本科四年獲得國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)6項(xiàng)，省級(jí)3項(xiàng)，發(fā)表EI論文2篇，申請發(fā)明專利2項(xiàng)（公開階段），實(shí)用新型專利1項(xiàng)，軟件著作權(quán)2項(xiàng)……經(jīng)過多輪角逐，鄭州大學(xué)水利與土木工程學(xué)院2018級(jí)道路橋梁與渡河工程專業(yè)本科生郭文彤獲評(píng)首屆河南省大學(xué)生“創(chuàng)新之星”，并獲得省教育廳3萬元支持經(jīng)費(fèi)。同時(shí)郭文彤帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)機(jī)場道面無損檢測前沿問題，開發(fā)了“機(jī)場衛(wèi)士”，首創(chuàng)全空間智能化機(jī)場道面健康巡檢系統(tǒng)，該作品也榮獲“挑戰(zhàn)杯”國家級(jí)銀獎(jiǎng)和河南省特等獎(jiǎng)。

“創(chuàng)新之星”究竟是如何煉成的？回首過往，一路過五關(guān)、斬六將，經(jīng)過四年的本科學(xué)習(xí)生涯，郭文彤逐漸走出了一條屬于自己的科創(chuàng)路。

偶然敲開科創(chuàng)之門

高考結(jié)束后，郭文彤與家人朋友討論未來專業(yè)問題。相較于選擇當(dāng)時(shí)的一些熱門專業(yè)，郭文彤想著在傳統(tǒng)工科里加入一些學(xué)科交叉的內(nèi)容也許會(huì)做出新東西。“當(dāng)時(shí)一是想著做一些學(xué)科交叉的東西，另一方面在查過資料后發(fā)現(xiàn)城市中的土木行業(yè)還有不飽和的情況，在西部地區(qū)也有一定的發(fā)展前景。”郭文彤回憶道。多方面考量后，他毅然決定好了專業(yè)。“土木類專業(yè)有傳統(tǒng)和新型之分，傳統(tǒng)型以建筑為主，著重研究混凝土、瀝青等。新型則多結(jié)合生物、計(jì)算機(jī)等新內(nèi)容，門類很大，有種百花齊放的感覺。”郭文彤這樣介紹，他現(xiàn)在也正在自己最初設(shè)想的傳統(tǒng)學(xué)科與新技術(shù)相結(jié)合的道路上堅(jiān)定地走著。

初入大學(xué)時(shí)，郭文彤和大多數(shù)同學(xué)一樣每天認(rèn)真地學(xué)習(xí)著專業(yè)課程。慢慢適應(yīng)了學(xué)習(xí)節(jié)奏后，郭文彤開始思考怎么利用電腦做些除了看資料之外更有意思的事情。在與計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)交流中，他開始接觸編程，先是在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上觀看很多“酷炫”的視頻，又去圖書館借了一些書看。“我覺得這個(gè)東西做出來很酷炫，然后我就去了解做出來都需要什么東西，但也只停留在了解上。”雖然當(dāng)時(shí)郭文彤對(duì)科創(chuàng)的理解還只浮于編程的“魔力”，但一顆種子已經(jīng)深埋在他心中。

真正意義上敲開科創(chuàng)大門，還要從學(xué)校每年十月份被稱作“百團(tuán)大戰(zhàn)”的社團(tuán)招新活動(dòng)說起。中心體育場上近百個(gè)社團(tuán)讓人眼花繚亂，郭文彤在鄭州大學(xué)學(xué)生科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)的帳篷前停下了腳步。“當(dāng)時(shí)很吸引我，因?yàn)槟憧梢钥吹剿麄冏龅臇|西，確實(shí)很酷，”提起與“科協(xié)”的初遇，他仍舊興奮不已，“這是一次比較偶然的機(jī)會(huì)，但是對(duì)我來說挺重要的。”

平臺(tái)鑄就收獲成長

在協(xié)會(huì)中，郭文彤認(rèn)識(shí)了很多熱愛科創(chuàng)的人，也有了更廣闊的平臺(tái)去接觸科創(chuàng)。一次偶然的機(jī)會(huì)，郭文彤聽了學(xué)校智能機(jī)器人創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室的宣講，加入實(shí)驗(yàn)室的想法由此萌生。想加入實(shí)驗(yàn)室，就要有一定的知識(shí)基礎(chǔ)，在接近半年的考核時(shí)間里，郭文彤自學(xué)了編程、硬件開發(fā)、電子電路軟件設(shè)計(jì)、建模、3D打印，“實(shí)驗(yàn)室的考核就是要求你具備將一個(gè)想法從0到1實(shí)現(xiàn)的能力。”郭文彤介紹道。

