2008年,时任国家副主席的习近平亲自前来视察陕西理工学院。
当代偃师:“创客”刘沛
-------陕西理工学院刘沛教授和他的“502”机器人团队侧记
3000年前的中国“机器人”
一个阳光明媚的下午,一个神话的时代。
重璧之台上的周穆王,更是一个充满传奇的大人物。
昨天,路上突然有名叫偃师的人自愿奉献技艺给穆王。
此前穆王到西部视察,越过昆仑山,到达弇兹山。然后返回来,尚未到达中原地区,穆王问他:“你有什么才能?”
偃师说:“我殚精竭虑,呕心沥血,已经造出了一件神器,希望大王先看一看。”
穆王令他今天呈现。
偃师上台拜见穆王,穆王问:“和你一道来的是何人?”
偃师答:“是我所造的能唱歌跳舞的人。”
穆王惊奇地看着它,只见他行走俯仰,和真人一样。摇它的头,便唱出了符合乐律的歌;捧它的手,便跳起了符合节拍的舞。千变万化,你想叫它干什么它就能干什么,这真是天下最杰出的巧匠的杰作。
穆王以为这是真人,便叫盛姬及宫内待御一起来观看。
表演快要结束的时候,会歌舞的人眨了眨眼睛,向穆王的左右嫔妃招手。
穆王大怒,想杀掉这个“歌舞艺人”。
偃师十分害怕,连忙剖开那唱歌跳舞的人让穆王看,原来都是用皮革、木料、胶水、油漆、等材料凑合起来的,穆王仔细察看,体内的肝、胆、心、肺、脾、肾、肠、胃,体外的筋骨、四肢、骨节、皮肤、汗毛、牙齿、头发等,全是假的,但却没有不具备,聚合起来又和一开始见到的一样。
穆王试探着拿走它的心,它的嘴便不能再说话;拿走它的肝,它的眼睛便不能再看东西;拿走它的肾,它的脚便不能再走路。
穆王这才高兴地赞叹道:“人的技巧竟然可以与创造万物的天帝具有相同的功能吗?”命令偃师坐上副车回到中原。
班输的云梯,墨翟的飞鸢,自称是最高的技能了。弟子东门贾、禽滑厘听到了偃师的技巧,便告诉了两位老师,这两位终身再也不敢谈论自己的技艺,却时时拿着规矩在研究。
这是我国最早记载的机器人。我们可以毫无愧色地说,机器人的“祖先”在中国。
机器人将统治世界?
2014年,一个爆炸性的消息震惊了全球科技界:谷歌宣称收购了波士顿动力,这已是谷歌近半年来收购的第8家机器人公司。受此带动,机器人股价上涨近6成?
波士顿动力何德何能,可以在股市兴风作浪?
因为谷歌公司代表了科技界最先进的发展方向。科技的下一场战争在哪打响?会由谷歌指明方向:
“猎豹”机器人是波士顿动力的拳头产品,跑起来比牙买加飞人博尔特的速度还要快;“大狗”机器人则可以在崎岖不平的道路上平稳前进;“野猫”机器人能以大约每小时30公里的速度疾驰。最近,波士顿动力还为美国国防部开发了“阿特拉斯”人形机器人,该款机器人可在灾害中展开救援任务。
谷歌并不是唯一一家布局机器人项目的大公司。亚马逊最近表示计划未来用无人机送包裹。亚马逊送货计划中的“快递小哥”是会飞的机器人“八爪直升机”,直接接收来自仓库的指令根据GPS卫星将货品送至客户家里或者办公室。其首席执行官杰夫·贝佐斯坚持认为:“我知道这看起来像是科幻小说,但它是现实中可以实现的”。2013年3月,亚马逊用7.75亿美元收购了一家机器人制造公司。亚马逊美国已经逐步使用机器人进行全自动化的仓储拣货。
机器人时代到来
实际上,微软总裁比尔·盖茨在2007年就预言说,机器人将与个人电脑一样迈入千家万户。而谷歌更别具野心:只要在所有智能终端装上智能系统,谷歌就能统治全世界。
可以说,现代机器人神通广大,已在工业、服务、军事、航空航天等领域施展身手。同时。全球智能制造装备也迎来战略性发展契机。
但是,从全球机器人密度的比较中显示,我国平均每万人保有的机器人量仍较低,据国际机器人联合会数据显示,2011年,中国平均每万人保有的机器人数量是21台,国际平均水平是55台,其中美国是135台,德国是251台,日本是339台,韩国是347台。
可叹!中国人在汉朝发明的指南车,利用齿轮定向机构,使车上的人的右手始终指向南方,则可以认为是迄今为止得到证实的世界最早的机器人。这比欧洲发明的报时机器人早了一千多年。
后汉三国时期,蜀国丞相诸葛亮在汉中成功地创造出“木牛流马”,并用其在崎岖山路中运送军粮,支援前方战争,这比现代的机器人强多了,况且现在的还需要用电当能源,古时候可是连电都没有啊。
难道中国人的机器人技术就要这样继续落后下去吗?
