原標題：對話｜機器人足球世界杯冠軍隊隊長：決賽前夜突破關鍵技術
中國，足球，世界冠軍。
6月下旬，就在2018俄羅斯世界杯足球賽賽事正酣時，浙大ZJUNlict隊在加拿大蒙特利爾獲得了第22屆機器人足球世界杯（RoboCup）小型組的世界冠軍。
此次是浙大ZJUNlict隊繼2013年、2014年后第三次奪得機器人足球世界杯小型組冠軍。
在機器人足球賽中，比拼的是從人工智能到機械電氣的一系列軟硬件技術。開場哨一響，任何隊員都不能再碰觸計算機或機器人。
小型組今年共有18支來自世界頂尖高校學生組成的球隊參賽。近日，浙大ZJUNlict團隊隊長、控制科學與工程學院研究生黃哲遠向澎湃新聞（www.thepaper.cn）介紹，小型組主要承載的是優(yōu)化機器人策略層面的計算能力，以及多目標同時進行多機器人的協(xié)作能力。
今年，比賽規(guī)則有了重大變化：場地擴大至12米*9米，通過8臺全景攝像機采集兩隊各8個機器球員和比賽用球的實時信息數(shù)據(jù)，然后傳輸?shù)絽①愱犖挥趫鐾獾挠嬎銠C，再由這臺“總指揮”運算后生成球場模擬景象，分析后將下一步策略通過無線技術發(fā)送給每一個機器人，后者接收后即采取相應行動——奔跑、傳接、攔截、射門……靈活又穩(wěn)定。讓人驚嘆的是，從攝像機采集信息到機器人做出反應，整個過程僅耗時16毫秒。
按規(guī)則，小型組的機器人高度需控制在15厘米以內(nèi)，圓柱形的身材，直徑不超過18厘米。黃哲遠表示，每隊“隊員”外形雖然看著差不多，但實際內(nèi)部還是有很大的不同。此次浙大ZJUNlict團隊奪冠的機器人約3000克重，腿腳是4個全向輪，由塑料、鋼圈、鋁和橡膠等多種材料制成，輪子外面還有金屬的保護套。機器人從電池獲得動力，運轉速度很快，一秒鐘能行駛3至4米。
比賽的用球是一枚染成橙色的高爾夫球。機器人通過身子底下一個類似滾筒的裝置把球吸住，可以“帶球跑動”，而通過體內(nèi)的電磁鐵裝置，將小球推射出去，就可以完成“傳球”或“射門”，加上堅固的挑射鏟，還可以踢出越頂弧線球。
黃哲遠說，比賽中采用的16個機器人，從硬件到軟件，都是參賽隊員設計組裝出來的，每個上場的機器人上還刻有隊員名字。對于比賽中的戰(zhàn)術、策略、代碼框架等細節(jié)，也是整個團隊不斷琢磨、調整的結果。
在淘汰賽首場遭遇美國卡耐基梅隆大學CMμs隊時，浙大ZJUNlict隊由于定位球程序存在問題被抓住，以一球之差落敗。但此后該團隊通過修正問題、優(yōu)化程序，接連擊敗幾個對手最終闖入決賽，并最終以4：0大比分戰(zhàn)勝了對手，斬獲冠軍。
“面對強隊能夠打出這樣的分差，在賽場上非常少見。”該團隊主教練、浙江大學智能系統(tǒng)與控制研究所機器人實驗室主任熊蓉此前接受媒體訪問時表示。
此外，今年的比賽首次啟用了機器全自動裁判和機器人自行放置足球。熊蓉教授介紹，隨著圖像系統(tǒng)在判罰中的引入，機器人足球賽正朝著全自動化邁進。她表示，機器人性能經(jīng)過多年來的發(fā)展越來越穩(wěn)定，多機器人協(xié)作也引領該領域技術發(fā)展，可以用在工業(yè)機器人等領域，促進人工智能的發(fā)展。
近年來，浙大團隊在機器人足球比賽中的部分關鍵技術正在現(xiàn)實生活中逐步得到應用。目前，該團隊就已經(jīng)制造出了擁有優(yōu)秀導航路徑規(guī)劃和軌跡規(guī)劃能力的輪式服務機器人和搬運機器人。
“技術的提升真的能夠改變這個世界。這項比賽中運用的很多技術將轉化成好的產(chǎn)品，為現(xiàn)實中的人們帶去生活的便捷。這對于我們整個實驗室來說是一件值得驕傲的事”，黃哲遠說。
