生物學課題：生物系統(tǒng)與大腦仿生研究【高中組】

生物學/仿生機器人

項目背景

隨著世界科技與經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，人們逐漸進入了的仿生機械時代。那些將仿生學與機械技術完美結合的產(chǎn)品——仿生機器人，不僅可以幫人們開啟對未知領域的探索，還可以幫人們完成各種危險作業(yè)，如：宇宙探索、反恐防爆、工程勘探、搶險賑災、安全救援等等。同時，隨著世界人口老齡化的現(xiàn)象日益嚴重，青年勞動力的嚴重匱乏，迫使人們開啟了全新的仿生時代，而仿生機器人則成為了世界各國的研究熱點，廣泛應用于家庭服務、傳統(tǒng)制造業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等各個日常領域。從20世紀60年代末日本早稻田大學的WAP、WL、WABOT系列機器人能實現(xiàn)基本行走功能開始，到2021年浙江大學開發(fā)的仿生軟體智能機器人首次實現(xiàn)在世界最深的馬里亞納海溝進行的深海自主游動，在不到百年的時間中，智能仿生機器人發(fā)展迅速，成為了生物學與人工智能交叉領域最具前沿性和發(fā)展空間的研究方向。但如何實現(xiàn)智能仿生機器人的神經(jīng)元精細控制，高效生命能量轉換，如何通過自然界生物學的啟發(fā)來改進我們的技術，仍是當今仿生機器學的研究重點。項目提供了一系列在工程技術引領下的生物學創(chuàng)新應用。

項目介紹

項目將從生物學原理入手，幫助學生建立對智能仿生機器人的基礎了解。隨后，學生將進一步探究智能仿生機器人的設計原理，比如，如何通過機器實現(xiàn)神經(jīng)元的精細控制，如何控制肌肉的運動，通過致動、傳感技術，實現(xiàn)機器人的運動（游泳/行走），介紹剛性/軟機器人之間的區(qū)別和設計原理，用工程技術引領生物學的創(chuàng)新應用。 通過智能仿生機器人的具體實例分析研究，項目還將討論當前機器人技術的技術局限性以及它們未來的發(fā)展前景。在項目結束時，學生根據(jù)自己對智能仿生機器人設計原理，對機器人的行為演示和性能進行調查分析，提交項目個性化研究課題報告，進行成果展示。

個性化研究課題參考：

新型軟體材料機器人技術探究

六足智能仿生機器人優(yōu)勢及其設計

智能仿生水中機器人的設計原理及性能分析

適合人群

高中生

希望修讀生物、生物工程、仿生學、仿生機器人學、人工智能、機器學習等專業(yè)的學生，對仿生機器人研究感興趣的學生； 學生需要具備物理、數(shù)學基礎，至少會使用一門編程語言。

導師介紹

劍橋大學終身教授

Fumiya導師現(xiàn)任劍橋大學工程學院機器人方向終身教授、劍橋大學仿生機器人實驗室主任，曾任蘇黎世理工學院（ETH Zurich；國際研究型大學聯(lián)盟、全球大學高研院聯(lián)盟、IDEA聯(lián)盟成員，以研究聞名，多年蟬聯(lián)歐洲大陸高校翹首）教授、麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室博士后研究員（Postdoctoral Associate）。Fumiya導師的研究聚焦仿生機器人、快速機器人制作與進化機器人學、生物系統(tǒng)神經(jīng)生物機械建模等，在國際知名學術期刊發(fā)表論文百余篇，出版多部專著，學術引用量達5401，i10-index87。

任職學校

劍橋大學建校于1209年，是世界范圍內(nèi)歷史最為悠久的大學之一，英國Top2名校，G5名校之一。劍橋大學享有世界聲譽，在英國社會和高等教育系統(tǒng)中具有極其重要的地位，同時具有廣泛的世界性影響。許多青年學子都以到劍橋大學深造為理想。劍橋大學在2020年QS世界大學綜合排名位列第7。

項目大綱

仿生機器人、生物學原理

設計與架構

生物系統(tǒng),機器與動物之間的區(qū)別（肌肉VS動力系統(tǒng)、人腦VS電腦）

類動物性學習和適應 

項目回顧與成果展示 

論文輔導 

時間安排與收獲

7周在線小組科研學習+5周論文輔導學習 共125課時

學術報告

優(yōu)秀學員獲主導師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表（可用于申請）

結業(yè)證書

成績單

全球最大教育評估認證組織Cognia（原AdvanceED）及 College Board權威認證高中學分