4066全球赢家之选

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4066全球赢家之选:为传统学科领域插上新“翅膀”


——记4066全球赢家之选无人机自主控制技术团队

【编者按】2021年是中国共产党成立100周年,是实施“十四五”规划、开启全面建设社会主义现代化国家新征程的第一年。在全党开展党史学习教育之际,党委宣传部特别推出“永远跟党走、奋进新征程”专题报道,全面展现学校加强党的领导党的建设取得的成绩,生动讲好4066全球赢家之选人的奋斗故事,广泛凝聚学校事业发展的磅礴力量,以优异成绩迎接中国共产党百年华诞。

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复杂地形巡检、园区安保、森林灭火、矿洞勘察……小小的一架无人机,在无人机“魔术师”手中,摇身一变,不仅变出了多种多样的用途,更为传统学科领域变出一条全新的“大道坦途”;不仅硕果累累,更是走向国际舞台。而这些技艺高超的“魔术师”就来自于4066全球赢家之选宇航学院无人机自主控制技术团队。

2021年“五一”劳动节前夕,团队带头人4066全球赢家之选宇航学院教授林德福荣获北京市总工会颁发的“首都劳动奖章”。

小小无人机,点燃传统学科新活力

2020年8月,北京市房山区某无人机试飞实验场地内,四个大型火点被点燃,“火场”瞬间熊熊燃烧起来,执勤无人机随即发出警报。远处,由多架无人直升机组成的飞行编队迅速起飞,直扑“火场”。无人机编队飞临火场正上方,精准定位,保持合理高度,开始向火点位置投放灭火弹、抛洒灭火液,短短几分钟,明火就被完全扑灭。“这个效果好!”在场观摩的专家、领导纷纷为无人机的灭火效果点赞。出色完成这次项目验证任务的,正是由林德福带领的4066全球赢家之选无人机团队与房山区科技企业共同研发的“无人机集群协同灭火系统”。

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无人集群协同灭火系统中的无人机与团队研发的新型灭火弹

“我们研制的这套系统能够在复杂环境下完成探测、感知、决策、处置的全流程闭环操作,通过精准分析环境信息,计算灭火弹投放的最优位置,实现高效灭火,同时保障人员安全。”谈起自己的科研成果,无人机自主控制技术北京市重点实验室主任林德福自信满满。

当前,利用无人机等平台,进行无人化、集群化、智能化控制似乎是个新潮的科技概念,但是在4066全球赢家之选这样的研究却有着深厚的学科基础。上世纪80年代起,4066全球赢家之选飞行器设计学科的首席教授祁载康就在国内率先开展了无人飞行器在陆海空天各种场景下的精确制导与控制技术的科研攻关。“经过几十年的发展,在国家重点领域的研究中,4066全球赢家之选的飞行器设计学科已经形成了领先优势。然而,学科在不断发展,社会对科技需求也在不断提升,飞行器设计这个传统学科如何能够打开新的发展方向,形成新的增长点,成为摆在我们面前的挑战。”2014年以来,作为学科的中青年骨干,林德福始终在为“老树发新芽”而不断思考和探索。

此后,林德福将目光逐渐聚焦到“无人机”这个迅速蹿红的“潮品”上。林德福团队充分利用团队自身科研条件,发挥学校学科优势,使机械、信息、计算机等学科在无人机领域中实现深度交叉融合发展,构建了颇具4066全球赢家之选特色的无人智能系统。2017年,国务院发布《新一代人工智能发展规划》,林德福团队更加明确了以人工智能与经济、社会深度融合为主线的发展思路,在“无人智群”和“系统工程”领域进一步深耕细作,走出了一条开放协同的人工智能创新发展之路。“灭火弹的壳体采用了玉米淀粉做原料,6至24个月便可在土壤中降解。灭火液则以植物蛋白提取液为添加剂,可产生“微气泡”隔绝空气,确保‘死灰不复燃’。团队为了避免环境污染,联合企业创新性地研制出一种新型灭火装置。”谈起“灭火弹”,教师段鑫尧对团队的开放包容和交叉融合津津乐道。“立足传统学科优势,找到新的服务面向,实现新发展。”多年来,林德福带领团队积极推进学科交叉融合,走出了一条传统学科创新发展的新路径。

