05后微调研之科学素养丨申请专利,操作无人机,科学的种子播种到05后心中
2021-03-24 青年

青年报·青春上海记者 周胜洁

05后探索的领域有多广?不但体现在他们有自己的“独门绝技”,而且科学的种子早已播种进了他们的心里。

研究课题,申请专利,用无人机造福小区,这是一个属于科技的时代,未来创客、小发明家已经崭露头角。他们不仅有科学素养能力,更有大胸怀,想用科技创新造福社会。

手握专利的“科创委员”

实用新型名称:地道桥水位自动报警系统的保护装置。

专利申请日:2019年8月1日。授权公告日:2020年6月30日。

发明人和专利权人:乐易欢。

乐易欢是上海市南洋模范中学高一女生,班里的科创委员。设计这套保护装置源于七年级暑假,乐易欢跟着父母自驾旅游,路上遇暴雨,因为父亲疏于观察,在经过一个地道桥时,车辆陷在地道桥的积水里熄了火,幸亏安全,但呼叫、等待救援花费了不少时间。

乐易欢是个爱动脑的女孩,从小对机器人、汽车等能动的玩具尤其上心,经历这次后她就思考,如果地道桥能装一个报警装置,自动警示积水,那就能让很多车主避开危险。

她设计的系统是在地道桥上设置超声波传感器,利用超声波传感器探测桥顶到地面(水面)的距离。当探测到地面(水面)的距离小于设定阈值时,给出报警信息,并将报警信息显示至地道桥前方的显示屏,确保车辆在进入危险区域前即可看到报警信息,避免可能的人员和财产损失。

考虑到地道桥内环境潮湿,乐易欢还专门为装置设计了“保护壳”,“保护装置中最难攻克的是可旋转挡板及其附件,要让挡板既能旋转又能实现密封,对密封条的要求非常高。我尝试了橡胶、塑料和硅胶等不同材料,试了半圆形、三角形和矩形等不同截面形状,还尝试了粘接和卡接的安装方式,最终通过实验找到了合适的密封方式。”

而这套装置还不是这名05后的第一个科技作品。早在七年级时,她就和同学合作,共同完成了儿童小车自动刹车的“小作业”。

如今保护装置研究告一段落,乐易欢又有了新的探究领域:学习和使用声纹鉴别技术。她想通过这一技术对无人机进行操作,让它听其声、识其人,打造“我的专属语音操作无人机”,“这方面我还在探索,争取早日完成编程和对无人机的控制。”

乐于动脑、勤于动手,乐易欢如今还是上海青少年科学社的会员,遇到了一批志同道合的小伙伴。科技领域的无穷魅力让乐易欢着迷,她想通过发明拥有更多专利,应用到相关产品中,让生活更美好、更便捷。

篮球小子的无人机梦

卢荣泽酷爱打篮球,这名篮球场上风风火火的篮球小子,还有另一个爱好——无人机。去年8月,卢荣泽偶然接触无人机后,一发不可收,如今他的“好伙伴”是一款四翼无人机,搭载1080p摄像,稳定性很高,机体本身虽然较大,但抗风阻较好,最大飞行海拔高度能达到6000米。

自从有了新爱好,这名上海市敬业中学高一学生出去游玩时喜欢带着无人机,飞过群山、湖泊,记录下壮美景致。但不同的地形和天气也让他头疼,比如遇上阴天,在随时可能下雨、起风的情况下,无人机飞行就有很大的困难。此外如果起飞点在树林、湖泊附近,都可能影响飞行。

而且无人机的摄像头只能拍摄水平方向和下方情况,飞行时无人机的上方区域是个未知世界,也让卢荣泽很担心,“我通常会在无人机起飞前查好当地的天气,研究好地图,根据地形要求设置返航和起飞高度,将可能面临的风险降至最低。”

卢荣泽的无人机不仅拍摄壮美风景,有心的他还在社区飞了一次无人机,在高空记录下小区的景象,这张独特视角的照片被制作成了小区海报,成了小区的“门面”,这名05后有了小小的成就感,他还想拓展更多科技技能,比如学习编程,用科技创新来帮助社会。

