来源: 发布时间:2017-10-12
本刊记者 汲晓奇
1939年4月至10月期间,录音机、电视机、摄像机等“高新科技”在纽约世界博览会展出,基于这些科技基础,通用汽车在世博会搭建的Futurama的模拟城市展厅,畅想1960s的智能交通,这是目前智能汽车、智能交通最早的雏形,百年之后的今天仍具有前瞻性。
21世纪,随着互联网行业的蓬勃发展,消费者对于汽车进入互联网并不满足,把互联网、人工智能带入汽车则更为渴求。2015年,国家发布的《中国制造2025》中,关于汽车发展有个重要方向——“智能网联汽车”,现如今的中国也正在朝着这一方向坚定迈进。
众所周知,智能网联汽车是由“智能”“网联”“汽车”三个名词组成,而吉林大学计算机科学与技术学院副教授王健所致力的研究方向就是“网联”,作为智能网联汽车研究的关键部分之一,从事此类研究能让王健将自己的研究成果更好地服务于未来的汽车产业,对他而言,意义非凡!
“网联”研究 内容广泛
“网联里边有两个永恒不变的话题,一个是通信的质量,另一个是通信的安全。”王健说。而他们的研究就在这两个方面展开。
通信质量一般是指车与车、手持设备、路机设备、云端这4个实体之间的相互通信,保证其之间的传输可靠性。在这其中,王健所做的工作就是从物理层面、网络层面等进行协议以及编码方法等的设计,不断地提高通信质量的各个指标,尽量减少通信延迟、数据包的丢失,使其容量进一步提高,服务质量进一步提升。
在通信安全方面,王健与其科研团队也颇有心得。众所周知,智能网联汽车与普通PC机的联网具有很大差异,因为其处于一个介质完全开放的状态,其网络一旦被黑客攻击,驾驶安全便会受到很大的影响,甚至会危及生命,在这种情况下安全保障则发挥着至关重要的作用。通信安全可分为网络安全以及隐私安全两个方面,其中网络安全所追求的是如何让信息更加保密,加强信息的完整性、不可否认性以及可鉴别性。隐私安全则是为了避免网联汽车在行驶过程中向外界广播数据包对车辆本身隐私信息以及驾驶员身份敏感信息的泄露。王健及其团队的研究就是针对这些问题所展开的,他告诉记者:“如果智能网联汽车的通信安全问题,在其推广到市场之前得不到解决的话,那即便这项技术再好,可能用户也不会使用它。”
在这两方面的研究中,王健及其团队主要进行一些新的理论方法的提出、实现及开发,这其中最突出的问题便是对于研究成果的测试,王健说:“以前的科学研究总是‘重研究轻测试’,但是在车联网里边,却需要研究测试达到99.999%的可靠性才能投入使用,而如果没有经过精确测试的研究成果,那也只能成为实验室‘产品’。”在这一测试过程中,则主要分为通信性能测试、功能测试、协议一致性测试、信息安全测试、可靠性测试这5个方面,每类测试都要在每个通信设备及应用设备出厂之前完成,做好充足的质量保证。
在测试方法上,主要有实验室测试和场地测试两类。实验室测试主要分为模拟仿真测试、硬件在环、电波暗室3种,模拟仿真测试主要通过软件模拟虚拟现实场景进行测试,硬件在环则主要是将真实设备(例如汽车)与模拟系统进行连接,追求一种真实的路感。电波暗室则是主要用于模拟开阔场,同时用于辐射无线电骚扰和辐射敏感度测量的密闭屏蔽室。目前,场地测试已在国内多地建成,重庆等示范区已对外提供智能网联汽车的测试服务。
多年来,王健及其团队成员们就是在这一系列的研究中探索着,前进着。
与车联网研究的不解之缘
科学研究是以兴趣驱使的由浅入深的过程,而王健与车联网研究的结缘还要从2009年其作为访问学者前往加拿大大不列颠哥伦比亚大学电子与计算机工程系进行研究交流时说起。
当时,王健致力于网络算法研究,并一直在寻求一个领域将其付诸应用。在加拿大交流时,王健见证了研究人员们将所做的蓝牙模块与手机和车进行连接,以此来进行信息的传输,他觉得非常有意思。当时,王健便产生了一个想法,自己的研究是否能向这一领域靠拢?2010年,王健作为博士交换生前往奥地利因斯布鲁克大学计算机科学研究所进行研究交流,其所进入的研究组的主要研究方向便是通信协议。在一年的交流生活中,王健对这一领域的研究工作有了更加深刻的了解。2011年回国后,恰巧吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室邓伟文教授正在面向海内外招博士后,他便来到了这一研究组开始了自己的车联网研究之路。
