中科大機器人足球隊世界杯奪冠

說到世界杯足球賽，人們常會想到貝利、馬拉多納。但是機器人踢足球你見過嗎？中國科技大學就有一支這樣的足球隊伍，并且在今年七月舉行的機器人世界杯上獲得兩枚金牌，一枚銀牌，列總分榜的第一名。那么為什么要讓機器人踢足球？又為什么要舉辦這項比賽呢？

早在第15屆國際人工智能聯合大會上，來自美日等國的9位國際著名學者聯合發表論文，系統闡述了機器人足球的研究意義。機器人足球被正式設立為國際人工智能新的挑戰問題。因為這些問題不解決，未來社會所需的一系列關鍵技術就無法得到解決。

而這些在機器人足球中都得到了集中體現。為了加強世界機器人技術的合作與交流，與會專家提出舉辦機器人世界杯足球賽。第一屆機器人世界杯比賽（Robocup）是在1999年舉行的，以后每年舉行一屆。其實機器人踢足球可不是一件簡單的事，這里面涉及多個學科領域，包含機械電子、機器人學、智能控制、通訊、計算機視覺等多方面的研究和開發。在以前的人工智能研究中，曾出現過“深藍”計算機將國際象棋大師打敗的現象。

但是機器人足球面臨的可是一個更加復雜的問題，因為棋類比賽都有固定的套路，自己如何出招，對方如何應對，都是在一定的模式中進行的，而機器人足球是在一個不可測的環境中進行的，究竟對方會怎么踢球，球的線路會是怎樣，這些都是隨機的，這就需要程序在很短的時間內做出判斷，發出指令，而且場上11名“隊員”的程序都是獨立的。如果一個程序出現問題，相應的機器人就會呆在場上，不聽使喚。這些都會對一個球隊的整體實力提出挑戰。在這一領域德國、美國、日本占有絕對的優勢。這些國家經常會派出許多一流大學參加這項比賽，比如卡耐基—梅隆大學﹑康奈爾大學﹑東京大學等。所以比賽都是在歐﹑美﹑日等發達國家舉行。

“藍鷹”誕生

1999年中國科技大學的陳小平博士作為第16屆國際人工智能聯合大會的代表應邀觀摩了比賽。這是我國大陸學者第一次正式參加國際Robocup（機器人足球）比賽。在與國際同行們的交流中，陳小平深刻感受到國際上信息技術的日新月異。反觀此時國內的相關研究還處于遠離國際先進前沿甚至是閉門造車的階段。作為一名中國人，他多么想在比賽現場看到一支中國的隊伍啊！但是要想成立這樣一支足球隊，一是要有先進的科技支持；二是要有許多肯花時間進行研究的人才隊伍。如何才能從“一窮二白”的基礎上建立起與國際上同步的技術隊伍呢？

帶著這個困惑陳小平回到了國內。當他把自己的想法和自己的學生們交流時，同學們的反應都很強烈，同學們一致要求成立一支機器人足球隊，要向世界頂尖科技看齊。陳小平被同學們的情緒所感染，他很快就向學校提出了建立機器人足球隊的申請。學校領導也十分支持陳小平教授的這一想法。他們在資金有限的情況下仍然撥出一部分款項，并且設立專門的實驗室用作機器人研究基地。

為了培養更多技術人才，1999年3月，中國科技大學開設了“仿真機器人足球課外研討班”，當時有三個系、三個年級的二十余名本科生參加。后來又開設了“仿真機器人足球”seminar課程，由全校高年級的學生自由選修。這種以學生為主體，以實踐為中心的教學方式，受到了學生們的普遍歡迎，也培養出了一批高素質的人才。1999年中國科技大學由陳小平博士牽頭正式組建了“中國科技大學首屆Robocup集訓隊”，這個集訓隊就是科大機器人足球隊的前身。陳小平教練利用科技大學在軟件開發上的優勢，以仿真2D（平面）3D（三維）作為突破口，帶領同學們編寫調試程序。隊員們的付出很快有了回報，在隨后進行的首屆全國Robocup（機器人足球）仿真組的比賽中，中國科技大學包攬了冠﹑亞軍。

