在昆山杜克大学，张天一是医学物理专业的2024届硕士，本科时他专攻电子信息工程领域，曾参与大疆产品研发；而Renzo Balcazar Tapia则是数据科学方向的2025届本科生，他来自秘鲁，研究兴趣在于算法，曾获得多项数学奥林匹克国际竞赛大奖。在求学与生活的旅途中，他们原本是两条泾渭分明的平行线。但是，大学生创新创业项目“机器人自主定位导航技术算法研究”却让两条平行线交汇，开启了一条科研之路。两人都想要建立一种机器人控制算法，使得机器能够具备机器控制能力和感知周围环境、主动避障的导航能力，为“无人驾驶”这一重点领域的发展贡献力量。“志同”进而“道合”，他们在这段项目经历中碰撞出了“平行且相交”的科研成果，交融出了立体而多彩的创新收获。
左：张天一；右：Renzo Balcazar Tapia
就算是在和他们见面之后，还是很难相信这样的两个人会在同一个团队中。
一个是来自中国的研究生，在本科期间选择电子信息工程，然后跨专业入读了昆山杜克大学医学物理硕士项目。一个来自另一个半球，那里有神秘的马丘比丘和葱茏的亚马逊丛林，他选择入读了一个没有直飞航班、与家乡日夜四季颠倒的远方大学。他延续了自幼对数学的强烈热忱，选择了数据科学作为自己的本科专业。可以说，他们在过去二十年从无接触，过着几乎平行的人生。然而，在昆山杜克大学创新孵化器孵化的“机器人自主定位导航技术算法研究”项目中，他们却有了相识与共事的交集点。这既在情理之中，也绝对是意料之外。
“学术旅伴”的炼成
从一见如故到长期合作
也许这一切都要感谢一个美妙的巧合。去年，在昆山杜克大学创新孵化器项目：DKU VEX机器人竞赛团队“BlueBear”紧张备赛时，原本对VEX竞赛一无所知的Renzo恰好因为社团活动路过，在和团队的操作手交流之后，强烈的好奇让他加入了团队，成为了团队的算法负责人。而天一正是这个团队的软件负责人。最终巧思与汗水为他们赢得了科创青禾2023全国VEX机器人精英赛大学组二等奖。
但故事并非到此为止。此前指导他们参赛的创新孵化器助理主任黎昉博士鼓励他们不要止步于“解答”，也尝试着“提问”，基于在机器人竞赛中既有的工作，也许也可以利用已经购置的机器人相关硬件，探索并解决一些学术或者创新方向上的新问题。这个建议为他们打开了新的思路，一条“问题——答案”的单行线上能否拔地而起一种更立体的创新架构呢？
于是，在比赛中熟悉起来的天一与Renzo一拍即合，与另外六位同学Bouchra Daddaoui、 Albert Li、Ha Nguyen Ngoc Khanh、Nizar Talty、Tobias Garcia和魏宇涵一起组成小队伍，尝试解决他们在竞赛中碰到的一个棘手问题——目标探测和智能路径规划。
“无人驾驶”的难题
从竞赛到科研的跨界探索
目标探测的准确度一直是无人驾驶和其他无人交通系统所面临的重要课题。一方面，传感器所获知的信息永远是有限的。不论是多么先进的图像识别、抑或是越发精准的车载雷达，都无法真正“看到”障碍物之后被遮挡的物体。另一方面，难题在“看到”，更在“想到”，如何通过旧的传感器数据，预测其他物体的未来运动，并从而更合理规划路线，过滤非关键信息，提前规避可能的碰撞，这两者都仰赖于人工智能的协助。
当然，现实并非一帆风顺。此前未预料到的问题蛰伏在向前的道路上。如前所述，团队的起点是他们手头上既有的VEX机器人硬件。但VEX的设备软件自由度有限，无法满足他们改进的需要，他们需要自己探索如何将自己的硬件同公开平台上常用的一些算法作结合。这对于有成熟业界经验的天一来说尚属颇具难度，更遑论对于一群也许只是刚接触相关话题没几个月的本科生。