不,在陕西汉中。就有这样一个研发团队,在全国各大机器人大赛上斩金夺银力压群雄,被称为西部院校的一个奇迹。
神秘的502实验室
按理说,陕西理工学院电气工程系所在的北校区,距汉中城西北约25公里处,就是这么一所并不出名、地处偏僻的学院,奇怪的是,却能得到诸多国家领导的垂青。
2010年7月20日,原北京大学校长、著名物理学家、中科院院士陈佳洱先生访问陕西理工学院北校区。
尽管汉中的陕西理工学院只是一所地方大学,电气工程系刘沛教授和他的“502”机器人团队,却创造了山坳里的奇迹。由于“502”实验室的辉煌成绩,有学校曾派人暗访502,试图探究刘沛教授及其机器人团队秘密和经验。时至今日,“502”是全校区安保最严密的实验室,一律必需通过指纹验证才能进入。
2010年7月20日,中科院院士、北京大学原校长陈佳洱访问502实验室
原来,陕西理工学院北校区前身为创建于1965年3月、因备战原因,是代号为“653”的北京大学分校。为中国的军工事业培养和储备人才。
1978年,北大分校“653”离汉回京,陕西在这里办起了陕西工学院。502最初作为陕工院电子系的实验室,隶属于教研室管理。
北大人离开了“653”,他们不仅留下了校舍和参天大树,也留下了艰苦奋斗、发愤图强、科技报国的精神财富,这种精神财富已经深深移植到陕理工人心中,并且生根、开花、结果。
刘沛作为陕西理工学院电气工程系教授,机械电子方向硕士生导师,电工电子实验教学中心主任,陕西省工业自动化重点实验室副主任,陕西省自动化学会理事。带领他的技术团队,向机器人技术的高峰发起了冲锋!
夺标---奖杯与奖牌的凯歌
2011年8月19日,第六届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛全国总决赛在西北工业大学翱翔体育馆举行,来自全国5个分赛区和两个省赛区的101所高校186支队伍展开了激烈角逐。各高校电子电气类专业的高材生们各显神通,充分展示自己在智能车竞速和创意才能。
陕西理工学院代表队以西部赛区选拔赛4个一等奖的成绩进入全部三个组别的总决赛。在总决赛中,以叱龙、王文涛和胡楠组成的陕理工光电1队获得了光电组全国总决赛一等奖,以杨启帆、赵芒和陈波组成的陕理工电磁2队获得了电磁组全国总决赛一等奖,以王晋鹏、杨红土和张攀组成的摄像头1队获得了摄像头组全国总决赛一等奖。
一个地方院校竟然摘得所有组别的一等奖,这样的成绩,同类院校绝无仅有,有些大牌的“985”、“211”院校也难取得。
2010年,刘沛教授(前排中)带队参加全国飞思卡尔杯智能汽车大赛。获得赛区一等奖1个、二等奖5个,三等奖4个
一些名牌院校选手纷纷向陕理工队员投去赞赏和敬佩的目光,有的院校师生也向陕理工表达羡慕与祝贺。有一位选手赛后询问光电组的王文涛同学:“你们怎么取得这么好的成绩,有什么秘诀么?”王文涛回答:“我们有502创新实验室,我们还有一位好老师刘沛”。
刘沛,1963年出生在陕西兴平县田阜村,村子坐落渭河边上。几乎所有农活刘沛都干得有板有眼,邻居和村人对他夸赞有加。艰苦的生存环境,使年少的刘沛炼就了坚韧倔犟、善于思考、不苟言笑的个性和不惧困难、永不放弃的品格。
