中國航天科技集團(tuán)有限公司五院502所、華為技術(shù)有限公司、中國有色金屬工業(yè)技術(shù)開發(fā)交流中心有限公司、中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院……在今年第十九屆“挑戰(zhàn)杯”競賽“揭榜掛帥”專項賽上，有很多“硬核”企業(yè)前來發(fā)榜。
從人工智能、量子通信、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、生物醫(yī)藥到生態(tài)環(huán)保、油氣勘探、新能源新材料、大數(shù)據(jù)……本屆發(fā)榜的56家“硬核”企事業(yè)單位所發(fā)選題，覆蓋領(lǐng)域廣、技術(shù)含量高、攻堅挑戰(zhàn)大。
有難題發(fā)榜，憑本事揭榜。面對諸多科技發(fā)展前沿和關(guān)鍵核心技術(shù)難題，敢闖敢干的青年學(xué)子們無畏艱險，交出了令人驚喜的答卷。
華為發(fā)榜，AI質(zhì)檢技術(shù)誰來推陳出新
“我們與高校的合作是在一定的技術(shù)邊界內(nèi)探索人類的未來。”“我們公司只是放進(jìn)去一點東西，通過高校的力量來釋放，充分發(fā)揮高校學(xué)者的作用。比如，高校喜歡‘面條’，我們放了點‘味精’。”2023年3月，華為CEO任正非在內(nèi)部座談會上的講話刷屏網(wǎng)絡(luò)。
加強(qiáng)校企合作，促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化，為長遠(yuǎn)發(fā)展及科技創(chuàng)新突破提供支撐。當(dāng)華為理念遇上挑戰(zhàn)杯“揭榜掛帥”專項賽，一拍即合之下，擦出了許多火花。
華為云開發(fā)者聯(lián)盟總裁王希海介紹，他們在實踐中發(fā)現(xiàn)，隨著AI技術(shù)的快速發(fā)展，特別是深度學(xué)習(xí)在圖像識別領(lǐng)域的突破，計算機(jī)視覺已成為提高工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檢測效率和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵技術(shù)，但AI技術(shù)瓶頸依然較為突出。
在今年的“揭榜掛帥”專項賽中，華為公司發(fā)布榜單：“面向新質(zhì)生產(chǎn)力的AI質(zhì)檢助力制造業(yè)數(shù)智化創(chuàng)新”。
117所高校，近2000名學(xué)子組團(tuán)報名，經(jīng)嚴(yán)格篩選審核，華為在今年收到了115份創(chuàng)新方案。這樣豐碩的發(fā)榜結(jié)果，讓王希海感到很欣喜。
“我們看到這些參賽作品，不僅在算法優(yōu)化、模型訓(xùn)練等方面取得了顯著成果，更難得的是，他們還成功將AI技術(shù)應(yīng)用于實際工業(yè)質(zhì)檢場景中，有效提升了產(chǎn)品質(zhì)量檢測效率和準(zhǔn)確性。”王希海對本屆專項賽中奪得“擂主”的南京大學(xué)-明鑒智造團(tuán)隊印象深刻。
南京大學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘研究所在發(fā)展工業(yè)領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力方面有長期研究，指導(dǎo)老師葉翰嘉與周大蔚在模型復(fù)用、表示學(xué)習(xí)等方向發(fā)表多篇高質(zhì)量論文，相關(guān)研究成果也在工業(yè)界落地應(yīng)用。南京大學(xué)-明鑒智造團(tuán)隊成員徐興業(yè)告訴中青報·中青網(wǎng)記者，堅實的研究基礎(chǔ)，讓他們充滿信心，無懼挑戰(zhàn)，果斷揭下了華為發(fā)出的“英雄帖”。
針對選題，他們探索出了結(jié)合大模型做大小協(xié)同檢測的方案。對于輸入的待檢印刷電路板PCB圖片，可以使用不同小模型檢測，對小模型的檢測結(jié)果，用大模型協(xié)同復(fù)用，實現(xiàn)質(zhì)檢效率和性能的平衡。為應(yīng)對多變的真實工業(yè)生產(chǎn)場景中出現(xiàn)的新缺陷類型，還設(shè)計了動態(tài)核心集和知識復(fù)用等技術(shù)。
