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周到上海(新闻晨报新媒体):工博会上海高校亮点抢先看 ,第一弹来了!
发布时间:2017-11-08   浏览次数:

    复旦大学的第六代家庭服务智能机器人“睿豆”、上海交通大学的数字化“病理医生”、同济大学的商品编码“新身份牌”……将于11月7日至11日在国家会展中心(上海)举办第19届中国国际工业博览会,沪上高校参展项目亮点纷呈,大有看头,许多项目技术高大上,而功用上又非常接地气。
    复旦大学:
    睿豆:家庭智能服务的全面手
    将在工博会上亮相的家庭服务智能机器人“睿豆”,是复旦大学机器人智能实验室团队研发的第六代智能机器人。
    复旦智能服务机器人家族
    复旦大学计算机科学技术学院机器人智能实验室主任张文强的办公室里摆着两个不大的机器人模型,“复旦一号”“复娃”“爱家一号”“海宝机器人”“中西医健康管理机器人”等都诞生于他带领的团队。今年工博会,中医机器人、儿童益智机器人和家庭服务智能机器人“睿豆”即将展出。
    “睿豆”在功能上集之前机器人之大成。以家庭为工作场景,睿豆可以自主行走、及时报信,实现家庭安防,为可能出现的家庭火灾或煤气泄漏等隐患发出警报,帮助主人实现对家庭的远程监控;同时,它可以提供身份识别、智能家居、语音交流等家庭场景服务。另外,通过“望闻问切”,还可以为中老年人提供中医辅助诊断,提供养生保健等建议。
    受到认知心理学的启发,发明一款“通过与外界环境的交互,实现对外部世界理解和认知,而非只是完成特定任务”的机器人成了张文强团队研究的方向。目标在2005年实现——“身形”庞大的复旦一号在复旦百年校庆上亮相,这是国内第一个具有心智发育能力的全装载人形机器人。
    2010年,海宝机器人在上海世博会城市最佳实践区“沪上生态家”连续展出半年。这是继“复旦一号”和面向办公和场馆信息服务的“复娃”机器人之后,张文强团队的又一成果。
    “爱家一号”“儿童益智机器人”面向家庭应用。基于深度学习的中文语义分析和视觉识别在新一代智能家庭服务机器人中得到应用。除去能够自动感应、远程监控、及时报信、语音交流、自主充电,爱家一号的研发同时攻克了低成本系统集成技术。
    张文强把机器人研发的“接地气”看得很重,“老百姓的需求”是研究的动力。
以中医机器人为例,通过与上海中医药大学合作,机器人智能实验室通过算法将中医诊断症状的标准量化,中医学的面诊、舌诊与脉诊都能由中医机器人实现,以中老年人为服务群体,机器人通过中医的望闻问切诊断慢性疾病。

    机器人研发的“顶天”与“立地”
    张文强在今年10月的一次宣讲中提到“顶天立地”。
    这是机器人智能实验室研发理念的两个向度:一方面做好科研,发表高水平的论文,这是“看家本领”;另一方面,找到老百姓的需求,将产品更好地推向市场,实现技术成果的产业化。
    近年,机器人智能实验室申请国家专利32项,13项已经获得授权。2016年,张文强领衔的“服务机器人关键技术与应用”获得教育部技术发明二等奖,“基于视听感知的服务机器人”获得吴文俊人工智能科技进步二等奖,“基于PET/CT的肿瘤良恶性鉴别模型与临床应用”获上海市科技进步奖三等奖。
    而让科研成果真正走进千家万户则显得更为迫切,这也构成了团队面临的最大挑战。“实验室里的成果和产品的真正落地是有距离的。”张文强解释,写文章时往往会设定很多边界条件,这些条件确保实验输入的是“干干净净的数据”,但放到实际的场景,各式干扰随即出现,往往就达不到原本的实验效果。“这相当于提出了新的研究课题。”
    “爱家一号”是复旦大学机器人智能实验室与产业界合作的第一例。通过和南通市相关企业合作,这款新一代智能家庭服务机器人得以问世。随后的中医机器人和“睿豆”,也都因循产业化合作的路径,除了签订项目,实验室通过还与产业界共建联合实验室等方式实现合作。
    “技术的发展和推广离不开产业应用或需求的推动。”张文强表示,复旦大学机器人智能实验室还要不断拓展、深化与产业界的合作。

 

