顾思哲和“拍立付”

2019-10-31刘颖颖

上海故事 2019年10期

刘颖颖

开场白

“顾思哲，你又得奖了！”

得知科创项目“拍立付——校园食堂智能计价付费系统的研究与实现”（以下简称“拍立付”）荣获上海市优秀发明选拔赛金奖时，指导老师陆广琴激动地第一时间向小顾报喜。虽然这不是顾思哲第一次得奖，但对于陆广琴来说，自己的爱徒得奖，多少次都值得庆贺。

顾思哲在陆广琴的众多爱徒中显得特别出挑，短短两年时间，“拍立付”课题经过不断深入，不仅获上海市青少年科技创新大赛创新成果二等奖、参展第六届中国（上海）国际技术进出口交易会，还曾荣获第十三届上海未来工程师大赛“F1机器人赛车”项目一等奖、上海市青少年创新能力展示活动“创意风暴”项目一等奖、第35届头脑奥林匹克创新大赛上海赛区高中组第一名、上海市未来工程师大赛“AI时代”项目二等奖、上海市青少年物理实验竞赛三等奖、第39届世界头脑奥林匹克中国区决赛二等奖，算是个实实足足的“得奖专业户”。

谁能想到，这样一个科创大赛“得奖专业户”居然在高中之前连编程都没有学过。

初涉编程

顾思哲的小学、初中都在金山区张堰镇就读。和上海城区相比，这个郊区里的郊区显得有些落后，学校资源自然也不丰厚，根本没有开设单片机、编程之类的信息学课程条件。

考入金山中学后，顾思哲才真正开始认识编程，这个认识的起源亦由好奇而来。他听说陆广琴老师开设的“科技与创新”拓展课有机器人能“玩”，便果断加入。没想到机器人并不是那么“容易玩”，它需要扎实的物理、信息学知识。好在顾思哲向来就好钻研，一头扎进书堆，对单片机自动控制、智能机器人编程等内容一丝不苟地学习与探索。

這么学了一学期后，顾思哲被选去参加第十三届上海未来工程师大赛，凭借扎实的物理学基础和良好的编程，一举夺下了F1机器人赛车项目第一名。作为一名“新手选手”，他的表现非常优异。要知道这里面所有项目都有现场制作和设计的要求，非常考验学生动手创造以及主动运用知识解决问题的能力。

首战告捷，顾思哲收获了胜利的喜悦。事实上，他对于各种自动控制编程方法和传感器的性质的深入了解与知识技能积累，也助力了他之后的创新之旅。

他的第一个创新课题就来源于身边。他和同伴发现人们在使用水龙头后，经常会忘记关闭，“能不能运用所学知识设计一套自动化关水龙头系统呢”？在陆广琴老师的指导下，“基于单片机家用水龙头未关闭检测及自动关闭装置”问世了。这套装置利用单片机和传感器，就能完成自动检测和关闭水龙头，可以有效减少水资源浪费。最终，凭借出彩的创意荣获金山区节水小能手“最强创意”发明大赛一等奖。

回看这个给他第一个一等奖的作品，顾思哲并不是特别满意，“这个方法实在太简单了，只用一个舵机就能把水龙头掰正。如果再来一次，我可能不会那么设计”。成绩属于过去，顾思哲更愿意多琢磨自己的项目，看向未来。

撬开疑问

课题的研究当然不会一直一帆风顺，但对顾思哲来说，有难点就有挑战，才更有意思。

记得高一暑假，顾思哲参加了在金山区廊下镇组织的关于新农村发明的夏令营。营员们被要求设计一款有利于农业的小发明。他所在的小组打算做一个自动摘桃器，这个项目要在四五天内全部完成。起初，他们设想机器需要一个摄像头、一个机械手、一辆运载车，但要将这一系列的零部件凑到一起，已经是一件非常复杂而困难的事情了。于是，顾思哲换了个角度，精简！取消移动和摘取的任务，不一定非要摘下来，能够识别出桃子就行！最后的成品只保留了一个摄像头，但是对摄像头的要求还是非常高，在程序上还要对摄像头进行灰度处理。它要能够对桃子颜色进行过滤，判断哪些是成熟的桃子、哪些是没成熟的、如何分辨青色的桃子和绿叶？及时矫正思路让他少走了许多弯路。

