【学术课】类脑三维同步定位、制图与导航系统关键技术探讨（武汉）

由宝珠 · 2020-01-10

主题：《类脑三维同步定位、制图与导航系统关键技术探讨》
嘉宾：余芳文（地大博士，2019年国际大学生类脑计算大赛创新特等奖）
时间：2020-1-11（周六），14:00—15:30
地点：中国地质大学（武汉），传媒艺术大楼1区312室

主题分享：

《类脑三维同步定位、制图与导航系统关键技术探讨》

大脑是怎样帮助人们进行三维空间智能导航的呢？
如何借鉴大脑三维导航的神经机制为自主移动机器人开发下一代智能三维导航新技术？
报告将重点介绍大脑三维导航神经机理、类脑三维导航系统关键技术原理、研究进展及发展趋势。

余芳文（地大博士，2019年国际大学生类脑计算大赛创新特等奖）

中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院暨国家地理信息系统工程技术研究中心2015级在读博士生。
2017年8月至2019年8月期间，在昆士兰科技大学与澳大利亚机器人视觉中心进行博士联合培养学习。
研究兴趣包括类脑三维SLAM、三维认知导航、室内智能定位等。
合作发表学术论文10余篇、申请国家发明专利10项（获授权7项）。
曾获得10余项学术科技奖项，包括2019年国际大学生类脑计算大赛创新特等奖、2016国际导航定位学术会议IEEE UPINLBS 2016最佳论文奖、2015年全国测绘科学与技术博士生论坛优秀报告奖等。在校期间还荣获其他奖项30余项，包括研究生国家奖学金、2014全国高校GIS新秀奖、空间信息拔尖人才奖学金、校十大优秀研究生标兵、校十大创新创业先锋等。
（更多资料可访问他的个人主页www.yufangwen.com）

学术报告背景

陆、海、空以及太空机器人的应用越来越广泛，然而在复杂动态未知的三维环境下，机器人自主导航仍面临许多难题。而自然界中的人类和动物，比如蝙蝠，却具有非凡的三维空间认知和导航能力。近年来，神经科学家们逐渐发现了大脑三维导航的神经机制。其中2014年诺贝尔生理医学奖颁发给了位置细胞（Place Cell）、网格细胞（Grid Cell）的三位神经科学家John O'Keefe、Edvard I. Moser和May-Britt Moser，以表彰他们在发现大脑定位系统作出的杰出贡献。这些重要发现也为研发下一代机器人智能三维导航新技术提供了重要灵感和理论基础。

NeuroSLAM（www.neuroslam.net）项目通过借鉴大脑三维导航神经机制，为机器人开发了一套全新的类脑三维同步定位与制图系统。以低成本的相机作为主要传感器，以连续的图像流作为主要输入来计算局部环境线索和三维运动信息。在此基础上，基于多维连续吸引子神经网络，利用3D 位置细胞（3D Place Cell）、3D头朝向细胞（3D Head Direction Cell）模型来表达机器人在三维空间的位姿，通过3D 网格细胞（3D Grid Cell）模型实现机器人在三维流型空间的3D路径积分（3D Path Integration）和3D位姿修正（3D Pose Calibration），并基于Local View Cell、 3D Place Cell、3D Head Direction Cell来编码机器人的三维空间经验，实现了机器人在三维环境下的同步定位与制图。通过利用多组不同三维环境下的数据集对系统进行测试，系统能够实现生成高精度、拓扑正确的三维经验地图，可支持三维环境中移动机器人的智能自主导航。

NeuroSLAM项目是一个长期的研究项目，以创造一种像人类一样进行三维空间导航的智能机器人作为愿景。该项目围绕大脑三维导航神经机理关键科学问题与机器人类脑三维导航关键技术难题，从机器人学、计算神经科学、空间导航等学科交叉的全新研究视角，通过从三维导航神经机理、三维导航细胞计算模型到机器人类脑三维同步定位、制图与导航应用的系统性探索实践，为不断探究揭示大脑三维导航神经机理与构建类脑智能三维导航系统奠定重要基础，具有重要的科学意义与应用价值。