    上海交通大学:
    数字化“病理医生”带来病理诊断“及时雨”
    上海交大关新平教授团队研发的多维高分辨率数字病理扫描仪不仅为进一步提高病理诊断的准确率和效率提供了可能,还打破了高端数字病理扫描技术的国际垄断。这位“交”字头数字化“病理医生”为国内病理诊断带来了一场真正的“及时雨”。
    打破数字病理关键技术国际垄断。
    病理诊断对肿瘤、炎症等各种疾病的诊断准确率可以高达95%以上,能客观反应疾病发展的真实情况,对疾病的诊断、治疗和预后的参考价值不言而喻。作为大型综合医院必不可少的关键科室,病理科负责整个医院的病理诊断任务,长期以来也面临着人才短缺,工作繁重的局面。
    如何才能提高病理诊断的准确率和效率?数字化“病理医生”是传统病理医生的好帮手。“我们可以通过数字病理扫描仪将病理切片转化为全切片数字图像(WSI, Whole Slide Images),并对超大容量数字病理图像进行数据存储、网络传输、实时阅览、智能分析以及远程诊断的软硬件综合系统。它可以自动完成对焦探测、全局扫描,甚至自动装片等操作,并将高分辨显微病理图像通过电脑屏幕、移动终端等显示设备实现无级缩放、全局浏览,将病理医生从繁琐的显微镜操作和观察上解脱出来;同时能够通过大型存储设备实现长期保存,通过网络传输实现异地实时阅览,实现远程诊断、专家会诊,有助于实现病理诊断多人校对和质量控制,实现专家资源的共享;而且病理图像的数字化有利于以大数据为基础的深度学习在临床病理上开展,通过超大病理图像数据集、不断前进的人工智能技术,加速计算机辅助诊断的临床应用和推广。”该项目负责人、上海交大科学技术发展研究院常务副院长关新平表示。
    然而,当前我国病理科室数字化水平普遍偏低,数字病理设备严重匮乏。国产数字病理扫描仪主要集中在中低端产品,高端数字病理扫描仪市场完全被莱卡、奥林巴斯等国外仪器厂商所垄断。
    数字病理扫描仪的开发涉及光学、机械、控制、软件等多学科技术体系,其技术壁垒非常之高。以自适应连续扫描技术为例,为了保证高倍物镜的扫描成像质量,要求在整个扫描过程中实现0.2个微米的对焦精度,相当于飞机贴地飞行过程中始终保持厘米级精度的离地高度。
    关新平教授团队依托国家重大仪器专项项目,数年来产学研联合攻关,相继突破大数字孔径物镜、多维显微成像光学、多光谱分子成像、高速线扫成像控制、自适应连续对焦等十余项关键技术,实现了高端数字病理扫描仪的核心技术国产化,开发出与国外产品基本处于同一个水平的产品,打破了数字病理关键技术国际垄断,该产品也在本次工业博览会上首次亮相。

    推动国产高端数字病理扫描仪的产业化
    在仪器研发过程中,上海交通大学重大仪器专项实施团队,积极与业界同行企业紧密合作,非常注重产学研结合和技术推广,已将多项关键技术、关键部件用于这些企业的技术改造、产品升级,并产生了数千万的经济效益。
    电动载物台是实现显微切片数字化扫描的基础部件,上海交通大学通过技术攻关开发出自主知识产权的直线驱动扫描台,打破了传统丝杠驱动电动载物台低速爬行、高速振动、存在反向间隙等技术缺陷,关键技术指标与外国外同类产品无异,但是销售价格只有国外产品的一半,市场竞争优势明显,在全自动显微镜设备、激光检测设备、光谱设备等获得了推广。
    高分辨率成像光学系统是保证显微镜成像质量的关键,上海交通大学自主研发的大孔径无限远校正成像技术、宽波段光谱成像技术在获得了业界同行的广泛认可,并在体液分析仪器、核型分析仪器、显微高光谱系统进行了推广应用,获得了用户的认可。
    同时,上海交通大学国家重大仪器专项项目组非常注重产品开发与用户体验相结合,从第一代原理样机开始,就注重邀请用户单位进行现场指导和评价。目前,mSlide-I型工程化样机已经在国家蛋白质科学中心、上海交通大学多个附属医院进行了多个阶段的试用,获得了大量的用户反馈和高度的技术评价。
依托上海交通大学附属第六人民医院、上海交通大学附属国际妇婴保健院、北京301总院、北京大学药学院等国内三甲医院和科研单位,项目组积极开展智能诊断领域的研究,已构建多个数字病理数据库,开展了结肠癌、骨髓病变、宫颈微小浸润癌等智能诊断研究或药物药效评估。在抗帕金森病(PD)药物药效评估中,黑质致密带的神经元细胞计数统计达到了95%的精度。
    目前,该项目组已经申请专利近三十项,开发数字病理专用软件2套。业内同行前来进行技术交流、寻求技术合作者络绎不绝,投资单位更是给出了2亿元的技术估值。上海交通大学仪器专项项目有望推动国产高端数字病理扫描仪的产业化,为国家开辟病理诊断的新局面贡献力量。

