陕师大“足球小将”一等奖!

7月28日,陕西师范大学长安校区致知楼的会议室里传来一阵激昂的助威声。此刻电脑屏幕上,一场激烈的比赛正在进行,在一秒决胜负的紧张时刻,物理学与信息技术学院硕士研究生刘卓和杨杰目不转睛地盯着电脑。

“虽然是线上比赛,我们像真正的‘球迷’一样,为SNNU_ALPHA加油!”刘卓说。

7月29日,为期三天的第二十四届中国机器人及人工智能大赛全国总决赛(线上)结束了,陕西师范大学“SNNU_ALPHA”队荣获了轮式足球机器人仿真赛项全国一等奖!

SNNU_ALPHA,是陕西师范大学物理学与信息技术学院副教授孙奕菲团队的微信群名,“ALPHA”取自Artificial inteLligence Performed via Heuristic Algorithms,意为“通过启发式算法执行的人工智能”,正与团队的研究方向贴合,“α是希腊字母表中的第一个,希望我们的团队年轻而有活力,力争第一!”孙老师对这个刚成立的团队充满希望。

6月初,孙老师在群里分享了第二十四届中国机器人及人工智能大赛的报名链接,并鼓励大家报名,“你们可以根据兴趣组队参赛,这是一个锻炼大家编程能力和实践能力的好机会。”

“咱们平时喜欢踢足球,对这个稍微熟悉一些,要不尝试一下轮式足球机器人仿真赛项?”长安校区致知楼3613实验室里,刘卓和杨杰一拍即合。作为曾经的高中足球校队、大学学院足球队主力,刘卓获得过市级高中足球联赛冠军,他对足球很痴迷,“今年年底,2022年世界杯即将举行。这个夏天,通过轮式足球机器人仿真赛,我们好像也参加了一场‘世界杯’。”

在专业必修课程“C程序设计”的课堂上,孙奕菲老师经常会给本科生分享科研、实践相关的内容,“孙老师,我很喜欢编程,想尽早接触一下科研,可以参加这个比赛吗?”听到大赛的相关信息,物理学与信息技术学院2021级本科生胡东宝很感兴趣,“没问题!”孙老师欣然同意。

就这样,SNNU_ALPHA的“南葛足球队”项目启动了。“‘南葛’取名于动漫《足球小将》,我就是通过它与足球结缘的。”谈起这个名字,刘卓说。

起步阶段并不是一帆风顺。第一次参赛的SNNU_ALPHA,没有什么经验,如何控制机器人只能先通过官方提供的培训视频进行粗略学习。

“轮式足球,机器人就是‘小盒子’,没有抬脚射门,就是撞击,跟真实踢足球不一样。”刘卓笑着说,他们为此适应了很久。另外,比赛平台仅支持Python与C++编程,而队员们先前的学习则以MATLAB与C语言为主。最初两周,尽管大家每天都投入了大量的时间,但是项目进度推进得很缓慢。

“程序是写出来的,不是看出来的,大家首先得要动起来。”孙奕菲老师及时发现了问题,鼓励队员们,“咱们第一次参赛,主要是为了积累经验,锻炼动手能力。大家不要有太大压力,能拿奖固然很好,就算失败了也一样会有收获。”

听了孙老师的指导,队员们很快做好分工:队长刘卓负责进攻球员的编写,杨杰负责防守球员的编写,胡东宝负责定位球等设置。他们秉承“用什么学什么”,开始上手搭建代码,随着机器人功能和策略代码的不断加入,比赛的准备工作逐渐有了起色。

“省赛第一场比赛对阵的是西北工业大学,面对实力强劲、经验丰富的对手,当时内心还是很忐忑的。”队长刘卓坦言,“这是一个对抗的竞技比赛,它的评价标准不是一个分数,而是战胜对手,我们在准备阶段能找到的对手太少了,大部分时间都在跟昨天的自己比,所以对于自己的代码在省赛的发挥确实没有把握。”即便如此,队员们对于杨杰编写的有独特设计的守门员还是充满期待,“只要守得住,我们就有机会赢!”