徐興業(yè)介紹：“我們的技術(shù)可以實現(xiàn)缺陷檢測模型的增量更新，使模型在預(yù)測新缺陷的同時，保留原有缺陷預(yù)測能力，存儲開銷能降低85%。”
創(chuàng)新性地運用模型復(fù)用技術(shù)，解決工業(yè)質(zhì)檢中數(shù)據(jù)稀缺、標(biāo)注成本高昂的難題；通過復(fù)用已有的高質(zhì)量模型，在小樣本情況下實現(xiàn)高效的質(zhì)檢，大大降低了質(zhì)檢成本，提高了質(zhì)檢效率……“這種將技術(shù)應(yīng)用于實際場景的能力，正是我們所期望看到的青年學(xué)子的創(chuàng)新精神和實踐能力。”王希海對這支年輕的團(tuán)隊高度肯定。
王希海覺得，“揭榜掛帥”專項賽是一種集創(chuàng)新性與實踐性于一體的競賽模式，它不僅點燃了大學(xué)生的創(chuàng)新火花，還加速了科技成果向?qū)嶋H應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。
“通過聚焦關(guān)鍵技術(shù)和重大社會課題，賽事有力推動了創(chuàng)新成果的應(yīng)用，助力突破社會生產(chǎn)實踐的重大技術(shù)課題。我覺得我們共同努力的方向，是深化合作、產(chǎn)業(yè)需求前置到人才培養(yǎng)階段，持續(xù)關(guān)注國家重大需求和科技發(fā)展趨勢，為青年學(xué)子提供更多展示和實踐的機(jī)會。我們也熱切期盼與更多高校及開發(fā)者建立合作關(guān)系，攜手推進(jìn)AI技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新與發(fā)展，共同探索AI技術(shù)的無限可能。”王希海說。
匯聚青年才智，空中無人機(jī)賽道百花齊放
體積小、成本低、靈活多能……人工智能加持的無人機(jī)相互配合采取行動，已被廣泛應(yīng)用于商業(yè)表演、安防救援等多個領(lǐng)域。在最近的珠海航展上，軍用、民用無人機(jī)百花齊放，集群無人機(jī)更是吸引了眾多觀眾駐足。
這種具有龐大市場空間和發(fā)展?jié)摿Φ臋C(jī)型，幾乎無所不能，但也面臨著巨大的發(fā)展難題——當(dāng)無人機(jī)失去外部信號，會怎么樣？電子科技大學(xué)的學(xué)生馮狄覺得，那將會是十分混亂的情景。“輕則任務(wù)失敗，重則所有無人機(jī)漫天亂飛，帶來巨大安全隱患。”
如何走出技術(shù)困局？在今年的“揭榜掛帥”專項賽上，中國電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所發(fā)榜“拒止環(huán)境下微型無人機(jī)集群搜索研究”，攜手青年科技人才，探尋出了“破局之法”。
“本屆共有23所高校青年學(xué)子科研團(tuán)隊參與‘揭榜’。”中國電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所團(tuán)委書記楊陽介紹。作為軍工電子國家隊，中國電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所對參賽選手提出了高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求——開展線下實物飛行比測。這對大學(xué)生團(tuán)隊的理論功底、操作水平、調(diào)試能力和現(xiàn)場反應(yīng)都是一次較大的考驗。
面對這樣高難度的比賽要求，青年們放開手腳、盡展才華、強(qiáng)強(qiáng)對決，楊陽評價：“我們在現(xiàn)場感受到了青年學(xué)子的聰明才智、蓬勃朝氣。這些年輕的團(tuán)隊，給了我們很大驚喜，非常值得點贊。”
電子科技大學(xué)的參賽團(tuán)隊有著響亮的隊名——“蜂行者”，他們也確實如同蜂群一般勇猛，在激烈角逐中，突出重圍，奪得了“擂主”。
我在哪？我們在哪？靶標(biāo)在哪？飛多高？他們敏銳找出了困局中的4個關(guān)鍵問題，并逐一擊破。
“我們通過雙目相機(jī)加IMU實現(xiàn)視覺慣性導(dǎo)航，有效解決了‘我在哪’的問題。還根據(jù)不同的計算單元設(shè)計了高性能GPU和國產(chǎn)化NPU兩款無人機(jī)，在保障所有功能的同時作出了國產(chǎn)化嘗試。”團(tuán)隊成員馮狄介紹，除此之外，他們還將全部算法移植到國產(chǎn)化算力平臺上，在將計算單元硬件成本降低80%的情況下，進(jìn)一步提高并優(yōu)化處理能力和視頻計算速度。
