教育在線
在科技創(chuàng)新深度融入國(guó)家戰(zhàn)略需求、關(guān)鍵核心技術(shù)亟待突破的時(shí)代浪潮中，第十九屆 “挑戰(zhàn)杯” 全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽 “揭榜掛帥” 擂臺(tái)賽，正成為匯聚高校科研力量、直擊行業(yè)痛點(diǎn)、催生創(chuàng)新成果的核心平臺(tái)。作為國(guó)內(nèi)大學(xué)生科創(chuàng)領(lǐng)域的頂級(jí)賽事，本屆 “挑戰(zhàn)杯” 規(guī)模再創(chuàng)新高，吸引了全國(guó) 2700 余所高校的 300 余萬(wàn)名青年學(xué)子踴躍參與，賽事覆蓋之廣、參與熱情之高，彰顯了當(dāng)代大學(xué)生投身科研、服務(wù)國(guó)家的青春擔(dān)當(dāng)。
清華大學(xué)共選送6個(gè)主體賽項(xiàng)目和53個(gè)“揭榜掛帥”專項(xiàng)賽項(xiàng)目參加本屆“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽終審決賽。其中，清華大學(xué)軟件學(xué)院王建民老師的學(xué)生團(tuán)隊(duì)獲得“揭榜掛帥”專項(xiàng)賽“新一代信息技術(shù)領(lǐng)域“《面向地球系統(tǒng)科學(xué)的海量網(wǎng)格類數(shù)據(jù)的分布式文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)》榜題擂臺(tái)賽擂主獎(jiǎng)(全國(guó)第一名)。
王建民老師團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期深耕時(shí)序數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域，主導(dǎo)研發(fā)國(guó)產(chǎn)化時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù) IoTDB，積累了扎實(shí)的技術(shù)儲(chǔ)備。此次他們精準(zhǔn)對(duì)接地球系統(tǒng)科學(xué)研究中的實(shí)際痛點(diǎn)，創(chuàng)新性地將數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與分布式文件系統(tǒng)相結(jié)合，打造出 IoTDB-FS 系統(tǒng)，為海量網(wǎng)格類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與高效訪問(wèn)提供了全新解決方案。帶著對(duì)青年一代如何扎根實(shí)際需求、攻克技術(shù)難關(guān)、踐行科研使命的深層好奇，清華大學(xué)軟件學(xué)院老師徐昊走進(jìn)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室，與本次 “揭榜掛帥” 擂臺(tái)賽擂主團(tuán)隊(duì)核心成員 —— 在讀博士生張洪胤、在讀碩士生林欣濤展開(kāi)深度對(duì)話，一同探尋他們從瞄準(zhǔn)行業(yè)痛點(diǎn)到登頂全國(guó)賽事的科創(chuàng)之路，解鎖青年科研者 “用積累破難題、用創(chuàng)新赴使命” 的成長(zhǎng)密碼。
一、團(tuán)隊(duì)故事與項(xiàng)目緣起
徐昊：本屆 “挑戰(zhàn)杯”“揭榜掛帥” 擂臺(tái)賽匯集了多個(gè)行業(yè)的技術(shù)難題，咱們團(tuán)隊(duì)為何選中氣象領(lǐng)域提出的 “海量網(wǎng)格類數(shù)據(jù)分布式文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)” 這一課題？
張洪胤：選擇這個(gè)賽題主要有兩方面的考慮，其一是團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期以來(lái)在相關(guān)領(lǐng)域有一定技術(shù)儲(chǔ)備。無(wú)論是時(shí)序數(shù)據(jù)的管理與存儲(chǔ)，還是氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景，團(tuán)隊(duì)都有一定的認(rèn)知基礎(chǔ)。其二是團(tuán)隊(duì)也在探索運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式文件系統(tǒng)，希望針對(duì)一個(gè)真實(shí)問(wèn)題進(jìn)行嘗試，進(jìn)一步拓展數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景。
徐昊：能否為我們?cè)敿?xì)解讀一下這個(gè)賽題的核心訴求和行業(yè)背景？
