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剛剛圓滿落下帷幕的第42屆北京青少年科技創(chuàng)新大賽，是一場(chǎng)面向全市青少年群體的科技盛會(huì)。在這個(gè)舞臺(tái)上，“小科學(xué)家”們各顯神通，紛紛展示出亮眼的科技創(chuàng)新成果和創(chuàng)客作品。

優(yōu)秀的青少年創(chuàng)新創(chuàng)意值得嘉獎(jiǎng)，它們背后那些熱愛(ài)科技創(chuàng)新的青少年，則是科技強(qiáng)國(guó)的未來(lái)。能夠入圍大賽終評(píng)階段的同學(xué)都是什么氣質(zhì)？在本屆大賽的公開(kāi)展示與交流現(xiàn)場(chǎng)，我們請(qǐng)幾位參賽選手談?wù)勊麄兊摹皠?chuàng)新故事”。

北京師范大學(xué)附屬中學(xué)劉子豪

(資料圖)

把魚(yú)鰓蓋設(shè)計(jì)“搬上”無(wú)人機(jī)

傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)需要保持傾斜，才能在水平方向上產(chǎn)生動(dòng)力。這種飛行姿態(tài)限制了無(wú)人機(jī)在隧道、涵洞等狹小復(fù)雜空間中的控制靈活性和穩(wěn)定性。北京師范大學(xué)附屬中學(xué)的劉子豪同學(xué)不僅對(duì)無(wú)人機(jī)面臨的這一驅(qū)動(dòng)難題產(chǎn)生興趣，還在水面之下找到了改進(jìn)方案。

“在觀察魚(yú)類的過(guò)程中，魚(yú)鰓蓋的運(yùn)動(dòng)給了我非常好的啟發(fā)。”劉子豪發(fā)現(xiàn)，水流從魚(yú)鰓蓋下方流出時(shí)流速較高,相對(duì)周圍流場(chǎng)壓力低,因此在魚(yú)鰓蓋上產(chǎn)生一個(gè)垂直于鰓蓋的水平力。

于是，他想到將類似結(jié)構(gòu)“搬”到無(wú)人機(jī)上，使其在不傾斜的狀態(tài)下直接進(jìn)行水平移動(dòng)。劉子豪給涵道無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)了“側(cè)窗調(diào)節(jié)器”，并通過(guò)線上定制的方式3D打印了一些改進(jìn)零部件。在中學(xué)生“英才計(jì)劃”的幫助下，他得以在高校實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展進(jìn)一步研究。

但在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中，劉子豪發(fā)現(xiàn)自己模仿魚(yú)鰓蓋設(shè)計(jì)的扁平側(cè)窗實(shí)際所能提供的水平動(dòng)力是不夠的。經(jīng)過(guò)一番思考和觀察，他又設(shè)計(jì)出不同弧度的側(cè)窗調(diào)節(jié)器，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，更高的側(cè)窗弧度能夠提供更大的力，從而解決了問(wèn)題。

“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果證明了我的發(fā)明確實(shí)是有效果的。這讓我非常激動(dòng)，非常開(kāi)心?！彼f(shuō)。

他的寄語(yǔ)：

北京青少年科技創(chuàng)新大賽為“有想法”的青少年提供了非常好的平臺(tái)，希望大賽能夠繼續(xù)越辦越好。同學(xué)們，如果你有非常好的想法，就要努力把它實(shí)現(xiàn)出來(lái)，沒(méi)準(zhǔn)你就是下一位科學(xué)家！

清華大學(xué)附屬中學(xué)平坦行

刷一道民生“應(yīng)用題”

交通繁忙地區(qū)的人們有時(shí)會(huì)遇上這樣的情況：路口亮著紅燈的方向有很多車不能走，但是綠燈方向卻沒(méi)有任何車。這顯然是一種資源的浪費(fèi)。

“我想能不能通過(guò)一種數(shù)學(xué)的手段，抽象出一個(gè)模型來(lái)描述路口，僅需依賴預(yù)先給定的參數(shù)，就可以給出路口最優(yōu)配時(shí)方案……”清華大學(xué)附屬中學(xué)的平坦行同學(xué)為了大家能夠“暢通出行”，頗是費(fèi)了一番心思。

他的項(xiàng)目被歸在青創(chuàng)大賽的“數(shù)學(xué)”類別中，但并非單純的理論研究，而是聚焦大家身邊的民生問(wèn)題——有感于自家附近的路口時(shí)常擁堵的情況，平坦行自學(xué)了大學(xué)概率論與統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)知識(shí)，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、專業(yè)網(wǎng)站查詢等渠道采集實(shí)際交通數(shù)據(jù)，最后編寫(xiě)出具實(shí)用價(jià)值的車流仿真計(jì)算。

不過(guò)，最終呈現(xiàn)在他背后那塊科研成果展板上的幾道公式，也非“一揮而就”，而是經(jīng)歷了不斷完善的過(guò)程?！巴ㄟ^(guò)參賽，我了解到整個(gè)科學(xué)研究的過(guò)程中間，可能會(huì)有一些困難。但是當(dāng)我們真正解決問(wèn)題的時(shí)候，那種成就感是難以言表的。我們還能收獲一種科學(xué)思維，即學(xué)會(huì)（用科學(xué)語(yǔ)言）描述并解決生活中的各種問(wèn)題?！彼f(shuō)。

他的寄語(yǔ)：

今年我們?nèi)雵K評(píng)的項(xiàng)目里，只有5個(gè)“數(shù)學(xué)”，“物理”也只有幾個(gè)。我希望能有更多的同學(xué)加入我們，研究那些更加理論、更加基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)物理問(wèn)題。

