在北京航空航天大學(xué)的校園里，總能看到一位步履輕盈的女教師，她戴著細(xì)框眼鏡，嘴角常掛著溫和的微笑，說起話來?xiàng)l理清晰、充滿熱忱——她就是宇航學(xué)院教授謝鳳英。作為“模式識(shí)別”課程的負(fù)責(zé)人，她深耕航天智能交叉領(lǐng)域二十余載，用女性特有的細(xì)膩與堅(jiān)韌，將航天鑄魂的育人理念融入課堂。2023年，謝鳳英獲評(píng)“北京市高等學(xué)校優(yōu)秀專業(yè)課主講教師”。她說：“我想讓學(xué)生在模式識(shí)別的‘智能世界’里，找到連接航天夢(mèng)想的坐標(biāo)?！?/p>
謝鳳英指導(dǎo)學(xué)生。資料圖片
做航天智能知識(shí)橋梁的搭建者
“同學(xué)們看，這是嫦娥四號(hào)月面巡視器獲取的圖像，如何通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)月面障礙分類？”在“模式識(shí)別”課堂上，謝鳳英總是以航天任務(wù)為切入點(diǎn)，將抽象的算法公式與真實(shí)的工程問題綁定。
模式識(shí)別作為人工智能的核心基礎(chǔ)，理論抽象、算法復(fù)雜，而其在航天領(lǐng)域的這一具體應(yīng)用場景又對(duì)工程實(shí)踐提出了極高要求。如何讓學(xué)生在掌握算法原理的同時(shí)，理解其在航天目標(biāo)識(shí)別、遙感數(shù)據(jù)處理等場景中的“實(shí)戰(zhàn)價(jià)值”？謝鳳英給出了自己的答案：構(gòu)建“航天應(yīng)用牽引的知識(shí)交叉體系”。
2021級(jí)本科生閻敬禹記得，謝老師會(huì)帶著大家對(duì)比分析“衛(wèi)星遙感圖像”與“地面監(jiān)控圖像”的特征差異，讓晦澀的特征提取算法變得可親可感，“原來我們學(xué)的每一個(gè)公式，都是在為航天探測器‘擦亮眼睛’?！?/p>
這種“航天場景導(dǎo)入”的教學(xué)方法，源于謝鳳英對(duì)課程定位的獨(dú)特理解：“模式識(shí)別是航天智能的‘眼睛’，必須讓學(xué)生看到技術(shù)與國家戰(zhàn)略的連接點(diǎn)。”她在講解知識(shí)點(diǎn)時(shí)都會(huì)嵌入航天案例——講支持向量機(jī)時(shí)，以“月面場景分類”為例；講深度學(xué)習(xí)時(shí)，引入“空間碎片識(shí)別”項(xiàng)目，讓學(xué)生在解決“航天真問題”的過程中理解算法本質(zhì)。
碩士研究生胡一帆對(duì)謝鳳英這種以工程實(shí)踐為導(dǎo)向的教學(xué)風(fēng)格印象深刻：理論課上，謝鳳應(yīng)會(huì)用C++實(shí)時(shí)演示算法推導(dǎo)；實(shí)驗(yàn)課上，則直接對(duì)接航天虛擬仿真平臺(tái)?！吧现軇傇谡n堂上學(xué)完目標(biāo)檢測算法，這周就能在虛擬月球場景中調(diào)試模型，我們學(xué)完就能用。”胡一帆說。
做學(xué)生創(chuàng)新火種的守護(hù)者
走進(jìn)謝鳳英的實(shí)驗(yàn)室，里面擺滿了學(xué)生的科創(chuàng)作品——從“衛(wèi)星圖像語義分割”模型到“月面巡視器視覺導(dǎo)航”系統(tǒng)。這些閃耀著創(chuàng)新之光的學(xué)生作品，是謝鳳英最寶貴的，也是付出最多心血的。
2020級(jí)本科生劉惇同學(xué)在準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)“空間弱小目標(biāo)檢測跟蹤算法研究”時(shí)曾遇到一個(gè)瓶頸，他提出的“星圖匹配算法”在實(shí)測中精度不足。謝鳳英得知后，帶著他查閱了該領(lǐng)域的近百篇文獻(xiàn)，最終從“機(jī)場場景下鳥類目標(biāo)檢測識(shí)別”案例中獲得靈感，提出了“多尺度特征融合”改進(jìn)方案。
