【ZiDongHua 之自動化學(xué)院派收錄關(guān)鍵詞：機(jī)器學(xué)習(xí)  動力電池   電動汽車   智能制造 】
　　
　　創(chuàng)新科技助力汽車駛?cè)?ldquo;智慧路”——記重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院測控系副主任李鵬華教授
　　
　　當(dāng)前，我國汽車產(chǎn)業(yè)正在沿著電動化、智能化軌道，邁向高質(zhì)量發(fā)展階段。尤其是，借助在新能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“換道超車”，我國汽車產(chǎn)業(yè)正在向規(guī)?；?、全球化大踏步邁進(jìn)。
　　
　　隨著智能化的飛速發(fā)展，我國汽車產(chǎn)業(yè)中存在一些技術(shù)瓶頸明顯制約了汽車業(yè)的發(fā)展。 對于電動汽車的能源核心部件—動力電池，如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)且性能可解釋的壽命預(yù)測，進(jìn)行安全使用與預(yù)測維護(hù)，一直是國際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界亟需攻破的難題。車載儀表芯片計算資源有限等各種問題凸顯，使得已有車載儀表制造模式難以滿足現(xiàn)有要求。
 
　　
　　重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院李鵬華教授深入探索、創(chuàng)新應(yīng)用輕量級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不僅破解了國際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界一直未解的難題，還對汽車業(yè)的智能化發(fā)展具有引領(lǐng)性的作用。
　　
　　初識李鵬華教授就給人一種青春朝氣，富有活力，談吐中展現(xiàn)青年英才的魅力。通過交談得知，80后的李鵬華還真是名副其實(shí)的青年人才——重慶市杰出青年基金獲得者、重慶英才—青年拔尖人才、重慶市創(chuàng)新青年科技人才?，F(xiàn)如今是重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院測控系副主任，大數(shù)據(jù)智能計算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，中國自動化學(xué)會技術(shù)過程故障診斷與安全性專業(yè)委員會委員，重慶人工智能學(xué)會智慧交通專業(yè)委員會常務(wù)委員。曾分別擔(dān)任第27屆、第30屆中國控制與決策會議神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專題分會主席、2023中國自動化大會先進(jìn)制造智能計算、新能源汽車動力電池健康管理專題主席。
　　
　　“我主要從事神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及其創(chuàng)新應(yīng)用研究的。”見我們來訪，李鵬華開門見山說。李鵬華深入探索輕量級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并將創(chuàng)新技術(shù)成功應(yīng)用于車載系統(tǒng)以及人車交互領(lǐng)域，提高系統(tǒng)性能、降低計算成本，優(yōu)化人機(jī)交互體驗(yàn)，為智能交通系統(tǒng)和車內(nèi)智能座艙的發(fā)展提供了前沿技術(shù)支持。
　　
　　科技新突破：輕量級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
　　
　　“以循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的時序神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)順序類信息處理與系統(tǒng)建模任務(wù)的首選。”談到專業(yè)話題，李鵬華娓娓道來：“通過捕獲時序數(shù)據(jù)的長短期依賴關(guān)系，時序神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能高效分析事物發(fā)展的延續(xù)性，預(yù)測事物的演化趨勢，被廣泛用于工業(yè)過程建模、系統(tǒng)優(yōu)化控制、設(shè)備健康管理等研究領(lǐng)域。”
　　
　　“但是，國際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界還存在著亟需攻破的難題：時序神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型生成易受‘偽數(shù)據(jù)’干擾、動力學(xué)行為復(fù)雜、輕量化嵌入式部署難，制約其在復(fù)雜工業(yè)場景的推廣與應(yīng)用。”對于技術(shù)瓶頸，李鵬華早已有了攻破的決心和思路：“我們必須探索出輕量級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這樣大家所關(guān)心的車輛動力電車壽命預(yù)測和車載儀表人車交互技術(shù)就迎刃而解了。”
　　
　　時不我待，李鵬華和團(tuán)隊成員潛心公關(guān)，取得一系列創(chuàng)新成果：
　　
　　建立了結(jié)構(gòu)與參數(shù)輕量化的建模理論與方法，為突破時序神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的嵌入式部署瓶頸提供了輕量級模型支撐。
　　
　　建立了時序神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分?jǐn)?shù)階動力學(xué)分析理論與方法，揭示了其動力學(xué)行為由增長和衰減機(jī)制耦合而成的本質(zhì)，為輕量級時序神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模提供了穩(wěn)定性判別的理論依據(jù)。
　　
　　提出了時序模型引導(dǎo)的數(shù)據(jù)重構(gòu)理論與方法，發(fā)現(xiàn)了模型參數(shù)與數(shù)據(jù)時滯的時頻耦合效應(yīng)，揭示了模型精度對噪聲數(shù)據(jù)的低頻偏好，為時序神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可信數(shù)據(jù)選用提供了方法支撐。
　　
　　“可信數(shù)據(jù)驅(qū)動的輕量級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模理論與方法”創(chuàng)新成果榮獲：重慶慶市科學(xué)技術(shù)（自然科學(xué)）二等獎。“該創(chuàng)新技術(shù)為以后的成果轉(zhuǎn)化奠定了良好基礎(chǔ)，可以說是不可或缺的前沿技術(shù)。”面對取得成就，李鵬華如此自勉。
 
