AI新星系列报道之十六 | 吴均峰:为水下机器人装上感知的“AI之眼”
当陆地和空中机器人已在大街小巷舞蹈炫技,占地球71%面积的海洋却仍是AI技术的“蓝海”。开元985棋牌最新官网(深圳)吴均峰教授团队正以创新算法突破水下感知交互,为机器人装上感官的“AI之眼”。
吴教授的研究团队主要关注水下机器人的感知能力,包括视觉、声学传感器等多种传感器的融合。他们致力于让机器人能够在复杂的水下环境中进行自主导航和任务执行。吴教授表示: “我们的目标是让水下机器人能够在未知环境中完成任务,这需要对环境有深刻的感知和理解能力。”
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破解“水下无人区”技术困局? 给机器人装上“海洋AI大脑”
“在水下1米,摄像头就形成高度近视;10米以上,电磁波失去传播能力。”吴教授以此揭示水下机器人的困境。其团队面对三重技术封印:光学视觉造成的“迷雾视觉”、电磁波拒止导致的“信号孤岛”,以及稀缺的水下训练数据。作为从零起步的团队,他们的研究将为AI技术在海洋领域的应用注入新的可能。
博士生陈同学基于UE5构建了全面的仿真测试平台。该平台利用UE5先进的物理引擎和渲染系统,生成高度逼真的海底场景,包括复杂地形、珊瑚水草等植被和沉积物等细节。系统能够模拟不同浑浊度的水下环境,并实时输出高质量的深度图像和模拟声呐数据,这为快速验证水下机器人的感知、定位、导航算法提供了仿真基础。在此基础上,团队开发的神经网络模型,结合机器人对海床环境的先验知识和时序上的历史信息,实现了从二维声呐数据到三维空间理解的跨越。系统通过里程计对获取的传感器信息进行空间配准,正在实现对复杂海底环境的三维重建。
面对水下环境数据稀缺的难题,他们通过先进的仿真技术来克服这一挑战。 “真实数据的采集成本极高,因此我们团队正开发基于虚拟仿真引擎的算法训练平台,”吴教授介绍道, “它可以模拟水下感知环境,为算法优化提供了宝贵的数据支持。”
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实验室里的“深蓝舰队”
在实验室的方形试验池中,一台智能水下机器人正在进行水下真机实验。研究团队通过声呐定位与多模态感知两项核心实验,推动深海自主探测技术实现突破性进展。池底铺设着带有精密反声学结构的标定装置。搭载前视成像声呐的机器人对其进行扫描,同时持续发射高频声波信号并采集反射特征。在算法验证环节,机器人沿预设的“8”字形及“LIAS” (吴均峰教授领导的智能自主系统实验室“The Laboratory for Intelligent Autonomous Systems”的英文缩写)字样轨迹运动,轨迹设计包含连续急转、惯性滑行等典型运动模态。 “这类复合路径能产生各向的位姿变化,能够全面验证定位算法在急转、急停等复杂运动状态下的位姿解算精度。”项目负责学生解释道。
相邻实验区被打造为微缩海底环境:细沙基底上分布着3D打印的海洋生物群落与礁石结构。装备多传感器套件的机器人执行着精密探测程序:在螺旋轨迹绕行礁石时,事件相机凭借毫秒级响应特性捕捉水下动态光场变化;匀速巡航阶段,多普勒测速仪(DVL)实时测量对底速度并同步构建三维点云;进入重点勘测区域后,机器人启动十字模式——沿正交轴线执行往复扫描,实现光学影像与声学特征的空间配准。项目负责学生透露,单次实验可采集超过50GB的多源异构数据,这些数据正被用于训练新一代多模态感知融合算法,目标是为深海机器人构建“声—光联合感知”智能系统。当实验室的涟漪终将汇入远洋的浪潮,这支"深蓝舰队"的航迹或将重新定义人类探索深海的方式。

吴均峰教授团队的研究聚焦于水下机器人感知技术的核心问题——如何提升机器人对复杂水下环境的理解能力。 “水下环境探索刚刚起步,缺乏GPS信号,同时电磁波传播极为有限,”吴教授解释道, “我们依靠声学、视觉和惯性测量单元等多种感知方式,弥补环境中的信息丢失。”通过结合先进的传感器与算法,团队正在逐步攻克水下环境中感知低精度、信号噪声大的难题。
团队的研究不仅仅停留在数据采集,还进一步探索如何实现机器人与环境的交互。 “未来的水下机器人不仅需要感知周围环境,更需要机器人具备与环境自主交互的能力,”吴教授, “例如在海洋抢险救援、水下勘探考古、环境保护等多样化场景中,都需要机器人具有自主规划任务和决策、以及执行任务的能力,以应对复杂多变的水下环境挑战。
