大學(xué)生創(chuàng)客：腦洞已“返?！?/h3>
發(fā)布日期： 2020-05-21 供稿：中國青年報
編輯：吳楠 審核：劉曉俏 閱讀次數(shù)：原文標(biāo)題：大學(xué)生創(chuàng)客：腦洞已“返?！?/span>
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科技創(chuàng)新需要什么？人才,。人才需要什么,？腦洞。大開腦洞哪家強,？大學(xué)生創(chuàng)客,。目前，雖然許多大學(xué)生還無法返校,，但他們并沒有閑下來,，腦控機器人在等劉思宇，智能洗澡機在等郭育廷,，生鮮外賣便攜“小冰箱”在等林清賓,，光電物流小車在等朱灝翔……這些同學(xué)盡管人在家中上網(wǎng)課，但腦洞已“返?！保刻於荚跒閴粝氤烧娑?。
解碼腦電波,，讓機器人會“讀心術(shù)”
“我最近在家寫論文，主體部分基本完成了,，就差回學(xué)校補充實驗結(jié)論,。”劉思宇是北京理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的碩士生,，最近他和同伴研發(fā)的腦控機器人項目獲得了“共享杯”大學(xué)生科技資源共享服務(wù)創(chuàng)新大賽的一等獎,，但這并不是他停下腳步的理由,，當(dāng)然新冠肺炎疫情也不是。他的夢想是讓腦控機器人能夠準(zhǔn)確讀取人的意念,，成為殘疾人的手和腳,；用腦機接口技術(shù)為阿爾茲海默癥患者進(jìn)行神經(jīng)康復(fù)訓(xùn)練；同時,，助力教育課程研發(fā),。
劉思宇說，腦機接口技術(shù)不但是近些年大熱的尖端科技,，更是被國外封鎖的技術(shù),。為了打造這個“從無到有”的腦控機器人系統(tǒng)，他和團隊成員開了無數(shù)次“腦洞”,，其中頗令他們滿意的一個,，是將ASR（偽跡子空間重建的簡稱）算法與CTS（運動-指令協(xié)同系統(tǒng)簡稱）系統(tǒng)應(yīng)用于腦控機器人設(shè)備，過濾掉運動偽跡的干擾,，讓機器人能夠準(zhǔn)確地讀取人的意圖,。
他們發(fā)明的腦控機器人系統(tǒng)由三部分組成，腦電帽,、腦電波解碼軟件和智能機器人,。當(dāng)大腦思考時，會發(fā)出腦電波,，人戴在頭上的腦電帽會檢測到這些電信號,，然后通過腦電波解碼軟件分析出用戶意圖，編碼成指令,，控制機器人,，機器人就可以替人實現(xiàn)轉(zhuǎn)向、招手,、抓取,、定點釋放等動作。
但他們和其他研究腦機接口技術(shù)的團隊一樣,，都面臨腦電波被干擾的問題,。“大腦在思考的同時,，人可能會有移動,、眨眼、咬牙等動作,。這些人體運動所發(fā)出的電信號遠(yuǎn)遠(yuǎn)強于腦電波,，會將真正的腦電波信號覆蓋掉，這類干擾就統(tǒng)稱為運動偽跡,?！眲⑺加罱忉?，而ASR算法可以實時過濾運動偽跡的干擾。劉思宇說：“這種算法是一種傳統(tǒng)的信號處理算法,，之前沒有人將其應(yīng)用在機器人的實時信號過濾場景中,，我們這個創(chuàng)意相當(dāng)于把實驗室結(jié)論往現(xiàn)實中推進(jìn)了一步?！?/span>
為了做項目,，他們不停“逼著自己學(xué)”,。在這個“超長假期”里,，他們除了更新自己的技術(shù)知識儲備，還在學(xué)習(xí)創(chuàng)業(yè)的商業(yè)模式,。劉思宇說：“學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的氛圍很好,，有專門的學(xué)生創(chuàng)業(yè)園區(qū)，為我們提供辦公場地,。非常想回學(xué)校,。”
