李淑琴 劉均梅

摘要：科技競(jìng)賽中的機(jī)器人足球和計(jì)算機(jī)博弈是人工智能領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)問題，具有較深的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值，同時(shí)又可看成是游戲，具有趣味性。學(xué)生參與其中不僅可以激發(fā)學(xué)生的科技熱情，而且對(duì)于提高學(xué)生的科技創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力、編程能力，全面提高學(xué)生素質(zhì)都大有益處。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人足球仿真競(jìng)賽；計(jì)算機(jī)博弈競(jìng)賽；創(chuàng)新能力

近年來，隨著科技競(jìng)賽的蓬勃開展，科技競(jìng)賽活動(dòng)日益受到高校師生及社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，科技競(jìng)賽中取得的成績(jī)，已被許多高校視為衡量科技創(chuàng)新教育成果的一項(xiàng)重要指標(biāo)。科技競(jìng)賽中的機(jī)器人足球和計(jì)算機(jī)博弈都是人工智能領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)問題，涉及人工智能、機(jī)器人學(xué)、通訊、搜索算法、知識(shí)工程、優(yōu)化算法、模式識(shí)別等諸多熱門學(xué)科，是諸多領(lǐng)域的前沿研究和技術(shù)集成，它們從一個(gè)側(cè)面反映了一個(gè)國(guó)家信息與自動(dòng)化領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和高技術(shù)發(fā)展的水平。

目前，在大學(xué)生中玩計(jì)算機(jī)游戲和網(wǎng)絡(luò)游戲的不在少數(shù)，而這種游戲除了能達(dá)到消遣的目的之外，對(duì)于提高計(jì)算機(jī)的理論與實(shí)踐水平?jīng)]有任何意義。筆者近兩年指導(dǎo)學(xué)生參加了全國(guó)機(jī)器人足球仿真和計(jì)算機(jī)博弈競(jìng)賽，深深感到科技競(jìng)賽項(xiàng)目不僅可以激發(fā)學(xué)生的科技熱情，而且對(duì)于提高學(xué)生的科技創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力、編程能力，全面提高學(xué)生素質(zhì)都是大有益處的，對(duì)學(xué)生從一般的計(jì)算機(jī)游戲中解脫出來也有積極的作用。

一、機(jī)器人足球仿真與計(jì)算機(jī)博弈競(jìng)賽簡(jiǎn)介

機(jī)器人足球競(jìng)賽興起于20世紀(jì)90年代，涉及人工智能、自動(dòng)化、機(jī)器人等諸多領(lǐng)域的前沿研究和技術(shù)集成。機(jī)器人踢足球，看似游戲，其實(shí)卻展現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家信息和自動(dòng)化技術(shù)的綜合實(shí)力，實(shí)際上是在國(guó)際上開展的高技術(shù)對(duì)抗活動(dòng)。

目前，舉辦機(jī)器人競(jìng)賽的國(guó)際組織有兩個(gè)：FIRA（ FederationofInternational Robot Soccer Association）組織和RoboCup（Robot World Cup Soccer Games）聯(lián)合會(huì)。FIRA的競(jìng)賽中以前只有實(shí)際機(jī)器人的競(jìng)賽，從2002年開始加入仿真組的競(jìng)賽，即FIRA仿真組（5∶5）和FIRA仿真組（11∶11）競(jìng)賽?！叭珖?guó)機(jī)器人大賽暨FIFA世界杯機(jī)器人大賽中國(guó)隊(duì)選拔賽”每年舉辦一次。RoboCup是由日本、歐美等國(guó)家發(fā)起并創(chuàng)立的組織，從1997年開始每年舉辦一次競(jìng)賽。“中國(guó)機(jī)器人大賽暨RoboCup中國(guó)公開賽”每年也舉辦一次。RoboCup比賽中仿真類項(xiàng)目較多。

計(jì)算機(jī)博弈錦標(biāo)賽，顧名思義就是讓計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)人類的思考過程，能夠像人一樣下棋。下棋是邏輯思維的集中表現(xiàn)，無疑是研究計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人類思維的良好載體，因此受到國(guó)外學(xué)者的關(guān)注。1997年5月IBM“深藍(lán)”計(jì)算機(jī)戰(zhàn)勝了世界棋王卡斯帕羅夫，這場(chǎng)人機(jī)大戰(zhàn)不僅轟動(dòng)了整個(gè)世界，而且成為計(jì)算機(jī)博弈和人工智能的里程碑，因?yàn)樗@示了“機(jī)器”可以戰(zhàn)勝人類天才。

本文作者作為指導(dǎo)教師曾組織學(xué)生參加了今年和去年兩屆RoboCup比賽和今年的計(jì)算機(jī)博弈大賽。獲得微軟（MS）武術(shù)擂臺(tái)賽亞軍、3D類人仿真賽季軍、Nao類人仿真賽二等獎(jiǎng)、輪式機(jī)器人5vs5和輪式11vs11仿真賽三等獎(jiǎng)。并在剛剛結(jié)束的“北理杯”第四屆中國(guó)機(jī)器博弈錦標(biāo)賽上獲得點(diǎn)格棋項(xiàng)目季軍、蘇拉卡爾塔項(xiàng)目二等獎(jiǎng)的好成績(jī)。

