“電腦鼠走迷宮”展示嵌入式風采

　　為了培養(yǎng)在校大學生的科技創(chuàng)新意識和動手設計能力，日前，由中國計算機學會主辦，中國計算機學會嵌入式系統(tǒng)專業(yè)委員會承辦，廣州周立功單片機發(fā)展有限公司和臺灣嵌入式暨單晶片系統(tǒng)發(fā)展協(xié)會共同協(xié)辦的2010全國“電腦鼠走迷宮”競賽總決賽在京舉行。

　　廣州周立功單片機發(fā)展有限公司為此次比賽的新增院校免費提供2個能初步簡單行走(暫無智能算法)的電腦鼠MicroMouse615及IEEE標準1/4迷宮。MicroMouse615電腦鼠微控制器采用TI公司ARM Cortex-M3內核處理器—LM3S615，并提供相應的配套開發(fā)工具、指導書籍。最終，來自臺灣的南臺科技大學代表隊以2.9秒成績力壓群芳，榮登冠軍。南開大學代表隊和華中科技大學代表隊則分獲第二、三名。

　　“電腦鼠(MicroMouse)”，是一種由嵌入式微控制器、傳感器和機電運動部件構成的智能行走裝置，可在不同“迷宮”中自動記憶和選擇路徑，通過采用相應算法，可快速達到所設定的目的地。全國政協(xié)委員、中國工程院院士倪光南教授在頒獎典禮上表示，“電腦鼠走迷宮競賽涉及檢測、人工智能、自動控制、計算機和機械等多個學科領域，對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新動手能力，推動教育改革，具有很大幫助。”

　　由于此次參加決賽的隊伍大多采用相同的處理器內核，因此，決定勝負的關鍵往往體現在軟件算法的開發(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，以及如何從工程學角度優(yōu)化電腦鼠的結構，這些都是參賽者必須考慮并不斷完善的因素。

　　以競賽中最為常見的“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，為最后沖刺作準備。因此，在試跑過程中，除了要對經過的單元進行線路標記外，還要選擇一種合適的探測策略，經過“數據補全”、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。

　　活動現場，部分參賽學校的同學對本刊記者表示，電腦鼠要在最短的時間內完成沖剌，路徑的選擇至關重要。“選擇步數少的路徑是確定最佳路徑的條件之一，但不是唯一條件。”因為電腦鼠在拐彎時，同樣需要時間，所以要將拐彎次數加權后再加到步數中，以確定加權步數。即加權步數=步數+拐彎次數×拐彎權重，而拐彎權重則需要結合電腦鼠的結構和試跑確定。因此，要想獲得最短的加權步數，就必須對電腦鼠的結構、轉彎算法、搜索過程進行相應優(yōu)化。

　　另一個有趣的現象是，很多參賽隊員在電腦鼠的速度與穩(wěn)定性間產生了“糾結”的心態(tài)：過于求穩(wěn)，影響速度;追求速度，則常會出現電腦鼠提前轉彎或轉彎不及時，從而碰撞擋板的情況。有指導老師認為，上述狀況的產生很有可能因為：1.電池電量不足，導致電腦鼠失步，從而在運行過程中出現錯誤;2.跑道的問題。很多學生在實驗時采用8×8跑道，而實際比賽則采用16×16跑道，這樣就容易導致程序在測試過程中由于沖刺階段速度設置過大，導致電腦鼠來不及轉彎;3.實驗環(huán)境的影響。例如室內的光線不均勻，電腦鼠傳感器出現誤判，導致碰撞事故;4.程序與硬件本身存在不穩(wěn)定因素。