此外，作为创新创业项目的团队成员，他们的身份也同一群大学生比赛队员有着根本的不同。天一坦白，在比赛里他们要解决的可能只是设定的问题，或者在给定的框架和硬件条件下解题。但是作为创新团队，他们不会有给定的目标，没有评分的标准，需要自己寻找可利用的资源，甚至还要考虑成本和效费比的问题。
摆在面前的路无疑是广袤的，但是正如翻越连绵的未知山脉、令人生畏的高度终究无法避免。那种不断探索、向潜藏知识的旷野探索并获得新知、然后碰壁又转向的纠结遍布这段科研之旅。
但是团队从未想过放弃。这是团队选择“机器人自主定位导航技术算法”进行研究的初心所致，它来源于对无人驾驶技术本身的反思、担忧与关切。近年来，无人驾驶技术迅猛发展，与之相伴相生的是一系列安全和道德方面的考验。团队深刻地认识到，无人驾驶技术的稳定性与准确度需要更多验证与实践，他们希望自己的研究能够为无人驾驶的经验积累和技术完善贡献一定力量，推动更加智能便捷、也更加安全可靠的未来到来。
“旅途驿站”的保障
创新创业支持与学术科研指导
项目初期，昆山杜克大学创新孵化器和项目指导老师罗冰教授的支持至关重要。创新孵化器的援助不仅节省了硬件投入，还使得有限经费能够更有针对性地用于特殊配件采购。Renzo特别感激创新实验室，因为它是暑假期间团队的第二个家。实验室本身所配备的高性能电脑、整套的3D打印设备和其他设备也极大地满足了项目初期对算力和硬件的需求。创新实验室为团队在其他物料采购方面更是提供了强有力的支持，黎昉博士在定期项目交流中也提供了积极的帮助，解决了硬件采购中的问题。在天一看来，这种“有求必应”的帮助提供了近乎奢侈的便利。
在学校的保障与支持下，成员们全身心地将心血倾注在“无人驾驶”这一重点领域。项目在GitHub代码页面展现出肉眼可见的进展，骨架迅速堆积，页面上的绿色方块记录了团队成员日以继夜的努力。
“项目版图”的扩张
更多的同行者与更远的征途
天一、Renzo和团队成员们并不认为项目仅有建设周期所规定的一两年寿命。他们期待项目能够成功落地，在未来开启更多可能性。除了项目，团队成员还是昆杜大学机器人社团的一部分。这个社团以VEX竞赛为起点，旨在在昆杜校内培养自我造血、浓厚的机器人学习氛围和相当规模的机器人社群。尽管昆山杜克大学没有开设直接与机器人竞赛相关的专业，但他们希望通过他们的努力，建立一个成熟的平台，促使年轻人在前人轨迹的基础上获得新的灵感而继续探索。
这个团队一路从形成、发展走向壮大，这一切只是因为巧合吗？大概也不尽然。曾向天一询问，为何跨专业选择攻读医学物理的硕士。他表示在本科期间更希望用编程技巧探索多个领域。Renzo仍然在为秘鲁挑选每年参加国际数学奥林匹克（IMO）等赛事的国家队队员。对他而言，选择数据科学也是对数学热爱的一种延续。团队其他成员也一样，从零开始学习机器人、路径规划和处理不同传感器数据。这些都代表了昆山杜克大学学生求学旅途中或默默深耕、或另辟蹊径的条条主线与支线，或许辛苦，但不一定特殊，更不会孤独。
即将进入大四的Renzo准备和他的团队进一步探索，此前帮助过团队的罗冰教授也非常乐于继续指导他。天一则大概会在毕业后进入业界，也许在忙碌的工作中无暇也不便再带着他的本科生伙伴们一起迭代进化他们的算法，但是GitHub项目页和微信群会一直敞开着。
这是一群年轻人的故事，他们努力摘下天空中遥远而灿烂的理想之星。尽管他们没有大声喧哗，但在昆山杜克大学的校园里，他们努力让世界变得更美好的信念就如同指引旅途航行方向的北极星一般闪耀。