比赛当天,谁也没想到,在初期测试中一切顺利的守门员,仿佛遇见“克星”,屡屡被对手洞穿球门,进攻端也是颗粒无收。第一场5v5比赛以“0:69”被大比分零封。这一结果出乎意料,队员们顿时手足无措,好在随后的点球大战中守门员发挥了效果,SNNU_ALPHA有惊无险成功从小组出线,晋级下午的淘汰赛。

中午的休息时间给了SNNU_ALPHA休整的机会。比赛是5v5、点球大战、突破重围三个子项的综合结果。“5v5的代码比较复杂,咱们可以先把点球大战和突破重围的代码调整一下,模仿策略。只要这两个模式咱们能赢,一样能取得好成绩。”顾不上午休,刘卓决定调整战术,利用仅仅不到两个小时的时间,队员们完成了代码的调整与基本测试。下午的比赛果然出现了转机,SNNU_ALPHA一路高歌猛进,以综合排名第三的成绩斩获陕西省二等奖,入围全国总决赛。

省赛结束后,在距离国赛不到二十天的时间里,SNNU_ALPHA的队员们又开启新一轮的“修炼”。

“修炼”第一关,就是“大变身”。因为容易上手,SNNU_ALPHA在省赛中使用的是Python编写的代码。在比赛中,队员们发现使用C++的代表队机器人表现得更为灵活,这很可能与C++运行速度更快有关。“我们改用C++写吧,我可以负责代码的移植。”杨杰主动请缨,他的编程功底很扎实,对学习不同的编程语言也有着一股冲劲。于是他用了整整三天的时间,把原先的功能都调整过来。

“看!这里!守门员有个假动作,虚晃了对手,咱们可以借鉴!”刘卓和胡东宝紧盯着官方发放的省赛比赛录像,在关键位置逐帧分析,了解自己的失误不足以及每个队伍的策略,针对性地开展防守,内化创新学习,“修炼”成自己的“奇招”。

时间一天一天地过去,国赛的日子也越来越近,队员们一帧帧观看比赛视频,学习策略,一遍遍敲击代码,不断调试……没有对手,就拿自己今天的代码与昨天的比,跟早期的版本比,一球两球看不出效果,就等十几分钟踢完半场,保证代码稳定,大家已经不记得熬了多少个夜晚。

“只要我们能减少犯错的次数,就是很大的进步,不用太追求完美。进国赛已经相当不错,不要有太多的心理包袱,要相信自己,发挥出实力就好,别忘了咱们还是第一次参加呢。”孙老师也不时地送上暖心的鼓励。

7月27日至29日,全国总决赛正式开始,32支队伍相约线上,竞争变得更为激烈。有了省赛的经验,SNNU_ALPHA在赛前预备了三套不同的策略,以便应对不同风格的对手。

“国赛不仅是比谁的代码写得更好,更是比谁的代码调整得更好。”队长刘卓一语中的。通过观看其他队伍的比赛实况,他们针对下一场的对手设置预案,对代码进行临时调整。晚上一起一帧一帧地回看其他队伍的录像,分析第二天可能遇到的对手以及他们的特点,再修改调试出对应的策略进行测试,确保第二天的战术能够成功。

就这样,32进16小组赛、16进8小组赛、淘汰赛,过五关斩六将,SNNU_ALPHA获得了全国一等奖!

喜讯传来,激动的心情难以言喻。“我觉得更多地是胜在稳定,我们的代码都是在赛前进行多次测试后,才提交给裁判的。很多队伍他们也临时修改代码,但是可能因为测试做得不够,经常在比赛中出现bug,适得其反。”杨杰说。

对于第一次参赛的SNNU_ALPHA来说,备战国赛的过程面临着挑战,在这场煎熬与机遇并存的拉力赛中,每一个成员都曾失望过、打击过、动摇过,“兴趣是最好的老师,心怀热爱,既然做了,就要做到极致,努力了才不会后悔”,作为团队的“定海神针”,孙奕菲老师一直坚定地站在背后鼓励大家,一路走来,看到学生们取得这样的成绩,她内心由衷地为他们而感到自豪。

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