 应运而生,简称RoboCup。


RoboCup的第一场正式比赛是在1997年,当时只有4个国家的40支队伍参赛。中国第一次参加RoboCup是在2000年,第一次夺冠是在2010年。2010年6月,北京信息科技大学代表队在新加坡举行的中型机器人足球世界杯赛中战胜上届冠军荷兰爱因霍夫理工大学队取得冠军。自此,中国的队伍开始频繁地在RoboCup上出现。


7年前首次代表中国在机器人世界杯夺冠的这只队伍名字叫“water”,是北京信息科技大学在2006年组建,至今已有11年。随着学生们不断毕业,water队的主力队员们也换了一批又一批。11年间,water队参加了9次国际比赛,拿过5次世界冠军,最近一次就在今年7月的第21届RoboCup机器人世界杯。


这一次,我们独家采访了久负盛名的water队和指导老师。


这是一支什么样的队伍?


刚刚再一次拿到世界冠军不久,water团队气势正盛。在9月开学季,从water团队在招新简章上描述上可以看出water的理念与职能。


“这里是北信科机器人小组water,我们机器人小组是在机电工程学院管理下,由已经毕业的学长带队,为RoboCup中型组比赛建立的,并且在这个方向持续发展进步。我们团队不是社团,也不是机器人专业,我们是科研小组。”


“机器人小组的主业是RoboCup中型组比赛,但是平时我们也会展开很多培训,包括C语言,Arduino,电子电路,串口通信,图像处理,自主决策,路径规划,机器学习等。我们会带你走进科技的大门,体验其中的乐趣。”


RoboCup的足球赛目前分为5个组,分别是小型组、中型组、类人组、标准平台组和足球仿真组,分别针对机器人的不同形态。water团队专攻的是中型组的比赛,8年拿了5个世界冠军,同时也是中国在中型组赛事上唯一拿过世界冠军的队伍。


water团队现任副队长武永禄告诉硬蛋网,water团队的人数一直保持在80人左右,涵盖了大一、大二、大三的本科生。大一学生进入团队主要以学习各类知识为主;大二的队员一方面任务是培训新生,并领大一参加RoboCup的国内组比赛;大三的队员则是帮助大二、大一的队员制定培训计划、方向,同时带领大二的队员参加国际赛。大四的队员由于时间比较忙碌,基本不会参加water队的比赛。


值得一提的是,虽然往届的学生不会代表water团队征战RoboCup,但是一直会给water提供各式各样的技术、指导支持,这是团队自发的形成的行为。时至今日,2006届的创始人们还会时长回到学校,和water团队的现任队员们交流。


沉淀了十年的经验、技术积累,是water团队最宝贵的资本。


water团队的发展


世界声从没有横空出世。water团队刚建立的时候,是几个本科生爱好者自发组织的,他们从二手市场买来旧电机、摄像头等硬件,开始组装中型组的“机器人球员”。当时water队的指导老师王雪雁正负责管理实验室,看到这群孩子有自己的想法,觉得很值得支持,于是主动向院领导申请,让water团队的成员们到实验室来训练(当时在课外时间实验室不对学生开放)。


值得一提的是,当时在北信科,研究生中也有类似的爱好者专研RoboCup,但训练了2年并无明显成果。而water团队的创始成员只是几个本科生,却已经做出了“会动”的机器人,这引起了院领导的关注。终于,在王雪雁老师和院领导的大力争取下,water团队开始有了自己的第一笔经费,并于2006年在山东参加了第一场RoboCup国内赛。


2006年是一个机器人并不发达的年代,人工智能是真正的“人工智障”。据王雪雁老师介绍,当时学生参赛的时候,国内赛每组只有两台机器人,一攻一守。可由于设备陈旧,以及调试不当等多方面原因,比赛的前一天,两台机器人就坏了一台。学生们彻夜未眠,但还是没能修好。


第二天比赛的时候,学生们灵机一动,既然坏的是主“攻”的这台机器人,那不妨就把它放在守门处,也可发挥一定效果,然后把守门员调到进攻位置。这一调换不要紧,因为守门队员和进攻队员的程序不一样,调换后直接导致程序错乱,两台都不运行了。于是,water团队的第一次比赛就这样弃权了。


