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李新德:妙手赋能机器人
作者:     时间:2022-03-28     资料来源:

李新德,沈阳化工大学化工设备与机械1994级校友。现任东南大学教授,博士生导师;俄罗斯自然科学院院士;中国人工智能学会智能机器人专委会副主任委员,中国人工智能学会智能产品与产业工委会副主任委员、中国自动化学会智能制造系统专委会副主任委员。

李新德家住农村,从小就干农活:除草、种地、收割。他人小力气大,一年级时,五六十斤的粮袋子扛起来就蹬上了房顶(晒粮),三年级时推着高摞满载的独轮车搬运,从车前面瞧不见他。活计没完没了,放学没空玩,使他厌烦了重复且繁重的体力活,幻想着有台机器替他干。本来高二读文科班的他,上高三时忽然想起幼年要造机器的念头,于是转学理科。冒险之举逼迫他争分夺秒恶补理科奋起冲刺,成绩大幅提升。临考前老师领着学生住进县城的宾馆,并泡好茶水给他们提神。从未品过茶味的李新德喝茶过量,造成夜间无法入睡,白天在考场上晕头昏脑,头颅内“机器”脱序失速,好在功底雄厚顺利考上了大学。

上大学后的李新德朝乾夕惕、终日不倦,为了省时又省钱,甚至日食两餐。天道酬勤,出于学习成绩好,他担任了学习委员,由于表现突出,他光荣地加入了中国共产党,并被评为优秀毕业生。为解除父母的压力,李新德大学毕业后选择到济南一家工厂上班,实习仅二十几天,他就帮忙解决了由于焊接工艺不对导致产品不耐用发生焊缝泄漏的问题。与机器打交道三年,尽管当时的薪金不低,而他心藏的梦想却始终没有湮灭,李新德决定报考研究生。

单位不支持考研,李新德只能下班后顾不上吃晚饭,蹬自行车往返20多里路到济南大学自习备考。一次他骑车速度过快不慎被障碍物绊倒,导致身体多处摔破,脸也蹭掉了好大一块皮。经过日以继夜的备战,李新德在考场上一挥而就,如愿以偿进入山东大学攻读硕士。

在读硕深造的几年里,李新德凭着严谨刻苦的学习态度,攻苦食淡,专心致志,取得了专业研习成果,获得了山东大学最高档的“校长奖学金”,并于2002年12月获得硕士学位。李新德敏锐地感觉到,人工智能将是未来大有作为、前景广阔的尖端技术前沿领域,也会使机器步入实现智能化的阶段。因此,他打定主意攻读与人工智能相关的博士研究生,于是报考了华中科技大学,专业转为“控制理论与控制工程”。

2003年3月,李新德参加完考试后,为了不使自己没有经济收入而陷于困境,他来到一家汽车相关企业担任了项目总管。在这里李新德首次接触到CAE软件CATIA,经过短短几天的学习与实践,很快就运用自如,并通过有限元分析为企业解决了刹车系统振动的根源。9月份他辞去工作入校读博,研究方向是控制理论与控制工程,并着重于智能机器人的信息融合与环境感知。这与他读硕时的方向完全不同,在硬件软件、编程语言、数据结构、人工智能算法等诸多方面,都得重新开始研学,唯有付出更多的时间和精力才行。他每早第一个到位,晚上最后一个离开,在实验室的研习时间超过12个小时;业余时间他几乎全都埋头在图书馆里阅读资料,几近阅遍了与人工智能有关的所有讯息。滴水成河,积露为波,李新德逐渐形成了自己在这一领域的独到见解和创新。

