在北京航空航天大學的校園里,總能看到一位步履輕盈的女教師,她戴著細框眼鏡,嘴角常掛著溫和的微笑,說起話來條理清晰、充滿熱忱——她就是宇航學院教授謝鳳英。作為“模式識別”課程的負責人,她深耕航天智能交叉領(lǐng)域二十余載,用女性特有的細膩與堅韌,將航天鑄魂的育人理念融入課堂。2023年,謝鳳英獲評“北京市高等學校優(yōu)秀專業(yè)課主講教師”。她說:“我想讓學生在模式識別的‘智能世界’里,找到連接航天夢想的坐標。”
謝鳳英指導(dǎo)學生。資料圖片
做航天智能知識橋梁的搭建者
“同學們看,這是嫦娥四號月面巡視器獲取的圖像,如何通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)月面障礙分類?”在“模式識別”課堂上,謝鳳英總是以航天任務(wù)為切入點,將抽象的算法公式與真實的工程問題綁定。
模式識別作為人工智能的核心基礎(chǔ),理論抽象、算法復(fù)雜,而其在航天領(lǐng)域的這一具體應(yīng)用場景又對工程實踐提出了極高要求。如何讓學生在掌握算法原理的同時,理解其在航天目標識別、遙感數(shù)據(jù)處理等場景中的“實戰(zhàn)價值”?謝鳳英給出了自己的答案:構(gòu)建“航天應(yīng)用牽引的知識交叉體系”。
2021級本科生閻敬禹記得,謝老師會帶著大家對比分析“衛(wèi)星遙感圖像”與“地面監(jiān)控圖像”的特征差異,讓晦澀的特征提取算法變得可親可感,“原來我們學的每一個公式,都是在為航天探測器‘擦亮眼睛’。”
這種“航天場景導(dǎo)入”的教學方法,源于謝鳳英對課程定位的獨特理解:“模式識別是航天智能的‘眼睛’,必須讓學生看到技術(shù)與國家戰(zhàn)略的連接點。”她在講解知識點時都會嵌入航天案例——講支持向量機時,以“月面場景分類”為例;講深度學習時,引入“空間碎片識別”項目,讓學生在解決“航天真問題”的過程中理解算法本質(zhì)。
碩士研究生胡一帆對謝鳳英這種以工程實踐為導(dǎo)向的教學風格印象深刻:理論課上,謝鳳應(yīng)會用C++實時演示算法推導(dǎo);實驗課上,則直接對接航天虛擬仿真平臺。“上周剛在課堂上學完目標檢測算法,這周就能在虛擬月球場景中調(diào)試模型,我們學完就能用。”胡一帆說。
做學生創(chuàng)新火種的守護者
走進謝鳳英的實驗室,里面擺滿了學生的科創(chuàng)作品——從“衛(wèi)星圖像語義分割”模型到“月面巡視器視覺導(dǎo)航”系統(tǒng)。這些閃耀著創(chuàng)新之光的學生作品,是謝鳳英最寶貴的,也是付出最多心血的。
2020級本科生劉惇同學在準備畢業(yè)設(shè)計“空間弱小目標檢測跟蹤算法研究”時曾遇到一個瓶頸,他提出的“星圖匹配算法”在實測中精度不足。謝鳳英得知后,帶著他查閱了該領(lǐng)域的近百篇文獻,最終從“機場場景下鳥類目標檢測識別”案例中獲得靈感,提出了“多尺度特征融合”改進方案。
“謝老師不僅幫我改代碼、調(diào)參數(shù),更教會我從航天工程的實際需求中找突破點。”劉惇說,他的畢業(yè)設(shè)計最終在第五屆全國高校航空航天類專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計成果交流會中獲得特等獎,成果還被應(yīng)用在中國運載火箭技術(shù)研究院目標檢測跟蹤的相關(guān)課題中。
從航天工程實際中找問題、做貢獻,為此,謝鳳英構(gòu)建了“三階遞進”實驗體系:個人貫通式項目讓學生掌握基礎(chǔ)算法實現(xiàn),小組協(xié)同式項目模擬航天團隊攻關(guān),高階創(chuàng)新式項目則直接對接前沿需求。以“衛(wèi)星目標識別”小組項目為例,她要求學生像真實航天團隊一樣分工:有人負責算法設(shè)計,有人模擬星載算力限制,有人撰寫“航天任務(wù)需求說明書”。
“謝老師常說,航天工程容不得半點馬虎,一個參數(shù)錯誤可能導(dǎo)致衛(wèi)星失控?!贝T士研究生張驍哲說,這種沉浸式的工程訓練,讓他們提前感受到了航天人的責任。
當夕陽灑在北航航天博物館操場時,謝鳳英常望著學校的火箭和飛機展品出神。20多年來,那些在她課堂上迸發(fā)的靈感火花,那些在實驗室里反復(fù)調(diào)試的模型,已經(jīng)化作學生心中的航天火種,在空天報國的征程中,照亮屬于新一代的星辰大海。
做航天精神種子的播撒者
“當你們的算法讓衛(wèi)星更精準地識別目標,當你們的模型為嫦娥探測器規(guī)劃出安全路徑,這就是模式識別的‘航天價值’?!?/span>課堂上,謝鳳英總會向?qū)W生引進我國航天工程中最新的智能技術(shù)突破,讓學生直觀感受“智能技術(shù)如何托舉航天夢想”。
作為北航培養(yǎng)的“土生土長”的學者,謝鳳英親歷了我國航天智能技術(shù)從跟跑到并跑的過程:“2005年剛開課的時候,國內(nèi)航天領(lǐng)域的模式識別應(yīng)用還比較少,現(xiàn)在我們的學生已經(jīng)能參與到探月、火星探測等重大工程中,這種空天報國的精神需要有人去傳承。”
為此,她將航天精神融入課程的每個環(huán)節(jié):講“兩彈一星”元勛故事時,結(jié)合“彈道導(dǎo)彈目標識別”技術(shù)發(fā)展;講前沿成果時,引入我國“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”建設(shè)歷程……學生這樣評價她的課:“謝老師的課,是算法與情懷的共振,是智能與航天的交響。”
如今,在謝鳳英的影響下,越來越多的學生將個人理想融入航天事業(yè)。近五年,她指導(dǎo)的學生中有70%以上選擇到航天科研院所工作,參與了“嫦娥探月”“天問火星”等重大項目。“謝老師讓我明白,模式識別不僅是技術(shù),更是服務(wù)國家空天安全的‘硬核力量’。”2021屆碩士畢業(yè)生宋雪冬說。(中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)記者 梁丹 通訊員 李明智)
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