澎湃新聞：比賽回來之后有什么安排？
黃哲遠：這兩天回來有空，正在打一個與物聯(lián)網(wǎng)相關的比賽。我們準備開一個總結會后再定一下第二年的計劃。暑假，我也打算再學習一些和機器人相關的知識。
澎湃新聞：總體來看，你覺得這一次團隊能夠奪冠的主要原因是什么？
黃哲遠：這次有一個關鍵技能——橫向帶球，是我們隊獨有的創(chuàng)新。相關的硬件在賽前一周做了出來，只是當時軟件還沒有開發(fā)得很完善。到了最后一天決賽前，我們完善了代碼，完整地開發(fā)了這個動作。這個技術點也讓我們的控球部件變得更強，更容易搶到球。
打比賽的時候分成正常比賽和開定位球，其實參賽隊伍之間的水平差距并沒有很大。可以看到，這次決賽我們大部分進球其實靠的是定位球，新開發(fā)的這個動作讓其他的隊伍很難防守，他們沒有想到有這樣一個動作可以進球，打了對手一個措手不及。其實這個技術并不難，只是大家之前沒有想到去做而已。
澎湃新聞：在首場淘汰賽中，你們遭遇美國卡耐基梅隆大CMμs隊，由于定位球程序存在問題以一球之差落敗。而在決賽上最終以4：0大比分戰(zhàn)勝了同一對手。這期間，你們是如何去修正問題、優(yōu)化程序的？整個團隊的心態(tài)如何去調整？
黃哲遠：現(xiàn)在這個比別人強一點的控球部件是賽前一周才產(chǎn)生出來的，其實是有一點晚了的。只留下了一周時間去開發(fā)軟件，有些困難，因此一開始沒能完全開發(fā)。第一場淘汰賽輸了以后，我們意識到了差距，比如車速不夠快、傳授點的計算沒有那么精準，但是覺得硬件條件其實并不輸給對方，所以賽后就抓緊分析改進了軟件。
決賽之前，我們還去看其他隊伍之間的比賽，決定當天晚上必須要把硬件的可能性開發(fā)出來，不然第二天的比賽是一定會輸。所以那天所有比賽打完后，所有隊伍都走了，11點多我們開始趕工加夜班，做到約凌晨一點，直到保安和工作人員說要閉館我們才離開。第二天，帶著新技能打的三場比賽就相對比較順暢，獲得了大比分勝利。我們也覺得運氣比較好，開發(fā)效果不錯，返場有了不一樣的表現(xiàn)。
澎湃新聞：你怎么來理解機器人足球這個項目？它和其他競技體育有什么不同？
黃哲遠：它本身還是一項比賽，是體育運動的一個縮影。不同的是，對于機器人比賽來說，所有的出發(fā)點都是為了全人類的發(fā)展。它是為了技術的提升而開展的，只不過借鑒了大眾喜愛的體育平臺。
澎湃新聞：機器人足球比賽中是否也同樣強調團隊合作？
黃哲遠：這個比賽最困難的地方在于，它是一個多學科交叉的項目，來自多個學科背景的人怎么互相配合、溝通，去實現(xiàn)一個單一的目標。其中，在整個開發(fā)過程中會有一個指導為主軸，因此團隊之間的凝聚力非常關鍵。
我們團內(nèi)大致可以分為機械、電路、軟件和策略四個小組。每個小組都有自己的目標，也需要相對的配合。為了讓機器人可以實現(xiàn)一個動作，每個小組都要很明確其他組的需求，再合力實現(xiàn)。此外，小組之間也會產(chǎn)生一個互相彌補的過程。一旦碰到了某個困難，各組也會從各自的角度考慮能不能從不同的層面來解決問題，包括每一組該做到什么樣的程度，都需要大量的溝通和協(xié)調。
澎湃新聞：繼2013、2014年奪冠之后，團隊沉寂了3年。在這段蟄伏期，你們經(jīng)歷了什么？
黃哲遠：隊伍有一個傳承的過程。之前那兩次奪冠的學長們畢業(yè)后，2015年開始團隊成員基本算是換了一批，現(xiàn)在我們的隊伍中的成員都是此前沒有拿過第一的。今年的成績相當于3年前開始所有人的努力和經(jīng)驗積累的結果。