張洪胤：該賽題希望解決地球系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的海量網(wǎng)格類數(shù)據(jù)的管理難題。在地球系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域，隨著地面、雷達(dá)、衛(wèi)星等觀測(cè)技術(shù)快速發(fā)展，高性能計(jì)算能力持續(xù)增強(qiáng)，全球大氣、海洋、陸地、冰凍、生物等多圈層的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)的分辨率不斷提升，網(wǎng)格類數(shù)據(jù)的空間分辨率達(dá)到公里級(jí)，時(shí)間分辨率達(dá)到小時(shí)級(jí)，單個(gè)文件達(dá)到10GB，單數(shù)據(jù)中心在線存儲(chǔ)量已超100PB，且持續(xù)不斷增長(zhǎng)。而對(duì)于網(wǎng)格類數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上，其一般采用分布式文件系統(tǒng)，基于文件系統(tǒng)內(nèi)的元數(shù)據(jù)，定位到文件物理位置。數(shù)據(jù)格式上一般采用國(guó)際通用的 GRIB 等自描述格式，將多要素、多層次的數(shù)十個(gè)到上百個(gè)網(wǎng)格場(chǎng)壓縮到一個(gè)文件中。在數(shù)據(jù)訪問(wèn)上，用戶一次只使用部分場(chǎng)，或是一個(gè)場(chǎng)的部分。此類數(shù)據(jù)格式配套提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理開(kāi)發(fā)包，基于自描述信息，提供對(duì)局部數(shù)據(jù)塊的網(wǎng)格場(chǎng)抽取、空間裁剪等方法，支持用戶訪問(wèn)、解析和使用數(shù)據(jù)。隨著文件數(shù)量以及單個(gè)文件體量的快速增長(zhǎng)，對(duì)地球系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域網(wǎng)格類數(shù)據(jù)的使用效率也逐步下降，這已成為地球系統(tǒng)科學(xué)研究和應(yīng)用領(lǐng)域"卡脖子"的瓶頸問(wèn)題，為此就有必要去設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一套面向地球系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的海量網(wǎng)格類數(shù)據(jù)的分布式文件系統(tǒng)。
徐昊：聽(tīng)起來(lái)這個(gè)賽題的難度不小，其中有哪些難啃的 “硬骨頭”？
張洪胤：有三個(gè)難點(diǎn)。
第一個(gè)難點(diǎn)在于，我本身是軟件工程專業(yè)出身，需要先補(bǔ)上一整塊“跨學(xué)科的功課”：一方面要系統(tǒng)學(xué)習(xí)并理解地球系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域是如何使用網(wǎng)格類數(shù)據(jù)的，另一方面也要弄清楚這類數(shù)據(jù)本身有哪些特征和規(guī)律。只有在真正吃透數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)之后，我們才能談得上把這種數(shù)據(jù)格式“存好”“管好”。
第二個(gè)難點(diǎn)在于，我們?cè)谠O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一套定制化的分布式文件系統(tǒng)時(shí)，并不希望它“造出來(lái)就沒(méi)人用”——如果和現(xiàn)有生態(tài)不兼容、使用門(mén)檻太高，大家上手就會(huì)很困難。所以，我們面臨的核心問(wèn)題就是：一方面要盡可能兼容主流文件系統(tǒng)的使用方式和操作習(xí)慣，讓用戶幾乎“不用改用法”就能遷移；另一方面，還要在此基礎(chǔ)上為用戶提供更高效的數(shù)據(jù)訪問(wèn)能力。
第三個(gè)難點(diǎn)在于保障系統(tǒng)的性能和可靠性。我們需要讓這套定制化的文件系統(tǒng)在高并發(fā)場(chǎng)景下，仍然能夠穩(wěn)定、高效地響應(yīng)用戶對(duì)網(wǎng)格類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢需求，同時(shí)還要具備較好的高可用性，真正做到數(shù)據(jù)不丟失、不損壞。
徐昊：從項(xiàng)目啟動(dòng)到最終奪冠，整個(gè)過(guò)程經(jīng)歷了哪些關(guān)鍵階段？有沒(méi)有讓兩位印象深刻的 “攻堅(jiān)時(shí)刻”？
林欣濤：整個(gè)項(xiàng)目歷程大致可以劃分為五個(gè)階段：賽題理解、技術(shù)選型、原型攻關(guān)、工程化打磨以及答辯沖刺。6 月份，在王建民老師、黃向東老師、龍明盛老師的帶領(lǐng)下，我們系統(tǒng)梳理并深入理解了氣象業(yè)務(wù)場(chǎng)景，基于對(duì)業(yè)務(wù)需求的全面把握，初步鎖定了以國(guó)產(chǎn)化時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù) IoTDB 為技術(shù)底座、疊加定制化分布式文件系統(tǒng)的總體技術(shù)路線。