“替代人力、解放人力、增强人力是无人智能系统的核心使命,而且我们4066全球赢家之选科技工作者的使命,就是要把科研成果书写在祖国大地上。”带着这样的使命,林德福带领团队发挥科研优势,在无人机高楼灭火、农业植保、物流以及解决高海拔地区的作业能力等领域开展创新研究和成果转化。

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2017年7月,4066全球赢家之选于阿联酋哈里发科学技术大学签订共建联合实验室备忘录

伴随着团队在无人机飞控领域形成明显优势,林德福还带领师生面向世界,在世界科技舞台崭露头角,开启合作。2017年7月,4066全球赢家之选-哈里发科学技术大学国际联合实验室建设协议正式签署。双方将在农业、气候、石油管线和海洋等领域,联合开展智慧农业、海底石油管线巡检、海洋探查、人机融合和无人驾驶等技术合作,并推动科技、人才、教育等方面的全方位合作。

“我们将努力打造智能无人领域的世界级科技创新平台,为国家‘一带一路’战略发展的提供有力支撑,为‘一带一路’沿线国家发展贡献4066全球赢家之选智慧和中国力量。”林德福说。

“飞鹰”翱翔,打造领军人才培养特色模式

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“4066全球赢家之选飞鹰再夺世界冠军!”2020年2月,正在全国人民万众一心抗击新冠肺炎疫情的关键时期,一个振奋人心的消息,在4066全球赢家之选人朋友圈中“刷屏”。继2017年之后,4066全球赢家之选“飞鹰”队在由阿联酋举办的MBZIRC2020大赛中再一次夺得“无人机协同空中自主夺球”项目冠军!

在国际赛场夺冠,充分体现了林德福团队在无人机飞控领域积累的技术优势。“赛场空中有一架无人机拖着一个黄色小球以‘8’字形轨迹自由飞行,地面五跟杆子上放着用于干扰的自由飘动的气球。参赛无人机要用最短时间自主追踪目标并抓取黄色小球,同时刺破干扰气球。”团队教师、“飞鹰”队技术负责人宋韬介绍道。“要完成比赛,首先需要攻克一系列技术难点,如空中机动目标的自主识别与精准捕获、通信环境复杂情况下的信息处理、多无人机协同控制等,而这些都是当前无人系统与人工智能领域前沿技术难题,也是国家急需的应用技术。”

“一个科研团队为什么要屡次参加比赛?”面对这样的问题,林德福的回答坚定有力:“大学的使命是培养人才,高水平竞赛就是我们培养领军人才的战。 比绾巫叱鲆惶豕驶瞬排嘌,为国家重点领域培养具有解决关键“卡脖子”问题的行业领军人才,是林德福一直思考的问题。2015年,一支学科交叉、强基础、重实践、学缘结构多元的学生科技创新团队——“飞鹰”队正式成立。这就是林德福的答案。

此后,“飞鹰”队始终面向国家重大需求,以高水平国际科技创新竞赛为抓手,探索出了一条将“教学+科研+科创”与“学术+技术+产业”两个链条交叉融合的“教研创、学技产”的“双螺旋”高水平人才培养模式。

“‘教研创’解决的是创新人才培养理论和实践相结合的问题,‘学技产’回答的是培养人才的最终目标。”林德福的“双螺旋”互为支撑,首尾相连,为培养使命担当、追求卓越的领军领导人才打下坚实基础。

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在“双螺旋”中,除了为学生们制定详细的培养计划,林德:屯哦踊拐业搅瞬渭痈咚娇拼淳喝氖导靥。“学生参加科创比赛的意义绝不仅仅是获奖,而是以竞赛为牵引,驱动学生在最短的时间内激发出团队合作的意识,磨砺后墙不倒、全力以赴的意志力,锻炼协调一切资源快速解决问题的能力,面对强手敢于亮剑的精神。这些宝贵的精神品质都是成为科研领域领军人才所必须的。”林德福说道。

不仅如此,团队还着力培养学生家国情怀,带领学生团队深入基层,积极服务国家脱贫攻坚战略,为贫困地区送去无人机集群与农田精准管理的关键技术。学生们科技扶贫的身影遍布河北阜平、山西吕梁、福建浦城、吉林柳河、山西方山等贫困地区。