近幾年，這項比賽對硬件的限制更多了，希望大家多花精力在軟件開發(fā)上。比如以前要求平射的速度不能超過8米，今年改成了6.5米，就需要通過程控的復雜計算去完成這個任務，而不是簡單粗暴地拿到球直接射門。此外，場地擴大了四倍，增加了機器人的數(shù)量，機器人球員之間的交流和配合變得更多，很多原來技巧性的經(jīng)驗變得不太實用了，也對于計算機器人動作力度上的精準度要求更高，而且對手也在變化。所以我們需要針對這些變化去進一步優(yōu)化如何去傳控，要能夠保證接到球，有機會射門，有機會得分，同時不讓對方接到球。傳球時，我們會根據(jù)傳出速度估算出落點，保證比敵方爭先到點。而在射門時，計算出敵方防守隊員沒有遮擋后才更容易把球射中。
澎湃新聞：隊里其實都是男孩子。作為一隊之長，你怎么來融合這支隊伍？
黃哲遠：我是第一年當隊長，之前兩年都是以隊員都身份來參與這項工作的。作為隊長，要規(guī)劃整個團隊的方向，腦袋里一直要裝著一張圖譜，把控好節(jié)點和進度。
大家性格肯定會有不一樣，所以跟每個人的溝通會注意一些小技巧，比方說對于本身性格比較著急的就要心平氣和地去溝通。最好能預想到整個流程中會有哪些難點，然后提前跟隊員講通。
我們都是一個實驗室的，相當于一個科研團隊。雖然來自不同的專業(yè)，但相處時間很多，平時無論是在學業(yè)、考試還是吃住、做實驗基本都在一起，會相互照顧。大家心里都知道，如果真的想有所進步，一定不能吝惜投入時間，所以基本上大部分隊員，除了平常學習吃飯，其他所有時間都泡在實驗室。
這完全是自愿的，沒有什么報酬，都是出于自身的熱愛和興趣。有做機械的，對技術比較熱衷，按照想法實現(xiàn)了一個滿意的突破后，自己就非常開心。對于我來說，把產(chǎn)品做出來后，發(fā)現(xiàn)通過自己寫的代碼，真真切切能夠一點一點去優(yōu)化、提升效果的過程也很有成就感。我很喜歡這個集體，在和大家一起工作的過程中相處磨合、一起奮斗的感覺是我最大的收獲。
澎湃新聞：參加這樣的國際比賽，在和其他國家的同齡接觸中，有什么讓你印象深刻的事嗎？
黃哲遠：確實，各個國家的隊伍間的交流還是比較多，大家也比較開放，都帶著交流的心態(tài)來參加，我覺得這個挺難得的。并且，每個國家，或者說每個學校的學生身上會感受到一些非常鮮明的特質。比如我們接觸得比較多的美國學生，會比較重視自己的學術背景。他們的目標不是簡單贏得比賽，更多是盡可能去實現(xiàn)某一項技術的進步。而在德國學生身上，我們也學習到了他們對待研究的那種嚴謹程度。這項比賽讓全世界的愛好者聚集在一起，有一個共同的目標，確實是特別好。
澎湃新聞：機器人世界杯創(chuàng)立的初衷是通過一個易于評價的標準平臺促進人工智能與機器人技術的發(fā)展，而且定下了一個終極目標：到2050年，能組建一支機器人足球隊戰(zhàn)勝當年的人類世界杯冠軍。你怎么看待這一目標？
黃哲遠：這是一個很有意思的設置。我個人還是比較相信這一目標能夠達成，甚至提前能夠達成。思考一下，各種科技的發(fā)展將越來越快，呈指數(shù)級迭代，很難想象未來30年后世界將會是何種狀態(tài)。目前，足球機器人還沒有“四肢”，只能依靠機器人和球之間這兩個點去做一些表現(xiàn)，而明年，各隊的足球機器人可能會增至11個，更接近真人比賽。每一年機器人世界杯中研發(fā)的學術進步都在為推動人工智能的發(fā)展做出重要的貢獻，所以我蠻期待這項目標的推進。
澎湃新聞：即將升入研二，對今后的發(fā)展，你有什么期待嗎？
黃哲遠：明年我還會參賽，所以首先要考慮的是怎么去防守這次我們創(chuàng)新的這個動作（笑）。我現(xiàn)在學習的是控制科學與工程，我想今后應該會一直往這個方繼續(xù)去努力。不用考慮太多，我只需要不停去研究這項技術本身就夠了。