人物名片：魯力，電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院（網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院）副院長(zhǎng)，教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)邊端系統(tǒng)、無(wú)線系統(tǒng)安全。作為主要成員曾獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。獲得20余項(xiàng)國(guó)內(nèi)專(zhuān)利授權(quán)和1項(xiàng)美國(guó)專(zhuān)利授權(quán)。
2022年11月中旬，從珠海航展歸來(lái)，魯力在電子科技大學(xué)清水河校區(qū)四號(hào)科研樓5樓的辦公室里，復(fù)盤(pán)見(jiàn)聞，籌劃新研究。這一趟珠海之旅，他為自己的物聯(lián)網(wǎng)新系統(tǒng)找到了不少新的應(yīng)用場(chǎng)景。
在眾多電子信息領(lǐng)域的專(zhuān)家中，魯力是大器晚成的一個(gè)。
死磕：
十年不鳴，30歲副教授和本科生一起上課
2009年，從香港科技大學(xué)博士后出站后，魯力來(lái)到了電子科大。他沒(méi)有加入任何團(tuán)隊(duì)，希望把握一定的自由度，獨(dú)立做研究。他覺(jué)得自己博士和博士后期間的研究太偏向基礎(chǔ)，卻不懂這些基礎(chǔ)研究所依賴(lài)的底層系統(tǒng)，如果沿著這條路走，研究很快會(huì)陷入困境，不可能形成有價(jià)值的重大成果。
他想：“我如果不知道做什么，我就去學(xué)點(diǎn)什么！”就這樣，30歲的副教授魯力，坐進(jìn)了信通學(xué)院本科生的課堂，學(xué)習(xí)了無(wú)線通信和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，為他補(bǔ)齊了計(jì)算通信融合系統(tǒng)的研究短板。
2010年底，華盛頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)率先研發(fā)出世界上第一款可計(jì)算的射頻識(shí)別標(biāo)簽，引發(fā)了他對(duì)物聯(lián)網(wǎng)邊端系統(tǒng)的興趣?；税肽陼r(shí)間弄懂其技術(shù)原理、整體設(shè)計(jì)后，魯力帶著研究生開(kāi)始踏入無(wú)源物聯(lián)系統(tǒng)的領(lǐng)域。
此后，在長(zhǎng)達(dá)4年的時(shí)間里，魯力在沒(méi)有項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持的情況下，死磕無(wú)源感知系統(tǒng)的研究。這4年里，他沒(méi)有發(fā)表一篇論文，也沒(méi)有和企業(yè)合作橫向項(xiàng)目，他帶著團(tuán)隊(duì)跑通了一個(gè)個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)。但是，他們始終無(wú)法形成一套完整的技術(shù)體系。對(duì)研究者來(lái)說(shuō)，這顯然算不上成功。技術(shù)路線錯(cuò)了，魯力意識(shí)到。
2021年關(guān)閉的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)首次多于新增，很多機(jī)構(gòu)認(rèn)為因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和部署成本太高導(dǎo)致很多企業(yè)入不敷出，看不到盈利的希望，放棄了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的繼續(xù)投資?！?021物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)公司全景洞察報(bào)告》顯示，全球物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)量呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，“有沒(méi)有可能讓它們從環(huán)境中采集能量，實(shí)現(xiàn)自供能？”魯力試圖回答這個(gè)問(wèn)題。
轉(zhuǎn)機(jī)：
厚積薄發(fā)，他顛覆了傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)
無(wú)源系統(tǒng)是為了從環(huán)境中獲取能量，最終目的是進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。如果把“開(kāi)源”的思路換為“節(jié)流”，把目前毫瓦級(jí)的功耗，降低到微瓦級(jí)，是不是能達(dá)到同樣的目的？魯力進(jìn)行了深入反思。