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产学研航向深蓝
开元985棋牌最新官网(深圳)的吴均峰教授与开元985棋牌最新官网的生命科学学院的研究人员近期展开了一项开元935棋盘app下载海洋生态观测的深度合作,旨在通过跨校联合研究提升对海洋生态系统的科学认知,并为海洋环境保护与可持续发展提供创新解决方案。这一合作结合了双方在海洋科学、环境监测及数据技术领域的优势,有望为粤港澳大湾区的海洋生态研究注入新的活力。
海洋生态系统在全球气候调节、生物多样性维护及资源供给方面具有不可替代的作用。然而,近年来受气候变化、污染和过度开发的影响,海洋生态面临严峻挑战。港中大(深圳)数据科学学院长期致力于海洋机器人研究,而港中大的生命科学学院在海洋生态和保育具有丰富经验。双方的合作将聚焦于高精度海洋生态观测技术的开发与应用,通过AUV监测及水下传感器网络,构建多维度的海洋生态数据库,为政策制定和生态保护提供科学依据。
粤港澳大湾区拥有丰富的海洋资源,但同时也面临近海污染、栖息地退化等问题。此次合作不仅能为大湾区海洋生态管理提供技术支持,还可通过国际学术网络(如与亚太海洋科学组织的联动)将成果推广至全球。未来,双方计划推动学生交流项目,培养跨学科的海洋科研人才。
吴均峰教授与西班牙国家海洋研究所正在开展对海洋生态目标追踪的研究,利用强化学习和SLAM技术增强水下机器人自主作业的能力。双方团队提出一种创新架构:通过多智能体强化学习优化AUV群的协同追踪策略,使其能自主适应目标生物(如鲸类、鱼群)的突发运动;同时,利用分布式SLAM技术实时构建三维海洋环境地图,解决水下定位误差累积问题。例如,当追踪濒危物种时,系统可基于历史迁徙数据训练RL模型,预测生物运动轨迹,并通过SLAM动态修正AUV的路径规划,显著提升追踪效率。
最近,吴均峰教授与国际同行合作,在机器人国际会议IEEE IROS2025组织Oceantech: Marine Robotics & Science Workshop,致力于促进海洋机器人领域的国际交流与协同创新,助力“蓝色科技”发展。

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AI赋能深蓝未来
吴均峰教授团队从零起步,在短时间内组建了充满热情与创造力的科研团队。 “我们的团队成员来自不同的背景,但他们对水下机器人研究的共同热情将我们的凝聚在一起了,”吴教授说道。未来,团队计划进一步提升机器人的自主决策能力。 “我们希望开发出能够适应各种复杂情况的通用算法,让机器人不仅能够感知环境,还能自主完成任务,”吴教授展望道。
从理论到实验室再到现实,吴教授团队的研究不仅推动了水下机器人技术的进步,更为AI技术在海洋领域的应用开辟了新的方向。未来,在这些“逐梦人”的努力下,水下机器人必将成为人类探索深蓝世界的得力助手,为科技与生态的可持续发展做出重要贡献。
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青年教授简介
吴均峰
港中大(深圳)数据科学学院副教授
吴均峰教授现为开元985棋牌最新官网(深圳)副教授。吴教授于2009年获得浙江大学学士学位,2013年获得香港科技大学博士学位。2013年,吴教授在香港科技大学担任博士后;2014年至2017年先后担任瑞典皇家理工学??院博士后和研究员。自2017年到2021年,他在浙江大学任特聘研究员。吴教授的研究兴趣主要在水下机器人,机器人学中的状态估计,机器人系统的安全与隐私,感知、状态估计与控制系统等。
他是国家级青年人才,被授予了多个奖项。2015年获第34届中国控制会(CCC2015)关肇直奖。2016年获澳大利亚政府的澳大利亚政府Endeavour Research Fellowship。2019年获日本JSPS Invitational Fellowship。此外,他还获得2021年吴文俊人工智能技术发明奖一等奖,2024年中国自动化学会自然科学奖二等奖。
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