加入實(shí)驗(yàn)室后，郭文彤結(jié)識(shí)了一批志同道合的伙伴，經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，郭文彤又成功加入了學(xué)校在濟(jì)源設(shè)立的雙足實(shí)驗(yàn)室，并最終通過努力擔(dān)任了體操機(jī)器人組組長，善于學(xué)習(xí)的他直言從同伴身上和活動(dòng)中學(xué)到了很多。“我覺得最重要的一點(diǎn)是環(huán)境所帶來的收獲，你可以看到很多在各個(gè)方面都有特長的人，而我學(xué)到的第一個(gè)經(jīng)驗(yàn)就是做事情要提前規(guī)劃。”郭文彤認(rèn)真說道，“提前規(guī)劃是大家都會(huì)有的意識(shí)，但我見到有人把它做得很好。”

見賢思齊焉，實(shí)驗(yàn)室同伴們的一些優(yōu)秀品質(zhì)也在潛移默化地影響著郭文彤，讓他的自主思考和學(xué)習(xí)能力都得到了提高。2020年疫情居家上網(wǎng)課期間，郭文彤曾遇到過這樣一個(gè)問題——所訓(xùn)練的模型無法部署到設(shè)備上。“在這樣一個(gè)情況下其實(shí)很少有伙伴可以進(jìn)行交流，可能很多事情要靠自己去查資料去思考和檢驗(yàn)。”對(duì)于當(dāng)時(shí)沒有太多經(jīng)驗(yàn)的郭文彤來說，只能自己慢慢探索，摸著石頭過河，不斷嘗試各種新思路、新方法。

隨著專業(yè)技能的成熟，郭文彤在各大賽事中嶄露頭角，在參加比賽的過程中，郭文彤也在不斷吸取經(jīng)驗(yàn)。在青島的一次機(jī)器人大賽給他留下了深刻印象，“比賽中的突發(fā)狀況太多了，比如說螺絲會(huì)滑絲、電子設(shè)備找不到地方充電等。”郭文彤提起還是覺得驚險(xiǎn)，比賽開始前已經(jīng)設(shè)想了很多問題，但到實(shí)際操作時(shí)還是會(huì)遇到各種難以預(yù)料的突發(fā)情況。

“前一天看過比賽場地之后感覺不對(duì)勁，因?yàn)楸荣惖匕迨蔷哂袕椥缘南鹉z，與我們實(shí)驗(yàn)場地的地板材質(zhì)不同，所以當(dāng)時(shí)機(jī)器人的翻滾動(dòng)作總是會(huì)出現(xiàn)失誤。”當(dāng)天晚上回到酒店之后，郭文彤和團(tuán)隊(duì)根據(jù)比賽場地情況重新更換了機(jī)器人的手足材質(zhì)，又重寫了翻滾動(dòng)作中的角度代碼，使得它可以更好地適應(yīng)比賽環(huán)境。多場比賽經(jīng)驗(yàn)的積累，讓郭文彤得到了更加全面的成長，“我覺得這使我獲益匪淺，也能讓我在后來的比賽也好，答辯也好，可以更游刃有余地去對(duì)待一些事情。”

實(shí)踐驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新之路

科技創(chuàng)新的過程，是一步停留在實(shí)驗(yàn)室，一步走向?qū)嶋H的探索。“機(jī)場衛(wèi)士”系統(tǒng)的開發(fā)始于2020年，“我們都知道機(jī)場道面健康對(duì)航空交通安全起到至關(guān)重要的作用，機(jī)場路面無破損、無異物是飛機(jī)安全起降的保證。”郭文彤在查閱資料后了解到，當(dāng)時(shí)我國機(jī)場道路的一些檢測手段仍以人工實(shí)地檢測為主，在與指導(dǎo)老師交流后，郭文彤和實(shí)驗(yàn)室以及其他一些志趣相投的同學(xué)組成了“機(jī)場衛(wèi)士”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，前往機(jī)場進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研。

“公路更關(guān)注裂縫、裂紋、坑洞這些問題，但是機(jī)場會(huì)更加重視一些異物的侵入，比如螺絲釘、鐵片。”郭文彤在了解中發(fā)現(xiàn)，這些異物雖小，但遺留在道場上卻會(huì)給飛機(jī)引擎等造成巨大影響，實(shí)際中也確實(shí)因此出現(xiàn)了一些事故。“這方面確實(shí)是一個(gè)比較嚴(yán)重的問題，在了解后我們就想著結(jié)合之前的研究去解決一下現(xiàn)有的問題。”于是郭文彤將研究方向從“對(duì)道路病害的檢測”轉(zhuǎn)移到了“機(jī)場道面病害”上。

