近日,苹果公司公布了2025 Swift Student Challenge(一个颇具影响的国际性学生编程比赛)的获奖名单,南方科技大学的博士生吴天禹凭借其创意作品《星际旅⾏者Echo》脱颖而出。这位24岁的开发者以独特的跨学科视角,将游戏设计与机器人科研巧妙结合,为解决现实问题开辟了新路径。
在实验室调试程序的吴天禹。
从生活观察到科研应用:两个应用的跨越之旅
吴天禹的开发之旅始于对日常生活的观察与思考。2022年,还在读大三的他花了4个月自学Swift语言,推出了首款应用Daily Penny。
吴天禹开发的应用Daily Penny。
这款应用的灵感来源于他对消费行为的观察——“想用数据验证买贵价耐用品是否更划算”。Daily Penny的功能简单却实用:它帮助用户计算每件物品的日均使用成本,鼓励用户理性消费。
吴天禹说:“当时只是想做个小实验,看看数据能不能改变人们的消费观念。” 它不仅让吴天禹积累了宝贵的编程经验,更意外地在两年后因用户自发推荐而迎来下载量爆发。
进入博士阶段后,吴天禹没有满足于仅在生活领域的应用开发,而是将技术深度应用于科研领域,在导师的指导和团队的支持下,MagiClaw应运而生。这款应用通过调用iPhone的各类传感器,采集机器人的包括图像、深度、6D位姿等运动数据,并结合ARKit(一种增强现实开发工具)构建仿真环境,为具身智能研究提供了多模态数据库。“这就像机器人有了‘数字感官’,iPhone可能成为通用的人机交互终端。”吴天禹解释道。
在吴天禹实验室的工位旁,放置着价值20多万的机械臂。MagiClaw可以与机械臂建立实时通讯,使操作者能够以更直接、更自然的方式远程操控。“通过应用,我们可以更直观地观察机器人的运动状态,收集到的数据也能用于训练更智能的机器人模型。”2024年,吴天禹和团队在阿联酋举办的机器人国际会议IROS2024上做展示,介绍了MagiClaw项目的最新发展,得到了良好反馈和支持,并获得了卓越实践奖。
获奖作品《星际旅⾏者Echo》:游戏与现实的有机融合
本次2025 Swift Student Challenge获奖作品《星际旅⾏者Echo》,是吴天禹“用游戏解决现实问题”理念的另一体现。在这款游戏中,玩家扮演星际旅行者Echo,由于飞船燃料耗尽而迫降地球,需要通过操控虚拟海底机器人收集垃圾,将垃圾转变成燃料,帮助Echo重返自己的星球。
《星际旅⾏者Echo》中的画面。
“当足够多的玩家参与进来,游戏就不仅仅是一个娱乐工具,而是一个数据收集的平台。”他解释道,“这些数据可以用于训练真实的机器人,让它们学会自主识别和清理海洋垃圾。”
实际上,与MagiClaw中虚拟的夹爪和现实中的机械臂对应关系相似,这款游戏中的海底机器人也来自现实的原型。吴天禹希望,未来能够将游戏打造成分布式数据工厂,通过玩家的操作数据训练真实机器人自主清理海洋污染物。
开发过程中,吴天禹面临了诸多挑战。初期,由于物理参数偏差,机器人灵敏度过高,导致玩家操作困难,经常偏离目标位置。经过多次算法调整,游戏体验也越来越好。“我们邀请了实验室的同学和老师来测试,根据他们的反馈不断调整参数,直到游戏体验达到最佳。”吴天禹说。
探索人机交互范式,让技术留下温暖印记
吴天禹的编程之路始于初中。“那时候,我得到了人生中的第一台iPad,看到应用商店里五花八门的应用,感觉非常神奇。”他回忆道,“我常常想,如果有一天我也能开发出一个有趣的应用,那该多好啊!”
2019年,吴天禹考入南京航空航天大学后,正式开始了应用开发的学习旅程。通过自学Swift语言和不断尝试,他逐渐走向开发实践。当然,这对于他这样的非计算机专业的“业余”开发者而言,绝不会一帆风顺。“我记得有一个场景的动画要么位置不对,要么性能表现很差。为了实现精致的动画画面,我带着电脑在图书馆花费了3天的时间,终于得到了满意的效果。”
对于未来,吴天禹有着清晰的规划。作为机器人专业的博士生,他希望继续推进穿戴设备与机器人系统的整合研究,探索更普适的人机交互范式,让操控更容易,⼈机更友好。
“无论是加入人机交互团队还是独立开发,我都希望能让技术像童年见过的‘铱星闪光’那样,在文明进程中留下温暖印记。”吴天禹透露,他的备忘录中还记录了许多新的创意,也许不远的将来,还会有更多有趣的应用与大家见面。
编辑 刘彦 审读 吴剑林 二审 党毅浩 三审 上官文复