7月初，我們圍繞 GRIB 文件格式、FUSE 等文件系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)開(kāi)展了較為深入的調(diào)研和比選，最終確定采用與 IoTDB 深度融合的“基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)”方案。7 月底至 8 月中旬，代碼開(kāi)發(fā)進(jìn)入高強(qiáng)度迭代階段，我們先后完成了首版 GRIB 文件的讀寫(xiě)能力和 FUSE 掛載功能，并在此基礎(chǔ)上，逐步打通了從 GRIB 寫(xiě)入、索引構(gòu)建到網(wǎng)格數(shù)據(jù)讀取的全鏈路流程，使系統(tǒng)整體技術(shù)路徑逐漸成形。
初賽前夕，我們完成了在國(guó)產(chǎn)麒麟操作系統(tǒng)環(huán)境下的系統(tǒng)部署與性能測(cè)試，驗(yàn)證了在國(guó)產(chǎn)軟硬件平臺(tái)上的可用性與穩(wěn)定性。進(jìn)入 10 月，我們重點(diǎn)擴(kuò)展了在 macOS 平臺(tái)上的展示方案，補(bǔ)充完成了與 FTP、MySQL 等系統(tǒng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，并于 10 月 27 日順利完成終審答辯，最終成功奪得擂主，實(shí)現(xiàn)了從方案構(gòu)想到系統(tǒng)落地再到賽場(chǎng)驗(yàn)證的完整閉環(huán)。
張洪胤：最難忘的一次攻堅(jiān)，是在適配國(guó)產(chǎn)軟硬件平臺(tái)的時(shí)候。我們希望文件系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行在國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)上，但在麒麟環(huán)境下，各類驅(qū)動(dòng)和內(nèi)核版本的適配問(wèn)題接連出現(xiàn)。那段時(shí)間我們一邊查資料、一邊向老師和社區(qū)請(qǐng)教，反復(fù)調(diào)試，最終在初賽前完成了麒麟系統(tǒng)上的穩(wěn)定編譯和運(yùn)行，讓這套分布式文件系統(tǒng)真正跑在了國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)平臺(tái)上。
二、技術(shù)創(chuàng)新：破解行業(yè)痛點(diǎn)的核心密碼
徐昊：這個(gè)項(xiàng)目的技術(shù)專業(yè)性很強(qiáng)，對(duì)于沒(méi)有相關(guān)背景的人來(lái)說(shuō)可能難以理解。能否用通俗的語(yǔ)言解釋一下 “基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式文件系統(tǒng)” 的核心原理？
張洪胤：如果說(shuō)傳統(tǒng)文件系統(tǒng)是“存文件的倉(cāng)庫(kù)”，數(shù)據(jù)庫(kù)比較像是“存結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息的檔案室”，那么我們的 IoTDB-FS 就像是把倉(cāng)庫(kù)和檔案室打通，讓系統(tǒng)既能理解文件的組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)也能理解文件內(nèi)的每一個(gè)網(wǎng)格場(chǎng)。我們把網(wǎng)格數(shù)據(jù)與其本身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的索引存入數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)多級(jí)索引實(shí)現(xiàn)按需訪問(wèn)。用戶想取部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，不再需要讀取整個(gè)數(shù)據(jù)塊，而是可以根據(jù)我們構(gòu)建的索引去直接定義到文件內(nèi)的某一個(gè)網(wǎng)格場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而返回精準(zhǔn)的切片。
徐昊：本次能夠拿下擂主，項(xiàng)目的核心技術(shù)突破點(diǎn)有哪些？
張洪胤：主要有三方面：其一是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)樹(shù)表雙模型的元數(shù)據(jù)，讓一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)能夠同時(shí)具備文件語(yǔ)義和數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)義；其二是為時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)IoTDB增加 Object 數(shù)據(jù)類型，實(shí)現(xiàn)大文件的快速高可用存儲(chǔ)；其三是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)兩級(jí)索引結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)文件快速定位，文件內(nèi)高效尋址。