2000年3月，科大集訓隊開發出一支新的球隊軟件，并命名為“藍鷹”（wrighttagle）。大家希望這支隊伍能像雄鷹一樣飛翔于藍天之上。在2000年Robocup機器人世界杯預選賽中，“藍鷹”以2：0打敗日本的“11猴子”隊，隨后又以11：0大勝澳大利亞的球隊。從而成為我國第一支成功打入Robocup機器人世界杯正式比賽的球隊。

2001年科大機器人足球隊在仿真組的基礎上又成立了四腿組。在2001年美國西雅圖的第五屆Robocup機器人世界杯比賽中，仿真組和四腿組雙雙打入8強，取得歷史性突破。

幾年來科大機器人足球隊不斷取得好成績。先后有國外媒體網站評論——“中國科技大學是中國機器人的開拓者”，“中科大的水平令人驚嘆”。

“藍鷹”成長

成功的背后是艱辛的付出，每年中科大的機器人足球隊都會參加世界杯和全國機器人的比賽。由于教練陳小平博士還要進行其他科研項目，平時很難抽出時間。除了技術指導以外，大部分時間都要同學們自己去鉆研。這些來自不同院系的同學，有的是研究生，有的是本科生，他們雖然不拿任何報酬，但為了共同的愛好都愿意默默無聞地付出。隊員們在這方面花費了太多的時間和心血，這其中的辛酸恐怕只有他們自己知道。每次到了賽前的兩個多月是同學們最忙的時候，那些天同學們睡眠的時間很少，除了上課以外，大家一有時間就往實驗室跑，有時為了一個程序，同學們走在路上頭腦里都是在想著問題。仿真組有個研究生范長杰，大家都稱他是“拼命三郎”，他曾創下過連續七天吃住在實驗室的紀錄。隊員們笑稱那時侯每天過的是36小時制，就是連續工作24小時，然后再睡上12個小時。正是有了他們的付出，“藍鷹”才能不斷取得進步。

2005年在日本大阪，科大2D組一路過關斬將，從小組賽一直打到決賽。決賽的對手是德國“頭腦風暴”隊。在仿真機器人這一塊，德國占有很強的技術優勢。他們曾經是連續三次世界杯的亞軍。果然在比賽中“頭腦風暴”隊攻守兼備，以3：0戰勝科大“藍鷹”隊。

從日本大阪回來以后，隊員們都憋了一口氣，要向世界最強的隊伍發起挑戰。大家下定決心一定要打敗德國“頭腦風暴”隊。陳小平教練把比賽的錄像放給大家看，德國足球隊程序編寫得比較完善，機器人之間的協調性能較好。比如進攻時能形成多點配合，防守時一旦出現漏“人”，很快就會有“人”補上。而“藍鷹”隊只是在速度上有優勢，協調性跟不上。這樣遇到弱隊，常常能在對方還沒有反應過來時就把球打進了，有時甚至能打出20：0的局面，但是一旦遇到強隊，雙方進入拉鋸戰時，“藍鷹”隊防守不足的問題就暴露出來了。

針對這一點，隊員們重新設計了程序的框架結構，并對參數進行了修改。還專門有人設計了防守程序。2006年在德國布萊梅舉行的第10屆Robocup世界杯上，最后的仿真2D組決賽時，科大“藍鷹”又和德國“頭腦風暴”這個老冤家見面了。在比賽結果打到1：1時，德國“頭腦風暴”隊突然一個機器人的程序出現了問題，機器人不聽使喚，場上“死人”了。“藍鷹”隊抓住戰機，結果以2：1戰勝對手。在宣布結果時，德國隊的兩名隊員顯得很不服氣，其中一名隊員走到科大同學們的面前說：“這次只是一個意外，希望有機會能再比一次”。

于是在2006年全國Robocup機器人比賽時，中國科技大學向德國“頭腦風暴隊”發出了邀請。在那場邀請賽上，“藍鷹”以5：1打敗“頭腦風暴”隊。這一結果讓德國隊員啞口無言。隨后，德國“頭腦風暴”隊的教練給“藍鷹”隊員們發來了電子郵件。在郵件中他稱贊“藍鷹”隊：“You are a great team!(你們是一支偉大的球隊!)”

