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南安普顿大学工作见闻
作者:船舶学院…          文章来源:工学周报     点击数:     更新时间:2019/5/17 8:59:33

    201710月至201810月期间,我在英国的南安普顿大学以博士后的身份进行研究工作,解决智能水下机器人穿越北极冰下航行的规划和导航问题。课题以英国国家海洋中心的智能深浅-长航程(Autosub-LR)水下机器人为技术实施对象,依托于欧洲机器人学术-玛丽居里创新培育网络项目(RobocademyMarieCurieITNGrantProgram)和英国自然环境研究委员会-海洋女神项目(NERCOceanidsProgramme)。项目组的研究人员还包括:南安普顿大学教授埃里克罗杰斯,副教授楚冰,英国国家海洋中心博士乔治萨瓦蒂丝。研究成果将最终应用于智能水下机器人的2020年北极冰下穿越。届时,智能水下机器人将于北极冰盖一侧的斯瓦尔巴特岛(挪威)附近海域释放,不依赖外界辅助装置,完全由自身探测传感器及导航控制算法进行2月余的水下/冰下航行,并于冰盖另一侧的巴罗岛(美国阿拉斯加)海域回收。

  超过3000公里的水下超长时间、不间断航行,缺少GPS、声学基线等外部辅助导航手段,使智能水下机器人的冰下科考任务面临诸多挑战。课题研究的难点之一是在不够精确的北极海底数字地形图的基础上,规避极点(地理和地磁)和海底地貌不够丰富的区域,规划一条全局路径;在航行过程中采用地形匹配算法,通过将声学高度计及深度计的实时数据和数字地形图比对,进而感知自身位置的方式进行导航。规划和导航算法的整体目标是保证智能水下机器人能够在水下航行过程中获取足够的地形地貌信息以计算自身经纬度。目前,规划算法已经过仿真系统验证,导航算法已经在南极的奥克尼通道流出的动力学(DynamicsoftheOrkneyPassageOutflowDynOPO)项目中经历过194km的航行验证。在回国之后,我同南安普顿大学以及国家海洋中心将继续开展技术合作,保证北极冰下穿越科学考察项目的顺利实施。

  除上述技术研究,我还想从导师与研究生情况、实验室管理和学术交流、硬件条件等角度分享一些感受。

  导师与研究生情况方面,创办于1862年的南安普顿大学是世界百强名校,也是英国最卓越的10所研究型大学之一。其导师和研究生来自世界各地,因此在校区会有各种肤色的学生,其中中国留学生占比最高。就我所在的视觉/学习/控制(VisionLearningControlVLC)小组为例,师生总共25人,其中中国籍博士生9人、博后2人、副教授1人、访问学者1人。研究生(包含硕士和博士)导师的职称可以是讲师、副教授、教授,平均每名导师每年招收一名学生。硕士的学制是1年,博士的学制是34年(后者居多),且可以由本科直接读博。

  在4年学制之内,所有的博士生将经历3个重要时间节点:首先是9月答辩,情况类似于我校的开题答辩,研究生需要准备报告,参加正式答辩,专家针对研究方案进行评估,答辩通过方可继续进行课题研究,否则要与导师讨论研究方案制定修改计划,重新提交报告;其次是18月答辩,与我校中期检查意义相同但更加重视,同样需要研究生准备报告并参加答辩,其作用着重体现在对研究进展的监督,许多研究生非常紧张于此次答辩,因为个人的研究内容和思路将面临第一次考验,其中很大一部分将面临调整;最后是毕业答辩,与我校博士学位论文答辩相同,一般会邀请国外同行出席,过程非常细致,答辩时间为每人2小时至6小时不等,答辩结果分为小修、大修和不通过。大多数博士都能够在论文修改之后顺利毕业,尤其是中国留学生表现较为突出,一般会于3年或3.5年提前毕业。

  其次是实验室管理和学术交流。南安普顿大学的组织机构形式呈金字塔结构,自上而下分为大学(University)、系(Faculty)、学部(Schoolanddepartment)和组(Group),如我的隶属关系为:南安普顿大学,工程和物理科学系,电子和计算机科学部,视觉-学习-控制组。组织与学生个体的沟通方式主要是通过电子邮件,如广播研座或研讨会信息、施工信息、集体活动信息等。邮件的分发极其科学,可以按照逻辑隶属关系和空间位置对收件人进行分类。比如通知A楼某层的学生洗手间暂停使用,B楼的学生不会收到此通知邮件;通知VLC组的学生圣诞聚餐,高压电组的学生不会收到此邮件。可见,每一个学生的各类信息都被学校各相关管理机构掌握,这一点我校可以学习借鉴。

  学术交流对于研究生影响的重要性不言而喻。南安普顿大学研究生学科交叉的现象很常见,比如身边控制方向的博士生研究控制人体肌肉实现肢体运动,其内容涉及控制方法以及生命科学。那么,这类研究方向是如何确立的呢?学术交流是重要的启蒙。我认为开放、吸引力、方便是南安普顿大学做得比较好的三个方面:开放,任何一个收到邮件广播的研究生和导师都可以平等地参加,没有门票和门槛;吸引力,交流会往往会提供免费的食物,并且时间经常是午饭时间和晚饭时间;方便,交流会的频率很高并且主角都是各自领域的佼佼者,这就让参与者很容易能接收到来自各界高质量的信息。

  最后是硬件条件。所有的硬件设施都是人创造、维护和使用的,所以从投资者、管理者、使用者三个层次来看,南安普顿大学硬件设施的投资者主要是个人或财团,所以投资者强力干涉资金的使用,如果想募资1千万建个校门是绝对不可能的,但如果要募资改良研究设备则相对容易。因此南安普顿大学没有校门,但研究设备世界一流(如ECS学部的超净间和超高压实验室)。管理者对于所有设备的运转和维护是极为细致的,如我的研究室中130台计算机全部正常工作,每人凭自己的ID和密码登录任何一台计算机都可以进入自己的工作界面,浏览和编辑个人数据,所有常用的工具软件都已安装并且是最新的正版;LED显示器存在于每个人流量较大的角落,比如电梯口、走廊、楼梯间、通道门口,向大家广播课题组最新研究成果、讨论会通知、规章制度和天气预报。这方便师生随时掌握信息。

  我校与南安普顿大学往来密切,对方可为我校师生,如船舶学院、动力学院、自动化学院、水声学院,提供流体力学、水声、振动噪声、电力电子以及智能控制等方向的学习和交流机会。南安普顿大学每年会举办开放日活动,实验室、教学楼、研究室等会在当天向公众开放,志愿者会接待来自世界各地的对学校感兴趣的人士。

文章录入:B_xueying    责任编辑:赵琳琳 
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