【实验技术成果】类脑智能驾驶的综合实验平台
类脑智能是机器学习领域的一个新兴研究方向，它能够使机器模仿视听、思考决策等人类活动，在应用方面大大推进了以智能驾驶为代表的人工智能从理论研究到产业实践的快速发展。目前国内市场上尚无知识体系完备的类脑智能实验教学仪器出售，同类高等院校中也无此类教学项目开展，基于上述情况，集成电路学院实验教学中心研制了一个面向智能驾驶的类脑智能综合实验平台，可用于类脑人工智能、嵌入式芯片设计等课程实验教学。
本项目是学院面向新工科背景下集成电路拔尖人才培养需求，基于“科教深度融合、理论基础与工程应用结合”理念，由最新科研成果转化而成的教学成果。项目研制了“虚拟仿真−实体沙盘”协同实现的综合实验平台，构建了“理论实践一体化”的实验体系架构和“实验目标层次化、递进化”的实验教学体系，从而培养学生综合运用知识进行工程实践创新与科学探究的能力。
1.“虚拟仿真−实体沙盘”协同实现的综合实验平台
项目开创性的采用虚拟仿真与实体沙盘相结合的方法，构建了一个面向智能驾驶的深度学习综合实验平台，包括基于CoppeliaSim的智能驾驶虚拟仿真系统和基于英伟达嵌入式芯片与小车的交通沙盘。虚实结合式学习环境旨在帮助学生理解“云端训练+边缘推断”这一边缘人工智能经典工程应用方案。
图1 基于CoppeliaSim的智能驾驶虚拟仿真系统
图2 基于英伟达嵌入式芯片的小车及智能驾驶交通沙盘
2.“理论实践一体化”的实验体系架构
实验内容面向前沿应用，紧扣教学重点。每个实验项目的设计思想和所运用的类脑神经网络相关原理完全不同，项目设计多款类脑神经网络，执行监督学习、强化学习等多种类脑智能算法，实现小车的车道保持、交通标志牌识别、语音识别与控制等智能驾驶功能。三个实验项目既涵盖了类脑神经网络的主要知识点，又实现了智能驾驶这一热点研究领域的若干应用场景实践。
图3 实验体系架构框图
3.“实验目标层次化、递进化”的实验教学体系
项目构建“课程实验——科研入门训练——科创拓展”三个层次实验实践环节。首先服务于本科生选修课程《类脑计算与器件》，作为课程实验，强调兴趣牵引，体验类脑智能小车开发流程；同时服务于我院电子基础创新实验班以及未来技术学院的实验室轮转课程，作为科研入门训练，强调自主探究，让学生着手开发脑智能小车全流程；最后也服务于我院的大学生创新创业及竞赛等，强调任务驱动，通过学科交叉以及应用场景驱动开发新型类脑智能硬件。
在成果方面，该项目团队获批校教改项目1项《类脑集成电路芯片人才培养体系构建》，在《实验技术与管理》等教改期刊发表教改论文2篇，指导学生参加竞赛获国奖与省奖4项，参与大创11项，5项优秀，并获得我校（2024年）第十三届实验技术成果二等奖。该项目也引起业界关注，依托该平台参与武汉市科技局重点项目《车规级高性能自动驾驶芯片设计关键技术》，获中国发明专利授权1项《类脑智能驾驶控制模型升级方法及类脑智能驾驶方法》并取得专利转化。
高质量实验教学构筑了科教深度融合的桥梁，让学生在实践教学对前沿的科研理论“融会贯通”，学以致用，真正做到实践助力前沿理论教学。
供稿单位：集成电路学院
撰稿人：陈琪
审核人： 雷鑑铭
