“電腦鼠走迷宮”展示嵌入式風采

　　為了培養在校大學生的科技創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專業委員會承辦，廣州周立功單片機發展有限公司和臺灣嵌入式暨單晶片系統發展協會共同協辦的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，對于培養學生的創新動手能力，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層面。例如，如何檢索到最佳路徑，如何在電腦鼠的速度與穩定性間找到平衡，以及如何從工程學角度優化電腦鼠的結構，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”環節為例。作為獲得迷宮地圖的唯一方法，電腦鼠必須在規則允許的情況下，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”等環節，才能最終取得優異成績。

　　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定性間產生了“糾結”的心態：過于求穩，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定因素。