既要降低弱終端節(jié)點(diǎn)的成本和功耗，又要保持適用性能的需求，目前主流的解決方案是在現(xiàn)有終端的嵌入式設(shè)計(jì)上面向功耗和成本等約束進(jìn)行優(yōu)化。這類(lèi)方案始終面臨一個(gè)無(wú)法突破的瓶頸：由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為了保證終端系統(tǒng)正常工作，仍然無(wú)法去除高成本、高功耗的核心處理模塊——微控制器（MCU）和通信模塊。魯力將這兩個(gè)模塊比作“更衣室”，信息以電磁波的形式進(jìn)入終端，需要“變裝”成數(shù)字基帶信號(hào)，再變成控制指令和數(shù)據(jù)，才能被外設(shè)芯片接納和感知。在這樣的制式下，兩個(gè)“換衣服”的房間必不可少，現(xiàn)有終端永遠(yuǎn)離不開(kāi)這兩個(gè)模塊。
魯力不再試圖在現(xiàn)有的架構(gòu)上逼近能耗約束的極限，他跳出現(xiàn)有模式，提出了無(wú)線總線物聯(lián)網(wǎng)邊端體系。2019年，團(tuán)隊(duì)突破了系列關(guān)鍵技術(shù)，終于形成了低功耗、長(zhǎng)距離、低成本的物聯(lián)網(wǎng)邊端系統(tǒng)。其研發(fā)的近零功耗的長(zhǎng)距離通信接收機(jī)，在日常待機(jī)狀態(tài)下在50微瓦以下長(zhǎng)期運(yùn)行，同等傳輸距離下，功耗是現(xiàn)有接收機(jī)的萬(wàn)分之五。在一定范圍內(nèi)可部署的節(jié)點(diǎn)，從現(xiàn)有的二三十個(gè)提升到500個(gè)以上。
終端“甩掉了”計(jì)算任務(wù)，就可以形成通用架構(gòu)，要適應(yīng)不同場(chǎng)景，只需在通用終端上插入不同的外設(shè)芯片，就能滿(mǎn)足多樣化的需求。
轉(zhuǎn)化：
從“智慧塵埃”到心肺復(fù)蘇機(jī)，成果進(jìn)入密集轉(zhuǎn)化期
2020年1月10日，2019年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，魯力作為主要成員參與的項(xiàng)目獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。這時(shí)，距離他加盟電子科大已經(jīng)整整過(guò)去了十年。在他極簡(jiǎn)的辦公室里，那幅“十年磨一劍”的字，見(jiàn)證了十年不鳴、一鳴驚人低開(kāi)高走的故事。
這幾年，魯力的成果嶄露頭角。近兩年來(lái)，團(tuán)隊(duì)的成果在學(xué)術(shù)界引發(fā)反響。學(xué)術(shù)論文在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)領(lǐng)域久負(fù)盛名的頂級(jí)會(huì)議MobiCom和USENIX NSDI上發(fā)表。成果也開(kāi)始進(jìn)入密集轉(zhuǎn)化期。
最近，魯力正在做一個(gè)叫做“智慧塵埃”的產(chǎn)品用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。“把傳感器做成微小的石子撒到地面，監(jiān)控一片區(qū)域。”魯力說(shuō)，現(xiàn)在接收機(jī)的通信極限可以做到7公里，可靠距離是1公里，部署一個(gè)網(wǎng)關(guān)，可以監(jiān)控3.14平方公里內(nèi)的所有物聯(lián)網(wǎng)塵埃節(jié)點(diǎn)。
魯力還有另一項(xiàng)正在研發(fā)的應(yīng)用是智能化的心肺復(fù)蘇機(jī)。在機(jī)械按壓設(shè)備廣泛應(yīng)用的情況下，心臟驟?；颊叽婊盥嗜蕴幱谳^低水平，國(guó)內(nèi)僅約1%。如何提升胸外心臟按壓質(zhì)量，是急救領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。全胸廓的形變及力學(xué)參數(shù)的獲取、極端生理?xiàng)l件下的血流情況……這些生理參數(shù)的無(wú)創(chuàng)連續(xù)獲取，按壓質(zhì)量控制和自反饋，都需要靠物聯(lián)網(wǎng)的邊端系統(tǒng)來(lái)提供技術(shù)支撐。他和四川大學(xué)華西醫(yī)院急診醫(yī)學(xué)科主任曹鈺教授合作，研發(fā)根據(jù)關(guān)鍵生理參數(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)整按壓模式的按壓裝置。魯力希望能用自己的技術(shù)與更多領(lǐng)域結(jié)合，從而服務(wù)更多的人。
