挑戰製作機械 AI融入日常生活

| 梁海成 | 13-09-2019 21:26 | |

在早些年還顯得艱深莫諱的人工智能(AI),今天不單它的應用已走入日常生活隨處可見,甚至有學校將之帶至 STEM 教育中,讓小學生便學習簡單的人工智能編程,又或製作具備人工智能的機械人。今年的「EIE 機械人中小學生挑戰國際賽 2019」,主題便是人工智能,要求參賽學生製作 AI 機械人或機械車,自我完成指定項目。說來困難,但原來是連小學生也可做到,成績還是極讓人意外的快速。

辨認數字 走出指定路徑

「EIE 機械人中小學生挑戰國際賽 2019」由香港理工大學電子資訊學系主辦,共分 3 個比賽項目,較多學生組隊參加的是「人工智能機械車」。比賽很簡單,只需機械車鬥快走完賽道一圈便勝利。不過,機械車不是坊間購買的現成貨,必須由參賽同學自行組裝,大會在賽前也有舉辦工作坊教授製作,也不算是太困難。製作重點反而是人工智能部分,機械車經由鏡頭需辨認 0 至 9 的數字,每一個數字則代表一個動作或一組動作。

機械車辨認到數字後,便作出相應動作。

學生可自行決定每個數字表示的動作。

以精準控制機械車前後左右轉彎,勇奪冠軍的保良局百周年李兆忠紀念中學的「百周機械車隊」,學生們便指人工智能編程部分,便花同學們頗多時間,尤其要花時間讓車子學習認字。不過,無論是初賽或決賽的賽道十分簡單,因此同學的編程也多以一個數字完成整個賽程。負責籌辦比賽的張子聰博士指出,最重要是學生初步體會人工智能的操作,參與的學生們的表現已令人滿意。

機械車的鏡頭位置也沒硬性規定,有學生便放在側邊。

初賽的賽道是橢圓形,所以有同學便計算轉彎位,一個數字便走完,節省每個節點再讀取數字的時間。

決賽賽道是之字路,也可計算轉彎位。

冠軍的「百周機械車隊」。

冠軍的「百周機械車隊」,原來機械車車輛製作時有點偏側,但同學反而利用編程方式修正,頗高明。

邀內地生參與

在完成人工智能機械車賽後,主辦單位更將這套機械車製作及人工智能編程教學帶到北京,讓當地「京師文慧智庫」的學生交流學習,並前來香港與港區決賽頭 3 名作交流賽。不過,學生只是經過幾天的工作坊,來港後再在 2 天時內組裝機械車及編程,因此表現是有點失準。不過,內地學生還真的一板一眼,的確是儼守一個數字代表一個動作的編程要求,所以鬥快上雖然是輸了,但於編程上也是做到大會要求。

來自北京「京師文慧智庫」的同學們,到港後才再上了一天的工作坊,在短時間便完成機械人製作及編程。

工作坊上用了半天時間再作測試,部分同學雖有點失準表現,也是非戰之罪。

辨認手勢  開步向前走

另一個「人工智能機械人」比賽,則更進一步,要求機械人辦認「手勢」後再向前行,比賽則是 2 組機械人由兩邊同時開始鬥快走向中心點。比賽最困難的地方便是辨認手勢,為此各參賽者事前便要拍攝過千張手勢相片,供機械人學習。

比賽是雙方機械人鬥快行到中間,雖說不能手動,但跌低了也是要扶起身的。

機械人的手勢辨識並非在機械人面前,而是遙距操作。

禮賢會彭學高紀念中學的同學指出,單單是拍攝相片便用了他們最多的時間,反而訓練機械人也只是三幾十分鐘便完成。至於機械人部分,則一如以往幾年的比賽,張博士準備好 3D 打印圖樣,同學們可列印出來組裝,只是頭部及外觀等則可讓同學們發揮創意設計。

機械人雖然都是同一個 3D 圖案,但同學也在外形設計上花上心思。

無人車  自動辨識障礙物

最困難可算是「無人駕駛機械車」的比賽,要求學生製作機車,再由 A 點鬥快至 B 點,途中車子不可再經人手操作,並需懂得辨識障礙物作迴避,跟現實的無人車一樣。張博士指,即使是大學生也在第 3 年才會學習無人車的 AI 編程,不過由於避開障礙物的原理僅是 X-Y 軸的概念,也是初中學生已能掌握的幾何學,因此經過簡化後,中學生也可體驗無人車的製作。

賽道上方備有偵測鏡頭,取得障礙物的 X-Y 軸,計算無人車的路徑。

以 C++ 編程無人車避開障礙物,由 A 點行至 B 點。

冠軍的東莞工商總會劉百樂中學便表示,理論上的確不是太艱深,但編程要求更嚴謹,他們以往學習的都不適用,必須回歸基本,學習以 C++ 編程語言製作無人車,這可是讓他們花了一些時間鑽研。雖然如此,程式完成後,的確可以輕鬆的便能繞過障礙物,極快抵達終點。

劉百樂中學的同學指,最難是編程必須從頭學習,C++相對也不算太易學,的確鑽研了一陣子。

Source:ezone.hk

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