这项科技作品竞赛 清华以团体最高分的成绩 与北航共同夺冠！

五爷按：

2019年末，第十六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛（以下简称“挑战杯”）中，清华以团体最高分的成绩，与北航共同夺冠。在清华的六个获奖项目中，生命科学类作品《模拟医生操作实现人机协同的血管介入手术人工智能装置》，提出了一种模拟医生操作的辅助装置，可以允许医生在远离辐射源的地方遥控操作，且操作感受与实际手术十分接近，实现了人机协同和装置智能化。

2020年初，在第一批援鄂医疗队出发的同时，航天航空学院郑钢铁教授决定研制一款巡诊机器人，降低诊断过程中医护人员的感染风险。想法一经确定， 4人团队便立即展开项目工作，迅速投入到研制中。经过半个月的高强度研发和后续的不断完善，目前巡诊机器人已经送到武汉协和医院和北京地坛医院进行一线测试，并且争取作为一种医疗器械早日落地。

这两个项目有很多相似点：相似的应用领域、相似的技术路线，都有非凡的现实应用意义……而且都有一位叫李奇钟的关键参与者。

五四百年的历史横流中，一代又一代的中国青年牢记五四精神，在各个岗位上有一份光，发一份热。5月4日，总书记在给全国各族青年的问候中指出，青春因磨砺而出彩，人生因奋斗而升华。面对突如其来的新冠肺炎疫情，全国各族青年积极响应号召，投身到疫情防控工作当中，展现了当代中国青年的担当精神。所以在五四青年节后的特殊的日子，五爷带大家一起认识干在实处，积极探索的清华青年李奇钟。

1月30日，大年初六。

而在10天前，钟南山院士肯定新冠肺炎人传人，7天前武汉宣布全面封城，“年“关”已至，困难重重 。

而此时登上离乡航班的李奇钟，目的就是让医护人员的“关”能好过一点 。在登机前，李奇钟发了一条朋友圈，没有离愁别绪，没有担忧恐惧，只有“若有战，召必回”。

李奇钟的导师郑钢铁了解到医护人员近距离对病患进行常规检查时面临巨大风险，于是在和清华大学精准医学研究院院长、清华长庚医院执行院长董家鸿的多次讨论中，萌生了用机器人为医护人员隔离风险，以保护医护人员在常规检查环节免受感染的想法。

项目在除夕夜确立后短短几天，包括李奇钟在内的团队成员立即返校，迅速投入到研发的过程当中。经过讨论，团队决定将测量体温、听诊、超声和咽拭子采样 等共四种功能融合到巡诊机器人中。

随着新闻上新冠肺炎感染者的统计数字不断攀升，对于团队来说时间显得格外紧迫，所以为了节省时间，“能够买的零件就不定制，能简单化的零件绝不复杂设计”成为共识原则。

解决了材料问题后，团队开始了最难的主体功能的研发环节。“其实机械臂的控制、程序的搭建都有模板可以参考，主要问题是在附属部分”李奇钟说。为了测温，团队需要加上人脸识别的程序；为了进行超声检测，团队又需要开发测距的程序。

巡诊机器人（图片来自红星新闻）

为了最大程度协助医院、满足医护人员的需求，听取来自医院医生的意见就成为一个很重要的环节。团队多次与医院沟通，但是因为防疫需要，团队成员没法离开学校，距离让研发团队和医院之间的沟通产生了困难。“本来是非常常规的流程，因为空间上被阻隔了，效率变得很低”，李奇钟说，“只能用微信视频了解情况，再利用远程桌面协助调试”。

在距离除夕夜确定项目还不到一个月的时候，程序已经提交更新了三十多次，李奇钟和团队也终于迎来了第三版巡诊机器人的测试。

前两次测试都是在清华长庚医院进行的，而这次的测试地点则放在了新冠肺炎定点收治的地坛医院，巡诊机器人将在抗疫前线与病毒第一次“正面交锋”。

测试巡诊机器人

在又对巡诊机器人进行了几次远程软件优化和功能测试之后，另一台机器人于3月2日被送往武汉协和医院。此外团队还研发了能套在防护服外面使用的听诊器耳机作为巡诊机器人的附属产品，这个产品的代码已经开源，供有需要的机构使用。意大利有关机构已经联系了他们，希望能使用他们的成果。