　　
　　技術(shù)新應(yīng)用：助力車載增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示與交互
　　
　　“車載儀表智能化是我國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的強(qiáng)大引擎。車載儀表走向智能化是必然趨勢。”李鵬華說。
　　
　　談到瓶頸問題，李鵬華表示：車載儀表芯片計算資源有限，滿足不了多樣化、強(qiáng)實(shí)時、高準(zhǔn)確的人車交互；聲光電多源信息高速高頻處理，使計算任務(wù)密集，電路復(fù)雜易受干擾；產(chǎn)品多品類共線生產(chǎn)、缺陷微小隱蔽，已有制造模式難以滿足要求。
　　
　　“有了前期的輕量級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突破，解決這些難點(diǎn)就容易多了。”李鵬華坦言，輕量級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在車載儀表方面得到了有效應(yīng)用。
　　
　　針對車載ARHUD在使用深度學(xué)習(xí)模型感知交通環(huán)境、駕駛?cè)藸顟B(tài)等信息時，遭遇車載芯片算力限制的難題，李鵬華團(tuán)隊創(chuàng)建了適用于車載芯片的輕量級類八維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提出了車載視頻數(shù)據(jù)的高低頻特征分組復(fù)用機(jī)制，發(fā)明了多通道壓縮激勵的八度卷積信息篩選方法，實(shí)現(xiàn)了交通環(huán)境目標(biāo)和分心駕駛行為的快速精準(zhǔn)識別。
　　
　　針對“云－端”在線語音識別存在的數(shù)據(jù)安全隱患，以及車載本地語言識別面臨的算力瓶頸，李鵬華團(tuán)隊創(chuàng)建了殘差分組線性變換的鉆石型輕量級語音識別與聲紋識別網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)帶有聲紋安全認(rèn)證的特定駕駛?cè)说碾x線語音識別；提出圖標(biāo)簽感知的自然語言理解框架，通過在交互模塊中引入標(biāo)簽映射模塊和全局圖交互模塊，實(shí)現(xiàn)自然實(shí)時的“人－車”多輪對話。
　　
　　“車載儀表多模態(tài)交互顯示與智能制造關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”成果榮獲：重慶市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎，“車載增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)抬頭顯示器關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”成果獲中國儀器儀表學(xué)會科技進(jìn)步二等獎。
　　
　　“目前該成果已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)化。”李鵬華欣喜地告訴我們。已經(jīng)建成了國內(nèi)第一條HUD自動化生產(chǎn)線，研制了首款國產(chǎn)HUDEOL檢測設(shè)備，率先實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)HUD量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了ARHUD產(chǎn)品的進(jìn)口替代，形成了HUD檢測設(shè)備自主研制能力。引領(lǐng)了國內(nèi)車載儀表產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展方向，形成了以“儀器儀表＋”多學(xué)科交叉發(fā)展的技術(shù)攻關(guān)、項(xiàng)目研發(fā)、人才培養(yǎng)的產(chǎn)學(xué)研合作新模式，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。
　　
　　成果再轉(zhuǎn)化：車用動力電池健康管理
　　
　　“輕量級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的車用動力電池健康管理是又一大成功應(yīng)用場景，也是有效的成果轉(zhuǎn)化之一。”李鵬華對輕量級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用前景非常看好。
　　
　　“動力電池可是電動汽車的能源核心部件，起到了至關(guān)重要的作用。它的本質(zhì)是復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)。在高低溫濕熱交變、強(qiáng)振動、工況隨機(jī)的車用場景中，可靠感知電池內(nèi)部的物化反應(yīng)信息，捕獲承載退化模式的可信狀態(tài)特征，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)且性能可解釋的壽命預(yù)測，對動力電池的安全使用與預(yù)測維護(hù)至關(guān)重要，這也是國際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界當(dāng)前面臨的難題。”李鵬華告訴我們車用動力電池健康管理依然存在技術(shù)壁壘。
　　
　　李鵬華和團(tuán)隊成員針對公關(guān)難題，將問題分解，逐個攻破。針對數(shù)據(jù)與機(jī)理融合的電池內(nèi)部信息可靠感知、隨機(jī)退化特征驅(qū)動的狀態(tài)可信估計、壽命預(yù)測的可解釋建模的問題，提出數(shù)據(jù)與機(jī)理融合的電池內(nèi)部信息可靠感知方法，揭示了電熱特性與不確定性環(huán)節(jié)的相互作用機(jī)制；提出隨機(jī)工況特征驅(qū)動的電池狀態(tài)可信估計方法，闡明了隨機(jī)工況電熱序列的自適應(yīng)分段獲取機(jī)制；提出基于輕量化可解釋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的電池壽命預(yù)測理論，創(chuàng)建了主動追蹤電池退化訊號的長短時神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其自動機(jī)器學(xué)習(xí)框架，建立了超參數(shù)輕量化配置的概率替代求解路徑。
　　
　　該成果榮獲：中國自動化學(xué)會自然科學(xué)獎二等獎。成果衍生了授權(quán)的發(fā)明專利16項(xiàng)，并得到成果轉(zhuǎn)化，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
 
　　
　　突破是下一個征途的起點(diǎn)。“我們就是要迎戰(zhàn)一個又一個難題，攻堅克難，始終走在科技的前沿。”李鵬華說。（文／王超）