用科技創(chuàng)造美好未來(lái)

陳瑩 江盼

本屆大賽以“發(fā)現(xiàn)·創(chuàng)新·責(zé)任”為主題，旨在引領(lǐng)廣大青少年在科學(xué)探究的過(guò)程中，感受科技進(jìn)步為人類帶來(lái)的美好生活，通過(guò)創(chuàng)新大賽活動(dòng)感受追逐科學(xué)夢(mèng)想的成功與快樂(lè)。作為一項(xiàng)面向世界的科技賽事，大賽不僅吸引了北京熱愛(ài)科學(xué)與探索的青少年，此外還邀請(qǐng)了來(lái)自美國(guó)、捷克等17個(gè)國(guó)家以及中國(guó)港澳臺(tái)地區(qū)的20個(gè)代表團(tuán)參與。據(jù)統(tǒng)計(jì)，本次共有30萬(wàn)名青少年參加了大賽活動(dòng)，各區(qū)上報(bào)參賽的初評(píng)作品達(dá)2012項(xiàng)。經(jīng)過(guò)激烈的角逐，最終呈現(xiàn)出百余個(gè)兼具創(chuàng)新與實(shí)用性的科技創(chuàng)新項(xiàng)目，向往來(lái)的嘉賓展示當(dāng)代青少年的想象力、創(chuàng)造力和行動(dòng)力。

?第39屆北京青創(chuàng)賽展覽會(huì)場(chǎng)入口

仿生人耳社區(qū)巡邏

你是否曾在科幻電影中看見過(guò)那些巡邏的機(jī)器“衛(wèi)兵”呢？北京市文匯中學(xué)的黃湛博、魏嘉和吳青涵三位同學(xué)正在努力實(shí)現(xiàn)這一想法。他們帶來(lái)的“仿生人耳”項(xiàng)目，利用聲源定位技術(shù)，可以分辨出需要特別注意的聲音并根據(jù)強(qiáng)度差來(lái)實(shí)現(xiàn)聲源定位。此外還在機(jī)器人的前方裝了一個(gè)攝像頭，以使控制室的安保人員可以及時(shí)注意到巡邏范圍內(nèi)有什么情況發(fā)生。

?北京市文匯中學(xué)的“仿生人耳”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)

這個(gè)仿生人耳機(jī)器人造型小巧、成本較低、靈敏度高，聽力范圍幾乎相當(dāng)于一個(gè)普通人，可批量投入于小區(qū)或?qū)W校周邊的安保中。屆時(shí)安保人員在控制室中就可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)機(jī)器人的拍攝畫面，有效節(jié)省了人力成本。

但是同學(xué)們的研究并不會(huì)到此為止。針對(duì)這個(gè)機(jī)器人目前存在的問(wèn)題，同學(xué)們?cè)谙乱徊降难芯恐杏?jì)劃首先要提高聲音采集的靈敏度，屏蔽周圍的環(huán)境噪音，并使機(jī)器可以更好地對(duì)某些特定聲音做出反應(yīng);其次希望能使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)AI控制，自發(fā)地去尋找聲源所在地并進(jìn)行監(jiān)控，更好地實(shí)現(xiàn)“一對(duì)多”的全方位監(jiān)控。

?《知識(shí)就是力量》雜志社副社長(zhǎng)業(yè)蕾（右六）為“知力專項(xiàng)獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)頒獎(jiǎng)

微生物群落加快塑料降解

“白色垃圾”污染是在世界范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。現(xiàn)代人的生活中，方方面面都離不開塑料，而塑料這種高分子化合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以降解，塑料的處理一直令人頭疼。清華大學(xué)附屬中學(xué)的李昕一同學(xué)就將關(guān)注點(diǎn)放到了這一問(wèn)題上，提出了“人工微生物群落提高聚乙烯塑料降解效率的研究”這項(xiàng)課題。目前主要的塑料處理方法有物理法和化學(xué)法，此外就是利用微生物進(jìn)行降解。

?李昕一同學(xué)和她的研究成果

科學(xué)家們目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些可以降解塑料的微生物，但是對(duì)聚乙烯這一類塑料，在降解速率上還有很大的提升空間。李昕一同學(xué)也因此決定從這個(gè)角度入手，她選擇了具有微弱的聚乙烯降解能力的蠟樣芽孢桿菌（Bacillus cereus）、具有極高的長(zhǎng)鏈烷烴降解效率的細(xì)菌（Dietzia sp.DQ12-45-1b）和可提高其余兩種菌附著率的細(xì)菌（Ideonella sakaiensis 201-F6）三種菌株，混合后形成了一個(gè)人工微生物群落。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培養(yǎng)及對(duì)照實(shí)驗(yàn)，她發(fā)現(xiàn)三種細(xì)菌混合培養(yǎng)后細(xì)菌濃度和降解效率都有了較為顯著的提升。未來(lái)，她打算繼續(xù)尋找和改造可以提高降解效率的酶，進(jìn)一步研究降解反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)制，以及調(diào)整菌株投入比例來(lái)繼續(xù)提高微生物群落的塑料降解效率。

高世睿同學(xué)獲得知力創(chuàng)新獎(jiǎng)

