香港物流機械人研究中心(HKCLR)由香港中文大學和加州大學伯克利分校合作設立。自中心成立以來,有幸聚集了一批優秀的教授,為香港和內地培養了博士、博士後等大量的優秀人才,幫助他們通過機器人及人工智能技術為社會帶來革命性突破。本期,我們邀請到四位博士生分享他們在HKCLR的科研之路。
因為想外出學習開拓眼界,且香港有著國際化和離家近的雙重優勢,來自廣東的嘉慧選擇來港學習。
嘉慧目前是計算機科學博士三年級,主要研究面向智能化的機器人自動裝箱。在物流場景中,把貨品整齊緊密地裝箱是一個重要環節,這麽做可以降低運輸成本和包裝消耗,也能減少物品在運輸過程中碰撞損壞的概率。收納及裝箱在日常生活和工作中十分常見,但完成裝箱這一過程往往需要一定的人力支持。嘉慧的研究旨在賦予機器人這一技能,實現裝箱自動化及智能化,從而解放人力,優化物流倉儲和日常收納。
始於興趣,貴在熱愛與堅持。嘉慧從小就希望能做計算機相關的研究,現在也正走在實現夢想的道路上。記得2023年有一次在實驗室做機器人實驗忙到深夜,一出門發現外面下起滂沱大雨,原來是百年一遇的「世紀黑雨」,足足下到第二天中午,香港多地嚴重浸水。嘉慧和另外兩位同學淩晨2點一起打車離開。嘉慧回憶道:「當時並非被迫加班,而是出於對研究的熱情。能遇到一群誌同道合的夥伴一起做有趣的研究,是件令人滿足的事。」
研究過程中難免會遇到各種困難,比如方法驗證後發現效果欠佳,這時就需要換個思路。嘉慧認為,面對瓶頸和挫折,不僅要有對當前課題深度思考的能力,也要有繼續堅持的勇氣。
決定赴港讀博前,同凡曾在深圳的一家無人機研發科技公司工作。談及來香港的原因,他提到:「當時我發現身邊有很多大神,尤其是計算機視覺與機器人方向的,其中很多同事都在香港深造過,自己也想抓住機會來香港學習。」
同凡主要的研究方向是三維視覺重建,具體來說就是立體視覺匹配和新視角合成,主要的應用方向是自動駕駛仿真。該項目旨在推動香港自動駕駛的發展。由於香港與內地的路況和駕駛習慣差異較大,現有的深圳測試場地不足以完全真實地還原香港的路況。同凡所在的小組希望采集香港實際街道的數據,將其重建出來應用於仿真平臺上測試,並從零開始搭建完整的自動駕駛體系。無論是前期在香港中文大學以及香港科學園的數據采集,還是後期的場景重構以及算法開發,都並非易事。小到單片機、IMU等基礎設備的購買及組裝,各個傳感器之間的對齊和標定,還有不同小組人員的協調溝通,都需要細心、用心和耐心。目前,該系統已經能實現實時仿真渲染,實現了由0到1的突破。
在高強度做科研之余,同凡也會不時通過散步、爬山等活動卸掉負擔。他分享到:「我的宿舍在中大的一個山頭,早上一般我會步行前往學校食堂吃早餐,然後再走到科學園。周末的時候也會去爬山,通過與大自然接觸和完全放空給自己充電。如果大腦長期處於緊繃狀態,效率反而會降低,適得其反。」
冰心目前是香港中文大學機械與自動化工程系陳本美教授的學生。陳教授是業內的傑出專家,冰心想跟著陳教授深入學習,並在HKCLR無人系統研究(USR)團隊貢獻自己的力量。
冰心目前的研究重心是基於深度學習的三維建築精簡模型重建,用於可視化樓立面的缺陷信息,有助於對樓宇狀況進行全面評估。此外,三維精簡模型也可用於其他城市級別的大尺度場景的應用中,如三維城市建模,無人機路徑規劃和虛擬現實等。
研究初期,冰心就三維精簡模型重建想到了一個比較新穎的方向,起初能找到的參考文獻十分有限,也會感到焦慮。後來,她總結了自己的疑問,並積極主動地和老師以及身邊的同學溝通交流,也因此積累了一些研究入門的經驗。冰心鼓勵大家多與外界交流:「做研究不能閉門造車,要多關註外界的發展。有時候即使是與自己研究方向不相關的熱點,也可以留意一下,甚至可以與其他不同研究領域的人多交流,說不定能碰撞出思維的火花。」
來自陜西的冰心即將結束在港讀博的第二年,說到對香港的印象,很多人認為這完全是座富麗繁華的大都市,充滿了鱗次櫛比的摩天大樓,而令冰心印象較深的是中西文化薈萃,一條街上會同時存在中式祠堂和西式教堂,有些建築更是中西合璧,別有一番特色。
「小時候,我想成為科學家,現在我正在攻讀博士學位,仍在朝著夢想前進。如果我所做的研究和設計的機器人系統能改善人們的生活,將是一件富有成就感和意義非凡的事。」
陳瑋的主要研究方向是醫療機器人和服務機器人。他參與研發自動化的醫療機器人系統,以優化現有的手術流程,提高手術的效率和準確率,進而實現更好的手術效果。另一方面,他們正在探索機器人技術的應用邊界,希望開發出可以應用於人們日常生活的新一代服務機器人。
在陳瑋看來,科研工作的大部分時間都用於不斷探索和試錯,直至找到合適的方案。在他的研究生涯初期,他發現問題後會花大量時間調研和嘗試復現現有的方法,但最終陷入循環,難以找到適當的解決方案。後來,導師為他指明了方向,建議通過建模和數學角度對現有方法進行分析和比較,以找出關鍵的影響因素。這段經歷幫助他掌握了如何思考問題和尋找解決方法的技能。
在科研過程中,可能會長期處於失敗的狀態。即便如此也不要輕易放棄,因為可能就在下一次嘗試中收獲成功。愛迪生發明燈泡的故事家喻戶曉,為了找到合適的燈絲材料,愛迪生做了一千多次實驗。陳瑋認為這個故事生動地展現了科研中堅持不懈和持之以恒的精神。此外,他認為保持好奇心在科研中起到了重要作用。好奇心推動人們不斷探索新事物和深入思考問題,並幫助人們進一步探索和揭示事物背後的本質。
四位受訪者腳踏實地做好科研中的每一件小事,砥誌思研,用熱愛、堅持與創新澆灌夢想之花。願HKCLR能助力更多有誌於在機器人行業潛心耕耘的人走得更遠!