Light人物：星际探索者，专访英国萨里大学高扬教授

| 编者按 |

最近一则“太空出差三人组”平安凯旋的消息刷爆网络，不仅标志着神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功，而且也引发了大众对航天事业的再次关注。本期做客Light人物的嘉宾是一位名副其实的“星际探索者”，从业20多年来，她参与了众多国际空间大科学计划，她让人工智能机器人技术延伸成为人类探索宇宙奥秘的另一助手。不仅如此，作为女性她参与多项旨在推动促进女性在科学技术等方面的教育职业类活动，她就是荣获木兰奖的高扬教授。

在科研上，她在英国萨里大学建立并领导STAR-LAB，让女性在空间探索领域大放异彩，引领空间新技术发展的不断跨越；在期刊上，她作为Journal of Field Robotics的主编，不断促进行业发展的包容性和连接性；她注重产学研三驱动齐头并进，搭建人才培育“快车道”。那么她和Light之间有着怎么样的故事呢？她对科研有着怎样独到的见解呢？下面请跟随Light科学编辑一起探索太空，来一场说走就走的外太空之旅。

高扬教授，来自英国萨里大学，世界著名的空间机器人专家，机器人领域顶尖期刊Journal of Field Robotics的主编，在太空等极端环境下的人工智能研发方面有超过20年的经验。她是英国工程技术学会（IET）会士及英国皇家航空学会（RAeS）会士。2008年，她被《泰晤士报高等教育》评为英国十大对其学科做出重大贡献的杰出青年学者之一，并因其在科学、技术和工程方面的贡献于2019年获得“木兰奖”。
她曾担任欧洲航天局（ESA）、英国航天局、欧洲委员会、英国研究创新中心、英国皇家工程院以及公司资助的国际和国家级合作项目的首席研究员（PI）。高扬教授还积极参与ESA ExoMars、Proba3和VMMO、英国MoonLITE/MoonRaker项目，以及和中国科学院合作深度分析嫦娥3号月球车采集的数据等真实的太空任务。
她的科研团队或成员在其领导下，也获得了许多国际认可或奖项，包括2013年国际宇航联合会埃德蒙·布伦银牌，2016年COSPAR优秀论文奖，2017年UKSEDS月球车比赛一等奖，2018年欧洲航天局SysNova挑战赛联合冠军，2019年IEEE/ASME-AIM最佳论文奖入围，2019年欧洲航天局-斯坦福联合挑战赛全球前三名，或是2020年IEEE-ICRA太空研讨会的Wiley海报奖一等奖。

| 问与答（Q&A）|

采访嘉宾：高扬（英国萨里大学）

采访人：王卉

原文信息：Wang, H. Light People: Professor Yang Gao. Light Sci Appl 11, 193(2022)

原文地址：https://www.nature.com/articles/s41377-022-00869-7

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Q：作为世界著名的太空机器人专家，您能简要介绍一下您的研究方向和内容吗？

A：我的科研工作专注于机器感知、机器学习、视觉导航和仿生机制等方向，以及相关科技在极端环境里的应用。我和我团队的研究项目有欧洲航天局、英国航天局、欧洲委员会、英国研究创新、皇家工程院以及工业公司资助的国际或国家项目。我也参与现实中的太空任务，诸如欧空局的ExoMars，Proba3和VMMO，英国的MoonLITE / MoonRaker，或是与中国科学院合作深度分析嫦娥3号月球车采集的数据。

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Q：目前您和您的课题组研究的重点是什么？致力于解决哪些问题？

A：现阶段我们的科研任务主要是针对航天飞行器在太空轨道上或者是行星的表面自主航行时面临的挑战和需要解决的一些关键性技术。

比如用于在轨维修或清除太空碎片的轨道机器人，它们的自治导航功能需要对感应器噪声和太空里的各种不确定性有免疫力。还有些挑战是来源于航天器本身硬件上的局限，尤其是计算机由于需要防辐射所以运算速度比较慢，这就要求自治导航的智能算法是低运算量。我们基于这些技术挑战研发了由单目相机感应器的空间导航智能算法，还有基于稀疏的点云感测对协作/非协作目标的机器手抓取的方法。

