人物名片:魯力,電子科技大學計算機科學與工程學院(網絡空間安全學院)副院長,教授、博士生導師,主要研究方向為物聯網邊端系統、無線系統安全。作為主要成員曾獲國家科學技術進步一等獎。獲得20余項國內專利授權和1項美國專利授權。

2022年11月中旬,從珠海航展歸來,魯力在電子科技大學清水河校區四號科研樓5樓的辦公室里,復盤見聞,籌劃新研究。這一趟珠海之旅,他為自己的物聯網新系統找到了不少新的應用場景。
在眾多電子信息領域的專家中,魯力是大器晚成的一個。
死磕:
十年不鳴,30歲副教授和本科生一起上課
2009年,從香港科技大學博士后出站后,魯力來到了電子科大。他沒有加入任何團隊,希望把握一定的自由度,獨立做研究。他覺得自己博士和博士后期間的研究太偏向基礎,卻不懂這些基礎研究所依賴的底層系統,如果沿著這條路走,研究很快會陷入困境,不可能形成有價值的重大成果。
他想:“我如果不知道做什么,我就去學點什么!”就這樣,30歲的副教授魯力,坐進了信通學院本科生的課堂,學習了無線通信和計算機系統,為他補齊了計算通信融合系統的研究短板。
2010年底,華盛頓大學的研究團隊率先研發出世界上第一款可計算的射頻識別標簽,引發了他對物聯網邊端系統的興趣?;税肽陼r間弄懂其技術原理、整體設計后,魯力帶著研究生開始踏入無源物聯系統的領域。
此后,在長達4年的時間里,魯力在沒有項目經費支持的情況下,死磕無源感知系統的研究。這4年里,他沒有發表一篇論文,也沒有和企業合作橫向項目,他帶著團隊跑通了一個個獨立系統。但是,他們始終無法形成一套完整的技術體系。對研究者來說,這顯然算不上成功。技術路線錯了,魯力意識到。
2021年關閉的物聯網系統數首次多于新增,很多機構認為因為物聯網系統開發和部署成本太高導致很多企業入不敷出,看不到盈利的希望,放棄了對物聯網平臺的繼續投資?!?021物聯網平臺公司全景洞察報告》顯示,全球物聯網系統數量呈現負增長趨勢,“有沒有可能讓它們從環境中采集能量,實現自供能?”魯力試圖回答這個問題。
轉機:
厚積薄發,他顛覆了傳統物聯網架構
無源系統是為了從環境中獲取能量,最終目的是進行長時間運行。如果把“開源”的思路換為“節流”,把目前毫瓦級的功耗,降低到微瓦級,是不是能達到同樣的目的?魯力進行了深入反思。
既要降低弱終端節點的成本和功耗,又要保持適用性能的需求,目前主流的解決方案是在現有終端的嵌入式設計上面向功耗和成本等約束進行優化。這類方案始終面臨一個無法突破的瓶頸:由于系統設計,為了保證終端系統正常工作,仍然無法去除高成本、高功耗的核心處理模塊——微控制器(MCU)和通信模塊。魯力將這兩個模塊比作“更衣室”,信息以電磁波的形式進入終端,需要“變裝”成數字基帶信號,再變成控制指令和數據,才能被外設芯片接納和感知。在這樣的制式下,兩個“換衣服”的房間必不可少,現有終端永遠離不開這兩個模塊。
魯力不再試圖在現有的架構上逼近能耗約束的極限,他跳出現有模式,提出了無線總線物聯網邊端體系。2019年,團隊突破了系列關鍵技術,終于形成了低功耗、長距離、低成本的物聯網邊端系統。其研發的近零功耗的長距離通信接收機,在日常待機狀態下在50微瓦以下長期運行,同等傳輸距離下,功耗是現有接收機的萬分之五。在一定范圍內可部署的節點,從現有的二三十個提升到500個以上。
終端“甩掉了”計算任務,就可以形成通用架構,要適應不同場景,只需在通用終端上插入不同的外設芯片,就能滿足多樣化的需求。
轉化:
從“智慧塵埃”到心肺復蘇機,成果進入密集轉化期
2020年1月10日,2019年度國家科學技術獎勵大會上,魯力作為主要成員參與的項目獲得國家科技進步一等獎。這時,距離他加盟電子科大已經整整過去了十年。在他極簡的辦公室里,那幅“十年磨一劍”的字,見證了十年不鳴、一鳴驚人低開高走的故事。
這幾年,魯力的成果嶄露頭角。近兩年來,團隊的成果在學術界引發反響。學術論文在計算機網絡系統領域久負盛名的頂級會議MobiCom和USENIX NSDI上發表。成果也開始進入密集轉化期。

最近,魯力正在做一個叫做“智慧塵埃”的產品用于環境監測。“把傳感器做成微小的石子撒到地面,監控一片區域。”魯力說,現在接收機的通信極限可以做到7公里,可靠距離是1公里,部署一個網關,可以監控3.14平方公里內的所有物聯網塵埃節點。
魯力還有另一項正在研發的應用是智能化的心肺復蘇機。在機械按壓設備廣泛應用的情況下,心臟驟?;颊叽婊盥嗜蕴幱谳^低水平,國內僅約1%。如何提升胸外心臟按壓質量,是急救領域亟待解決的問題。全胸廓的形變及力學參數的獲取、極端生理條件下的血流情況……這些生理參數的無創連續獲取,按壓質量控制和自反饋,都需要靠物聯網的邊端系統來提供技術支撐。他和四川大學華西醫院急診醫學科主任曹鈺教授合作,研發根據關鍵生理參數,實時調整按壓模式的按壓裝置。魯力希望能用自己的技術與更多領域結合,從而服務更多的人。