当他接触到面世不久的似是而非理论(DSmT)时便对其着迷,尝试着进行深入研究,由此结识了DSmT的创始人、国际著名信息融合专家法国科学家Jean Dezert和美国的Florentine Smarandache教授,经过交流和探讨,李新德与他们结下了深厚的友谊。DSmT提出了一种新的数学框架,用以处理用广义基本信度函数表示的不确定、不精确和高冲突信息源。它能很好地适应静态和动态融合,而且可以在任何结构(离散、连续和/或混合的)上应用。李新德在DSmT定量融合处理之基础上,着力多粒度分层融合与定性组合规则,且首次应用在机器人的地图创建上,设法使机器人初步具有人类般的感知能力。李新德读博毕业后,Jean Dezert曾受邀两次访问他所在学校,Florentine Smarandache也因李新德在似是而非理论上的特殊贡献,以新墨西哥大学的名义向他颁发了国际科学贡献证书。

2006年博三时,李新德已经具备了毕业条件(一般需要五六年才能达到)并获得了华中科技大学最高层级的“罗克韦尔”奖学金,而且确定了工作去向。建议让他再读一年,积累更多成果以便留校。

原计划博士毕业留校工作,然而由于政策调整使此举成为泡影,导致李新德由于毫无备案而陷于窘境,年近32岁的李新德十分渴望尽快找到合适的工作岗位,不仅可以把自己的所有本事转化为科技成果和实际生产力,也可以解决收入不多、生活较为拮据、难以接济父母的实际困难。可是联系了几家国内顶尖高校都是必须先入博士后站再谈后续事项。后来抱着碰运气的想法,他联系了国内较早开展机器人研究的东南大学,经过层层把关,功底扎实的他终于在2007年12月份进入到该校自动化学院,可以一面授课一面开展与机器人相关的研发工作。从此李新德如虎添翼,很快就在这个领域大显身手。

李新德先后参与了工业焊接机器人(一套打破国外高价垄断的结构光视觉传感器及焊缝跟踪系统)、基于人机交互的移动机器人等国家和省部级科研项目20余个,由他主导的“一种面向室内智能机器人导航的路径自然语言处理方法”“一种基于时间代价函数的时间窗路径规划冲突解决方法”等18项成果被授权国家发明专利,“基于自然路标识别的移动机器人立体视觉导航软件”“基于路径自然语言理解的机器人导航路径生成软件”等9项获软件著作权。李新德承担了国家自然科学基金委员会共融机器人重大研究计划项目,朝着实现机器人与环境的自然交互、机器人与人之间的协同作业、机器人之间的互助互补的目标进发。他提出的构筑多模态融合的统一深度神经网络,从场所语义的“原型”聚类、语义图谱关联推理、多模态融合交互关联推理角度出发,深入研究机器人场所感知、理解算法和机器人自主运动作业控制等,在机器人对场所的感知与理解、人机交互中涉及自然语言及场所的识别等方面有了积极进展,为智能机器人顺利走进人类家庭和日常生活,与人类无缝交流、和谐相处等奠定了坚实基础。

李新德作为重要成员参与完成的“移动医疗服务机器人复杂定位与导航控制关键技术及应用”获得了中国自动化学会科技进步奖一等奖。该项目是面向国家发展重大战略需求,围绕移动服务机器人复杂环境感知、自主规划定位、智能导航控制3个核心技术问题,以产学研结合方式所取得的移动服务机器人关键技术攻关成果。在新冠肺炎疫情防控时期,使用该核心技术研制的自主医疗服务机器人,在医院、养老院、康复中心、社区等地担负起消杀任务,大大减少了医护人员的工作量,降低了交叉感染的风险,取得了很好的社会和经济效益。李新德团队利用智能环境中布局的或者机器人机载的摄像头进行人体自然状态下(交互/非交互)的非接触信息获取,结合先验知识和场景/场所理解,然后通过融合表情、微表情、眼动、步态等多模态信息,从而实现对人体精神状态的估计,进行人体行为、情绪、抑郁状态等方面的智能分析,对抑郁症的早期诊断具有首创价值。在小目标检测、识别与跟踪,人的个体与群体异常行为和暴力行为检测,空地跨域协同作业等方面也取得了丰硕成果,在边防、巷战、侦察突击、防暴恐、安防安保等众多领域的应用前景十分广阔。