创新为帆,向梦想起航
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创新为帆,向梦想起航 发布于:2018/03/02
    在第32届全国青少年科技创新大赛公众开放日作品展示现场,一个名为“桥墩受损实时撞击波智能警示装置”的作品吸引了不少科技爱好者。这项作品历经层层选拔,成为湖南省唯一一个被选送参加全国青少年科技创新大赛的团体项目,并最终在300多个项目中脱颖而出,一举拿下大赛的一等奖。
  看着凝聚了自己与小伙伴们近一年心血的成果获此殊荣,作为队长的湖南师范大学附属中学学生周江盟有说不出的喜悦,这份荣誉也激发了他对科技创新的兴趣。
  物理对逻辑思维和抽象思维的能力要求较高,这导致许多高中生发出“物理难”的感慨,甚至想放弃对物理的学习。周江盟却是个特例。
  自初三起,周江盟便对物理产生了浓厚的兴趣。步入高一后,他主动竞选了班级的物理科代表,成为老师的小帮手,为同学忙前忙后,乐此不疲。此外,他对动手做实验渐渐达到了痴迷的程度,在“怡雅杯”第12届全国青少年教育机器人奥林匹克竞赛暨第32届ROBO-ONE国际机器人竞赛华中区选拔赛中,他的作品还获得了一等奖。
  有兴趣作引导,周江盟探知未知世界的欲望也越来越强烈,他先后购买并阅读了许多有关物理科学方面的书籍,如《宇宙学》《原子物理学》《天体物理学》《量子力学原理》《时间专辑》《黑洞专辑》等,并找到了自己的精神偶像——霍金。霍金身殘志坚、对科学永不放弃的执著精神不仅感染了他,还为他打开了一扇探秘宇宙世界的窗户。
  智能机器人是各类科技创新大赛的热门,许多人在选题时都会倾向于此。但周江盟在参加科技创新大赛时,没有在自己擅长的机器人领域施展拳脚,而是独辟蹊径,另起炉灶。
  高二寒假,周江盟与同学一起学习讨论时,突然萌生了一个想法。湘江流域长沙段往来船只较多,加上湖南雨水充足,桥墩被撞击的事件时有发生。放眼全国,桥墩撞击事故所造成的影响也不容小觑。那么,可以为此做点什么呢?
  周江盟与队友调查发现,目前国内尚无实时检测桥墩受撞击后情况的手段,桥墩受损程度一般都是通过例行检查后,根据桥墩的形变等进行研判,这一过程耗时长、效率低,存在一定的滞后性。
  何不运用物理学中物体相撞产生声波且每次撞击声波不同的原理,辅以频谱分析,设计构建一套基于数字化音频处理、视频抓拍撞击现场、监测桥墩受船只或大型漂浮物撞击时情况的智能化研判警示装置?
  有了想法后,周江盟和队友们马上行动起来,于是实验室、图书馆、大桥下等地方都出现了他们的身影。从构思到设计,再到制作模型,整个过程并不顺利——比如频谱分析要运用到电子技术,这远远超出了他们现阶段的知识范围,于是他们虚心向指导老师请教、利用各种途径查询资料,然后集体讨论,不懂再请教、再查询。
  当然,他们的付出也得到了回报。桥墩受损实时撞击波智能警示装置不仅能实时监测桥墩状态,准确判断受撞桥墩的损伤程度,还实现了定量分析与定性分析的融合,即通过对撞击波频谱分析既能判断撞击破坏的强弱程度,又能分辨撞击物是何种材质制成的。
  周江盟与队友们带着桥墩受损实时撞击波智能警示装置从市赛到省赛,再到国赛,一路前行,不断改进,将精益求精的精神发挥到了极致。
  参加市赛时,桥墩受损实时撞击波智能警示装置还只是一个用塑料材料做成的模型。在展评时,有人提出质疑:“你们这个作品是假家伙!” 面对如此犀利的评价,周江盟从中听到的不是挑剔与否认,而是诚恳与建议。因此,市赛后他与小伙伴协同合作,加紧赶制,终于在省赛中拿出了“真家伙”。此时的装置不仅在材质上有了很大改观,由原来的塑料变成了水泥,而且撞击模块、监控模块、数据传输模块之间的划分也更加精准。
  在装置的优化过程中,大大小小的改进不计其数,比如外观的美化,材质的改变,从而使装置模拟更加仿真,数据更加可靠。再如频谱分析的精细化,更加强了定性分析能力。
  没有最好,只有更好。在周江盟的心里,任何一项事物都是在不断摸索中逐步完善的,作品的改进本身就是一个无止境的探索过程。
  周江盟在小组分工中主要负责硬件组装及演示,在各级比赛的答辩中,面对评委犀利的提问,他始终能做到临危不乱,彬彬有礼地回答,虚心听取建议,并在后期与队友们一起根据意见对项目进行改进。
  在高手如云的全国青少年科技创新大赛中,周江盟又从其他人的作品中寻找到新的灵感。激发他灵感的是一台能实时测量土壤湿度的装置,这台装置的独特之处在于,它将传感器放置在土壤中以测量土壤湿度,并将数据传输至App,达到实时跟踪的效果。周江盟说,这种纵向延伸、有机联系可以成为桥墩受损实时撞击波智能警示装置改进的新方向。
  思想的产生和深入,来源于人们对朴素世界、简单问题的深入思考。17岁的周江盟觉得自己的思想渐渐变得成熟,尤其是通过参加科技创新大赛,他更加明确了自己要成为一名物理学家的终极人生目标。作者:张艳妮 李瑚 来源:发明与创新·中学生
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