无人机不是卢荣泽玩的第一个高科技。小学三年级起他接触了电子制作,制作智能寻轨器、太空探测器等。他还积极参与智能寻轨器比赛,现场比拼材料搭建,焊接电路元件并进行调试,使之能在指定跑道上平稳行驶,还能根据光线的明暗执行转弯等任务,并在终点精准“刹车”。卢荣泽多次在比赛中获得一等奖,也打开了他寻路科技领域的大门。

科技对卢荣泽来说有着无穷的吸引力,他要继续在科技领域探索发明创造,若能帮助社会解决一些问题,他会更有成就感。

数学达人最爱奇妙探索

爱打篮球,更爱刷数学题,上海市建平中学的陈郅对理科抱有极大的兴趣,因为对数学的热情让他萌生对科技的兴趣。

课题研究源于生活。陈郅平时要上网查找学习资料,但有时大大的水印会影响图像质量,他知道这是图像发布者想保护自己的权益。“那能否找到一种方法,既不会改变图像质量,又可以保护发布者的权益?”

他查阅了相关文献,找到了利用哈希函数和最低有效位替换算法,研究起一种基于信息隐藏的数字图像篡改定位方案,“它和水印的共同点是都可以保护发布者的权益。不过水印是在事先对本人身份进行证明,篡改检测技术是在受到了篡改后证明图像已被篡改过。”

经过多次验证,该算法可以有效检测图像是否被篡改,在保护版权的同时,对图片的质量影响更小。

陈郅从去年7月就开始了这个课题研究,耐心查阅文献并进行整理的能力不断提升,还培养了他撰写论文时坚持不懈的精神。功夫不负有心人,这个课题获得了上海市科技智多星一等奖。

“但这个方案的不足之处在于只能知道图像是否经过篡改,而不能把图像还原成原来的样子,这是我下一步想探索解决的问题。”

作为一名数学达人,陈郅觉得是数学激发了他对科技的热爱,这是一个属于科技的时代,随着科技飞速发展,对科技人才的需求也会越来越多,这其中必然包括了05后。陈郅觉得,05后有更多创新能力,他也享受其中, “这个过程就像是用自己的双眼寻找发现一些东西,自己也好似成为了科学家,这种感觉非常奇妙,也会促进我继续研究下去。”

【 05后名片 】

   05后对科技充满热情,愿意接触并研究

第一批05后去年9月正式进入高中阶段学习,市学联针对05后部分高等中学和中职学校在校生开展了“微调研”,问卷中有一题为:成长过程中,对你影响最大的一本书籍是?无论男生还是女生的选择,《三体》都榜上有名。

05后对科技的热情还反映在积极参与各项与科技有关的赛事中。纵观团市委举办的“未来杯”上海市高中阶段学生课外活动竞赛,在“社会实践”项目中,总是不缺优秀的科创实践作品。

比如上海市延安中学的范一宁带着“中西部中小学食堂自助结算系统”参加了去年的比赛,系统由“二维码不干贴+二维码扫描盒子+电脑+软件”组成,通过扫描二维码识别餐具,显示餐具对应饭菜的名称和金额,并自动计算总价,再扫描学生信息二维码,完成自动结算。范一宁觉得,这个项目在避免结算错误的同时,食堂也可通过学生的消费情况,调整饭菜的品种和原材料的进货量,有助于提高服务质量

在今年全国两会期间,不少在沪全国政协委员也关心中小学科学素养教育质量,积极建言献策,表示要出台青少年科学教育标准,对科普的定义也要有所转变。全国政协委员、上海交通大学常务副校长丁奎岭更表示,零距离与科学家对话能激发孩子们对未知世界的好奇心,将科学种子播种到孩子心中。

接触科技的途径丰富,比赛平台多种多样,科学的种子定会在05后中发芽。

青年报·青春上海记者 周胜洁

编辑:张红叶

来源:青春上海News—24小时青年报

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