“謝老師不僅幫我改代碼、調(diào)參數(shù)，更教會(huì)我從航天工程的實(shí)際需求中找突破點(diǎn)?！眲f，他的畢業(yè)設(shè)計(jì)最終在第五屆全國高校航空航天類專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)成果交流會(huì)中獲得特等獎(jiǎng)，成果還被應(yīng)用在中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院目標(biāo)檢測跟蹤的相關(guān)課題中。
從航天工程實(shí)際中找問題、做貢獻(xiàn)，為此，謝鳳英構(gòu)建了“三階遞進(jìn)”實(shí)驗(yàn)體系：個(gè)人貫通式項(xiàng)目讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)算法實(shí)現(xiàn)，小組協(xié)同式項(xiàng)目模擬航天團(tuán)隊(duì)攻關(guān)，高階創(chuàng)新式項(xiàng)目則直接對(duì)接前沿需求。以“衛(wèi)星目標(biāo)識(shí)別”小組項(xiàng)目為例，她要求學(xué)生像真實(shí)航天團(tuán)隊(duì)一樣分工：有人負(fù)責(zé)算法設(shè)計(jì)，有人模擬星載算力限制，有人撰寫“航天任務(wù)需求說明書”。
“謝老師常說，航天工程容不得半點(diǎn)馬虎，一個(gè)參數(shù)錯(cuò)誤可能導(dǎo)致衛(wèi)星失控?！贝T士研究生張驍哲說，這種沉浸式的工程訓(xùn)練，讓他們提前感受到了航天人的責(zé)任。
當(dāng)夕陽灑在北航航天博物館操場時(shí)，謝鳳英常望著學(xué)校的火箭和飛機(jī)展品出神。20多年來，那些在她課堂上迸發(fā)的靈感火花，那些在實(shí)驗(yàn)室里反復(fù)調(diào)試的模型，已經(jīng)化作學(xué)生心中的航天火種，在空天報(bào)國的征程中，照亮屬于新一代的星辰大海。
做航天精神種子的播撒者
“當(dāng)你們的算法讓衛(wèi)星更精準(zhǔn)地識(shí)別目標(biāo)，當(dāng)你們的模型為嫦娥探測器規(guī)劃出安全路徑，這就是模式識(shí)別的‘航天價(jià)值’?！闭n堂上，謝鳳英總會(huì)向?qū)W生引進(jìn)我國航天工程中最新的智能技術(shù)突破，讓學(xué)生直觀感受“智能技術(shù)如何托舉航天夢(mèng)想”。
作為北航培養(yǎng)的“土生土長”的學(xué)者，謝鳳英親歷了我國航天智能技術(shù)從跟跑到并跑的過程：“2005年剛開課的時(shí)候，國內(nèi)航天領(lǐng)域的模式識(shí)別應(yīng)用還比較少，現(xiàn)在我們的學(xué)生已經(jīng)能參與到探月、火星探測等重大工程中，這種空天報(bào)國的精神需要有人去傳承?！?/p>
為此，她將航天精神融入課程的每個(gè)環(huán)節(jié)：講“兩彈一星”元?jiǎng)坠适聲r(shí)，結(jié)合“彈道導(dǎo)彈目標(biāo)識(shí)別”技術(shù)發(fā)展；講前沿成果時(shí)，引入我國“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”建設(shè)歷程……學(xué)生這樣評(píng)價(jià)她的課：“謝老師的課，是算法與情懷的共振，是智能與航天的交響?！?/p>
如今，在謝鳳英的影響下，越來越多的學(xué)生將個(gè)人理想融入航天事業(yè)。近五年，她指導(dǎo)的學(xué)生中有70%以上選擇到航天科研院所工作，參與了“嫦娥探月”“天問火星”等重大項(xiàng)目?！爸x老師讓我明白，模式識(shí)別不僅是技術(shù)，更是服務(wù)國家空天安全的‘硬核力量’?！?021屆碩士畢業(yè)生宋雪冬說。（中國教育報(bào)-中國教育新聞網(wǎng)記者 梁丹 通訊員 李明智）
作者：李明智 梁丹
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