马克思主义认识论在智能车竞赛中的指导意义

原创 TsinghuaJoking 2022-10-03 11:29

摘要

  本文结合作者一年以来的智能车竞赛经历,从马克思主义认识论出发,探讨了“一切从实际出发,实事求是 ”的基本观点、否定之否定规律两方面,对整个备赛过程进行了回顾和剖析,充分表明马克思主义基本原理对实际工作和学习具有重大的指导意义。

关键词:马克思主义认识论;实事求是;否定之否定;实践与认识

引言

  在人类历史进程中,没有一种思想理论可以在科学性和影响力上比肩马克思主义,也没有一种学说像马克思主义那样给人类社会带来了深刻而颠覆性的影响。在马克思主义的指导下,中国共产党带领中国人民打败列强,实现了民族独立,在民族复兴的道路上不断前行。面对 “百年未有之大变局 ”,面对中华民族伟大复兴的伟大征程,当代青年更应该用马克思主义基本原理武装自己的头脑,去认识世界、改造世界和创造美好生活,进而实现中华民族的伟大复兴。

  从大二上学期以来,我参加了第十六届全国大学生智能汽车竞赛。该比赛起源于韩国,比赛形式为组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池,参赛队伍要制作一个能够自主识别路径的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶,最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高为获胜者。其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识,对学生的知识融合和实践动手能力的培养,具有良好的推动作用。

  本文将以一年来的备赛经历为背景,结合几个关键节点加以分析,重点论述 “一切从实际出发,实事求是 ”的基本观点、否定之否定规律两方面内容。

一、一切从实际出发,实事求是

  一切从实际出发,就是要从变化发展着的客观实际出发,从特定的历史条件出发,按照客观世界的本来面目认识世界。从打比赛的角度来看,第一件事就是仔细阅读比赛规则。“最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高为获胜者。”虽然这样的基本规则不会变,但是每年比赛规则都会进行小的调整。首先每年限制使用的 MCU可能会不同,其次,每年的组别可能调整,旧的组别会淘汰,新的组别会出现,就算同一个组别要求也会变化,如光电组(已取消)、电轨组(仅 2016年)等赛题组别。且这类比赛赛前规则会不断微调完善,相应的时间节点也可能提前或延后,因此对规则发布者(官网、公众号等)要保持跟进。不断调整的比赛规则和要求就是不断变化发展的客观实际,越来越多的创意组别的出现又是历史条件如人工智能浪潮推动的结果,我们要做的就是跟上节奏,不断调整方案来适应客观实际,认识客观世界的本来面目,确保按照比赛真实的规则和趋势去准备比赛。

X  何谓实事求是?即从实际对象出发,探求事物的内部联系及其发展的规律性,认识事物的本质。通常指按照事物的实际情况办事。如何实事求是?我认为最基础的工作在于搞清楚 “实事 ”,就是了解实际、掌握实情,而现在的实际就是比赛场地不同,车模不同,核心板型号不同,电磁排布和电磁杆长度不同,赛道不同,更重要的是,人的水平不同、性格不同、能为比赛付出的时间和精力也不同。不同的因素决定了不同的方案,也影响着最终的效果。这些就是 “实事 ”。我曾企图把 3m/s的方案生搬硬套过来,包括高级算法和高级硬件,希望它能跑 2m/s,它却连小弯都过不了。原来在于如果从本本出发,只从算法的理论性能分析,则高级算法一定比简单算法好用,高级硬件一定比简单硬件更好,而这与实际情况并不一致,这就是问题所在。

  所以为什么想问题、做决策、办事情必须从实际出发,而不能从本本出发呢?因为实际事物是具体的,实在的,而本本是对实际事物研究抽象的结果。从理论上来说,模糊 PD可以通过不同的位置产生不同的输出,性能是要远超静态 PD;滑动均值滤波可以使得波形更加平滑,效果非简单的均值滤波可比,更遑论卡尔曼滤波。从本本出发,这些高级算法拥有强悍的性能,用这些算法的效果一定比简单的算法要好。但实际情况并不是这样。模糊 PID,实际上就是多个静态 PD果连一个静态 PI更遑论多个静态?简单的均值滤波虽然简单,但胜在它一定是收敛的,而卡尔曼滤波有可能是发散的。算法的使用效果很大程度上取决于使用者的优化,当把简单算法运用到炉火纯青,达到简单算法性能上限的时候,再用复杂算法锦上添花也为时不晚。而在基础知识不完备,复杂算法不了解,简单算法不熟悉的情况下,妄图直接利用复杂算法来一步登天,显然违背了 “一切从实际出发,实事求是 ”的基本观点,不切实际的幻想自然不攻自破。