“小冰箱”巧用半導(dǎo)體,，助力生鮮外賣“最后一公里”
北京理工大學(xué)的實驗室里有劉思宇的腦控機器人,，東南大學(xué)的實驗室里則擺著林清賓的太陽能與半導(dǎo)體制冷恒溫冷鏈箱。他是能源與動力工程專業(yè)的本科生,，研發(fā)這個生鮮外賣便攜“小冰箱”耗費了他和小伙伴一年的心血,。前不久，東南大學(xué)舉辦的大學(xué)生科技節(jié)向全校推介了這一科創(chuàng)作品,。
生鮮冷鏈配送在當(dāng)下十分常見,，但林清賓覺得用冰袋保溫并不環(huán)保，因此他瞄準(zhǔn)各類制冷原理而大開腦洞,。他發(fā)現(xiàn),，家用冰箱和空調(diào)的制冷劑制冷方式不適用于外賣場景，但半導(dǎo)體制冷有一個特性很合適,。
“帕爾貼效應(yīng),，指半導(dǎo)體通電后一面制冷、一面制熱的特性,。我們把半導(dǎo)體片放在外賣箱的側(cè)面,，發(fā)熱的那一面朝外，制冷的那一面朝里,，采用兩片CPU大小的半導(dǎo)體片，就能夠滿足冷鏈箱的需要,?！绷智遒e介紹,，他們巧妙地運用太陽能電池板給半導(dǎo)體片供電，中間還加上了雙向的控制開關(guān),，“這樣用開關(guān)改變電流方向,，冬天半導(dǎo)體片對著外賣箱內(nèi)側(cè)的那一面還可以制熱，用來保溫”,。
“最初是想結(jié)合專業(yè)做一個節(jié)能減排的創(chuàng)新實踐,，說實話沒考慮創(chuàng)業(yè)?！爆F(xiàn)在大四的林清賓憨笑著說：“不過,，去年年底這種冷鏈箱已經(jīng)獲得了國家專利?！?/p>
洗澡機搓澡,、物流車走直線都是難題
就像林清賓一樣，“學(xué)以致用”是很多大學(xué)生最樸素的追求,，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的大三學(xué)生郭育廷和華北電力大學(xué)的大一學(xué)生朱灝翔也是如此,。
但與前兩位學(xué)長不同的是，這兩位同學(xué)的科創(chuàng)作品還處于雛形和半成品階段,，他們離成功的喜悅還比較遙遠(yuǎn),，最近體會更深的是創(chuàng)新的艱難。
其實,，郭育廷和同學(xué)研制的智能洗澡機雛形在前不久舉辦的“共享杯”大賽上也獲了獎,，但他總覺得“我們這個做得還不夠好”?！爸悄芟丛铏C肯定得能搓澡,，但搓澡裝置還在持續(xù)改進(jìn)……”郭育廷考慮，當(dāng)代獨生子女眾多,，未來老年人洗澡或許面臨困難,，因此在學(xué)院組織的創(chuàng)新實踐活動中，他選定了智能洗澡機這個方向,。
但搓澡裝置該長什么樣,？“搓澡這個動作應(yīng)該屬于直線往復(fù)運動”，開始,，郭育廷選擇了齒輪齒條機構(gòu),，“這是把電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的基本方式”，但這種機構(gòu)的人體貼合度不太能滿足他們的想象,，“我們現(xiàn)在考慮改成絲杠滑臺”,。智能洗澡機小組的同學(xué)們恨自己腦洞不夠深，“這個洗澡機現(xiàn)在還不太智能”,，于是在受疫情影響的“超長假期”里,，他們貪婪地儲備新知識,，力求讓它智能起來。
郭育廷的心路歷程,，華北電力大學(xué)電子工程專業(yè)的朱灝翔也深有體會,。近來，他一直在研究一款光電物流小車,，用于物流運輸?shù)氖叭『头謸斓葓鼍啊?/p>
