劉憶森,博士,副研究員,廣東省科學院智能制造研究所智能傳感技術團隊負責人(副職),主要從事無損檢測、智能傳感、數據處理相關領域研究。由劉憶森博士所在團隊研發的基于新型傳感技術與人工智能的在線無損檢測設備,在無損檢測領域實現了檢測精度提升與場景拓展。其中智能聲學無損檢測設備在精密加工過程監測、設備健康狀態診斷、機電產品及零部件質量檢測、罐裝食品容器密封性檢測等多個智能制造場景中實現智能化檢測;高光譜無損檢測設備檢測速度相對傳統實驗室化學檢測方法提升幾十倍,在藥品質量控制﹑藥品摻假識別﹑農產品分級篩選﹑精準育種等場景展現出廣泛的應用潛力。
劉憶森展示高光譜人工智能分析系統
隨著人們生活水平的提高,消費者對于產品安全與質量的關注與需求也日益提升。然而當前在工業制造、農產品生產等多個領域中,生產制造過程與產品的檢測仍然依靠人眼看、人耳聽或者是步驟繁瑣的實驗室化學方法實現。由于環境復雜、工況變化、噪聲混疊、產品批次性差異、傳感響應溫濕度漂移等因素影響,許多場景的智能化檢測亟待新型傳感技術與人工智能技術的突破,這正是劉憶森博士從事智能傳感與人工智能技術研究的初衷。
恰同學少年——尋找自我的求學之旅
高考時,劉憶森本來填報了自動化專業,后來卻陰差陽錯進入材料科學與工程系,博士期間從事納米傳感材料研究。
基于智能聲學的容器密封性在線檢測
2014年底,劉憶森第一次來到廣東省自動化研究所,也就是現在的廣東省科學院智能制造研究所,參觀了智能傳感技術團隊的罐裝食品飲料自動化檢測產線。她回憶,當時看到罐裝產品在檢測線上飛速流轉,傳感設備有條不紊地將不合格的產品自動識別并剔除,她的內心深受震撼。這不僅是她一直感興趣的研究方向,也是真正能夠服務社會的研究方向,是她心中向往﹑愿意為之奮斗的工作。
其道也艱,其味也甘——追夢之旅
加入廣東省科學院智能制造研究所后,適逢國家提出《中國制造2025》國家行動綱領,以及以深度學習技術為代表的人工智能革命,劉憶森經過調研、探索與嘗試,終于在研究所領導和團隊的支持幫助下,找準了自己的研究方向: “智能傳感技術”。她決心以傳感數據人工智能算法為關鍵技術突破口,以研發智能傳感在線無損檢測設備為目標,投身國家智能制造與人工智能事業。
劉憶森開展高光譜在線無損檢測設備研發
剛開始的傳感及人工智能研究工作并非一帆風順,最大的障礙是:劉憶森是學材料學出身,并沒有受過正規的代碼開發訓練。卷積算子、鏈式法則﹑梯度優化﹑并行計算,一個個名詞看起來十分陌生,連基礎的編程語言和開發平臺也從未聽說過。重新把大學數學書買回來復習、向團隊小伙伴請教、查文獻、看教程、聽講座、安裝軟件,用python語言寫下第一句“hello, world”, 一切從零開始。幾年過去了,劉憶森已經寫下了數萬行代碼,回看最初的語句,雖然生澀幼稚,也不乏勇氣與樂觀。
基于高光譜人工智能的糧食產地在線檢測
博觀而約取,厚積而薄發。令人驚喜的是,無損檢測應用領域廣泛,從食品藥品到各類材料,小到軸承齒輪等零部件,大到空調、水泵等整機設備,因此本科與研究生時所學習的理化知識﹑材料表征知識﹑光學知識都成為她開展跨領域﹑交叉學科研究的有利支撐。
平凡與意義——科研生活
科研生活并非驚心動魄,常常是枯燥瑣碎的勞動,但也充滿了樂趣與成就感?!盀榱藢崿F高光譜藥品成分分析,我還自己在實驗室建立了一個小小的‘藥品小作坊’,自己去買藥粉與輔料、稱料、混料、壓片。平時走在超市里,也總想著這個糧食可以測,那個水果也可以測?!?劉憶森說?!坝幸淮魏蛨F隊去空調產線上調試我們的聲學傳感設備,產線環境悶熱、噪聲吵雜,調試工作也狀況頻發,開展的十分艱難。然而當最后設備成功的判斷了產線上正常與故障的產品時,我覺得用人工智能將工人從那些艱苦的、重復的勞動中解放出來,那些數學公式與模型、代碼與電路都不再是紙上談兵,一下有了意義, 變得鮮活起來?!边@些有趣的瞬間,也是平凡科研路上的寶貴回憶。
劉憶森和智能聲學感知系統
功夫不負有心人。在團隊的共同努力下,劉憶森不僅在人工智能算法上取得突破,還成功研發了智能聲學無損檢測及高光譜在線無損檢測設備的樣機。智能聲學檢測設備主要用于智能制造中的設備狀態健康監測與整機及零部件產品質量檢測。采用新一代人工智能技術,克服工業環境中噪聲混疊嚴重、工況變化多樣與設備狀態漂移等問題,已與多個省內龍頭企業達成了技術合作意向,有望在多個場景中以智能檢測替代傳統人耳聽聲檢測方式。高光譜檢測設備主要用于食品藥品無損檢測領域。以往用實驗室化學方法需要幾個小時甚至幾天的繁瑣步驟才能實現的食品藥品分選與鑒定,用高光譜在線無損檢測設備,半分鐘就可以完成,并且可以實現外觀與成分的一體化檢測,檢測效率和智能化程度大大提升。
金屬件聲學AI在線檢測系統
初心不忘,追夢前行——寫在最后
十余年的科研生活,讓劉憶森體悟到,科技工作者只有以積極進取﹑兼容并蓄﹑虛心學習的心態,才能立于科技浪潮的潮頭。不必因一時的落后與弱小憤懣頹廢,也不因一刻的成績而固步自封。
劉憶森和同事討論多模感知系統
天行健,君子以自強不息;地勢坤,君子以厚德載物。接下來,劉憶森及團隊成員將在基于人工智能的傳感信息處理、無損檢測儀器儀表研發領域繼續深耕,進一步提升設備的檢測準確性、穩定性、可靠性及智能化程度,向著技術與設備落地的目標邁進,為制造強國中國夢而奮斗!