 

    同济大学:
    独一无二的商品“身份”,破坏80%也能获完整信息
    一个个小圆点按一定方式印在商品包装盒上,它们包含了商品的类型、产地、日期等所有商品信息;通过流水线上的喷码设备给每件商品赋予独一无二的矩阵码标签,以便在商品流通过程中对商品进行实时跟踪、监控——这是同济大学电子与信息工程学院童美松教授团队自主研发的新颖商品流通信息追溯系统。
这种新颖商品流通信息追溯系统,即将亮相下月举行的中国国际工业博览会高校展区,并面向观众进行现场展示。
    我国快消品生产企业一般都采用人工管理方式,无法及时跟踪、监控产品的流通情况,因此极易发生流货窜货现象。目前,商品信息的主要载体是二维码,但二维码在使用中容易遭遇破坏。只要其中有一小部分遭到破坏便无法读取其中信息,而不法经销商采取的窜货方法正是人为破坏商品外包装上的二维码身份标识,使得生产企业无法查证商品的实际销售地区和窜货方。如果采用RFID(射频识别)技术全程跟踪产品流通过程,则成本过高,对利润微薄的快消商品并不适用。
    童美松团队针对企业需求,创造性地提出了矩阵信息编解码方案用于商品信息追溯系统的设计。该方案的特点是低成本、防破坏、抗干扰、智能化(可通过互联网远程实时监控)。团队将数字编码信息映射到三维模型的局部区域,实现了对数据信息的植入、信息多维加密和反加密;并结合现代信息和无线射频通信技术,形成高效智能化的商品信息防伪与物流跟踪管控技术体系。根据广泛测试,在破坏矩阵码80%左右面积时,仍然有接近100%的商品信息恢复率。
    目前,该系统已广泛用于百威英博投资(中国)有限公司、洽洽食品股份有限公司、田土王食品开发有限公司等多家企业的产品流通追踪监管中。据百威英博公司介绍,自2014年部分生产线采用该系统后,已帮助公司挽回经济损失20多亿元。
    针对非快消商品及未来物联网发展需求,团队近年又研发了更为新颖前沿的基于无芯片RFID技术的物流信息追踪系统。该技术主要通过去除其内置芯片来降低成本,并进一步缩小尺寸。更值得一提的是,该技术不需要电池驱动,因此不存在电池失效问题。目前,该方案已通过江苏鼎昌科技股份有限公司的测试,准备用作新一代物流信息追踪系统并可融入物联网体系。

 

    华东理工大学:
    智能小车来给钢轨做“体检”      
    在不久的将来,为保障列车安全运行而对钢轨进行的“健康体检”,也即将走向智能化。
    由华东理工大学机械与动力工程学院易建军教授团队与上海航天控制技术研究所、挪威工程技术大学联手研制的“全自动超声波钢轨探伤车”,利用超声波探测技术,对钢轨运行状态进行实时监测,并通过深度学习,对钢轨的缺陷进行智能化诊断。
    这种探伤小车不但体积小、成本低,更重要的是,可快速检车并精确判断钢轨的缺陷,为维修决策提供重要支撑。这种智能化探伤小车,将亮相第19届中国国际工业博览会。

    擅长与时间赛跑,智能高效
    钢轨的健康情况直接关系到列车能否安全运行,这就需要经常对钢轨进行“体检”,而对钢轨的检查和维修,只能在铁路线路空闲的两三个小时“天窗”时段进行,因此必须高效、精准。
    与高铁的风驰电掣不同,传统的钢轨探伤却需徒步进行,耗时耗力且存在安全隐患。近些年使用的大型探伤车,则存在体积庞大灵活性差、使用成本高、离线检测等不足,虽然已有自动探伤小车问世,但高达300万元的成本让人望而却步,且只能离线检测。
    开发一款高效、精准、低价、轻便的探伤小车势在必行。华东理工大学易建军教授团队用近两年时间研制的全自动超声波钢轨探伤小车,虽然成本不足50万元,但每小时高达30公里的行驶速度,可完全化解探伤维修作业时间短和保证探伤周期的矛盾。
    在华东理工大学实验十楼里,两条约10米长的标准钢轨上,停放着一辆黄色探伤小车。这辆小车长约1.78米、高约1.6米,看似简洁却大有学问——据易建军介绍,小车由探伤系统、主控制系统、驱动系统、制动系统、供电系统、操纵系统等组成,而每个系统又由不同的模块组成,如探伤系统的超声波探轮是用来探测钢轨是否有裂纹以及裂纹深度、形状等,涂料喷头则是在探到裂纹后喷墨进行定位。
    模块化设计,使探伤小车的装卸、维修和运输都更加便捷。易建军介绍说,此外,探伤小车还具有无线传输、实时定位、远程操控等特点。