再比如用于行星地表和地下探测的机器人。以火星为例，行星机器人需要应付火星变化多端的地表特征从凹凸不平的石路到松软易凹陷的沙地；火星的地下也有很多未知的情况，人类非常有兴趣通过钻探取样来做深入了解。我们基于这些在星体探测的需求，研发了以仿生学原理为基础的行星车，可以用最少的能耗做到攀爬等一些复杂但有效的动作，还有以黄蜂产卵器作为原型的钻探机器人，质量低体积小很适合在重力比较低的外星体上做低能耗的钻探和取样，适用于月球、火星还有小行星。

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Q：联合国外太空事务办公室（UNOOSA）曾任命您作为Space4Women项目2021级导师，该项目旨在帮助促进女性在空间科学和技术、创新和探索方面发挥积极和平等作用，您为什么愿意参与这项行动？您能谈谈您的参与感受吗？

A：多年来，我一直热衷于通过大学或不同的基金会为女性学生或年轻的科研人员提供支持和辅导，所以希望尽力把自己的指导经验贡献给Space4Women项目。作为Space4Women导师，我致力于成为推动Space4Women愿景的大使，积极在科学、技术、工程和数学（STEM）领域的教育和职业方面鼓励和帮助女性。此外积极举行公众参与活动，通过一系列的学校访问、演讲、媒体采访、科学展览和节日等促进实现这一愿景。

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Q：您是机器人领域顶尖期刊Journal of Field Robotics的主编，该期刊的主要特点是什么？您作为主编的经验和感受是什么？

A：Journal of Field Robotics（JFR）是一份专注《现场机器人技术》的国际学术期刊，有超过15年的历史，在计算机及工程相关的学科都被认可为是Q1的期刊。现场机器人主要是指在非结构化和动态环境中工作的机器人，涉及的工业应用领域非常广泛，包含建筑、林业、农业、采矿、核能、海底、智能公路、搜救、军事和航天。JFR发表具有理论基础和实践验证的论文。我们鼓励作者在文章中清楚地阐明他们主张的理论原理，并且用实验数据和验证展示其在现实应用中的效果和得到的结论。我们希望不仅仅报道作者们的科研工作本身，更是他们在工作中总结的经验。

作为JFR的期刊主编，我的宗旨是要广泛且持续地服务所有国际范围内的相关科技社群。我们的编辑团队致力于通过严谨的同行评审系统，及时地发现并发表高质量的学术成果和论文。我们也会积极地与相关的学术界和工业界保持联系，影响并帮助推进机器人领域的长足发展，这里面也包括帮助促进相关科研领域以及行业的多样性、平等性和包容性（比如促进性别平等）。

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Q：您曾参与Light: Science & Applications(Light)主办的Light Conference，对此您有什么经历和感受？您对Light的发展有什么建议？

A：我曾经非常有幸作为大会共同主席（conference co-chair）参与Light: Science & Applications(Light)主办的Light Conference。参与Light会议给我留下了深刻的印象。会议有重要的国际专家的参与，还有促进行业内部的交流。

在Light期刊创刊10周年之际，我祝愿Light始终保持高水准的办刊标准和持续为行业同仁提供出版和广泛交流的机会。Light作为国际知名的期刊, 是一个非常好的平台来帮忙促进行业里科学家和工业专家的交流，还有更广泛的国际合作。

高扬教授在Light Conference 2018做报告

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Q：您是英国萨里大学萨里空间中心“自主机器人技术实验室（STAR LAB）”的创始主任。您在初期组建实验室时，遇到的困难有哪些？

A：创建并领导科研实验室需要面临的挑战是不间断的。在初创时期，主要面临的挑战是建立科研基础。通过努力创新和独到的科学见解来建立自己的科研特色和品牌。当不断明确具有自己实验室特色的科研方向和专注的科学方法，逐步深化具有特色的科学方法和实际验证方案是下一步的挑战。在这个过程中，持续壮大自己的团队，吸引和培养有潜力的新一代科研人员也是很有难度的。

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Q：您曾荣获第十四届“中英创业大赛”一等奖，您如何看待科研与产业两者的关系？

A：科研和产业化代表着科学技术不同的成熟阶段。科研阶段通常是指Technological Readiness Level （TRL）1至4，基本指在新知识的探索验证阶段。产业化就相对于TRL 5至9，相对于技术的深入开发和产品化商业化的阶段。传统意义上来说，大学校园里涉及的科研基本上都是较低的TRL。但随着高科技（high tech）和深科技（deep tech）的不断发展，很多大学相关的研究工作也会非常适合向商业化和产业化迈进。这也是促成我们参加创业大赛并获奖的原因之一。