  因此,一切从实际出发,坚持实事求是,关键在于搞清 “实事 ”并探求和掌握事物发展的规律。而对事物客观发展规律的认识只能在实践中完成。积极参加比赛锻炼,将课堂上学到的知识加以运用,在实践中积累经验、加深理解,再用理论加以升华和总结,以此更好的指导实践、推动实践,在实践中得到检验、修正、丰富和发展。

二、否定之否定规律

  否定之否定规律揭示了事物发展的前进性与曲折性的统一,表明了事物的发展不是直线式前进而是螺旋式上升的。否定之否定规律的原理对人们正确认识事物发展的曲折性和前进性,具有重要的指导意义。我认为,事物辩证发展的三个阶段 “肯定 —否定 —否定之否定 ”与王国维人生三重境界有异曲同工之妙。

  首先,在肯定阶段,“昨夜西风凋碧树,独上高楼,望尽天涯路 ”,在比赛准备的初期,可以说是意气风发,从焊信号板到画主板 PCB图,从用手推着跑完的第一圈,到第一次完美过弯,我们都走得非常顺利,第一次院内赛以实验室唯一一个满分完美收官。由于有着清晰的进度控制,肯定阶段几乎都是正面反馈,但是如果用更高的要求来看,这次比赛并没有真正意义上 “完赛 ”,没有进环岛,且速度非常慢,经受不了正式比赛的考验。由于发现了肯定阶段的一些问题,所以来到了否定阶段,试图解决发现的问题。

  这一阶段走的并不顺利,在解决问题的同时产生了更多的新问题。“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴 ”,虽然我们从硬件到软件进行了全方位的改造,硬件上把球头换成了第三方的球头,使得转向可以更加灵敏等;软件上换成了性能更强、上限更高的滑动平均滤波和卡尔曼滤波。这样既解决了前瞻性不够,速度上限不高的问题,也从算法上实现了升级,让它具备了跑 3m/s的潜力。但是这样升级的结果是,新的硬件和软件虽然解决了原来的问题,却带来了更多的新问题,小车能力大幅下降。

  可见,第一次否定使矛盾得到初步解决,而处于否定阶段的事物仍然具有片面性,要经过第二次否定,也就是第三个阶段,否定之否定,才能解决问题的本质。“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处 ”。硬件方面,前瞻太长容易丢线,所以要做的就是放弃长前瞻,改为短前瞻。但是辩证否定的实质是 “扬弃 ”,即对旧事物既批判又继承,即克服其消极因素又保留其积极因素。所以我们结合了长短前瞻的优点,用了一前一后两个前瞻,长前瞻负责预判,提高速度的上限,短前瞻负责转弯,保证完赛的下限。经过了一系列的再次改造,小车不仅可以完赛,更达到了数倍于第一次院内赛的速度。

  经过了两次否定,三个阶段,我们对小车比赛、机械调教等方面有了深刻的感受,积累了很多经验和教训,对控制理论有了更加直观的认识。这反映了事物发展的前进性与曲折性的统一。前进性体现在每一次否定,都是一次质变,都把事物推进到新阶段,曲折性体现在回复性上,其中有暂时的停顿甚至是倒退。但是曲折性终将开辟新的航线,提供新的思路,是破晓前的黑暗。因此,事物发展总是呈波浪式的前进或螺旋式的上升态势。要按照否定之否定规律办事,树立辩证的否定观,不要全盘否定,也不要不加区别地继承,而要采取科学分析、“扬弃 ”的态度,在批判中继承。一方面,未来是光明的,道路是曲折的,遇到困难是常态,要积极勇敢去应对;另一方面,道路虽是曲折的,更要看到光明的未来,以积极乐观之心迎接每一天的到来。

结语

  本文结合作者智能车竞赛比赛经历,对马克思认识论中 “一切从实际出发,实事求是 ”及否定之否定规律、实践与认识的关系在实际生活和学习中的体现进行了论述,充分表明马克思主义基本原理对当代青年的指导意义和理论价值。


TsinghuaJoking 这是一个公众号,它不端、不装,与你同游在课下、课上。 卓晴博士,清华大学中央主楼 626A。010-62773349, 13501115467,zhuoqing@tsinghua.edu.cn
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