现在项目基本结束，李奇钟仍然没有回家，而是在实验室整理项目材料、继续完善已有的工作，同时补上欠下的课程。他说：“每天向导师汇报工作，早晚和楼下的保安大叔say hi和say bye，隔着栅栏向外卖小哥说谢谢的日子持续了三个月，多少还是有些疲惫。”

说起为什么会走上这条科研的道路，李奇钟谈到了自己本科的经历。大一和大二在钱班的学习打下了一定的数理基础，由于同学们都非常优秀，课程也并不轻松，当时的他学习非常努力。”有一次快期末考试了，他早上7点30就坐在老图书馆窗户旁边的座位上，因为只有靠着窗户吹进来的凉风才能给脸降温，使自己保持清醒不睡着，就这样一直自习到晚上10点。

大二下学期的时候，他降转到了自动化系。“转系带给我的不仅是各种专业必修课的‘大杂烩’，更有一年难得的‘大二+’”。这多出来的一年使他的课业压力减轻了很多，同时也更能想清楚自己的道路在何方。而不同专业的知识，也为他的科研之路，做好了积淀，用他自己的话说“我什么都不太懂，又什么都懂一点”。

2017年，李奇钟所在的实验室开始了血管介入手术人工智能装置项目的研发。最初的想法起源于导师的住院经历：一方面，血管疾病高发；另一方面，由于血管疾病的主要治疗手段——介入手术高辐射的实验环境，尽管医生手术时都穿着铅衣，但还是会受到影响，很多长期手术的医生会出现高血压、白血病、放射性皮炎、颈背部疼痛等症状，有的甚至还会出现焦虑和抑郁等心理疾病。

介入手术已经在损害医生的健康。怎么能在保护医生健康的同时，满足大量的手术需求呢？团队于是决定制作一种将医生行为数字化，从而实现手术室外操作的人工智能装置。

血管介入手术人工智能装置

2019年4月，李奇钟正式加入这个项目，和航院的3名本科生组成了整个团队。“其实我加入的时候已经‘万事俱备，只欠实验’了”李奇钟笑笑说。前期与医生的沟通、机械设计、样机制作都已经完成了第一版，只是缺少动物实验来证实可行性。

动物实验是一件非常麻烦的事情，每次动物实验都要通宵一次。为了做动物实验，他们通过清华长庚医院联系了实验室来提供实验用猪。每次实验前一天晚上都要调试仪器，第二天早上把仪器拆掉运送到实验室，再进行组装和调试。由于团队缺乏机器实操经验，所以经常会出现突然掉电，或者把机器烧坏的意外状况，而缺少经验的同学们甚至都没想到需要预防。

动物实验也经历了各种坎坷，三次实验前两次都失败了。第一次是因为仪器是按照人的心脏标准做的，而实验用的猪的心脏比人心脏小很多，血管很细，最终未能成功进入动脉。经过调整后，第二次实验又因为偶发因素而再次失败。

“我们当时很绝望，距离全国挑战杯答辩的时间只剩下两周时，老师终于又成功地帮我们约到了实验。但是如果第三次实验不成功，我们也不可能再进行下一次了，所以其实当时很紧张，压力很大”。终于，第三次实验时，一位年轻的医生成功地用久经磨炼的人机协同智能装置，完成了一次对猪的“心脏介入手术”。

项目进展时间轴

2019年5月和6月，项目先后参与并入选校级挑战杯、北京挑战杯项目之后，团队最终于11月在第十六届全国“挑战杯”中获一等奖。李奇钟感慨说： “挑战杯比赛期间真的是难得的一段能专注做事、专注科研的日子”。

李奇钟介绍说，一般情况下做科研，能有1/3的时间用在实验室里就已经不错了，其他时间都花在买东西、做PPT之类的事情上。但挑战杯比赛期间学校为他们提供了极大的帮助和支持：挑战杯的现场需要布置宣传展板、宣传海报，学校就为他们请来做设计的同学帮忙制作；反复多次的动物实验需要展现给评委，学校就为他们请来做视频的同学全程跟拍。