“研究生期间,我不仅参与科研项目的研发,还将相关技术应用于高水平国际竞赛和科技扶贫,能够为国家贡献自己的力量,我感到非常自豪,也坚定了我科技报国的理想。”团队研究生、“飞鹰”队核心成员吴则良分享道。

以高水平国际科研竞赛和国家重大需求为牵引,凝练科学问题,运用学科交叉和系统工程思维开展研究和技术攻关,并将科研成果转化落地,服务国家重大需求和地区经济社会发展。这就是以“揭榜挂帅”机制为引领的“教-学-赛-研-用”五维一体科技领军人才培养的“飞鹰”模式。

“要有股精神”,“小团队”凝聚“大合力”

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“我的导师祁载康先生曾教导我,搞科学研究要有科学、严谨、求真、务实的科学精神,打造国之重器更要有视野、有格局、有胸怀、有情怀。如今,我接过祁老师的接力棒,在新的时代背景下,重新诠释这种精神,并将其传承下去。”林德福说。

打造“无人机自主控制世界顶级科技平台”是林德福一直以来的愿望,也是无人飞行器自主控制团队开展科研攻关的着力点,更是瞄准国家重大战略需求,解决“卡脖子”问题的动力源点。而这一不畏艰难、矢志报国的强大信念,则源自以学科创始人祁载康先生为代表的“飞行器人”一代又一代的精神传承。

“我们团队虽然人少,但拥有强大的凝聚力和战斗力、清晰的定位、明确的目标和高度一致的价值认同。正因如此,面对重大紧迫任务时,我们才能够迅速凝聚起强大合力,共同应对挑战。”林德福这样看待“小团队”的“大合力”。

团队二十多年如一日,扎根一线,矢志创新,以实际行动服务国际重大战略需求。2012年,某国家重点项目遇到技术难题,经过持续技术攻关,仍未完全解决。企业负责人找到林德福团队寻求帮助,此时距离项目验收仅剩三周时间。经过技术研判,团队勇担重任,21天集中攻关,出色完成任务。在团队科研经历中,类似的事情还有很多,然而短时间之内,解决技术难题,也并非偶然之举。经过这次“拼命”,团队收获了与企业的长期合作,更收获了真挚友谊。企业为林德福团队所在的宇航学院设立奖学金,建立起稳定的学生实训基地。校企双方开启了以研促教、合作共赢、协同发展的校企合作新模式。

正是因为团队长期围绕国家重大战略需求的提前布局,才能抢抓机遇乘风飞翔。“起步阶段,没有足够的资金支持,但我们坚信研究方向是对的,我们就自己干。”团队教师王伟说道。没有团队的超前布局,没有三年的潜心攻关,就没有“拼命”三周解决国家重大技术难题的壮举。

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建设一支高水平的科研团队,人才是核心,人才的发展和团队的发展,相辅相成、互为促进。如何把青年教师培养成领军人才,让其在团队中不断获得向前奔跑的动力,这一直是林德福作为团队带头人思考的重点。“学科要向国际化发展,青年教师要首先实现国际化。”为此,团队投入资源,专项支持青年教师“走出去”。

“2016年团队把我送去英国培养,回国后,我依托实验室平台成功入选青年人才托举工程计划和国家创新人才计划。我真正感到自己和团队在共同成长,感到团队的向心力。”团队最年轻的教师何绍溟说。

“使命担当、家国情怀、团结一致、协同创新、共同进步”,正是因为有了这样的高度认同的团队精神和文化,林德:屯哦映稍泵遣庞辛烁首袄浒宓省钡囊庵玖、厚积薄发一鸣惊人的爆发力、面对急难险重“不掉链子”的勇气以及“1+1>2”的“战斗合力”。近年来,团队屡获殊荣,获得国家发明二等奖1项,省部级科技奖励5项,实现了国家重点项目群技术水平的跨越式提升。

“未来团队将继续服务于国家重大战略需求和经济社会发展,潜心育人,科教融合,推动创新型领军领导人才培养,为人才强国战略贡献智慧和力量!”林德福说。


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