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士生论文登上《科学》子刊技术论文突破自动驾驶仿真测试技术!南航博
浏览: 发布日期:2019-04-10

  5G环境下,自动驾驶技术迅速发展,各大科技公司争相研发,希望能在这个新兴市场上抢占先机。然而,看起来像游戏界面的仿真路测给自动驾驶的安全性测验打上了一个大大的问号。近日,一项研究成果的问世让自动驾驶仿真系统告别“五毛特效”,极大程度地实现真实路况的还原,使自动驾驶技术的安全性检测有了更有力的保障。

  这项研究成果就是由一名博士生领衔的团队创作的论文《AADS: Augmented autonomous driving simulation using data-driven algorithms》(基于数据驱动算法的增强自动驾驶仿真)。该论文登上了美国杂志《科学》的子刊《科学·机器人学》,来自于南京航空航天大学自动化学院的博士生李伟是这篇论文的第一作者与通讯作者。

  “事实上,大多数科研并不是那种一下拍脑袋就能想到的。”李伟笑着说,“其实我们是有比较强的积累的。”对于李伟来说,选择做“自动驾驶仿真技术”课题的研究,跟自己学术生涯的发展和一直以来的兴趣有关。

  通过计算机视觉、图像处理等技术能够获取、并重建现实世界,在李伟看来是一件“很棒的事”,也是他一直都很想做的研究方向。因此,平日里他一直在关注和积累相关的新技术。每年人工智能或是计算机视觉的顶级会议放出论文,李伟和同学都会把这些论文过一遍。看看每项技术发展到了什么程度,哪些实验室的工作比较领先,而他们又把技术推动到了一个怎样的高度。正如李伟所说,技术论文和灵感同样重要的是日积月累的功夫,这些积累是进行科学研究的基石。

  在“积累阶段”,李伟发现现有的仿真系统的图像合成主要以室内为主,而在室外场景街景的方面,市面上却没有具体合适的技术。基于这样的现状,李伟脑子里冒出来“把它拓展过去”的想法,有了这样的思路,李伟和他的团队随后开启了这个让国外同行们感叹“eye-popping”(刮目相看)的课题研究之路。

  现有的仿真系统在呈现真实的交通流、驾驶员与行人的互动等场景中仍有很多不足,与真实的环境存在较大的差异。“我们这个系统其实就是在弥补与现实环境的差异,现在我们的研究应该是最接近真实的。”李伟解释到,“当下市面上基本就没有室外场景街景合成的具体的技术,而我们的研究则针对这一点进行了突破。”

  谈及长达一年的研究过程和无数次的试验失败,李伟表示:“困难有很多,但可能正是因为困难太多了,要说特别深刻的,反而没有了。”

  研究团队共有14人,其中有7名是来自南航、北大、浙大、港大等高校的在读博士生。研究板块主要分为三大块:合成真实的图像、合成真实的车辆及行人的移动和合成真实的激光雷达点云。团队针对这三个板块进行了分工,每一板块都是一个值得单独研究的课题,每一板块的研究都有各种各样的困难。

  研究中最主要的困难就是如何使用采集的图像合成真实的街道背景。研究开始阶段,团队在做背景合成时发现效果不是很好。对此,团队进行了许多的尝试,经历了许多的失败,一步一步做过来,犯了很多次错误,做了很多的实验,对数据进行一次又一次比较分析,辗转数次得到了相对满意的结果。

  在研究进行到关键时刻时,毕业季也悄然来临。因为同时要准备博士大论文,所以时间上的协调成为了李伟的难题。屋漏偏逢连夜雨,项目的研究也在此时遇到了瓶颈,实验结果并没有达到预期的理想状态。另外,实习团队中的同伴因为毕业等个人原因退出了研究工作,李伟只好在准备毕业论文的同时,一个人完成两个人的工作量。熬夜,成了李伟的日常。即将博士毕业的李伟,此时心里不免感觉到“着急”。他坦言:“老实说,那时候我想过放弃。”

  “研究中遇到的困难,有时候要靠自己去克服,但有时也要有外力的推动。”李伟告诉记者。在百度实习时的导师杨睿刚,以及在南航的导师龚华军,就是那股坚持不懈的外力。据李伟回忆,好几次研究进行不下去的时候,是导师杨睿刚的一再坚持与细节指导让研究不曾搁浅。

  上个月,李伟顺利通过了博士学位论文答辩,这也意味着他在南航相继走过了本科、硕士、博士漫长的求学之路。“南航对我的帮助很大。”李伟说。在本科期间,南航对于学生科研、科创的重视,激励了他参加大学生挑战杯的比赛,并在大三获得了全国一等奖。“我记得同学们都对挑战杯特别有热情,南航的科创氛围让我一直对创新和学术比较感兴趣。”在攻读博士时,李伟也将南航的这股“科创”热情和干劲传递给了另一个团队,并指导该团队获得了挑战杯特等奖。

  博士期间,赴美国肯塔基大学联合培养两年的经历也对李伟产生了很大的影响,“南航在学术交流方面的重视为我开辟了赴美进行学术交流的窗口。”李伟介绍到,在南航校园内,经常可以看到各种学习活动、宣讲会的举办。一次宣讲会上,因为对相关课题的浓烈兴趣,李伟主动联系了做报告的教授,并成功申请到赴美交流的机会。

  不管身在何处,李伟的科研热情从未改变,“我觉得科研在哪都一样,不管是在南航、在美国还是在百度,每天都是实验室,回家,大部分时候都是看论文,写程序,调代码,去试验,去跟最新的一些算法做比较。”科研在他人眼里虽“枯燥”,李伟却甘之如饴。

  “当你在做一个比较新的课题时,你会发现全世界的人都想把研究成果投到最好的期刊或者会议上,然后你们会积极地相互竞争、相互促进,你会知道这些团队最近在做什么,那些团队又取得怎样的突破。无论他们在中国、美国或者世界其他地方,他们就像在隔壁实验室一样,大家一样努力科研、简单交流,我觉得这挺有意思的。”

  未来,李伟仍将继续深入研究相关技术,“我还是打算继续深造,攻读博士后,研究更深入的技术并努力将其转化为对相关研究者甚至大众更有用的产品。”李伟说。

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