在實飛比測環(huán)節(jié)中，“蜂行者”團(tuán)隊的3組無人機(jī)編隊有序升空、緊密協(xié)同、精準(zhǔn)識別，在目標(biāo)位置實現(xiàn)了平穩(wěn)著陸，全程零炸機(jī)、零失控、零急停。在答辯中，他們闡述的通信策略、靶標(biāo)定位等核心技術(shù)創(chuàng)新性強(qiáng)、可行度高，在綜合研判后獲得了專家組的認(rèn)可。
“我們覺得挑戰(zhàn)杯‘揭榜掛帥’專項賽是一個非常好的讓青年‘挑大梁’‘當(dāng)主角’的機(jī)會。”楊陽告訴中青報·中青網(wǎng)記者，在團(tuán)中央和集團(tuán)公司支持下，中國電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所一直踴躍報名“揭榜掛帥”專項賽、積極參加賽題發(fā)榜。
他認(rèn)為，在“揭榜掛帥”專項賽中，企業(yè)“發(fā)榜”、高校“揭榜”，在讓企業(yè)了解把握當(dāng)前高校新技術(shù)“是什么”“怎么樣”的同時，把“創(chuàng)新鏈”和“產(chǎn)業(yè)鏈”精準(zhǔn)對接，實現(xiàn)了科研攻關(guān)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化由單一主體向多元主體轉(zhuǎn)變。
對于一些國家急需解決的重大課題、重點項目，如果僅一家單打獨斗，可能需要較長時間才能出成果、見成效。楊陽說：“以此次專項賽為例，一些團(tuán)隊提出的新思路、新方法，讓我們眼前亮、心底贊，仔細(xì)了解后，你會發(fā)現(xiàn)確實是非常有意義和價值的，有助于一些科研攻關(guān)的推進(jìn)。希望今后大家能團(tuán)結(jié)奮斗，更好釋放創(chuàng)新潛能、激活發(fā)展動能，使原創(chuàng)性、顛覆性科技創(chuàng)新成果競相涌現(xiàn)，加快轉(zhuǎn)化為新質(zhì)生產(chǎn)力”。
雙賽道打擂臺，探索天氣雷達(dá)精細(xì)化探測“秘笈”
氣象事業(yè)對國家發(fā)展具有極其重要的戰(zhàn)略意義、社會價值和經(jīng)濟(jì)價值，在防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、能源供應(yīng)與調(diào)配、城市建設(shè)與規(guī)劃、公共服務(wù)與生活便利等領(lǐng)域皆發(fā)揮重要作用。
目前，我國已建成世界上最大的天氣雷達(dá)觀測網(wǎng)，全國天氣雷達(dá)距地1公里高度覆蓋率達(dá)到43.6%。
高質(zhì)量的氣象服務(wù)需要高精度的氣象探測數(shù)據(jù)作支撐。中國航天科工二院23所航天新氣象科技有限公司副總經(jīng)理周亭亭表示，“氣象雷達(dá)是氣象實時監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)的‘排頭兵’，而毫米波云雷達(dá)是一種采用高頻電磁波對氣象目標(biāo)進(jìn)行高精度探測的新型氣象雷達(dá)，可用于降水、云、霧等氣象目標(biāo)的精細(xì)化探測，但其精細(xì)化探測特點也導(dǎo)致在探測氣象目標(biāo)的同時會接收到大量非氣象目標(biāo)的回波信號。”
當(dāng)前，氣象目標(biāo)回波與非氣象目標(biāo)回波的疊加，給氣象研究人員在判斷降水區(qū)域、降水特性、云底高度等天氣變化時帶來難題，影響氣象數(shù)據(jù)質(zhì)量。
如何破題？利用人工智能等先進(jìn)技術(shù)設(shè)計智能識別算法，從氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)中自動、精準(zhǔn)區(qū)分氣象回波與非氣象回波，以實現(xiàn)在復(fù)雜大氣環(huán)境下的非氣象目標(biāo)識別任務(wù)。
借助今年“揭榜掛帥”專項賽平臺，中國航天科工二院23所發(fā)布了“毫米波云雷達(dá)非氣象目標(biāo)智能識別技術(shù)研究”榜單，覆蓋了高校賽道和青年科技人才賽道，希望借此找到破題“秘笈”。
