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    我院博士生余芳文獲2019年國際大學生類腦計算大賽特等獎


    10月19日-20日,2019年國際大學生類腦計算大賽在清華大學舉辦。我院2015級博士生余芳文與昆士蘭科技大學、澳大利亞機器人視覺中心合作完成的參賽作品《NeuroSLAM: A Brain Inspired SLAM System for 3D Environments》(NeuroSLAM: 面向三維動態環境的類腦SLAM系統)在參與決賽的16支隊伍中脫穎而出,一舉奪冠并獲得30萬RMB獎金。

    本次賽事由清華大學科研院和清華大學類腦計算研究中心承辦,清華大學主辦,共吸引了來自國內外科研機構的200余支隊伍報名參加,參賽作品涵蓋了硬件、算法、軟件、應用等多個方面,經過嚴格的篩選與評審,最終組委會評選出16支隊伍晉級決賽。

    10月20日,16支隊伍在清華大學進行最終答辯。每支隊伍對自己的作品進行12分鐘的詳細介紹和演示,再由到場的評委老師進行提問、打分和評審。經過6個多小時的精彩答辯和評委們的專業和公正的評審,我院博士生余芳文擔任項目負責人及骨干的參賽作品《NeuroSLAM: A Brain Inspired SLAM System for 3D Environments》獲得特等獎。

    據悉,國際大學生類腦計算大賽從2017年開始舉辦,面向對象為國內外普通高等院校和科研院所在讀正式注冊的全日制本科生、研究生,可個人或組隊參賽,分為初賽與決賽兩個階段。賽事采用開放式命題,作品需以類腦通用智能系統為主題,作品可以是面向市場的創新應用或者是具有先進性的科研突破,其表現形式包括但不限于:機器人、無人機、 智能可穿戴設備、自然語言處理系統、人機交互系統、智能手機APP等,理論、算法、軟件、硬件或系統。特別鼓勵新創意、新算法、新應用。作品要求體現通用性、實用價值和應用前景,同時體現出與神經系統的關聯。

    余芳文的參賽項目是在Michael Milford教授、尚建嘎教授、胡友健教授指導下,與昆士蘭科技大學博士生Marvin Chancan等共同完成,項目以創造一種像人類一樣進行三維空間導航的智能機器人為愿景,致力于持續不斷推進類腦三維導航新理論、新技術、新應用的發展。該項目得到了國家重點研發計劃項目(No. 2016YFB0502200)、澳大利亞研究委員會Future Fellowship(No. FT140101229)、我校大學生自主創新領航團隊項目(No. 1610491T08)、湖北省軟科學基金項目(No. QLZX2014010)等資助。

    余芳文是我院2015級在讀博士生,分別于2012、2015年獲得軟件工程學士學位、計算機科學與技術碩士學位,并于2012年獲得華中科技大學工商管理學士學位。2017年8月至2019年8月期間,其在昆士蘭科技大學與澳大利亞機器人視覺中心進行博士聯合培養學習,師從國際知名機器人類腦導航定位專家Michael Milford教授,開展類腦三維導航相關前沿基礎理論與技術研發。他曾獲得10余項學術科技獎項,包括2019年國際大學生類腦計算大賽創新特等獎、2016國際導航定位學術會議IEEE UPINLBS 2016最佳論文獎、第十三屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽決賽二等獎、湖北省第九屆“挑戰杯·青春在沃”大學生課外學術科技作品競賽一等獎 、2016湖北省大學生創業大賽三等獎和最具網絡人氣獎、2016中國“互聯網+”大學生創業大賽湖北省銀獎、2015年全國測繪科學與技術博士生論壇優秀報告獎、2014全國高校GIS新秀獎、校研究生科技論文報告會特等獎等。在校期間還榮獲其他獎項30余項,包括研究生國家獎學金、國家勵志獎學金、空間信息拔尖人才獎學金(信才獎學金)、中海達優秀研究生獎學金、泰華獎學金、校十大優秀研究生標兵、校十大創新創業先鋒、校優秀共產黨員、校優秀研究生干部等。余芳文同學自2008年進入我校軟件工程專業學習以來,學習踏實刻苦、勤于鉆研,在學校及學院創新創業教育體系支持下,他積極探索、大膽實踐,取得了系列優秀成果,很好的展現了我院青年學子不畏艱難、攀登科學高峰的拼搏精神。

    參賽作品簡介:

    陸、海、空以及太空機器人的應用越來越廣泛,然而在復雜三維動態未知環境下,機器人三維自主導航仍面臨許多難題。而自然界中的人類和動物,比如蝙蝠,卻具有非凡的三維空間認知和導航能力。近年來,神經科學家們逐漸發現了大腦三維導航的神經機制。其中2014年諾貝爾生理醫學獎頒發給了位置細胞(Place Cell)、網格細胞(Grid Cell)的三位神經科學家John O'Keefe、Edvard I. Moser和May-Britt Moser,以表彰他們在發現大腦定位系統作出的杰出貢獻。這些重要發現也為項目團隊開發新的智能三維導航技術提供了重要靈感和理論基礎。

    該項目NeuroSLAM通過借鑒大腦三維導航神經機制,為機器人開發了一套全新的類腦三維定位與制圖系統。以低成本的相機作為主要傳感器,以連續的圖像流作為主要輸入來計算局部環境線索和三維運動信息。在此基礎上,基于多維連續吸引子神經網絡,利用3D 位置細胞(3D Place Cell)、3D方向細胞(3D Head Direction Cell)模型來表達機器人在三維空間的位姿,通過3D 網格細胞(3D Grid Cell)模型實現機器人在三維流型空間的3D路徑積分(3D Path Integration),并基于Local View Cell、 3D Place Cell、3D Head Direction Cell來編碼機器人的三維空間經驗,實現了機器人在三維環境下的同步定位與制圖。

    通過利用多組不同三維環境下的數據集對系統進行測試,系統能夠實現生成高精度、拓撲正確的三維經驗地圖,可支持三維環境中移動機器人的智能自主導航。

    此外,該項目從機器人學、計算神經科學、空間導航等學科交叉的全新研究視角,在對這些三維導航神經細胞進行計算建模的過程,也能幫助人們更好地理解大腦三維導航的具體工作原理。

    該項目針對腦科學與機器人導航領域一些非常前沿的關鍵科學難題從三維導航神經機理、三維導航細胞計算模型到機器人三維同步定位與制圖應用的系統性探索實踐,為進一步探究揭示大腦三維導航神經機理與構建類腦智能三維導航系統奠定了重要基礎,具有重要的科學意義與應用價值。


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