孕育智能产品燃烧希望打造中国制造新名片

2022-10-12 16:35 六郎中国科技日报

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文/胡月

近年来,数字化转型正在成为中国经济发展新引擎。信息化集成程度较高的智能工业产品正日益广泛地应用于主流生产制造行业,如先进数控机床,各种激光雷达用于测距与避障,各种具有数据通讯控制功能的智能家居电器产品等。制造这类新型产品的企业正提升中国制造的竞争力,成为技术含量密集的产业。

南方科技大学马永胜教授描述这类产品为“集成机械产品、传感器、和电子电器自动化控制技术,具有实时数据传输与分析处理和后台实时大数据算法决策能力,具有场景适配性”的各种载具、装备、工具、可穿戴配件等。他认为各企业提升我国在智能产品方面的研发能力和技术成熟度将大大强化中国制造的可持续发展,将有效打破国际巨头强压我国企业接受不合理供应与市场分配条件,真正实现固本强基的效果。

作为工程信息领域的探索者,马永胜教授长期致力于计算机辅助产品设计及集成制造研究,从技术理论研究到开展深度信息集成、产品全生命周期管理的技术研究,他始终奋斗在科研一线。马永胜团队将工作重心放在智能产品设计和技术验证领域,长期坚持为中国制造业的提升贡献力量。

马永胜,南方科技大学长聘教授,主要研究方向为工业软件工程信息学,包括数字孪生、信息物理建模、跨尺度拓扑优化、产品(尤其是模具)优化设计、计算机辅助产品设计及分析集成、智能制造等。曾主持研究各类科研项目45项,在学术期刊或国际会议发表文章200余篇,出版专著两部。

推动智能产品的工业化发展马永胜发挥独有的光与热

马教授向记者分享他的观察:智能产品,如已被传统工业接受的工业机器人一样,将被广泛推向数字化智能高端消费市场。他强调,作为高附加值日新月异的科技产品,智能产品将改变人类生活习惯(智能家居、养老、教育、医疗、社区活动、虚拟游戏),出行方式(如无人驾驶,智能身份认证,无界限多种交通互换等),工业生产模式(无人化定制小众多样化产品设计生产),乃至战争势态。智能产品的设计生产需求也将改变企业研发、竞争、持续发展的模式,这将冲击现有的国内大多数企业,覆盖机械、模具、轻工、汽车、家电、航空、电子,软件、建筑等各个领域。机遇和挑战并存。随着新一代工业信息化技术的发展,与制造业息息相关的智能制造(包含智能产品设计)技术将成为探索的前沿热点,在传统工业领域占有支柱竞争力的重要地位。

从2021年马永胜教授决意回国、投身祖国工程信息学事业到今天,刚刚过了一年。这位刚回国不久的资深教授多年来醉心于计算机辅助产品设计及集成制造,致力于先进信息学特征理论,并把该理论扩展应用于跨学科网络化协同工程、智能信息语义学等方面。在这些技术理论研究的基础上,他和团队坚持开展深度信息集成、产品全生命周期管理的技术研究,取得了丰硕的成果。过去三十年,他通过CAD/CAM系统实现对零件造型、计算分析、工程绘图、计算机辅助编程、信息传输与交换等全过程信息进行处理。

迎着9月开学季的阳光,马永胜教授又开始了新的科研征程。和他愉快交流,他认定每个科研人在人生中的每一个时刻都要全力以赴,不能浪费一次机会,没有这份坚持,他是不可能一路顺利走到了现在。最近他和融亦鸣教授合作完成的《高级设计项目教学方法》的专著刚刚由Springer出版,受到学校、国内外同行的高度关注。作为北美工科教育最为重要的设计课程,各大学学科,如机械,都把“高级项目设计课程”定位为极其重要,极具挑战、与行业要求密切对接、最锻炼本科生全面专业坚决问题能力的教学环节。马教授在加拿大阿尔伯塔大学教授这门课程12年, 积累了丰富的素材,实用的经验和可借鉴的教学方法和案例。这次发表的教学专著是全英文出版,全球发行,共有17章, 正文435页,附录113页,是难得的、详实而系统的教学参考书。

上图是马永胜与融亦鸣教授合著的教学专著,《高级设计项目教学方法》

奋斗在科研一线为智能产品研发赋能

马永胜教授说,培养新一代的智能产品研发人才是他的急迫使命。他的长期目标是面向全球创新战略,解决智能产品“卡脖子”瓶颈。他强调,当前,我国正在全面推进制造强国战略,其中在“战略任务和重点”中提出工业强基工程,在各工业领域实现自主核心技术和基础零部件、关键基础材料的自主保障。而目前国际贸易摩擦已经让我国重大领先行业的基础技术受到不公平的负面冲击,形成严重制约我国持续发展的不少“卡脖子”瓶颈。可以看到,我国还需要从基础核心技术做起,以刻不容缓的态度,大力研发自主核心技术,彻底打破受制于人的局面。

回国一年来,依托南方科技大学科研合作平台,马教授先后和数家深圳高科技企业建立了长期的智能产品研发合作关系。智能家居、激光雷达的研发创新是马永胜在南方科技大学完善产学研一体化的重要触角。下图是马教授学生团队在进行利用温度传感器检测人体存在的技术验证实验。

最近,马永胜接受企业邀请,拟运用影像仿真技术和人工智能应用技术,研发具备良好显示效果和多种人工智能功能于一体的“智能魔镜”技术。使某一企业的魔镜产品,在现有人机交互技术、人脸捕捉技术、动态美妆技术的基础上,再次实现智能换衣技术,以根据不同人体适配不同尺寸与款式的服装。据了解,新一代魔镜原型机将在3D人体参数化建模、服装垂吊性能建模的基础上,结合3D图形场景生成与动态显示技术,体现消费者衣物面料、大小、衣物碰撞等效果,尤其实现逼真的仿真效果,使得“智能魔镜”在人体着装模拟的展示过程中更加流畅、真实、清晰,此项技术拟于2025年完成产业化研发。