徐昊：我看我們這一次的獲獎(jiǎng)方案名叫 “IoTDB-FS”，IoTDB 是前綴，是不是說(shuō)明方案是在 IoTDB 基礎(chǔ)上擴(kuò)展的？為什么選擇 IoTDB 而不是其他數(shù)據(jù)庫(kù)作為技術(shù)底座？
張洪胤：IoTDB 是我們認(rèn)為非常符合該應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)據(jù)庫(kù)。作為一個(gè)開(kāi)源、高性能的時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它專門(mén)面向物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等場(chǎng)景設(shè)計(jì)，支持海量時(shí)序數(shù)據(jù)的高效寫(xiě)入、存儲(chǔ)和查詢。Apache IoTDB 采用Apache 2.0 許可證開(kāi)源，擁有活躍的開(kāi)源社區(qū)和不斷發(fā)展的生態(tài)體系。Apache IoTDB 在架構(gòu)設(shè)計(jì)上支持分布式部署，通過(guò)多節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的橫向擴(kuò)展和高可用設(shè)計(jì)，支持多種共識(shí)協(xié)議確保多副本環(huán)境下的數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。更重要的是，我們熟悉 IoTDB 的底層機(jī)制，能夠在其生態(tài)上實(shí)現(xiàn)高度工程化、可落地的創(chuàng)新。
徐昊：對(duì)比傳統(tǒng)分布式文件系統(tǒng)、通用數(shù)據(jù)庫(kù)這些同類技術(shù)，IoTDB-FS 的核心競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)在哪里？有沒(méi)有具體測(cè)試數(shù)據(jù)支撐？
張洪胤：其一，IoTDB-FS 不僅僅提供文件系統(tǒng)的訪問(wèn)方式，還支持地球系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域常見(jiàn)的時(shí)空穿透查詢，用戶可以通過(guò)API訪問(wèn)的方式跨文件提取目標(biāo)數(shù)據(jù)。其二，IoTDB-FS具有非常好的可擴(kuò)展性，得益于核心組件 FUSE 以及 IoTDB 的生態(tài)，其可以與其他大數(shù)據(jù)生態(tài)軟件高效適配。其三，IoTDB-FS 相較于 FTP 方式以及其他基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)方式具有數(shù)量級(jí)級(jí)別的性能提升。
徐昊：如果面對(duì)更大規(guī)模的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，目前的技術(shù)架構(gòu)能支撐嗎？需要做哪些調(diào)整？
張洪胤：主要是需要擴(kuò)展底層的 IoTDB 集群的節(jié)點(diǎn)數(shù)量以及實(shí)際使用的機(jī)器數(shù)量。由于 IoTDB 支持原生分布式，因此當(dāng)前技術(shù)架構(gòu)具有較好的可擴(kuò)展性。
三、科創(chuàng)感悟：從 “揭榜” 到 “奪冠” 的成長(zhǎng)與沉淀
徐昊：回顧整個(gè)項(xiàng)目歷程，有哪些成功經(jīng)驗(yàn)和避坑教訓(xùn)想分享？
林欣濤：我認(rèn)為本次項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。
第一，我們始終從真實(shí)的產(chǎn)業(yè)問(wèn)題出發(fā)開(kāi)展實(shí)踐。團(tuán)隊(duì)緊緊圍繞海量 GRIB 文件管理過(guò)程中的核心痛點(diǎn)，例如局部訪問(wèn)速度較慢、元數(shù)據(jù)不可見(jiàn)等問(wèn)題，反向推導(dǎo)技術(shù)路線和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。從數(shù)據(jù)的組織方式、索引機(jī)制設(shè)計(jì)到底層存儲(chǔ)布局優(yōu)化，各個(gè)環(huán)節(jié)都圍繞“提升用戶使用體驗(yàn)、支撐大規(guī)模業(yè)務(wù)應(yīng)用”這一目標(biāo)進(jìn)行取舍與權(quán)衡，確保系統(tǒng)從一開(kāi)始就面向真實(shí)生產(chǎn)場(chǎng)景，具備較強(qiáng)的工程可落地性，并能夠在實(shí)際業(yè)務(wù)環(huán)境中經(jīng)受住檢驗(yàn)。