近年来,刘沛和他的团队指导的学生先后获得全国大学生电子设计大赛4个二等奖和6个三等奖;2006年,在第七届全国“广茂达杯”中国智能机器人比赛中,获一等奖1个,二等奖2个;2008、2010年,在全国“飞思卡尔”智能汽车大赛中获得赛区一等奖1个、二等奖5个,三等奖4个,全国总决赛二等奖1个。2011年,在全国“飞思卡尔”杯智能汽车大赛中囊括赛区4个一等奖、全国总决赛3个一等奖。2007年,刘沛教授荣获“陕西省先进工作者”称号。
荣誉背后是创客精神
一个人为了一件事,一项任务,一次比赛,或者一个活动,坚持一年半载,甚至三两年,不足为奇,一般人也能做到;而能够全身心投入,并且坚持数十年,就不是一般人能够做到的;
更让人佩服的是,刘沛在502辅导学生是不计工作量的,完全是没有任何报酬的义务劳动,刘沛拿的是电气学院教师工资和课时费。
2006年7月,刘沛负责的电工电子实验教学中心,被评为“陕西省电工电子实验教学示范中心”。
虽然配备有十几位老师,但这些老师都肩负大量理论课和实验课。502创新实验室是供学生自由探究的地方,没有安排专人负责和指导,刘沛就义务承担起答疑解难的任务。把上课以外的所有时间都泡在了实验室里。下班休息吃饭的时间,他在502给学生讲解;深夜十二点、一点、甚至到天明,他依然在502陪着学生;
寒暑假、节假日,别人逛街、游玩、旅游、探亲的时间,都能在502看到他的身影。十多年了,刘沛没有陪妻子一起进过城,逛过街,甚至没有给妻子买过一件新衣,而我从妻子的脸上看到的是平和、快乐和满足。
刘沛是执拗的,认准的事九头牛也拉不回,只要对学生有益的事就要坚持到底。
502创新实验室要全天候向学生开放,节假日也不例外,涉及到管理和值班问题。他向学校有关部门寻求支持,但有的部门领导一开始不表态,他就三番五次找学校,甚至为此而发火。学校终于给502两个勤工助学岗位,学生们可以在502架两张床,一方面值班看守,另方面累了困了可以睡在实验室,同时还有一点补助费。有同学对做车模或其他东西感兴趣,夜里太晚了,就打个地铺和值班同学睡一起。
在机器人大赛和智能车竞赛紧张备战的日子,经常有同学连续几天几夜吃住在实验室里。没有安排辅导老师,刘沛就来辅导。和他们通宵达旦。
尽管当时刘沛还不知道"Maker”这个称号,但他的努力己是创新2.0模式在设计制造领域的典型表现,这让他成为一个名副其实的“创客”。
“创客”是指不以赢利为目标,努力把各种创意转变为现实的人,创客们作为热衷于创意、设计、制造的个人设计制造群体,最有意愿、活力、热情和能力在创新2.0时代为自己,同时也为全体人类去创建一种更美好的生活。
菜鸟在502成长、起飞
“502现象”在校内外传播着:南校区物理学专业071班李某,听同学说在502学习很有成效,经常一下课就乘车往502跑,有时干脆吃住在502。在他看来,有些理论课可以不上,但实验不能不做。
有中学生沉溺于网络,或出现厌学情绪,家长将孩子带到502实验室,走到502门口,只见墙上挂着两块牌子,一块是“502创新实验室”,另一块为语录牌,上书“缜密思考,大胆创新”。实验室四周摆放着各种智能汽车模型和仪器设备,地面是弯弯曲曲的智能车赛道。室内的热闹气氛和室外的幽静形成很大反差。

“玩”是一种状态:放松、惬意、自由。
90后的孩子们在影视文学中都知道:机器人是一种奇妙的存在,它或有情有义拯救人类于水火间;或阴暗邪恶致人于险境之中。比如《圣战士》人工智能机器人高达,看来好象比现在的机器人牛多了,什么语音识别、空间感知甚至于战斗能力都完美具备啊,真实的机器人什么样呢?