二、科技競(jìng)賽與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

機(jī)器人足球和計(jì)算機(jī)博弈比賽屬于智力比賽項(xiàng)目。學(xué)生通過參與比賽，以下幾個(gè)方面會(huì)得到提高。

1.有利于提高學(xué)生的科技創(chuàng)新興趣

目前計(jì)算機(jī)對(duì)于青年學(xué)生來說已經(jīng)十分普及，而相當(dāng)一部分青年學(xué)生卻熱衷于網(wǎng)絡(luò)游戲，浪費(fèi)了大量的時(shí)間和精力。究其原因，除去自身的幼稚和好奇心之外，也是因?yàn)樗麄兊膶W(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)難有適合發(fā)揮的“場(chǎng)地”。

2.有利于增強(qiáng)學(xué)生的科技創(chuàng)新意識(shí)

創(chuàng)新意識(shí)是創(chuàng)造的前提和關(guān)鍵。有了意識(shí)才能抓住機(jī)會(huì)，啟動(dòng)創(chuàng)新思維，獲得創(chuàng)新成果。機(jī)器人足球和計(jì)算機(jī)博弈是一種計(jì)算機(jī)游戲，需要自己編寫軟件，學(xué)生在不滿足現(xiàn)狀的時(shí)候，在追求新的設(shè)計(jì)的時(shí)候就要深入進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)，新的目標(biāo)激勵(lì)了學(xué)生的求知欲，極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)創(chuàng)新的興趣。

3.有利于培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力

競(jìng)賽問題的解決需要運(yùn)用多種方法，往往一個(gè)問題的解決可以有多種思想和方法。為了在競(jìng)賽中體現(xiàn)個(gè)人的本領(lǐng)與創(chuàng)新，學(xué)生必然需要認(rèn)真學(xué)習(xí)和探索相關(guān)的知識(shí)與技術(shù)，將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來，主動(dòng)地培養(yǎng)自學(xué)能力、分析問題和解決問題的能力。通過不同算法去編程，極大地發(fā)揮個(gè)人潛能，培養(yǎng)自身的科技創(chuàng)新能力。

4.有利于培養(yǎng)學(xué)生的編程能力

科技競(jìng)賽項(xiàng)目程序一般較大，有一定的難度。例如機(jī)器人足球仿真程序的編寫，除了涉及動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理、文件操作、鏈表操作、高級(jí)指針等程序設(shè)計(jì)中較難的知識(shí)點(diǎn)外，還需要結(jié)合多種技術(shù)。另外，學(xué)生自己程序編寫的好壞，可以通過這個(gè)競(jìng)賽平臺(tái)馬上看到效果；隨時(shí)可與同學(xué)對(duì)戰(zhàn)，檢驗(yàn)自己程序的優(yōu)劣；并有機(jī)會(huì)參加學(xué)校或全國(guó)的機(jī)器人大賽，獲得獎(jiǎng)勵(lì)，提高就業(yè)機(jī)會(huì)，因此學(xué)生編程的興趣不斷增加。

5.有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)

競(jìng)賽程序相對(duì)較大，用到的一些知識(shí)沒有學(xué)過，眾多的知識(shí)在有限的時(shí)間內(nèi)一個(gè)人是很難掌握的。團(tuán)隊(duì)成員需根據(jù)各自的特長(zhǎng)，分工學(xué)習(xí)，碰到問題時(shí)一起交流、討論，最大限度地激發(fā)學(xué)生之間學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。團(tuán)隊(duì)與團(tuán)隊(duì)之間可以隨時(shí)進(jìn)行程序比賽，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

6.有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的意志品質(zhì)

一個(gè)人要想有所建樹，除了要具有淵博的知識(shí)，還要具有遇到困難時(shí)百折不撓的意志力。學(xué)生在思考解決的過程中，需要付出相當(dāng)大的精力和時(shí)間，有利于培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)困難時(shí)的毅力，使其養(yǎng)成良好的心理素質(zhì)。

機(jī)器人足球仿真和計(jì)算機(jī)博弈競(jìng)賽集高新技術(shù)、娛樂競(jìng)賽于一體，是一個(gè)很好的教學(xué)、教育平臺(tái)。它不僅能激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣，增長(zhǎng)學(xué)生的科技知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的熱情，而且競(jìng)賽結(jié)果集中體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用能力以及身體素質(zhì)、心理素質(zhì)和協(xié)作精神等，它提供了一個(gè)充分展示學(xué)生綜合能力的舞臺(tái)，以競(jìng)賽作為學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的載體，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，使眾多的學(xué)生參與其中，對(duì)學(xué)生工程意識(shí)、科學(xué)精神、協(xié)作意識(shí)、團(tuán)隊(duì)精神、組織能力、競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)能夠起到很好的作用。

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［3］張潤(rùn)梅，龔劍.基于機(jī)器人足球的大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的探索與實(shí)踐.計(jì)算機(jī)教育，2009.

（作者單位 北京信息科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院）