我与教授谈创训(七)——张凯组

发布者:嵇敏发布时间:2019-06-03浏览次数:24

我们组的创训课题“基于深度学习的泥沙运动测量”是关于利用计算机进行泥沙运动的测量研究,既不失陈旧亦不失实际意义,对此课题,我们小组有着极大的兴趣。目前的泥沙运动统计理论,基本是利用流体力学、河流动力学、概率论及随机过程相结合等方法来深入研究。在推移质扩散中引进概率论方法最先由国外研究者A.H.Einstein提出——通过研究泥沙在水槽中沿程随时间的扩散,得到泥沙运动随时间的分布函数,由于缺少力学与泥沙运动的联系,同时研究内容的范围太窄,导致当初的研究缺少了推动力,此研究在当时未受到重视,直到后来放射性示踪技术的发展,该扩散问题才被重新研究。

勇于跨出第一步,开启理论知识学习

不同于其他创训小组,我们组创训研究中的程序设计比重大于实验操作部分,这也让我们小组对计算机编程内容的学习有了更足的动力。从题目确定到现在的中期,我们小组的学习一直处于稳步前行的状态。我们清晰的认识到,比起快速进行编程或者实验设计,我们更需要埋头耕耘,学好基础知识,扎实基础,才能实现优化程序设计、指导计算机进行深度学习等工作。关于如何构造环境、设计代码,如何从简单的一两颗泥沙到一团泥沙……,这些都需要我们稳扎稳打地进行理论知识学习。创训开始到中期,我们小组成员都已经完成对Python语言的学习,TensorFlow软件的学习也在进行中。

一开始的理论学习,我们小组倍感吃力,但在潘毅教授的引领下,在我们全体组员的刻苦努力下,对本课题内容的研究从最开始的“初极狭”到“豁然开朗”,目前正逐步走向“桃花源”的阶段。一直以来我们学习的知识都是偏理论,只懂得纸上谈兵,对于如何将所学知识运用到实际问题的研究却一无所知。从这次创训开始,我们就将学习的理论知识带入实践应用,这是从量变到质变的飞跃性一步,也是让我们感受到所学知识实际价值的一步:不再纸上谈兵,而是抬头看得见的造福民生。

敢于面对探讨,进行实践检验学习

在基础知识学习过程中,潘教授向我们推荐并提供了系列专业书籍,同时也为我们联系了英伟达工作室的工程师,给我们提供技术上的指导。每隔两三周,我们就前往校本部向潘教授汇报我们组的学习进度。学习如逆水行舟,不进则退,正是此高频率的见面探讨会提高了我们的学习效率,解答了我们在书籍阅读中遇到的困惑。在潘教授的帮助下,我们小组的创训研究更是如虎添翼,组员们也是信心倍增,干劲十足。

2019年的寒假,我们小组没有因为假期而懈怠,各自在家学习了Python课程和TensorFlow相关应用,寒假中,我们小组的QQ群是忙碌的,我们不断进行线上交流学习,互相答疑解惑,全体组员一起鼓足干劲,“撸起袖子加油干”。

善于制定目标,增强学习研究动力

如何更好的做好创训?这个问题我们一直在思考中,回顾过去几个月的历程,我们总结为:既要低头赶路,也要抬头看路。创训的指导老师是引路人,刚开始的几次交流潘教授给我们介绍了创训研究项目的大致流程和方案,向我们指出了一个远方的位置,我们要如何从出发点走到远方的阶段目的地,需要我们小组成员集思广益,共同思考,潘教授引导我们构思出流程图,更从逻辑上让我们理顺思路。

我们小组的创训研究将计算机科学领域最前沿的深度学习技术,与海岸动力学中最基础、最经典的泥沙运动问题相结合,突破传统测量手段的局限。这样一个新型高效的技术助力我们快速入手泥沙运动问题的研究,在思考与实践中,我们遇到的问题得到了很好的解决,甚至通过深度学习技术发现了一些未曾被他人注意到的细节。本研究项目,旨在改善对泥沙运动的传统理论认知,通过计算机深度学习的方法技术,跳出传统分析方法的框架,降低人的经验在测量中的作用,提升计算机程序化的使用频率;与此同时,利用深度学习技术获得了理想化模型,实现了对高含沙量水体的泥沙运动过程进行较为准确的测量,为泥沙测量的问题提供了新思路。

在实验环节中,通过图像识别的方法,量化泥沙、定位泥沙,从而得到泥沙运动数据,在神经网络中进行深度学习,不断优化算法,最终得出不同工况条件下泥沙运动函数模型,基于该模型,就可以着手波浪作用下泥沙的运动规律研究了。目前而言,我们的首要任务是搭建一个深度学习神经网络,来训练计算机视觉能力,从而在“理想化水缸”中准确识别出沙粒个体,并能与这些个体在时间上的分布产生映射关系。

对于这一目标的实现,我们目前正在行进中,远方的目标,增强了我们研究学习的动力。

乐于怀揣感恩之心,深入创训研究学习

开展创训研究已经好几个月了,收获良多,除了知识与队友情,还有师生情。我们的潘教授总给人平易近人的感觉,犹如我们的学长形象,与他交流时,气氛轻松愉悦,给了我们充分表达自我想法的勇气与自信。每次与潘教授交流总能收获很多,我们不断修正研究的思路,推进研究的进程。

潘教授的主要研究方向是海岸软防护、海岸水动力与海岸地貌动力,在他的各项研究中,他总是在不停地寻找新方法进行着突破。潘教授告诉我们,我们小组开展的这个创新项目,除了对项目本身的研究外,更希望成立一个人工智能兴趣小组,在未来几年致力于促进人工智能与水利工程学科的交叉与结合。我们注意到,潘教授的办公室里有着这样一句话“focus on what you change:科研、工作、生活”,他对科研与生活的努力与认真的劲头,也在悄悄地影响着我们。

能够遇见潘教授、得到潘教授的指导与教诲是我们全体小组成员的幸运,也是我们不断前行的动力所在。每每回想起潘教授在办公室里对我们说的话,或是QQ群里他与我们的聊天,我们总能得到新的体会与感悟。我们全体组员一定会付出全身心的努力,不辜负教授对我们的帮助与期待,也不辜负小组成立时的决心,全体成员将同心协力一起度过一段艰辛却充实的快乐时光!毋负邦人期!

组长:张凯

组员:俞悦、刘宇清、张仁杰

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