让李奇钟印象最深刻的一件事就是当时提前去挑战杯现场布置，发现缺少了一份材料没有打印出来。学长就对旁边的负责后勤的同学说少了一份材料，需要打印一下。“其实那份材料2天之后给我就可以了，但是我说完这句话2个小时之后，这份材料就从清华打印店辗转到达了还在北航的我的手上。”

那些在幕后默默帮助他们的，是一个凝聚力、执行力极高的团队，“帮我们‘搬砖’的很多是各个院系的团委书记 ，更要感谢的是老师们。”李奇钟说。全国挑战杯初选需要提交申请材料，李奇钟和导师接力改。李奇钟习惯晚睡晚起，老师白天提意见，李奇钟中午醒过来下午和晚上继续修改，“因为我和导师“有时差”，可以说我们在24小时昼夜不停地改稿子”李奇钟说。

这种高强度作业一直持续到了提交材料的截止日期。最终答辩需要用PPT辅助展示，于是在挑战杯前夕，每周都有一群人汇集在校团委小红楼里，老师不停地提出PPT的修改意见，团队不停地修改，几乎每周要改两、三次PPT。

在全国挑战杯比赛现场（右为李奇钟，图片来自清华大学）

在人力物力都具备了的那段时间，准备挑战杯的六个团队几乎都有新突破——有人又发了几篇论文，有人又想出了一个新思路。这一切都离不开那些在背后默默付出、让他们解放双手的老师和同学们。

整个挑战杯走下来，让李奇钟印象最深刻的还是大家一起肝锅、一起通宵的经历。”李奇钟不无留恋地说，“可能是对“捧杯”有执念吧。”曾经做过自动化系体竞副主席的李奇钟，仍然对那段大家一起为马杯打拼的日子记忆犹新。

他接手体竞部的那段时间，刚好是部分主力运动员毕业，自动化系士气低落的时候。“就像我们奋战“挑战杯”的日子一样，为马杯打拼的同学们对“捧杯”有特殊的感情。当时我们体育部的每个人都牺牲很多别的事情，真的是一点一点、一分一分的追上来的。”李奇钟当时每天下午4点到东操陪运动员训练到8点，傍晚和体育部的同学一起回来，都感觉像是在回家。

自动化系马杯结束后合影（一排左3为李奇钟）

李奇钟“社工生涯”的“高光时刻”也发生在那段为马杯拼命的日子里。当时是小马杯的最后一个项目——20×60，快比赛的时候队员在东操跑廊里练习接棒，就听见对手院系的体育部干事在给他们最好的运动员打电话说让他们快来。“我当时就想，能让对手尊重和重视，证明我们的确做得很好。”李奇钟说。

20×60项目比赛，李奇钟搬来了一面鼓，就站在跑道边上敲，就在那么高的呐喊声里，在人群的包围之中，在那么多运动员奋进的身影里，敲得昏天黑地。“对比赛的记忆逐渐模糊，但那面鼓一直留在心里。后来，还有部员跟我说，他现在一到东操，时常会想起我当时敲鼓的情形。”对于李奇钟来说，那是一段奋斗的岁月，也是他永不能忘怀的记忆。

挑战杯刚结束的时候却是李奇钟感到最痛苦的时候，因为刚完成比赛，课程和作业的压力蜂拥而至，以前可以用“挑战杯”作为挡箭牌推掉的事情，现在不可能推掉了。尽管挑战杯结束了，但和队友们的那段革命友谊还在，项目也要继续做下去。虽然临床试验的落地很难，中间至少要2、3年。

不过那一天，李奇钟一直在期待着。

还有和李奇钟一样心中有责任、有担当的众多清华青年，也必将继承和发扬五四精神，牢记总书记的期盼，站稳人民立场，练就过硬本领，投身强国伟业，始终保持艰苦奋斗的前进姿态。

来源：清华小五爷园 采访：纪雨佳 撰稿：纪雨佳 编辑：五道口花泽香菜

特别感谢李奇钟同学在繁忙的科研中接受五爷采访