王雪雁老师回忆到,当时团队的气氛都很消沉。以当时的环境来说,学生能够申请到差旅费参加一个“机器人比赛”很不容易,没想到却以失败告终。因为那时候大学里整体的环境,并不像现在一样支持科技创新,所以也算蛮大的打击。但令人振奋的是,开明的院领导依旧给予了支持,原因很简单,当初研究生们没做出的东西,被这几个本科生做出了名堂,“必有过人之处”。


后来,王雪雁老师发现了一个问题。其他大学参加RoboCup的队伍,基本都是研究生博士,并且使用的设备,均来自第三方购买。相比之下,当时的water队不仅是清一色的本科阵容,设备上也是小米加步枪。于是老师和团队成员们开始想办法。


后来,water团队最初的几个队员被分配到博创科技任职——这是一家从事机器人技术的公司。于是在王老师和院领导的申请下,water对和博创开始共同投入成本,研发针对RoboCup中型组比赛的机器人。这对于water队来说是一个转机。


王雪雁老师表示,随着技术的不断进步,设备至少每3-5年就必须更新,这也是RoboCup的成本所在。“最早的电机我们用的是60瓦,现在是250瓦,这就是速度的提升,比如荷兰队的电机是250瓦,我们是150瓦,在速度上根本没办法和对方较量,你还谈什么策略呢?”


硬件短板的补足,是water团队在世界舞台上夺冠的关键。


宿敌荷兰队

如今的water队在RoboCup中型组比赛中夺冠已经惺忪平常。那么,在water队没有夺冠的赛季,基本上冠军都属于另一只队伍——荷兰爱因霍温理工大学TU队(以下简称荷兰队)。基本上,water队和荷兰队,包揽了RoboCup中型组的冠亚军。


荷兰队的优势是什么呢?王雪雁老师介绍,荷兰队和water队一样,都是“有传承”的团队,但和water队不同的是,荷兰队在RoboCup的投入更大。相比于water队大三带大二的阵容,荷兰队的“学长们”不乏60岁以上的往届生、博士生、专家学者们,硬件成本也堪称豪华。


2013年在荷兰举办的比赛上,荷兰王后Maxima也亲临现场观战。这一年,water队是冠军。



与荷兰队相比,water团队的优势在于策略。water团队的主力队员们介绍,荷兰队的机器人更像是科研产品,精准度高,但容错率也很小。water队每次在对站前,都会制定很多套作战方案。包括比赛期间根据对手的战术,及时更改程序,修改对战策略。这是water对出奇制胜的关键。


王雪雁老师告诉硬蛋网,荷兰队每次比赛前大概会有三套预案,如果比赛情况超出预案范围,荷兰队应变就会很困难,属于典型的“理论派”,而water对不断总结对手和自身的优势,成长速度比较快。


同样是在2013年,water队开始声名四起。一方面,中央电视台海外记者在荷兰报道了water队,另一方面,但是国足失利正遭到谩骂。中国在机器人世界杯夺得冠军,则给了很多人信心。一些大媒体纷纷报道了这件事情。



如今,人工智能大潮兴起。越来越多的学校、机构开始重视科技创新,人工智能培训。RoboCup的舞台上,中国队的影子越来越多。今年,上海交大在RoboCup小型组夺得了冠军。国内的各种类似赛事,更是接连不断。


RoboCup的理想是,在2050年,机器人足球队能够打败人类。这个理想背后,或者说一次又一次的竞赛背后,是不断推动各大学、各国的科研范围,推动科技创新与应用。RoboCup每年的难度都会增加,还有科学挑战赛与技术挑战赛等,目的就是不断提高参赛队伍水平,提高机器人的技术含量。


中国会有越来越多的“water队”出现,不只在RoboCup的舞台上。


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硬蛋网
dan_ce3ad3cb2a28
2018-12-31 17:36:53
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硬蛋网
dan_ce3ad3cb2a28
2018-10-29 17:39:58
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