再創輝煌

連續幾年的參賽，占去了隊員們太多的時間。眼看著周圍的同學有出國的，有考研的，有工作的。面對2007年的世界杯，有的隊員打起了退堂鼓。這時侯“藍鷹”的主教練陳小平老師鼓勵隊員們說，你們現在好比登山到了半山腰，此時放棄實在可惜。繼續做下去，對自己也是一個挑戰。爭取在仿真3D和四腿組都能拿到冠軍，要向世界證明你們都是NO﹒1。

由于2007年的世界杯仿真3D組首次以人形機器人為仿真對象，難度高于以往的任何一屆，同時又新設了微軟機器人比賽項目。在備戰比賽中，科大“藍鷹”隊利用多年的研究經驗，有針對性地進行攻關。陳小平教練為了讓更多的新生力量來到這個隊伍，增選了許多優秀的本科生，其中仿真2D組的成員全是本科生。“藍鷹”以嶄新的面貌出現在世人面前。

誰知在2007年6月申請去美國參加比賽的時候，卻突然遇到了一個前所未有的困難。出國簽證遇到了問題，因為美國對博士生出國進行限制，所有的博士生都不能去美國了。連教練陳小平教授也遇到簽證延期的問題。現場比賽的任務一下子全落在4名本科生和2名碩士生的肩上，他們中有5人還是第一次出國，均無大賽經驗。仿真2D﹑3D和微軟機器人賽三個項目都只有一個人現場參賽，而且其中2人是本科生。針對這一棘手的問題，陳小平教練決定先讓隊伍出國，自己再接著補辦簽證。同時陳小平教練積極與美國校友和華僑取得聯系。在當地校友和佐治亞理工大學中國學者聯合會的精心組織和幫助下，有人專門前去接機，有人幫助聯系旅館，幫助隊員們解決了許多后勤方面遇到的問題。

2007年7月1日第11屆Robocup機器人世界杯大賽舉行。有來自39個國家的約2000名學者和學生參加了比賽。

因為“藍鷹”隊是去年仿真2D組的冠軍，在比賽現場隊員王繼良發現所有2D組的參賽隊伍都是以“藍鷹”為目標在做調試。科大“藍鷹”陷入重重圍剿之中。按規定，每個隊將比賽程序上交以后就不能再改了。但是有時經常會有突發事件發生，比如以前在四腿組比賽時曾經出現過照相機的閃光燈將有個隊機器人的“眼睛”照花了，結果影響了比賽的發揮。究竟這些年輕隊員們在比賽時會有什么樣的表現？教練陳小平的手心里也捏著一把汗。

比賽的當天有許多中國留學生和華人華僑前去加油助威，現場熱烈的氣氛鼓舞了這些年輕隊員，隊員們頂住壓力克服了現場經驗不足的障礙，沉著冷靜，一舉奪得含金量較高的3D組和微軟組的冠軍。但是本次比賽也有遺憾，由于劉飛、范長杰等博士因簽證問題沒能參賽，導致關鍵技術上處于空白。但即使如此，“藍鷹”隊仍然取得仿真2D組比賽的亞軍，四腿組比賽的第四名。自此中科大機器人足球隊在全世界39個國家和地區的300多支隊伍中以兩金一銀的成績首次占據獎牌榜的第一位。

科大“藍鷹”隊的出色表現也為中國贏得2008年第12屆Robocup機器人世界杯比賽的舉辦權。展望未來，這支“藍鷹”足球隊有了新的目標——在未來，機器人足球隊能夠打敗真人足球隊。

（責編/張磊）

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