第二，我們選擇在成熟基礎(chǔ)之上做創(chuàng)新，站在“巨人的肩膀上”向前走。我們選用了已經(jīng)經(jīng)過(guò)十余年打磨，并在空、天、地、海等多個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用的時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù) IoTDB 作為技術(shù)基座，在繼承其高可用、高吞吐寫(xiě)入、高壓縮存儲(chǔ)以及復(fù)雜查詢優(yōu)化等成熟能力的基礎(chǔ)上，結(jié)合氣象網(wǎng)格數(shù)據(jù)的特性，進(jìn)行了有針對(duì)性的二次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能創(chuàng)新，使 IoTDB 從一款通用時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)，自然演進(jìn)為能夠支撐網(wǎng)格類數(shù)據(jù)高效存儲(chǔ)管理與訪問(wèn)的專業(yè)數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)技術(shù)底座。
至于教訓(xùn)，我覺(jué)得我們?cè)谇捌诖_實(shí)低估了系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。項(xiàng)目初期，團(tuán)隊(duì)幾乎將主要精力全部投入到核心功能代碼的實(shí)現(xiàn)上，留給不同環(huán)境下的適配、系統(tǒng)性能調(diào)優(yōu)以及文檔撰寫(xiě)的時(shí)間相對(duì)不足，導(dǎo)致中后期在面對(duì)多平臺(tái)支持和材料準(zhǔn)備時(shí)節(jié)奏偏緊。這也提醒我們，在后續(xù)類似項(xiàng)目中需要更加前置地規(guī)劃工程實(shí)現(xiàn)、環(huán)境適配和文檔工作的時(shí)間分配，把整個(gè)系統(tǒng)工程作為一個(gè)整體去統(tǒng)籌安排。
張洪胤：我補(bǔ)充一點(diǎn)教訓(xùn)。即團(tuán)隊(duì)對(duì)于系統(tǒng)級(jí)工程的復(fù)雜度以及工作量有所低估，前期時(shí)間幾乎都在核心代碼編寫(xiě)上，留給環(huán)境適配、性能調(diào)優(yōu)以及文檔優(yōu)化的時(shí)間偏少。
徐昊：對(duì)于想?yún)⒓涌苿?chuàng)競(jìng)賽，尤其是 “揭榜掛帥” 類賽道的學(xué)弟學(xué)妹，你們有什么具體建議？
張洪胤：第一，選問(wèn)題要選真問(wèn)題，一方面自己要對(duì)問(wèn)題本身有足夠的了解，另一方面這個(gè)問(wèn)題要具有一定的現(xiàn)實(shí)意義；第二，團(tuán)隊(duì)組建要注意互補(bǔ)，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)、文檔撰寫(xiě)以及PPT制作，能夠彼此支撐；第三，要及時(shí)和指導(dǎo)老師溝通和交流，老師們能夠?yàn)槲覀兊姆桨敢约皩?shí)現(xiàn)提供非常專業(yè)的指導(dǎo)，有助于提升我們的作品；第四，一定要提前安排好各項(xiàng)工作的時(shí)間線，避免截止日期臨近特別緊張。最后，不要怕遇到困難，正所謂“寶劍鋒自砥礪出，梅花香自苦寒來(lái)”，要敢于直面和解決真問(wèn)題。
徐昊：用一個(gè)詞或一句話形容這次 “挑戰(zhàn)杯” 參賽經(jīng)歷，會(huì)是什么？
張洪胤：“破圈成長(zhǎng)”。一方面，之前沒(méi)有想到博士的階段還會(huì)去參加揭榜掛帥這樣的工作，參與地球系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的軟件開(kāi)發(fā)，把論文寫(xiě)到祖國(guó)大地上；另一方面，首次嘗試運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)構(gòu)建分布式文件系統(tǒng)，對(duì)我而言是一個(gè)全新的嘗試。
林欣濤：我認(rèn)為，這次參賽經(jīng)歷是一段真刀真槍去解決真實(shí)的產(chǎn)業(yè)難題的經(jīng)歷。我們完整走通從問(wèn)題洞察到方案落地全流程的實(shí)踐過(guò)程，讓我們切身體會(huì)到，科研工作的價(jià)值就在于直面真問(wèn)題、解決真問(wèn)題。我覺(jué)得這次經(jīng)歷是非常寶貴的。
徐昊：從實(shí)驗(yàn)室的反復(fù)打磨到賽場(chǎng)的脫穎而出，IoTDB-FS 不僅破解了真實(shí)場(chǎng)景的網(wǎng)格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)難題，更展現(xiàn)了當(dāng)代大學(xué)生的科研擔(dān)當(dāng)與創(chuàng)新精神。感謝張洪胤、林欣濤同學(xué)的分享，也期待這個(gè)項(xiàng)目能在更多行業(yè)落地生根，創(chuàng)造更大價(jià)值!