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Q：您作为博士生导师，培养了很多学生，您更注重学生哪些能力的培养？您对这些学生有什么期望？

A：在培养博士生方面，我非常看重对他们科学态度和科学素质的培养。对科学永远保持诚实和尊重的态度非常重要。在科研过程中，态度要严谨，有创新和挑战权威的精神。对科研的资助方抱有感谢的心态，对同行抱有支持和帮助的心态，对行业和社会抱有负责任的心态。

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Q：您曾说过：“当我还是个孩子的时候，我就非常喜欢工程学。我喜欢自己动手。我对基于机器的东西很好奇。”这对您后来所从事的职业有什么影响吗？

A：我儿时的喜好或者说天生对科技的爱好对我职业的选择和持续发展有着很重要的影响。让我可以把工作和事业能够像爱好一样投入和经营。尤其在遇到困难的时候，我会感觉更有力量和信心去克服它们。我很少会自怨自艾或者让自己处在一个很负面的心态里面。

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Q：您曾荣获众多国际奖项，2019年，因对科学、技术和工程所做的贡献您被授予了“木兰奖”，这些奖项对您有什么意义？

A：能够得到木兰基金会这样一个重要组织的认可，这对我来说意味着荣誉和荣幸。我强烈地感受到，如果各个民族的女性能够对她们的职业和社区做贡献，那么对世界的发展将发挥着关键性作用。我们必须承认这些女性的贡献，尽力地认识和帮助女性实现并得到在社会中应有的位置。

高扬教授荣获“木兰奖”

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Q：2021年在国际三八妇女节时，您曾参与Wiley的采访，送上节日的祝福，您认为女性在科研中的优势有哪些？

A：我非常坚守“平等、多样、包容（EDI）”的原则并坚信EDI对科研领域的重要性。科研面前人人平等。只要对科学存有敬畏之心，有责任感，不吝啬努力奋斗，任何人都有可能扮演重要的角色。我认为女性和男性是一样的，没有哪一方更有优势。

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Q：您人生重要的转折点是什么？

A：人生的转折很多。我可以用事业上的一个转折作为例子。大概20年前，欧洲航天局有一个探讨人工智能机器人应用在未来空间探索方面的项目。我抓住了这次机遇，把我的科研方向和重点从广泛的工业应用领域转移或专注到航天应用领域，从那时起我便沿着这条路一直前行。

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Q：您的偶像科学家是谁？为什么？

A：我的榜样是两位获得诺贝尔奖的女科学家：居里夫人和屠呦呦。尽管资源有限且工作条件恶劣，但她们在从事科学研究方面的决心和职业道德令我倍受鼓舞。

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Q：您平时有什么爱好？

A：在业余时间，我喜欢探索和学习新事物，从自学钢琴演奏、手工制作，到学习建筑、园艺等等。

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Q：您觉得一名优秀的科研工作者应该具备哪些素质？

A：对于科研工作者来说，学术诚信、严谨，不受外部因素的左右是非常重要的。这些品质有助于保持学术界的韧性和独立性，以便社会能够负责任地开展研究和运用知识，以实现人类世界的可持续发展。

| Light科学编辑 | 

王卉，现任中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（长春光机所）国际合作处副处长，主要从事国际交流，国际传播，国际人才合作等工作；曾任长春光机所与自然出版集团合作期刊 Light: Science & Applications 的创刊英文编辑，在《编辑学报》，《国际人才交流》、Light: Science & Applications 等期刊发表文章20余篇，并应 SPIE 邀请在 SPIE Women in Optics 发表文章。她是 Rose in Science 活动发起人，也是 iCANX Story（大师故事）栏目的共同发起人兼主播，曾采访多位重量级国际科学家，如诺贝尔物理学奖获得者 Donna Strickland、诺贝尔化学奖获得者 Jean-Marie Lehn，德国物理学会第一任女主席，德国科学院院士 Johanna Stachel，IEEE 光子学协会主席 Carmen Menoni，英国皇家工程院院士李琳，澳大利亚科学院院士 Chennupati Jagadish，世界能源领域“诺贝尔奖”——埃尼奖及阿尔伯特•爱因斯坦世界科学奖首位华人获奖者王中林等。

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