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軍校“福爾摩斯”的追尋之旅

2020年02月18日11:49 | 來源:解放軍報
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這是一個受疫情影響而略顯漫長的寒假,但對於陸軍工程大學研究生學員曹陽來說,寒假的每一天都沒有虛度﹔相反,由於有了充足的時間,這個寒假變得格外充實。

這種感覺來源於曹陽的專業學習。雖然沒在學校,但他依然保持著固定的作息時間進行自學。他學習研究的對象很簡單——一張張圖片﹔研究的過程也很有趣——用他自己的話來說,就是讓圖像變得會“說話”。

曹陽學習研究的這門專業叫做“視覺信息分析”。在圖像的世界裡,曹陽和戰友們好比是“福爾摩斯”,在追尋二維圖像中蘊藏的信息,也是在追尋未來戰場的制勝密碼。

月亮像一個渡船,把他們從年少擺渡到而立之年,河對岸的少年或許容顏已改,但初心不變

嫦娥、玉兔、廣寒宮。

每當仰望夜空,曹陽都會想起小時候的自己。那時的他喜歡追著月亮跑,喜歡問“為什麼月亮會有陰晴圓缺”,甚至能夢想飛到月亮上去看一看。

時光的年輪輾轉20余年,當年的小男孩已成為一名軍校研究生,曾經童真的“月亮夢”變成了對科學的“探索夢”。

曹陽,東部戰區空軍某部連長,考入軍校讀研究生的他透著股干練勁兒。“我從小喜歡用數字表達世界,基層部隊的任職經歷更讓我意識到,科技對一支部隊的未來意味著什麼。”

時針倒撥回2019年底。在“華為杯”第十六屆中國研究生數學建模競賽頒獎大會上,陸軍工程大學代表隊與來自全國包括港澳台地區的500余家研究生培養單位,以及來自美國、英國、德國等著名高校的眾多參賽隊同台競技,最終脫穎而出獲得大賽一等獎,作為全國僅3支獲“數模之星”的隊伍之一登上領獎台。

此項比賽是國內研究生數學建模的最高賽事——賽場上的6道考題如6個神秘的星座,等待著選手們去探索和解答。曹陽所在戰隊選擇了“視覺信息分析”這一考題,5天4夜,100個小時,在變幻莫測的數字世界裡,曹陽帶領著他的戰隊仿佛生出火眼金睛,構建起一個立體延伸的圖像世界。

“從圖像或視頻中提取物體的大小、距離、速度等信息是視覺分析工作的重要內容之一。”採訪中,曹陽演示了數學建模的成果,看似平常的二維空間圖像在電腦裡仿佛有了靈魂,拍攝者、過往場景等信息通過數據運算構建的模型被一一還原,讓人仿佛來到了一座魔幻的數字城堡。

面對一段“高鐵乘客拍攝的水面”視頻,曹陽說,這是他們考題中的4個任務之一。視頻中“高鐵行駛方向左側第一座橋橋面距水面的高度、距高鐵軌道的距離以及水面寬度,拍攝時高鐵的行駛速度”等通過數學模型一一得以還原呈現。

“其實這種數學模型的構建非常‘燒腦’。”曹陽指著逐漸稀疏的頭發幽默一笑,“掉的是頭發,長的卻是知識和閱歷。”

從當初追趕月亮,到如今在數字海洋逐浪,曹陽一路追逐著自己的夢想。月亮像一個渡船,把他們從年少擺渡到而立之年,河對岸的少年或許容顏已改,但記者從他們的言語中感受到了初心的力量。

軍人眼中的數學之美,在於將冷冰冰的數字還原成具有生命力的音符,奏出戰場上的最強音

“每當看到一個個數字,感覺好似一個個跳躍的音符,流淌成思維的樂章。”學員張釜愷對軍事領域的數學應用有種特別的情感。

張釜愷出生在東北城市沈陽,他從小就對軍事感興趣,最大的夢想是長大后能當一名“穿著軍裝的科學家”。

說起研究圖像,張釜愷打開電腦,給記者展示了一個特殊的“模型”。

這是一個由成千上萬個“點”組成的“雲”模型,當視頻信息輸入,計算機高速運轉,信息中物體與物體的距離、運動物體的速度等實時顯示,一幅三維地圖隨即呈現眼前。

“我是幸運的,數學建模的題目剛好與我碩士研究生期間所學‘計算機視覺’方向專業吻合。”張釜愷說。其實這種幸運背后是8年3次跨專業的追求——他在本科期間攻讀的專業是機械工程,碩士研究生期間攻讀的專業是計算機視覺,而博士期間鑽研的則是道路橋梁專業中的復合材料。

