挑战杯特等奖背后的故事澎湃在线

<今年11月,第十六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛中,我校软件与物联网工程学院谢亮老师指导的作品《基于深度学习的多传感融合手势识别与控制系统》获得全国特等奖的好成绩,是“挑战杯”30年历史上江西省第2个特等奖,科技发明类第1个特等奖,实现了我校在“挑战杯”全国竞赛的新突破。据了解,“挑战杯”系列竞赛被誉为全国大学生科技创新创业的“奥林匹克”盛会,是全国最具代表性、权威性、示范性、导向性的大学生竞赛。第十六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛,内地高校共报送了件作品参赛,高科技作品齐聚,竞争异常激烈,当他们经过激烈角逐,登上领奖台,举起奖杯时,意气风发、风光无限,而在这一荣誉的背后,是指导老师和团队成员们辛苦的付出和不懈的努力。他们的荣誉故事被中国青年报、江西卫视、江西日报、江西教育电视台等多家媒体报道,一起跟小编来了解荣誉背后的故事。

▲江西教育电视台专题片

据谢老师介绍,《基于深度学习的多传感融合手势识别与控制系统》这个荣获第十六届“挑战杯”特等奖的作品,通俗的说法,其实就是一种可穿戴的多传感手势识别装置,通过采集人体的手势意念,与团队所提出的算法对手势动作进行识别,驱动各类控制对象。这套装置具有识别准确度高、实时性好、便携、成本低、功耗低、运动想象体验好等优点,可与国际先进的同类设备相媲美,能广泛应用于远程控制、娱乐互动、多媒体控制以及虚拟现实交互等领域。

▲实验室中谢亮老师在给团队成员分配任务

多传感融合手势识别与控制系统从萌芽、孵化到破壳成雏,历时两年多。究其灵感的产生,要追溯到年暑假发生的一个暖心故事。

▲团队成员熊建民

年,软件与物联网工程学院有一个同学在暑假打工时发生了意外,右手不幸被截肢了,团队成员了解到这个情况之后,就非常想帮助这位同学。医院进行调研,却发现市面现有的传感型假肢特别昂贵,灵活度也很有限,那位同学的家庭情况难以承受。在想要帮助像那位同学一样需要义肢的残疾人群体的初衷下,他们结合专业特色,产生了设计一款成本更低、灵活度更高的多传感臂环的想法。

可在项目刚起步时,成员们大多两眼一抹黑,无从下手。后来在谢亮老师指导和鼓励下,大家开始查阅众多文献,深入学习相关各领域知识,在项目中学以致用,而后渐入佳境。在此过程中,他们发现这类产品可应用的领域十分广泛,尤其VR领域目前多是通过手柄操纵,而通过这类可穿戴设备控制虚拟现实,其沉浸感、体验感能得到显著增强。

这样一个项目庞大而复杂,涉及硬件、软件、算法、控制等很多问题,其中某个部分出了问题,整个项目就会停滞不前。团队中每个成员负责不同的部分,时常在周末聚在一起讨论问题,互相追赶进度,渐渐衔接起整个项目。

然而,当研发进行到某个阶段的时候,他们参照一些国际开源项目,通过使用经典算法发现,项目识别精确度只能达到80%左右,止步于此,久久不得突破。

▲谢亮老师

有一段时间大家是比较灰心的,感觉没有什么前途了。工作氛围变得比较沉闷,成员们都闷闷不乐,但又解决不了问题。

通过讨论与分析,大家发现根本原因是经典算法识别度不够高、响应慢,难以满足项目的需求,看来他们必须推出自己的一套算法。从此整个团队不断深入剖析相关基本原理,由此出发探索解决思路。

一天,一位团队成员在洗衣服时,看到洗衣机转动而触发了灵感。大家依据这个启发进行改进,在数据集上得到了99%以上的识别率。为了找出这次识别率效果好的原因,谢老师带领团队成员,通过洗衣机转动原理与臂环的转动带来手势意念信息变动的相似性进行对比,再根据解剖学、神经科学两方面的知识,从机理、形成原因上进行了很好的科学解释,从而建立了一套原创的准确度和实施性更高的算法,实现了项目进程的重大突破。团队成员方浩道:“现在我们的精确度可以达到99%,但我们还在追求更好的效果,想要不断提高系统的稳定性和灵活性。”

在团队中主要负责数据预处理算法和神经网络模型的搭建任务的熊建民,通过这次重大突破,他决定放弃原来搭建的经典模型。

团队成员后来在与老师的探讨中,也提出了自己的神经网络模型,就是抛弃原来的经典模型,结合大家自己的数据预处理,通过自己提出来的新的神经网络模型,对表面肌电信号进行识别,效果非常显著。