?京劇臉譜機(jī)器人內(nèi)部構(gòu)造

?京劇臉譜機(jī)器人

傳播京劇藝術(shù)的機(jī)器人

京劇是中國(guó)傳統(tǒng)的國(guó)粹藝術(shù)，如何更好地宣傳和保護(hù)這一藝術(shù)是值得我們探討的話題。北京市第二中學(xué)分校的高世睿同學(xué)就提出了自己的想法和創(chuàng)意—京劇臉譜機(jī)器人。在高世睿同學(xué)為我們現(xiàn)場(chǎng)演示的過(guò)程中，他將一張臉譜卡片放在機(jī)器前方的固定支架上，上方的屏幕很快識(shí)別出這是黃蓋的京劇臉譜并自動(dòng)播放黃蓋角色的經(jīng)典唱段，同時(shí)展示用的空白面具上也投出了黃蓋臉譜的放大影像。

在這個(gè)機(jī)器人中，臉譜的讀取采用了圖像識(shí)別技術(shù)。高世睿同學(xué)首先對(duì)每張臉譜進(jìn)行了400次的樣本采集，操作時(shí)電腦攝像頭捕捉到的圖案被轉(zhuǎn)化成圖片格式，然后與采集到的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果相似度大于98%，則將臉譜的對(duì)應(yīng)ID發(fā)送到下位機(jī)，下位機(jī)則根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)將臉譜投影到屏幕上，并播放相應(yīng)的唱段。“我的這個(gè)產(chǎn)品在以后可以應(yīng)用到課堂教學(xué)中，或者投入到一些旅游景點(diǎn)、博物館里，從而讓大家更好地了解傳統(tǒng)文化。”高世睿同學(xué)向我們介紹說(shuō)。

?王祺同學(xué)獲得知力創(chuàng)新獎(jiǎng)

同學(xué)們的筆袋有“毒”嗎

每個(gè)人的學(xué)生時(shí)代都離不開筆袋的陪伴，但是你關(guān)注過(guò)筆袋中有害物質(zhì)的含量嗎？北京市三帆中學(xué)的王祺同學(xué)注意到了這一點(diǎn)，提出了“學(xué)生筆袋重金屬浸出的研究”課題。根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查，目前在學(xué)生中較為常見和受歡迎的筆袋材質(zhì)主要有塑料、織布和PU合成革這3種。王祺同學(xué)選取了這3種材質(zhì)的7個(gè)樣品，在經(jīng)過(guò)水相萃取和馬弗爐灰化等預(yù)處理后，用質(zhì)譜儀測(cè)定重金屬的浸出量和含量。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，7個(gè)樣品中全部存在重金屬，其中4個(gè)樣品中重金屬銻含量偏高。金屬銻是高危有毒物質(zhì)和致癌物質(zhì)，應(yīng)該引起重視。王祺同學(xué)介紹說(shuō)所選的筆袋樣品中重金屬銻的含量是飲用水標(biāo)準(zhǔn)的3～8倍，不過(guò)尚在文具的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)許可范圍內(nèi)。她認(rèn)為文具的標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)包括油畫棒、彩筆在內(nèi)的所有文具制定的，筆袋作為學(xué)生的常用文具，還是應(yīng)該對(duì)這一問(wèn)題予以重視。對(duì)于這一問(wèn)題的應(yīng)對(duì)方法，王祺同學(xué)告訴我們對(duì)新筆袋進(jìn)行預(yù)清洗可以有效減少重金屬的浸出。

“中國(guó)式接送”你怎么看

近年來(lái)，“中國(guó)式接送”這一現(xiàn)象引起了大家的關(guān)注與熱議。許多學(xué)生因?yàn)槟挲g較小或其他原因，上下學(xué)需家長(zhǎng)接送，可這在校園周邊造成了一定的混亂和交通擁堵。因此，牛沄鯤（北京師范大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué)）、許伊一（中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué)）及陳浩洋（北京市燕山東風(fēng)中學(xué)）三位同學(xué)就這一問(wèn)題展開了調(diào)查，帶來(lái)了他們的選題“北京市小學(xué)生上下學(xué)接送情況調(diào)查研究”。

他們分別制作了學(xué)生問(wèn)卷和家長(zhǎng)問(wèn)卷來(lái)調(diào)查小學(xué)生上下學(xué)接送情況，最終回收了1000多份問(wèn)卷，此外還在小學(xué)校外進(jìn)行了定點(diǎn)拍攝與訪談。根據(jù)三位同學(xué)的調(diào)查結(jié)果，小學(xué)生由家長(zhǎng)接送上下學(xué)是普遍存在的現(xiàn)象，但由于機(jī)動(dòng)車接送的比例升高，因此給校園周邊的交通與環(huán)境帶來(lái)了很大壓力。在對(duì)收集到的意見進(jìn)行綜合整理，并對(duì)比了國(guó)外相應(yīng)情況的處理方案后，他們認(rèn)為學(xué)校、社區(qū)、機(jī)構(gòu)、家庭應(yīng)多方聯(lián)動(dòng)，為學(xué)生提供自己上下學(xué)的選擇，并保障上下學(xué)環(huán)境的安全與便利。根據(jù)這一結(jié)果他們進(jìn)行了社區(qū)宣講，并打算將調(diào)查結(jié)果寄給相關(guān)部門，期望可以帶來(lái)正面影響。

?牛沄鯤（左）、陳浩洋（中）和許伊一（右）同學(xué)與雜志合影

?三位同學(xué)向我們展示他們的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果

在青創(chuàng)賽這個(gè)舞臺(tái)上，同學(xué)們展示出了屬于青少年的創(chuàng)意與智慧，以及用科技知識(shí)改變生活的愿望。雖然賽事的落幕令人意猶未盡，但是青少年追逐科技與夢(mèng)想的心愿不會(huì)落幕。

（責(zé)任編輯/陳瑩 ? 美術(shù)編輯/胡美巖）