值得一提的是，為引導(dǎo)和激勵青年科技人才聚焦國家戰(zhàn)略需求和“卡脖子”技術(shù)開展科研攻關(guān)，幫助青年科技人才在科技創(chuàng)新中“挑大梁”“當(dāng)主角”，“挑戰(zhàn)杯”競賽在面向高校學(xué)生開放的基礎(chǔ)上，今年首次創(chuàng)新開辟了“揭榜掛帥”專項賽青年科技人才賽道，推出11個選題，開放競賽榜單，征集科研成果。
來自內(nèi)蒙古的錫林郭勒盟氣象局參賽團(tuán)隊最終獲得青年科技人才賽道特等獎，他們的項目令人印象深刻。
這是一支扎根在草原深處的青年科研團(tuán)隊。
在攻克思路上，團(tuán)隊使用傳統(tǒng)算法作為機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練中的先驗知識，基于人工智能領(lǐng)域的半監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)，進(jìn)行聚類分類判識。
“我們研制的算法將揭榜難題的判識問題轉(zhuǎn)化為分類問題，再轉(zhuǎn)為聚類問題，能夠在不依賴任何人工標(biāo)注或標(biāo)注集的情況下，僅利用單幅雷達(dá)圖像結(jié)果進(jìn)行模型迭代，獲得較好的判識效果與較高的判識效能。”錫林郭勒盟氣象局團(tuán)隊成員王宇宸說。
王宇宸表示，在毫米波云雷達(dá)的綜合回波強(qiáng)度數(shù)據(jù)中，創(chuàng)新算法分別有效分離了低空飛鳥、蚊蟲、大氣湍流等晴空回波，樓宇、山巒、避雷針等地物回波與氣象回波數(shù)據(jù)，取得了很好的效果。
對于錫林郭勒盟氣象局參賽作品，周亭亭說：“該團(tuán)隊設(shè)計方案具有高度的業(yè)務(wù)適用性和技術(shù)創(chuàng)新性，很好兼顧了實現(xiàn)效率與識別效果，作品基本可以直接拿來業(yè)務(wù)使用了。”
今年已是中國航天科工二院23所第二次發(fā)榜參賽，在23所黨委副書記齊穎看來，從專業(yè)技術(shù)角度而言，發(fā)榜單位提出行業(yè)內(nèi)具有普適性的技術(shù)難題，來自五湖四海的參賽團(tuán)隊發(fā)揮各自所長，提供很多創(chuàng)造性解決方案，青年人才的創(chuàng)新思維對于解決行業(yè)“卡脖子”難題、加速技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)升級很有推動力。
“從校企合作角度看，‘揭榜掛帥’模式鼓勵高校和企業(yè)之間的雙向合作，這種產(chǎn)學(xué)研深度融合既有助于企業(yè)得到高校的科研力量支撐，也使高校更快捷地得到企業(yè)提供的實踐平臺，幫助其研究成果更快工程化應(yīng)用。”齊穎說，高校學(xué)子在校階段就開始接觸行業(yè)高精尖技術(shù)，通過賽事平臺進(jìn)一步關(guān)注、了解企業(yè)乃至所在行業(yè)，有助于他們在科技創(chuàng)新中挑大梁、當(dāng)主角，利于個人長期發(fā)展。
聚焦新能源領(lǐng)域，為人民生命財產(chǎn)保駕護(hù)航
在政策和技術(shù)雙重驅(qū)動下，近年來我國新能源汽車產(chǎn)銷量快速增長，但隨之而來的因動力電池?zé)崾Э匾l(fā)的車輛起火事故時有發(fā)生，阻礙了產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。在此背景下，強(qiáng)化基于大數(shù)據(jù)的電池安全預(yù)警技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用已成為行業(yè)共識。
在國家市場監(jiān)督管理總局技術(shù)創(chuàng)新中心（新能源汽車數(shù)字監(jiān)管技術(shù)及應(yīng)用）常務(wù)副主任王澎看來，行業(yè)前期普遍面臨“預(yù)警時間晚、診斷精度低、故障識別少”等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，更缺乏統(tǒng)一、科學(xué)、公正的第三方測試評價平臺，導(dǎo)致安全預(yù)警技術(shù)研發(fā)遭受“盲人摸象”“閉門造車”問題制約，研發(fā)人員既難以精確對標(biāo)、精準(zhǔn)開發(fā)，更難以合作交流、融合創(chuàng)新。
