“電腦鼠走迷宮”展示嵌入式風(fēng)采

　　為了培養(yǎng)在校大學(xué)生的科技創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手設(shè)計(jì)能力，日前，由中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)主辦，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)委員會(huì)承辦，廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司和臺(tái)灣嵌入式暨單晶片系統(tǒng)發(fā)展協(xié)會(huì)共同協(xié)辦的2010全國(guó)“電腦鼠走迷宮”競(jìng)賽總決賽在京舉行。

　　廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司為此次比賽的新增院校免費(fèi)提供2個(gè)能初步簡(jiǎn)單行走(暫無智能算法)的電腦鼠MicroMouse615及IEEE標(biāo)準(zhǔn)1/4迷宮。MicroMouse615電腦鼠微控制器采用TI公司ARM Cortex-M3內(nèi)核處理器—LM3S615，并提供相應(yīng)的配套開發(fā)工具、指導(dǎo)書籍。最終，來自臺(tái)灣的南臺(tái)科技大學(xué)代表隊(duì)以2.9秒成績(jī)力壓群芳，榮登冠軍。南開大學(xué)代表隊(duì)和華中科技大學(xué)代表隊(duì)則分獲第二、三名。

　　“電腦鼠(MicroMouse)”，是一種由嵌入式微控制器、傳感器和機(jī)電運(yùn)動(dòng)部件構(gòu)成的智能行走裝置，可在不同“迷宮”中自動(dòng)記憶和選擇路徑，通過采用相應(yīng)算法，可快速達(dá)到所設(shè)定的目的地。全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)工程院院士倪光南教授在頒獎(jiǎng)典禮上表示，“電腦鼠走迷宮競(jìng)賽涉及檢測(cè)、人工智能、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)和機(jī)械等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)手能力，推動(dòng)教育改革，具有很大幫助。”

　　由于此次參加決賽的隊(duì)伍大多采用相同的處理器內(nèi)核，因此，決定勝負(fù)的關(guān)鍵往往體現(xiàn)在軟件算法的開發(fā)層面。例如，如何檢索到最佳路徑，如何在電腦鼠的速度與穩(wěn)定性間找到平衡，以及如何從工程學(xué)角度優(yōu)化電腦鼠的結(jié)構(gòu)，這些都是參賽者必須考慮并不斷完善的因素。

　　以競(jìng)賽中最為常見的“試跑”環(huán)節(jié)為例。作為獲得迷宮地圖的唯一方法，電腦鼠必須在規(guī)則允許的情況下，盡可能多地獲取迷宮信息，為最后沖刺作準(zhǔn)備。因此，在試跑過程中，除了要對(duì)經(jīng)過的單元進(jìn)行線路標(biāo)記外，還要選擇一種合適的探測(cè)策略，經(jīng)過“數(shù)據(jù)補(bǔ)全”、制作“等高表”、探求“可行路徑”、尋找“最佳路徑”等環(huán)節(jié)，才能最終取得優(yōu)異成績(jī)。

　　活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，部分參賽學(xué)校的同學(xué)對(duì)本刊記者表示，電腦鼠要在最短的時(shí)間內(nèi)完成沖剌，路徑的選擇至關(guān)重要。“選擇步數(shù)少的路徑是確定最佳路徑的條件之一，但不是唯一條件。”因?yàn)殡娔X鼠在拐彎時(shí)，同樣需要時(shí)間，所以要將拐彎次數(shù)加權(quán)后再加到步數(shù)中，以確定加權(quán)步數(shù)。即加權(quán)步數(shù)=步數(shù)+拐彎次數(shù)×拐彎?rùn)?quán)重，而拐彎?rùn)?quán)重則需要結(jié)合電腦鼠的結(jié)構(gòu)和試跑確定。因此，要想獲得最短的加權(quán)步數(shù)，就必須對(duì)電腦鼠的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)彎算法、搜索過程進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化。

　　另一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，很多參賽隊(duì)員在電腦鼠的速度與穩(wěn)定性間產(chǎn)生了“糾結(jié)”的心態(tài)：過于求穩(wěn)，影響速度;追求速度，則常會(huì)出現(xiàn)電腦鼠提前轉(zhuǎn)彎或轉(zhuǎn)彎不及時(shí)，從而碰撞擋板的情況。有指導(dǎo)老師認(rèn)為，上述狀況的產(chǎn)生很有可能因?yàn)椋?.電池電量不足，導(dǎo)致電腦鼠失步，從而在運(yùn)行過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤;2.跑道的問題。很多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)采用8×8跑道，而實(shí)際比賽則采用16×16跑道，這樣就容易導(dǎo)致程序在測(cè)試過程中由于沖刺階段速度設(shè)置過大，導(dǎo)致電腦鼠來不及轉(zhuǎn)彎;3.實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響。例如室內(nèi)的光線不均勻，電腦鼠傳感器出現(xiàn)誤判，導(dǎo)致碰撞事故;4.程序與硬件本身存在不穩(wěn)定因素。