機(jī)場道路檢測主要有三方面內(nèi)容，一是道面外來異物檢測，二是裂紋檢測，三是道基檢測。郭文彤嘗試著用一套設(shè)備對(duì)這三個(gè)方向進(jìn)行一體化檢測，這在當(dāng)時(shí)算是首創(chuàng)。在很快實(shí)現(xiàn)了前兩種檢測后，2021年11月份左右，郭文彤用探測雷達(dá)解析機(jī)場道路雷達(dá)圖，實(shí)現(xiàn)了道基檢測，又運(yùn)用一些相關(guān)的編程方式將形成的界面融到操作系統(tǒng)中。在實(shí)現(xiàn)一體化機(jī)場檢測的同時(shí)還配備了GPS，可以將檢測到的異常位置通過5G信號(hào)傳輸?shù)皆隍v訊云上搭建的網(wǎng)站里，成功實(shí)現(xiàn)了線上檢測查看工作。

在郭文彤和團(tuán)隊(duì)的不斷改進(jìn)和完善下，融合了機(jī)器視覺、深度學(xué)習(xí)、探地雷達(dá)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，以多重分布式處理方式實(shí)現(xiàn)機(jī)場道面表觀病害、障礙物、隱蔽性結(jié)構(gòu)病害全空間一體化檢測的“機(jī)場衛(wèi)士-全空間智能化機(jī)場道面健康巡檢系統(tǒng)”誕生了。該系統(tǒng)采用智能化檢測車輛搭載深度學(xué)習(xí)算法的方式，能快速、準(zhǔn)確找到道面病害的位置并及時(shí)修復(fù)，有效防止了道面結(jié)構(gòu)進(jìn)一步惡化，在大幅度降低事故發(fā)生率的同時(shí)減少了道面維修費(fèi)用，并獲得第十七屆“挑戰(zhàn)杯”全國課外學(xué)術(shù)科技作品競賽國家級(jí)銀獎(jiǎng)、第十五屆“挑戰(zhàn)杯”河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎(jiǎng)。

圍繞“機(jī)場道面檢測”，在此前研究的基礎(chǔ)上，郭文彤以第一作者發(fā)表了兩篇EI論文，并以第一發(fā)明人申請了兩項(xiàng)發(fā)明專利：一項(xiàng)是《基于多種卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合的機(jī)場道面病害異物檢測方法》，有效提高了檢測的準(zhǔn)確度；而另一項(xiàng)《基于深度學(xué)習(xí)的機(jī)場道面病害異物檢測方法及系統(tǒng)》則實(shí)現(xiàn)了在智能檢測機(jī)場道面病害與異物的同時(shí)保證檢測精度和效率。提及其怎么把實(shí)驗(yàn)操作轉(zhuǎn)化為論文和專利時(shí)，郭文彤說：“當(dāng)你的思路很清晰，東西做到一定程度時(shí)，轉(zhuǎn)化是個(gè)自然而然的事情。”

這次研究方向的轉(zhuǎn)變也使郭文彤更加關(guān)注工程實(shí)際，“我覺得要把論文寫到祖國大地上，首先要找到一個(gè)生活或服務(wù)生產(chǎn)中的難題，而解決這個(gè)難題的目的是為了提高人們的生活質(zhì)量。”對(duì)科研的探索可以停留在想象層面，但最終的任務(wù)依舊是落在解決實(shí)際問題上。

鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害發(fā)生后，土木與水利工程學(xué)院曾組織一些同學(xué)參與到災(zāi)后城市道路無損檢測當(dāng)中，郭文彤的團(tuán)隊(duì)也把制作的新型檢測機(jī)器帶出去進(jìn)行了一番“真槍實(shí)戰(zhàn)”。在實(shí)際工作中，郭文彤發(fā)現(xiàn)機(jī)器確實(shí)存在一些問題，如設(shè)備的穩(wěn)定性等，后來又針對(duì)這些問題進(jìn)行了細(xì)致的調(diào)整。這些實(shí)踐也讓他對(duì)科技創(chuàng)新有了新的認(rèn)識(shí)，“經(jīng)過應(yīng)用我們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)還是有一些差異的，也讓我們懂得了一個(gè)產(chǎn)品從無到有的過程并不是一帆風(fēng)順。要將實(shí)驗(yàn)成果運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中去看看效果，這樣才可以做得更好。”郭文彤總結(jié)道。

