讓創新更有溫度
——訪長沙市雅禮中學周逸航

◆本刊記者 秦銀銀 方郁芝

圖1 周逸航

“幽默風趣”“成績優異穩定”“思維跳躍”“多才多藝”“別人家的孩子”……長沙市雅禮中學高三學生周逸航身上的標簽有很多，他也用成績一次又一次地證明了自己：2項實用新型專利，第三屆長沙市青少年科技創新市長獎，憑借優異的文化成績直升雅禮中學，宋慶齡少年兒童發明獎金獎，第八屆澳門國際創新發明展金獎，等等。

正為高考沖刺的周逸航并沒有停下科技創新活動的腳步，時不時用各種奇思妙想填滿自己的日志本。雖然也會有覺得辛苦的時候，但他依然時刻保持微笑：“學習的道路很漫長，要樂在其中。”

樂于找“茬”善創新

小時候的周逸航就擅長在生活中找“茬”，比如，為了讓短鉛筆“續命”而設計“節約型鉛筆”，讓廢舊電線變廢為寶而設計“回收金屬導線剝離機”。這些科技創新活動不僅讓他養成了善于觀察的習慣，更是培養了他獨立解決問題的能力。

“小學階段的作品更生活化，比如，對鉛筆的改進、制作多功能晾衣架等。”隨著進入初中后課程變多，周逸航接觸了智能模塊、信息學編程等。眼看人工智能不斷在社會上掀起熱潮，他也想在自己的作品中加入這一元素，與時俱進。

初二時，周逸航去參加在賀龍體育館舉辦的戶外運動會，現場的人可真多。當其他人都在關注活動時，他卻發現這樣一個現象：雖然周圍擺放了很多垃圾桶，但很快就被塞滿。垃圾桶的數量那么多卻還是滿足不了需求，問題出在哪里？原來，很多垃圾的塊頭較大，尤其是空的礦泉水瓶，特別占地方。于是，他開始設計制作智能垃圾桶。

一年多的時間內，周逸航對智能垃圾桶進行了三次改進，終于讓其在有限的空間內收集更多的垃圾。當垃圾被丟進垃圾桶后，感應器感應到有物品放入，壓縮板便開始向中間壓縮，將垃圾的體積壓縮到最小值。之后，被壓縮的垃圾從載物板之間的縫隙中滑入收集箱，裝滿之后，裝置頂部紅外線發出提示信號，方便環衛工人及時進行清理、回收。

圖2 智能垃圾桶獲第十四屆宋慶齡少年兒童發明獎金獎

“雖然智能垃圾桶也是生活化的作品，不同的是，我將一些已經實現的科技成果應用其中了。”

為創意賦予溫度

2019年12月21日晚，長沙市長沙大道與萬家麗路交匯處以南100米處發生地面塌陷，形成一個巨大窟窿，導致高橋等片區停電。救援人員雖及時趕到現場，但擔心塌陷面擴張，未能使用大型救援設備。

看到這則報道后，周逸航通過查看救援報告、走訪救援工作人員、閱讀救援相關資料，發現許多用于救援的大型機械設備不能及時到達救援現場實施救援，或受條件限制不能使用機械設備。而人工施救時，救援人員因缺乏提供外力的裝備，徒手救援極大地消耗體能，影響救援速度，傷員易錯過最佳救治時間。

周逸航想通過一個新的裝置為救援者提供充沛的體力，同時又能實時監測救援者的生命體征，及時將信息發送至指揮中心，實現精準救援，提高救援效率。科幻電影《環太平洋》中的情節闖入他的腦海：人類操控機甲軍團奮起反抗怪獸軍團，最終取得了勝利。

圖3 參觀中南大學虛擬仿真實驗教學示范中心

“科幻電影點燃了我的熱情，當時覺得那身機甲真酷炫，我也要把它做出來。”周逸航將理想中的救援機甲畫了出來，一步步地開展探究：對突發性災害情況進行實地考察，了解在突發情況下應急救援存在的問題；走訪大學虛擬仿真實驗研究室、防災應急體驗館等，考慮所需的制作材料；利用PRE建模設計對外骨骼各零部件模塊，通過仿真模擬技術驗證，對語音識別技術進行研究；借助3D技術設計模型，監測實時數據……經過一番研究，集成多種傳感器、搭載強大CPU的基于仿生的外骨骼機甲達到了設計的效果。

圖4 測試調試、展示基于仿生的外骨骼機甲

中國發明協會中小學創造教育分會會長譚迪熬對周逸航的這項創意贊不絕口：“高中生要完成這樣難度大的創新作品，必須具備敢于挑戰自我、超越他人的創新精神，以及跨學科運用知識解決實際問題的能力。”

2020年初，新冠肺炎在全球各地蔓延，在抗擊疫情的早期階段，醫療系統超負荷運轉是影響防控疫情的主要因素之一，人們不得不從技術和管理方面研究對策。

基于這一背景，周逸航運用所學科學知識，結合人體肺部疾病患者的臨床病癥，開展了“新冠肺炎患者呼吸特征的智能化監測”的探究，通過提取患者特征、純化表面肌電信號、建構人工智能分類器，讓這種無接觸的數字化智能系統輔助醫護人員監測患者的病情變化。目前，他已經做出了模型。

“我認為好的作品并不一定要用復雜、高深的技術或手段去實現某個功能，應盡可能地利用簡單的材料、已有的成果去解決實際問題。”敬重生命，熱愛生活，周逸航用一顆溫暖的心，讓自己的創意作品更加鮮活。

拒絕“內卷”不“躺平”

“強調自主學習，引導團隊合作，尊重自我選擇，注重全面發展。”得益于這樣的家庭教育觀，除了文化課成績保持優異，周逸航在其他領域也有不俗的成績。作為年級團總支干部，由他策劃、主講的抗疫微團課“‘中國速度’的達芬奇密碼”在湖南有線電視臺播放，他自己還被學校評為2020年“抗疫之星”。

既要學好文化知識，又要擠出時間開展各種活動，周逸航自有一套學習方法：“每天早上，我都會把當天的學習任務記下來，每完成一項就劃個勾；每天睡覺之前，再把一天的知識在腦海中回顧一遍。”

在民主、平等的家庭氛圍下，周逸航不會為了“內卷”而學習，更不會因為有了成績而“躺平”。在研究“智能垃圾桶”項目時，他設計的“垃圾桶被填滿后App能將收集的信息傳送到環衛工人手機上”的思路，得益于初中三年的信息學的學習經歷。之后，在是否繼續學信息學的問題上，他做出了自己的選擇：在物理學科上投入更多的時間。于是就有了智能垃圾桶中信息學與物理學知識的深度融合，這樣的設計理念打動了專家評委，讓他獲得第十四屆全國宋慶齡發明金獎。

周逸航將未來分為長期夢想和短期夢想，他將每一個階段的自己安排得明明白白：“因為我比較擅長工科，所以上大學后我會選工科類的專業。我想把思考問題、動腦筋當成我的工作和職業。”

圖6 2020年，周逸航被長沙市團委授予“小小宣講家”