    基于深度学习,低价精准
    如同冰山只有一角露出水面,除了小体积、自行走、易操作、实时监测这些显性特征外,这款探伤小车还隐藏着巨大的创新之处。基于深度学习的钢轨探伤数据处理,就是其中之一。
    探伤的精确度,很大程度上取决于超声波探轮的质量。但是,顶尖的超声波探测仪器成本高,且探伤的速率慢、效率低。有没有一种方法,可以让价格低的超声波探轮也能得到相同精准度的探测?
     易建军做到了。“我们利用大量探伤数据进行深度神经网络的训练,得到可用于实际轨道探伤应用的深度神经网络模型,以保障轨道探伤的高精度及准确率。”易建军解释说,他们通过高精尖的超声波探轮采集大量样本,再将这些样本进行深度学习算法处理,确定基于特征的规则,而这些规则一旦移植到计算机,即使通过不太精确的超声波探轮来“诊断”,同样可以得到精确的结果。
    “就是把复杂的经验转换成规则的过程。”易建军说,“深度学习使探伤小车更加智能化。”

    拥有云服务平台,未来可期
    这款探伤小车的智能化,还体现在易建军团队搭建了超声波钢轨探伤云服务平台。
    轻轻按下操作台上的按钮,小车在钢轨上缓缓前行,位于小车前部的显示屏开始出现均匀波纹,“这一处有裂纹。”易建军指着屏幕上的一道道斜纹告诉记者。
人类通过CT等超声波仪器可以检测身体是否存在健康隐患,轨道也一样。探伤小车的超声波探轮在轨道上行驶,就可以“诊断”这段钢轨的健康状况,而且检测结果可以像CT成像一样,会通过电脑画面显示出来。
    “将超声波轨道探伤数据进行存储、分析及可视化显示,可以为轨道探伤的后续监控、维护、处理、追溯等提供平台云服务支持。”易建军说,云服务化不但可以实现高速在线检测和远程操控,在精准探伤检测的同时,还可以像人类定期体检一样对钢轨的健康状况进行预测,为各部门提供数据共享、决策支持、资源调度等服务。
  对于应用前景,易建军充满信心:“不仅可以对火车,地铁、轻轨、有轨电车等运行的轨道进行探伤,而且可拓展应用于其他类似的金属轨道、索道等的健康诊断,具有广阔的应用前景”。

 

    上海理工大学:
    城乡河道底泥 化身护水使者恢复河道生态

    近期,上海理工大学经过多年探索研发出的一种适用于城乡河道的生态修复方案——河道底泥资源化技术及其原位生态修复系统,将在第十九届中国国际工业博览会高校展区亮相。
    上海理工大学自2012年至今,针对当前我国城乡中小型河道普遍存在的岸坡坍塌、河床淤积、底泥重金属污染等生态环境问题,结合学校的学科特色,经过多年研究和实践,提出河道底泥原位资源化和生态修复的新方案。
    河道底泥资源化及原位生态修复系统,基于底泥固化/稳定化的技术理论,结合底泥原位预处理和固化施工系统,利用生态外加剂稳定底泥中污染物,使其不迁移入环境中,固化后底泥具有一定的力学强度;根据应用目标创新性地将河道底泥用于河道护岸护坡建设和河道底质覆盖层,既可解决河道内源污染,实现底泥的资源化利用,达到净化水质的目标;同时多孔护坡兼具植生性,满足河道景观优化和生态环境恢复的功能。本技术体系可操作性强,且材料取之于河,用之于河,实现了固本清源和生态恢复的目标。
    本技术将河道底泥化身护水使者,科学性地提出岸坡结构强度优化策略和工程应用方案,使原位土壤、河道底泥及其他固体原材料满足甚至更适合水利工程、环保工程和景观工程建设需求,提升河道岸坡结构的整体稳定性和抗侵蚀能力,有效减轻面源污染,极大保障河道水质和河岸区域的生态恢复效果。
    近年来,上海理工大学为促进科技成果转化,积极促进技术推广和市场应用,为社会主义生态文明新时代贡献力量。学校积极联合堡森(上海)环境工程有限公司等多家企业,在崇明等地开展了多个现场论证示范和进一步推广,为城乡中小河道的修复提供了科学有效的手段。

 

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    原文来源:周到上海

    原文链接:http://mrw.so/2r18Aj