北京師范大學(xué)附屬中學(xué)石佳禾 趙嘉熙 徐之寒

自己科創(chuàng)，不如一起科創(chuàng)

北京師范大學(xué)附屬中學(xué)的石佳禾、趙嘉熙、徐之寒三位同學(xué)，是“組隊(duì)”前來(lái)參加青創(chuàng)大賽的。像她們這樣的組合形式，在大賽現(xiàn)場(chǎng)并不少見(jiàn)。

去年5月，她們的校友、中國(guó)預(yù)制菜產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟研究院院長(zhǎng)昕原回到母校開(kāi)展講座，讓她們注意到“預(yù)制菜”這個(gè)新概念。同為學(xué)校金鵬科技團(tuán)成員的三人“一拍即合”，展開(kāi)了一系列的研究。

“我們?cè)?個(gè)線下地點(diǎn)及10個(gè)電商平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)地考察；收集到了756份有效問(wèn)卷；對(duì)領(lǐng)域內(nèi)專家和幾名不同年齡、不同性別的消費(fèi)者進(jìn)行了訪談?！壁w嘉熙說(shuō)。

基于調(diào)查所獲得的數(shù)據(jù)，她們得到了目前預(yù)制菜的消費(fèi)者群體畫(huà)像（女性對(duì)于預(yù)制菜的購(gòu)買率更高；18歲以下人群更偏好預(yù)制食品，他們每周的消費(fèi)次數(shù)大約為2~3次，平均消費(fèi)價(jià)格約為33元），并對(duì)行業(yè)未來(lái)的發(fā)展提出了“全鏈條監(jiān)管”等建議。由于預(yù)制菜產(chǎn)業(yè)仍在不斷變化和發(fā)展，三位同學(xué)準(zhǔn)備今后開(kāi)展更為深入的調(diào)查，得出動(dòng)態(tài)且完整的結(jié)論。

“本次大賽為我們提供了一個(gè)探究科學(xué)的實(shí)踐平臺(tái)，一個(gè)可以接觸到前沿科技的交流平臺(tái)。與不同學(xué)科的參賽者進(jìn)行交流，我們可以獲得一些在學(xué)校學(xué)不到的知識(shí)。在這種多元化的比賽中，我們不僅可以提升自己的科學(xué)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)能力等，團(tuán)隊(duì)配合也更加的默契?！毙熘f(shuō)。

她們的寄語(yǔ)：

希望學(xué)弟學(xué)妹們能夠秉持一顆創(chuàng)新的心，又能保持科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，持續(xù)觀察關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)，開(kāi)啟自己的科學(xué)實(shí)踐，“以科學(xué)之心行探索之行”，走出自己的科技成長(zhǎng)之路。

中國(guó)傳媒大學(xué)附屬小學(xué)李長(zhǎng)澤

科技和音樂(lè)，一樣也不能少

“我是來(lái)自中國(guó)傳媒大學(xué)附屬小學(xué)的李長(zhǎng)澤，我今年11歲了，喜歡打擊樂(lè)，科技！”李同學(xué)熱情地自我介紹——他既是學(xué)校打擊樂(lè)團(tuán)中的一員，也是科技社團(tuán)成員。今年青創(chuàng)大賽，他把自己的兩個(gè)愛(ài)好都帶來(lái)了。

原來(lái)，李長(zhǎng)澤平時(shí)在樂(lè)團(tuán)中練習(xí)的大堂鼓、小軍鼓等由于不便攜帶且噪聲較大，不能帶回家中，“會(huì)吵到鄰居”，他只能用聲音很小的啞鼓進(jìn)行代替練習(xí)。但是因?yàn)槁曇糨^微弱，啞鼓在練習(xí)中的反饋效果不佳。于是，他結(jié)合單片機(jī)和人工智能，給自己“訓(xùn)練”了一位打擊樂(lè)“AI訓(xùn)練師”。

李同學(xué)拿起鼓槌，現(xiàn)場(chǎng)演示了目前已經(jīng)升級(jí)到二代的創(chuàng)客作品——向Arduino單片機(jī)發(fā)出語(yǔ)音指令，激活特定的訓(xùn)練模式（如“雙跳練習(xí)”）后，位于啞鼓鼓面上方的攝像頭會(huì)采集視頻信號(hào)，電腦上的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)則對(duì)練習(xí)者的姿勢(shì)和鼓點(diǎn)做出評(píng)判，給出成績(jī)。

為了調(diào)試機(jī)器視覺(jué)模型，他嘗試過(guò)不同的攝像頭角度，并到很多地方進(jìn)行了實(shí)地拍攝，最終通過(guò)一周時(shí)間的抽幀和標(biāo)注，完成了模型的訓(xùn)練。

今年六年級(jí)的李長(zhǎng)澤即將升入初中，他對(duì)未來(lái)繼續(xù)參賽充滿期待：“今天我也去看了很多（高年級(jí)）同學(xué)的項(xiàng)目，我覺(jué)得對(duì)我今后有很大的幫助?！?/p>

他的寄語(yǔ)：

同學(xué)們?cè)趨⒓颖荣惖臅r(shí)候，自然應(yīng)該全力以赴。但不管結(jié)果怎么樣，來(lái)到這里都應(yīng)該享受比賽的過(guò)程。我希望我可以和科技創(chuàng)新大賽一起成長(zhǎng)，未來(lái)參加第43、44、45屆……

來(lái)源：北京市科協(xié)宣傳文化部

北京科學(xué)中心

制作：北京市科協(xié)融媒體中心