深入到这一领域的研究工作后,王健的研究兴趣越发高涨,他始终认为,研究车这一载体十分具有挑战性,且与人的生活、生命息息相关,不管是从理论意义还是应用意义来讲,都非常值得投入到其中进行探索。
2012年,王健申请到了法中科学及应用基金会(FFCSA)博士后奖学金,前往法国国家信息与自动化研究所,进行了一年半的博士后研究工作,并参与了欧盟第七框架等重大研究项目,在与国际化团队的合作中取得了长足的进步。多年来,在国外的研究经历,培养了王健国际化的研究视野,在与不同国家的专家学者研究学习中,使他对不同背景的人对于解决科研问题的方式有了更深的了解,看问题的角度也更加的全面,为他快速成长为一名专业的研究人员起了很大的推动作用。根据自己的国外科研学习经历,王健还撰写了《长春遇上凡尔赛,一名青年科研人员眼中的科研软环境差异》这一文章,将自己对于国内外科研环境的感受进行了完整记录,对今后从事科学研究的人员起了很大的借鉴作用。
结束了法国之行,回到吉林大学计算机科学与技术学院之后,王健又开始了新的科研征程,并在团队的共同努力下取得了一系列的成果。2015年,他们成功申请了国家自然科学基金面上项目“车载自组网服务质量与安全性能跨层联合优化理论与技术研究”。
在这一项目中,他们立足于服务质量和安全性能是影响车载自组网协议设计的两个相互依赖却又彼此制约的关键指标,其系统动力学行为与车载应用和网络情景密切相关这一研究背景。旨在以车载应用的要求和网络资源的限制为优化约束,以服务质量和安全性能的属性为优化对象,以自适应情景最大化服务质量和安全性能的对立统一目标为优化目标,系统地研究了车载自组网服务质量和安全性能在快速改变和资源受限的车载应用和感知情景下的联合优化问题,为新通信协议和新安全协议的设计及跨层控制提供理论依据。
2017年,王健及其科研团队还申请了吉林省发展计划重点科技攻关项目“智能网联汽车的通信安全与隐私保护关键技术研究”。在研究中他们基于车联网与传统互联网安全的差别,在通信安全的轻量化、定量化、自适应这3大特色方面,开展一系列研究工作,目前这一项目正在稳步进行中。
不怕困难的正能量科研人
从事科学研究多年来,王健一直将车联网作为自己值得奋斗一生的事业。毕业时,王健的同龄人也都饱含着一腔热血,希望能在祖国的科研事业中做出贡献。但是,随着时间的流逝,却有很多人因为种种原因离开了这项事业。在王健看来,在科研工作中不忘初心、坚持到底,是对一名科研人最大的考验。只要在困难时期坚持了下来,享受到科研的成就感与满足感的时候,一切便会柳暗花明。
虽然现如今的王健工作很忙,科研、教学两肩挑,但他从没有抱怨过一句劳累。一直以来他都尽自己最大的努力引导着自己带领的博士生和硕士生。虽然现如今的90后学生很有自己的想法与个性,但王健总是会用自己特有的交流方式与学生之间建立相互信任的关系,不管多忙,都要每周开一次组会,和学生进行学习与生活状况的沟通。每天与学生们研究、生活在一起,在学生们研究习惯的养成中,制定标准,以身作则,时刻在起着一名博士生导师的引导作用。
今后,王健团队还将按照自己的科研计划继续前行,将自己手上目前的科研项目以及公司项目保质保量完成的同时,对学生的论文写作加以指导。此外,他们还将寻求志同道合的公司作为研究伙伴,将科研成果进行转化。在自己的科研方向中,王健紧跟世界前沿,去成长去进步。
从事科研多年来,“忙碌”已经成为了王健科研工作的常态,生病时他最忧虑的便是是否耽误了工作的正常开展。对于他而言,与团队成员们向着共同目标,一起挥洒汗水是一种享受,而富有挑战性的科研工作更让他觉得充满了意义。面对今后的科研工作,他时刻在准备着!