11月7日至12日,第十六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛在北京航空航天大学举行,看似寻常最奇崛,成如容易却艰辛。通往成功的路注定不会一帆风顺,比赛的第一环节封闭展示时就意外停电,导致大部分评委都未看到演示成果,开局的不利宛如一片阴霾笼罩在团队成员的心上。而此时谢亮老师鼓励大家:“研发并没有停止,我们想做得更好,哪怕只剩下一天时间,也要把它做得更好。”提醒同学们“不抛弃不放弃”是我们坚持的信念,“研究了这么久的成果”更是我们坚守的动力。于是同学们放平了心态,开始着力于下一阶段的准备。

演讲环节,因为赛制更改,团队不得已重新演讲人选,临危受命的演讲同学把自己关在卫生间一遍又一遍地背稿,熟悉PPT,可在最终的演讲环节在规定时间内仍只完成了2/3的PPT展示。在前两个环节频频失误的情况下,项目组顶住压力,稳住心态。全队在答辩环节冷静作答,将自己的项目详细的介绍给评委,评委在听的过程中频频点头,表示肯定。

为了使系统更加完备精确,比赛期间团队成员对各个细节不断进行精微调适、精益求精,熊建民回忆:“在展位问辩环节的前夜,谢亮老师和我们模拟评委问答到凌晨三点,而比赛就在早上八点开始,谢老师到凌晨五点才休息了一会儿。”充分的准备,使他们在回答评委提问时,得以从容自信地展现作品的优势,并最终赢得了评委们的一致肯定。

当“江西财经大学”的金色字样在大屏幕上熠熠生辉,当江财师生自信昂扬地站在获奖台上风度翩翩,这不仅仅是江西省在挑战杯30年历史上第一次获得科技发明类特等奖,更展现了我校在科学研究领域的靓丽风采,大大提高了我校在科技竞赛方面的知名度。对于这次团队作品获得特等奖,几位同学感到意外的惊喜。方浩说:“比赛竞争很大,我们始终坚持脚踏实地,做好自己,展现作品优势。”熊建民回忆起谢亮老师常说的话:“学到了就是好的,不管你是得奖还是不得奖,学到了就是自己的。”

刘迎春回忆起领奖后一行人回酒店的场景:“我们从北航步行了四公里走回酒店。走在北京一轮大降温后大风呼啸的夜里,我却浑身充满了激动和喜悦。”

回顾过去的点滴,学生们特备感谢一路指引他们的谢亮老师,“实验室精神”于他们是心照不宣的默契。刘迎春说,“谢亮老师敬业且专业,敏锐洞察,他一丝不苟,专注执着的精神最令我敬佩。”熊建民说,“谢亮老师的想法特别多,在学校课余之时就会和学生分享,学生也经常与他探讨自己的一些灵感。所以我们遇到研究瓶颈时,总是第一个想到请教他,老师都会及时回复。当我们思路中断时,他甚至会半夜再打电话与我们继续讨论。”大三期间去实验室是他们生活的常态。学院实验室一般晚上十点关闭,谢亮老师常常带着他们在新思路下探索至深夜,扰得楼管阿姨常常敲门来催,次数多了都认识他们几个了。“楼管阿姨也很辛苦,我们一直很感谢她。”比赛结束后,谢亮老师想对江财学生们说:“愿你永不知天高地厚,我期待越来越多的同学能秉持自信,在科研竞赛的道路上一往无前,为学校的科研工作献出自己的力量。画工当画云中龙,我们不必害怕他人笑我太痴狂,看似遥不可及的目标,只要一步一脚印,也终会到达。从长远考虑,竞赛过程中锻炼的能力,也能让我们为更多的机会做准备。工欲善其事,必先利其器。”▲软件与物联网工程学院院长白耀辉

得知这个喜讯,江西财大软件与物联网工程学院院长白耀辉说:“我们一直坚持“以赛促学”这个举措,应该说我们从年第一次参加“挑战杯”比赛开始,当时只得了三等奖,历经十年,年我们拿到了特等奖。十年一个轮回,时间见证了我们的努力和进步。”

▲校党委副书记蒋金法

江西财经大学党委副书记蒋金法表示:“在办学过程中,我们的人才培养目标非常明确,就是要培养具有创新创意素质的新型的财经管理人才。根据这个目标,我们学校在教学和管理层面上都紧紧围绕目标来设置和实施。"

所耕得有所获,这份特奖萌芽于助人初心,成长于江财土壤,是他们团队师生两年多不懈努力的见证与结果。而这江财科研精神与团队精神将鼓舞江财人,在科研事业中开创更加光明的未来。

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