[中国社会科学网]地大学子及其团队研发出类脑三维定位与制图系统

　　中国社会科学网讯（记者明海英 通讯员庞伟红）日前，在清华大学举办的2019年国际大学生类脑计算大赛上，来自中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院博士生余芳文与昆士兰科技大学合作的参赛作品《NeuroSLAM: 面向三维动态环境的类脑SLAM系统》摘取特等奖的桂冠，获得30万元的奖金。

　　余芳文及其团队借鉴大脑三维导航神经机制，为机器人开发了一套全新的类脑三维定位与制图系统。通过多组不同三维环境下数据集的测试，本系统能够实现生成高精度、拓扑正确的三维经验地图，可以支持机器人的智能自主导航。

　　决心想做三维类脑导航研究

　　2009年，还在大二的余芳文和几个志趣相投的同学挤在导师尚建嘎为他们腾出的小房子里，做室内定位研究，他们敲代码、查论文、找方向，不断在探索和试错中徘徊前进，科研水平逐渐积累。

　　2015年，正值国家鼓励“大众创业、万众创新”，博士一年级在读的余芳文带头成立了武汉市金钉子导航与位置服务有限责任公司，他的公司长期致力于研发认知导航云脑核心技术，并预研两款应用产品：物品位置管家和认知导航助手。在2016年湖北省大学生创业大赛上，余芳文负责的创业项目“金钉子认知导航云脑”从1200多支创业团队中脱颖而出，进入十强，并最终获得了三等奖和12万元创业基金扶持。

　　这些机器人能更智能吗？他们能像人脑一样进行三维导航吗？大脑到底是如何处理空间信息的？优秀的创业成绩没有让余芳文停止对技术的探索，这些问题时不时地就会从他脑袋里冒出来。直到2014年诺贝尔生理医学奖颁发那天，奖项得主的研究发现：人类大脑的导航系统由位置细胞、网格细胞和其他一些细胞组合构成。余芳文灵光乍现，能不能将这种三维空间认知和三维导航的神经机制，在机器人上进行实现，让机器人具备像人类一样的三维空间认知和三维导航能力呢？于是，他有一个大胆的想法：想做三维类脑导航研究！

　　远赴昆士兰科技大学求学

　　随着不断了解，余芳文发现目前对大脑二维导航神经机理和机器人类脑二维导航技术的研究相对较多，但对三维导航的技术研究非常少，于是他将目光转向国外昆士兰科技大学该领域的专家Michael Milford教授。Michael Milford教授所在团队基于二维导航神经细胞机制，为机器人开发了一套类脑二维导航系统，这或许可以为开发新的类脑三维导航细胞模型提供一些技术思路和方法。

　　余芳文的想法和Michael Milford教授一拍即合，导师尚建嘎也鼓励他去追寻自己的梦想，但由于当时的想法并不是特别成熟，他并没有申请到公派出国做联合培养博士的机会。他揣着刚拿到的12万元创业扶持基金，只身奔赴大洋彼岸的昆士兰科技大学求学。

　　怎样去设计一种人工神经网络，然后把这些神经细胞模型建模，为机器人开发全新的类脑三维导航技术？神经科学家们关于大脑三维导航神经机理的研究还有很多技术难题需要攻克，余芳文的研究极具挑战。

　　他从最简单的一维模型开始，再研究二维导航。经过近一年多的时间，有了扎实基础和丰富经验，他开始探索类脑三维导航相关难题。他要求自己每天思考1个问题、研读1篇文献、编码实现1个具体方法和模型。两年积累下来，余芳文列出的具体问题和任务超过1000多个。

　　在这样日积月累、往复迭代的思考、探索与实践中，余芳文逐步解决了三维动态环境中机器人4自由度、5自由度、6自由度运动模式下的三维同步定位与制图中的一些难题，完成了从大脑三维导航神经机理、三维导航细胞计算模型，到类脑三维同步定位与制图应用的系统性探索实践。这些工作为进一步揭示大脑三维导航神经机理和开发机器人类脑三维导航技术奠定了坚实的基础。

　　夺得国际大学生类脑计算大赛特等奖

　　2019年，余芳文带着最新研究成果回国，参加了清华大学举办的国际大学生类脑计算大赛，他一举夺得唯一一个创新特等奖，并获得了30万元的奖金。

　　余芳文的最新研究成果显示：创造一种像人类一样进行三维导航的智能机器人，不再是远不可及的梦想。机器人完全可以像人一样感知外部环境，自主学习空间经验并进行记忆和处理，最终像人一样精准自主导航。类脑三维导航技术将来可广泛应用于陆地、海洋、空中甚至太空中的自主机器人和车辆，让机器人更好地服务于人们的生活。

　　大赛评委们对余芳文的研究给予了高度评价。未来，他希望花10年甚至更长的时间继续推进类脑三维导航领域的研究，并取得突破性成果，创造一种像人类一样进行三维导航的智能机器人，让未来机器人拥有人类一样的“三维导航脑”，努力做出自己的贡献。