學(xué)在鄭大，行至遠(yuǎn)方

“我很感謝鄭州大學(xué)，無論是學(xué)院、老師，都為我的發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的平臺(tái)。”郭文彤滿懷深情道，團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目從最初構(gòu)思規(guī)劃再到具體開展，全程都離不開老師的指導(dǎo)和幫助。水利與土木工程學(xué)院堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和人才強(qiáng)院戰(zhàn)略，堅(jiān)持實(shí)行本科生創(chuàng)新導(dǎo)師制、本科生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室等一系列舉措，每年也會(huì)投入一定的經(jīng)費(fèi)用于支撐科技創(chuàng)新獎(jiǎng)勵(lì)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新熱情，為學(xué)生全面成長成才提供良好的軟硬件環(huán)境。

一直以來，鄭州大學(xué)在全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的道路上從未停止腳步。郭文彤所加入的雙足機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室隸屬于學(xué)校智能機(jī)器人創(chuàng)新訓(xùn)練基地。2009年，為進(jìn)一步提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，學(xué)校成立了智能機(jī)器人創(chuàng)新訓(xùn)練基地，并面向全校本科生選拔優(yōu)秀科創(chuàng)人才。基地全年開放，為學(xué)生開展科創(chuàng)項(xiàng)目提供場地、設(shè)備、培訓(xùn)課程及研發(fā)資金，每年都有來自全校10余個(gè)理工科院（系）的學(xué)生在此學(xué)習(xí)、訓(xùn)練、實(shí)踐和參加競賽。自成立以來，基地累計(jì)斬獲大獎(jiǎng)百余項(xiàng)，逐漸發(fā)展成為鄭州大學(xué)本科生科技創(chuàng)新工作的一面旗幟和培養(yǎng)青年科技人才的搖籃。

除此以外，鄭州大學(xué)積極創(chuàng)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)學(xué)校，搭建多學(xué)科交叉實(shí)踐平臺(tái)，培養(yǎng)綜合素質(zhì)突出的創(chuàng)新拔尖人才；堅(jiān)持專業(yè)教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育并軌制教學(xué)，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿人才培養(yǎng)全過程，建立了國家-省-校三級(jí)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”體系；推進(jìn)實(shí)施“一院一競賽”工程，鼓勵(lì)學(xué)生參加高水平學(xué)科競賽，加強(qiáng)高水平科研訓(xùn)練；多年來，鄭州大學(xué)為鼓勵(lì)創(chuàng)新，對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽中獲得國家級(jí)及以上獎(jiǎng)勵(lì)的參賽學(xué)生團(tuán)隊(duì)及個(gè)人給予獎(jiǎng)勵(lì)。在鄭州大學(xué)這片創(chuàng)新沃土上，不斷孕育著新生力量。

當(dāng)前，郭文彤已被保送至浙江大學(xué)攻讀碩士研究生，繼續(xù)在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行深耕。在如何對(duì)待科創(chuàng)這件事上，按郭文彤的話來說，最重要的是真誠，真誠地對(duì)待你的科創(chuàng)，真誠地對(duì)待你的生活，到自己有一天真正可以和科研科創(chuàng)對(duì)話的時(shí)候，才可以做到問心無愧。

“科技創(chuàng)新就好比打怪升級(jí)，路上會(huì)遇見無數(shù)個(gè)阻礙，不止是在研究方面，還包括生活與學(xué)習(xí)的協(xié)調(diào)以及處理人際關(guān)系、解決問題等方面，這個(gè)過程會(huì)培養(yǎng)你的認(rèn)知，改變你對(duì)問題的看法。”正如郭文彤所說，科創(chuàng)之路并非一帆風(fēng)順，每一個(gè)科創(chuàng)成果的取得，都是一步一個(gè)腳印的積累。如今的郭文彤從鄭州大學(xué)這片沃土上成長起來，走向了一個(gè)更廣闊的舞臺(tái)，他的未來有無限可能，但始終不變的是堅(jiān)持科技創(chuàng)新的初心。（李丹陽 蔡笑雨 撰稿）

水利與土木工程學(xué)院2018級(jí)道路橋梁與渡河工程專業(yè)本科生郭文彤

郭文彤在做實(shí)驗(yàn)

機(jī)場衛(wèi)士-全空間智能化機(jī)場道面健康巡檢系統(tǒng)機(jī)場試驗(yàn)