賽事背景
“挑戰(zhàn)杯” 全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽創(chuàng)辦于 1989 年，是由共青團(tuán)中央、中國(guó)科協(xié)、教育部、中國(guó)社會(huì)科學(xué)院、全國(guó)學(xué)聯(lián)和地方政府共同主辦的全國(guó)性大學(xué)生科技創(chuàng)新賽事，被譽(yù)為當(dāng)代大學(xué)生科技創(chuàng)新的 “奧林匹克” 盛會(huì)，也是衡量高校人才培養(yǎng)質(zhì)量和科技創(chuàng)新實(shí)力的重要標(biāo)志之一。賽事始終以 “崇尚科學(xué)、追求真知、勤奮學(xué)習(xí)、銳意創(chuàng)新、迎接挑戰(zhàn)” 為宗旨，聚焦國(guó)家戰(zhàn)略和社會(huì)需求，為青年學(xué)子搭建了展示科創(chuàng)才華、實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化、服務(wù)國(guó)家發(fā)展的重要平臺(tái)。
第十九屆 “挑戰(zhàn)杯” 全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽在競(jìng)賽架構(gòu)上分為主體賽和 “揭榜掛帥” 專項(xiàng)賽兩大板塊。主體賽涵蓋機(jī)械與控制、信息技術(shù)、數(shù)理、生命科學(xué)、能源化工、經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會(huì)、生態(tài)文明建設(shè)等十個(gè)學(xué)科門(mén)類，鼓勵(lì)學(xué)生圍繞各領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐；“揭榜掛帥” 專項(xiàng)賽則創(chuàng)新性地采用 “企業(yè)出題、高校揭榜、現(xiàn)場(chǎng)擂臺(tái)” 的模式，聚焦新一代信息技術(shù)、高端裝備制造、新材料、新能源等關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際痛點(diǎn)，由行業(yè)龍頭企業(yè)、科研院所等發(fā)布真實(shí)技術(shù)需求，高校團(tuán)隊(duì)針對(duì)性開(kāi)展攻關(guān)，旨在打通產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新鏈條，推動(dòng)青年創(chuàng)新成果與產(chǎn)業(yè)需求精準(zhǔn)對(duì)接。
本屆賽事規(guī)模再創(chuàng)新高，共有來(lái)自全國(guó) 2700 多所高校的超過(guò) 300 萬(wàn)名大學(xué)生報(bào)名參賽，提交作品數(shù)量突破百萬(wàn)件，參賽覆蓋面和參與熱情均創(chuàng)歷史紀(jì)錄。清華大學(xué)在本屆賽事中表現(xiàn)尤為突出，共斬獲主體賽特等獎(jiǎng) 5 項(xiàng)、一等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)；在 “揭榜掛帥” 專項(xiàng)賽中，更是一舉拿下擂主(全國(guó)第一名)4 項(xiàng)、特等獎(jiǎng) 7 項(xiàng)，最終以全國(guó)第一的成績(jī)第八次捧起 “挑戰(zhàn)杯”，繼續(xù)保持該賽事創(chuàng)辦以來(lái)奪冠次數(shù)最多的紀(jì)錄，彰顯了清華在培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才、服務(wù)國(guó)家科技創(chuàng)新戰(zhàn)略方面的深厚底蘊(yùn)和卓越實(shí)力。
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