看到大学生们自制车模,通过采集信息、调整焦距、自动控制,汽车可以自由奔驰在赛道上,孩子激动不已,也激发起探索科学、埋头读书的兴趣和干劲。
“玩”是一种实践:不但要动手,还要动脑。所有进502的同学,基本上都是这样:一开始战战兢兢站在边上看别人做,不久就跃跃欲试想自己做,最后争着抢着要去做。刘沛把学生们的表现总结为三部曲:“旁边站,试试看,让我干”。
创客鼓励创新各种分享盈利模式,在分享的同时,保护首创者的利益和积极性。
“玩”是一种分享:与他人一起玩,才更有趣,更有意义。
刘沛教授授接受记者专访
刘沛废寝忘食、夜以继日地在实验室陪着学生实验训练,在他看来,学生在实验过程中遇到问题,如果没人辅导学生就会失去兴趣,时间长了也就没有动力了,给学生辅导是做老师的职责。他把“家”安在办公室,也是为了辅导方便,因为办公室到502只有一步之遥。刘沛只要没有别的事情一天到晚都在502,不论是哪个院系的学生,不论是哪门课程的问题,对于学生的提问,他总是耐心解答,遇到解答不出的问题,就和学生一起探究。实验紧张的时候,常常错过吃饭时间,贤惠的妻子就把一日三餐送到实验室。
在辅导过程中,刘沛针对学生的特点,采用“给钥匙,训技能,练本领,压担子,上水平”的方法,从基础开始,由易到难,启发诱导,培养兴趣,鼓励学生大胆提问,互相讨论,让思维在质疑中激发出智慧的火花。对学生提出的问题,他一般不直接给出答案,而是先让同学们充分发表意见,对正确的设想就支持,即使不正确的想法也不一下子否定,他要学生自己进行实验证明,其目的是培养学生严谨的逻辑思维、科学的工作方法和独立解决问题的能力。
在刘老师的感召和影响下,学生们也付出了艰苦的努力。电信工程专业081班胡楠回顾赛前训练的情景时说,创新实验室的夜晚长期灯火通明,实在困得坚持不住,就拼几张椅子睡一会儿。我曾熬到一个星期没脱鞋袜,等到校内选拔之后才拖着疲惫的身体大睡一天。从报名到比赛结束记不清熬了多少个通宵。
502先后接待学生14000多人次,完成设计性实验项目60多个。学生们感慨地说:“通过这种实验环境和实验方式,我们才能真正学到东西,达到学以致用,培养工程实践能力的效果,我们的学费交得值!”。
“玩”是一种境界:当越来越多的人加入创客一起玩时,世界将因“玩”而改变。
道与术---当代“偃师”的成功心法
刘沛特别喜欢读书和思考问题,他除了阅读工程技术类专业书,还阅读了大量的哲学、教育学和心理学方面的书籍。在他看来,学生参加各种竞赛活动本身不是目的,拿几个奖项也没什么了不起,重要的是过程本身。学生通过训练和实验,不仅对理论知识有更深切的领悟,而且锻炼了动手能力,增长了才干。
刘沛认为,工程技术上很多道理都容易明白,但做的时候就不一样了,从明白道理到会做,再到变成现实有一个很长的距离。通过实践来反复验证过程,这本身就是创新能力的培养过程。
刘沛引用奥地利物理学家、哲学家恩斯特·马赫《认识与谬误》的观点,他认为,常规学习是一个心理过程,实验既是一个心理过程,又是一个生理过程,实验对培养人的能力是非常有效的方法,而我们传统教育往往重视不够。
因此比赛仅仅是一个平台,一种手段,实验训练是一个漫长的过程,这个过程对工科学生至关重要。他经常给学生说:“有机会动手,比单纯看书要好得多”。
刘沛帮助陕南很多企业解决了工程技术难题。他为汉江制药有限公司完成了温度自动采集系统和空调控制系统的设计、调试和安装;帮助汉中天利机电有限公司完成了锅炉液位自动控制和报警系统的设计与安装;为汉江机床有限公司进行了高精度螺纹误差测试系统的设计;承担了汉中卷烟二厂等10余家企业生产设备的技术改造和维护工作;针对铁路运输中的安全问题,他研制了“机车防弛缓报警装置”,该项目关键技术已获国家技术产权局颁发的实用新型专利证书
无论哪家企业请他,他不问条件,不管待遇,先问技术问题,哪怕不吃饭、不睡觉,加班加点,也要把问题解决。为此,很多企业老板都成了他的好朋友。老板们评价他:“刘教授才是解决问题的实干家。”
只求耕耘,不问收获,是刘沛的性格;不计成本,把事做好,是刘沛的原则。作为业务骨干、“跨世纪学科带头人”,行内有一定影响的技术能手,也有不少单位邀请刘沛。有企业愿意拿百万资金购买其技术并许以高薪求其加盟;他带领学生取得突出成绩,有高校给他抛来橄榄枝;就在四、五年前,广东某大学还以年薪20万的优厚待请他“另谋高就”;校领导也曾担心他会“适彼乐土”。而他更象是位精益求精的匠人,身上有传承,有源流,有情怀,一丝不苟苦心孤诣,有“道”,有“器”,有“术”。一心只要把每个产品都做成臻至艺术品一样的精品。
2010年7月20日,中科院院士、北京大学原校长陈佳洱访问陕西理工学院,见到刘沛老师正指导着10多位假期留守学子专心致志备战“飞思卡尔”全国智能机器人大赛。陈佳洱院士深受感动,他亲切地走上前去和学生们交流,并观摩了学生们参赛作品。临走前,陈佳洱院士深情地鼓舞同学们胸怀大志,努力向学,致力于国家的科学事业和中华民族的伟大复兴。
作为一位不畏艰险、永不放弃的前行者。一批批学生从刘老师身上学会了坚持坚韧,学会了自立自强,学会了做事做人。因为创客的核心就是创新、行动,创客最有意愿、活力、热情和能力为自己,同时也为全体人类去创建一种更美好的生活。
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