用科技创造美好未来

2019-05-29陈莹江盼

知识就是力量 2019年5期

陈莹江盼

本届大赛以“发现·创新·责任”为主题，旨在引领广大青少年在科学探究的过程中，感受科技进步为人类带来的美好生活，通过创新大赛活动感受追逐科学梦想的成功与快乐。作为一项面向世界的科技赛事，大赛不仅吸引了北京热爱科学与探索的青少年，此外还邀请了来自美国、捷克等17个国家以及中国港澳台地区的20个代表团参与。据统计，本次共有30万名青少年参加了大赛活动，各区上报参赛的初评作品达2012项。经过激烈的角逐，最终呈现出百余个兼具创新与实用性的科技创新项目，向往来的嘉宾展示当代青少年的想象力、创造力和行动力。

第39届北京青创赛展览会场入口

仿生人耳社区巡逻

你是否曾在科幻电影中看见过那些巡逻的机器“卫兵”呢？北京市文汇中学的黄湛博、魏嘉和吴青涵三位同学正在努力实现这一想法。他们带来的“仿生人耳”项目，利用声源定位技术，可以分辨出需要特别注意的声音并根据强度差来实现声源定位。此外还在机器人的前方装了一个摄像头，以使控制室的安保人员可以及时注意到巡逻范围内有什么情况发生。

北京市文汇中学的“仿生人耳”项目团队

这个仿生人耳机器人造型小巧、成本较低、灵敏度高，听力范围几乎相当于一个普通人，可批量投入于小区或学校周边的安保中。届时安保人员在控制室中就可以同时监控多个机器人的拍摄画面，有效节省了人力成本。

但是同学们的研究并不会到此为止。针对这个机器人目前存在的问题，同学们在下一步的研究中计划首先要提高声音采集的灵敏度，屏蔽周围的环境噪音，并使机器可以更好地对某些特定声音做出反应;其次希望能使机器人实现AI控制，自发地去寻找聲源所在地并进行监控，更好地实现“一对多”的全方位监控。

《知识就是力量》杂志社副社长业蕾（右六）为“知力专项奖”获奖团队颁奖

微生物群落加快塑料降解

“白色垃圾”污染是在世界范围内引起广泛关注的一个问题。现代人的生活中，方方面面都离不开塑料，而塑料这种高分子化合物结构稳定，难以降解，塑料的处理一直令人头疼。清华大学附属中学的李昕一同学就将关注点放到了这一问题上，提出了“人工微生物群落提高聚乙烯塑料降解效率的研究”这项课题。目前主要的塑料处理方法有物理法和化学法，此外就是利用微生物进行降解。

李昕一同学和她的研究成果

科学家们目前已经发现了一些可以降解塑料的微生物，但是对聚乙烯这一类塑料，在降解速率上还有很大的提升空间。李昕一同学也因此决定从这个角度入手，她选择了具有微弱的聚乙烯降解能力的蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）、具有极高的长链烷烃降解效率的细菌（Dietzia sp.DQ12-45-1b）和可提高其余两种菌附着率的细菌（Ideonella sakaiensis 201-F6）三种菌株，混合后形成了一个人工微生物群落。经过一段时间的培养及对照实验，她发现三种细菌混合培养后细菌浓度和降解效率都有了较为显著的提升。未来，她打算继续寻找和改造可以提高降解效率的酶，进一步研究降解反应的反应机制，以及调整菌株投入比例来继续提高微生物群落的塑料降解效率。

高世睿同学获得知力创新奖

京剧脸谱机器人内部构造

京剧脸谱机器人

传播京剧艺术的机器人

京剧是中国传统的国粹艺术，如何更好地宣传和保护这一艺术是值得我们探讨的话题。北京市第二中学分校的高世睿同学就提出了自己的想法和创意—京剧脸谱机器人。在高世睿同学为我们现场演示的过程中，他将一张脸谱卡片放在机器前方的固定支架上，上方的屏幕很快识别出这是黄盖的京剧脸谱并自动播放黄盖角色的经典唱段，同时展示用的空白面具上也投出了黄盖脸谱的放大影像。

在这个机器人中，脸谱的读取采用了图像识别技术。高世睿同学首先对每张脸谱进行了400次的样本采集，操作时电脑摄像头捕捉到的图案被转化成图片格式，然后与采集到的样本数据进行对比，如果相似度大于98%，则将脸谱的对应ID发送到下位机，下位机则根据接收到的数据将脸谱投影到屏幕上，并播放相应的唱段。“我的这个产品在以后可以应用到课堂教学中，或者投入到一些旅游景点、博物馆里，从而让大家更好地了解传统文化。”高世睿同学向我们介绍说。

王祺同学获得知力创新奖

同学们的笔袋有“毒”吗

每个人的学生时代都离不开笔袋的陪伴，但是你关注过笔袋中有害物质的含量吗？北京市三帆中学的王祺同学注意到了这一点，提出了“学生笔袋重金属浸出的研究”课题。根据问卷调查，目前在学生中较为常见和受欢迎的笔袋材质主要有塑料、织布和PU合成革这3种。王祺同学选取了这3种材质的7个样品，在經过水相萃取和马弗炉灰化等预处理后，用质谱仪测定重金属的浸出量和含量。

从实验结果来看，7个样品中全部存在重金属，其中4个样品中重金属锑含量偏高。金属锑是高危有毒物质和致癌物质，应该引起重视。王祺同学介绍说所选的笔袋样品中重金属锑的含量是饮用水标准的3～8倍，不过尚在文具的国家标准许可范围内。她认为文具的标准是针对包括油画棒、彩笔在内的所有文具制定的，笔袋作为学生的常用文具，还是应该对这一问题予以重视。对于这一问题的应对方法，王祺同学告诉我们对新笔袋进行预清洗可以有效减少重金属的浸出。

“中国式接送”你怎么看

近年来，“中国式接送”这一现象引起了大家的关注与热议。许多学生因为年龄较小或其他原因，上下学需家长接送，可这在校园周边造成了一定的混乱和交通拥堵。因此，牛沄鲲（北京师范大学附属实验中学）、许伊一（中国人民大学附属中学）及陈浩洋（北京市燕山东风中学）三位同学就这一问题展开了调查，带来了他们的选题“北京市小学生上下学接送情况调查研究”。

他们分别制作了学生问卷和家长问卷来调查小学生上下学接送情况，最终回收了1000多份问卷，此外还在小学校外进行了定点拍摄与访谈。根据三位同学的调查结果，小学生由家长接送上下学是普遍存在的现象，但由于机动车接送的比例升高，因此给校园周边的交通与环境带来了很大压力。在对收集到的意见进行综合整理，并对比了国外相应情况的处理方案后，他们认为学校、社区、机构、家庭应多方联动，为学生提供自己上下学的选择，并保障上下学环境的安全与便利。根据这一结果他们进行了社区宣讲，并打算将调查结果寄给相关部门，期望可以带来正面影响。