“沒想到讓小車走直線那么難,。小車可能以為它在走直線，但并沒有,?！敝鞛璐箝_腦洞：“我把常用于無人機飛行控制和衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整的PID（比例-積分-微分控制簡稱）閉環(huán)控制原理應(yīng)用在了小車的設(shè)計中?！?nbsp;其實,，朱灝翔不僅設(shè)計了軟件，還做好了小車的三維仿真模型,，并且和制作零件的淘寶店家進(jìn)行了深入的溝通,，雖然人還在家，但學(xué)習(xí)狀態(tài)早已“返?！?。
創(chuàng)意很豐滿，實操較骨感
高校線上學(xué)習(xí)以來,，有人擔(dān)心“學(xué)生廢了”,，但這些腦洞轉(zhuǎn)不停的同學(xué)顯然是不必?fù)?dān)心的?？萍紕?chuàng)新的小馬達(dá)開起來想關(guān)都關(guān)不上,，“這和為了考試而學(xué)習(xí)是不一樣的”。
記者在采訪大學(xué)生的科創(chuàng)項目時,，確實體會到了同學(xué)們的腦洞之巧妙,。不過，他們同時還告訴記者,，“開腦洞不難,，但實現(xiàn)起來很難”，相比于靈感本身,，校園科創(chuàng)的行路人們認(rèn)為大家更應(yīng)該關(guān)注動手能力的培養(yǎng),。
“考試能力很猛和自己動手做一個作品完全不是一回事?！敝鞛枳罱钕菘苿?chuàng)之苦,，雖然專業(yè)課程也學(xué)過許多，但直到自己動手設(shè)計一個實物，他才真正體會到這是一件多么麻煩的事,。他說：“小車的每個零件都要一筆一筆地去畫,，設(shè)計時還需要學(xué)習(xí)各種軟件；有的零件可以買,，但特殊形狀的要自己建模準(zhǔn)備3D打印，還有一部分需要和淘寶店家溝通訂制,，小車的底板我需要回學(xué)校之后自己用激光切割……不要以為切割很容易,，一塊底板是要開口還是開洞、在哪里開,、開多大等等,，每一個細(xì)節(jié)都需要考慮到?！?/p>
雖然光電小車剛剛走完建模階段,，但朱灝翔對實操能力的重要性已經(jīng)感慨良多：“靈感是需要一步步實現(xiàn)的，憑空出現(xiàn)的新奇創(chuàng)造是不存在的,?！?/p>
無獨有偶，郭育廷同學(xué)在研制智能洗澡機時也對實操的實現(xiàn)深有感觸,。能勝任搓澡功能是郭廷育對洗澡機的一大期待,。“但搓腿和搓背的機構(gòu)怎樣才能適合人體,？大家高矮胖瘦不一樣,，該怎么辦？”郭廷育雖然已經(jīng)將不少機械制造的原理應(yīng)用在了智能洗澡機的研制上,，但他顯然還很不滿意：“這個洗澡機還不夠智能,，現(xiàn)在開門、開水,、關(guān)水,、搓澡、停下……執(zhí)行每一步都需要人自己按按鈕,，我們希望把它改進(jìn)得更智能,，人只要坐在里面，什么也不用干就洗好了,?！?/p>
雖然目前只是做出了一個雛形，但郭廷育對于腦洞和現(xiàn)實的差距已經(jīng)有了清醒的認(rèn)識,，他笑著說：“開始產(chǎn)生想法不太難,，后來設(shè)計圖畫起來就覺得有點難，再后來又發(fā)現(xiàn)零件有點難做，之后又發(fā)現(xiàn)組裝更難……”
對于醉心科創(chuàng)的大學(xué)生來說,，腦洞在,，目標(biāo)就在，目標(biāo)在,，就要想辦法走好腳下的路,，只要步履不停，總能離腦洞越來越近,。
事實上,，校園科創(chuàng)活動的魅力不僅在于開腦洞，催生同學(xué)們的創(chuàng)意,，還在于同學(xué)們可以在這個過程中提升自己,，從一個有創(chuàng)意的人，變成一個有創(chuàng)造力的人,，而這個轉(zhuǎn)變顯然是需要動手能力來支撐的,。
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