在今年的“揭榜掛帥”專項賽上，由該機(jī)構(gòu)發(fā)布的榜題“新能源汽車動力電池故障分析及提前預(yù)警策略研究”引發(fā)關(guān)注，共吸引了全國84所高校、128支科研團(tuán)隊報名參賽，遼寧工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊便是其中之一。
“基于對新能源汽車行業(yè)和智能網(wǎng)聯(lián)車技術(shù)發(fā)展的觀察，多年來團(tuán)隊一直對電池運行期間的數(shù)據(jù)，如電壓、電流、溫度、絕緣電阻等，以及電池的理化特性和在不同故障狀態(tài)下的特點進(jìn)行深入分析。”團(tuán)隊成員、遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院控制科學(xué)與工程專業(yè)碩士研究生王浩說。
團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在新能源汽車動力電池故障分析及提前預(yù)警方面還存在著大數(shù)據(jù)智能化水平不足、電池故障機(jī)制認(rèn)知不足、電池管理系統(tǒng)的集成度和智能化水平低、缺乏故障診斷和預(yù)警統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等短板。
為此，團(tuán)隊經(jīng)過實驗分析，對預(yù)警算法進(jìn)行優(yōu)化，提出了“先定位，再判斷”的設(shè)計思路，并基于此開發(fā)了一種知識與數(shù)據(jù)驅(qū)動相結(jié)合的故障診斷算法。
“首先，針對故障電池單體難定位，團(tuán)隊提出了一種基于箱型圖和基尼不純度的風(fēng)險識別方法，這是一種無需構(gòu)建復(fù)雜模型的小樣本數(shù)據(jù)預(yù)測技術(shù)，此方法能夠有效減輕大數(shù)據(jù)平臺在實時計算中的壓力，從而提高系統(tǒng)的運行效率。”王浩說。
在定位到異常單體電池后，團(tuán)隊繼續(xù)深入分析不同故障類型的特征，設(shè)計一套基于專家系統(tǒng)的故障識別方法。“通過將異常單體歷史數(shù)據(jù)的特征與知識庫中的已有故障模式進(jìn)行比對，精確識別出具體的故障類型。”王浩說。
如今，團(tuán)隊創(chuàng)新提出的算法在實現(xiàn)快速定位故障電池單體的同時，也能顯著提高故障診斷的準(zhǔn)確性與可靠性，為電動汽車電池管理系統(tǒng)提供更為高效的故障診斷解決方案。
王澎發(fā)現(xiàn)，很多參賽高校團(tuán)隊不僅從理論層面進(jìn)行剖析，而且從算法層面進(jìn)行開發(fā)，將知識、理論、方法與人工智能、大數(shù)據(jù)、軟件等進(jìn)行深度融合。
“部分高校團(tuán)隊開發(fā)的算法策略，迥異于傳統(tǒng)技術(shù)思路，可謂是另辟蹊徑，讓人眼前一亮，受到行業(yè)專家的廣泛認(rèn)同和贊許。”王澎表示。
其實近年來，國家市場監(jiān)督管理總局技術(shù)創(chuàng)新中心重點聚焦“標(biāo)準(zhǔn)缺”“數(shù)據(jù)缺”“平臺缺”三大難題，已牽頭研制行業(yè)首個《電動汽車電池系統(tǒng)安全預(yù)警模型評價方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，有效填補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)空白，推動行業(yè)在測評體系與關(guān)鍵指標(biāo)方面達(dá)成共識，并組織構(gòu)建高質(zhì)量的測試數(shù)據(jù)集，涵蓋多種故障模式的脫敏實車數(shù)據(jù)，為開展第三方公正測評和提供相關(guān)技術(shù)服務(wù)奠定堅實基礎(chǔ)。
如今，本屆賽事告一段落，對于下一步計劃，王澎表示，他們將積極聯(lián)系在比賽中取得優(yōu)異成績的參賽團(tuán)隊，有效推動高校將先進(jìn)算法策略快速融入新能源汽車產(chǎn)業(yè)實踐中，賦能企業(yè)電池安全預(yù)警技術(shù)研究與進(jìn)步，同時將賽事中表現(xiàn)亮眼的高潛人才推薦給企業(yè)，增強(qiáng)行業(yè)后備力量，強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新，助力我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