這種跨專業的學習需要勇氣,更需要底氣。

底氣,來源於張釜愷日復一日地挑戰自己、超越自己。沒有設備,一台筆記本電腦、一個板凳、一組攝像頭組成的簡易移動實驗平台也能做出數據﹔攻讀碩士時,計算機基礎薄弱的他從自學C語言、SLAM等相關理論開始,讓自己從“門外漢”變成“數字通”﹔如今考上博士的他又瞄准了新戰場,准備更大的新跨越——研制某新型復合材料。

“在萬物互聯的時代,視覺分析在移動機器人、無人駕駛、計算機視覺和無人機偵察等領域存在大量的應用需求。”張釜愷邊介紹邊給記者展示他研究的算法應用。

在某偵察任務現場,一個酷似機器人的無人車在遠程遙控下,朝著預定目標駛去。當前方出現亂石堆成的陡坡,它迅速開啟紅外傳感器,探測前方路況信息﹔當到達預定地域,它一會兒隱蔽、一會兒轉動紅外攝像頭,實時傳回錄像畫面。后台控制系統在獲取運行軌跡的同時,通過短時計算,所需三維空間信息模型即搭設完畢。

“軍人眼中的數學之美,在於將冷冰冰的數字還原成具有生命力的音符,更在於將它與戰場現實需求相結合,奏出戰場上的最強音。”張釜愷說,“每一次創新都是一次自我的挑戰,越是前方未知,越要努力走下去。沒有一代人的青春是容易的,但每一代人的青春都是大有可為的。”

眼中閃著光,心中有戰場,他們每時每刻都行走在聯通歷史與未來的時空隧道中

鐘山龍蟠,石城虎踞,擁有600多年歷史的明城牆靜靜矗立在紫金山下。

每逢假日有時間,學員狄恩彪和戰友陳毓鍇常會踏上石板路,爬上城牆頭,或撫摸點綴著青苔的城牆磚,或拍下幾張心儀的風景照。

每次,他們都會細細地挑選幾張照片收藏起來。為啥要收藏這些風景照?狄恩彪給記者提了一個問題:你想知道一百年前這些照片中的景物是什麼樣子嗎?

正當記者納悶時,他們翻開了一組南京城百年之前的照片,照片裡熙熙攘攘的新街口,槳聲燈影的秦淮河,雄偉壯麗的西華門如今或變了模樣、或消失在時光的流逝中。

“怎樣留住記憶?照片或許是一種很好的方法,咔嚓一下,時間就停留在那裡。”頗具文藝范兒的狄恩彪對家鄉一些古宅的雕花窗櫺、門頭等很感興趣,來到軍校后,他的目光又被明城牆深深吸引。

研究明城牆與數學建模的軍事運用有什麼關系?記者的疑問在狄恩彪講述的一座“城”中找到了答案。

“古有‘瓮中捉鱉’,今有‘城市作戰’,通過對歷史照片信息的模型構建,我們能呈現當年這座城池的原貌,同時透過這座古代防御性建筑精髓,也能對現代城市作戰有所借鑒、有所預見。”他說。

記者跟隨他們行走在具有“天下第一瓮城”美譽的中華門中,聽他們講述著“三道瓮城,四道城門,能容納數千人的藏兵洞”,似乎讀懂了他們研究的意義。

陳毓鍇的研究課題是《基於戰場環境下的目標檢測》,而中華門城堡就是他課題的靈感源泉之一。“這個中華門城堡就好比一座小型的目標地域,類比城市反恐作戰,通過數學建模場景分析我們能准確判斷敵人的進攻路線,從哪個方向進、從哪個方向出,都能測算出路徑,通過精細採集圖像、精准識別圖像,輔助作戰指揮給敵人致命一擊。”

晌午,冬日的暖陽透過三道逐一排列的城門洒在人們身上。恍然間,如同行走在穿越時空的時光隧道,記者發現幾名年輕的軍校學員眼中閃爍著光彩。

這是對歷史的回望,對現實的研判,更是對未來的希冀。

(責編:陳羽、岳弘彬)

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