在研究“拍立付”这一课题时更是困难重重。

发现课题是源于一次同学的抱怨。有同学抱怨食堂扣错了他的菜价，于是，顾思哲仔细观察食堂，发现窗口工作人员在进行高密度、长时间的计价工作后，容易精神疲劳、压力增大，在这种情况下，工作人员并不能非常准确地完成此项工作，算错价格的现象时有发生。他决心通过自己所学习的知识来探索改变这样的现状。

事实上，人脸识别系统扣款装置早已问世，但这样的扣款并不能为窗口工作人员减轻负担，他们还是需要计算菜价。顾思哲的构思则很巧妙，他准备将“人脸识别”和“根据餐盘几何形状确立菜价”两项功能结合起来，让系统根据你拿取的餐盘几何特征判断这盘菜价值多少，再根据人脸识别就进行精准扣款，真正让扣款更轻松。

为了实现这一功能，顾思哲要补充许多学校老师分学科教学教不到的内容。他需要搭建一套软硬件系统来实现功能，需要用到图像处理、人脸识别？、语音识别多个方向的有关知识。面对陌生的Visual？ Studio、C++、PHP编程语言和平台，他唯有不断学习尝试。为此，他主动提出每周末和寒暑假去金山区青少年活动中心的科技与创新实验室进行额外的课题研究工作。有时为了解决一个技术问题，他会在实验室待到深夜十一二点才离开。

最终，他成功地实现了基于人脸识别和餐盘几何特征识别的高效智能计价付费系统。由于是从外网引入了开源的人脸识别软件，之前做的许多工作仿佛成了无用功。对此，顾思哲却有着自己的理解，“虽然耗费了许多精力，最后都没有派到用场，但是我觉得这也是一个锻炼的过程，说不定掌握的一些技能同样能在以后派上用场”。

后来，这一课题被推举加入上海市创新创业计划进行成果转化，经过半年多的孵化、路演培训，“拍立付”课题逐渐成长为一个有商业意义的项目，登上了2018年第六届中国（上海）国际进出口交易会的舞台，并得到了专家和社会大众的赞许。

隐形翅膀

“科创小达人”光环的背后是艰辛的付出和一次次失败后的坚持，同时，家人和导师也在顾思哲身后张开了隐形的翅膀，用他们独特的方式呵护陪伴着他。

在顾思哲眼中，父母不苟言笑，经常挂在嘴边的一句话便是，“搞科创没问题，只要别把主课成绩落下”，显得有些冷冰冰。其实，父母只是不善表达，他们一直用行动在默默支持着他：高一刚刚加入拓展课，听说搞机器人需要电脑，二话不说就买了一台笔记本回来；后来又怕旧笔记本性能不够好，一年后又买了一台回来。对于一个农村家庭来说，两年里买两台电脑并不是一件容易的事。

指导老师陆广琴则是用爱与善良教育着每一位学生。她非常了解顾思哲善于研究的个性，经常与他探讨，指引他确定课题研究方向。“我更强调学生的自主性，要让他们主动学习、主动认知；发挥自己的创造性，从不同角度去思考和处理问题，培养综合实践能力和创新能力。”在陆广琴看来，科技创新可以架构学生终身发展的桥梁，它不仅可以提升学生的知识能力，开导學生的创新思维，更为学生提供了一种关注社会生活、帮助他人，乐于奉献社会的素质教育模式。“课题的创新点在哪里，课题思路如何设计，如何查阅相关文献资料以及课题报告的科学范式，这些都是孩子们应该了解和体会的。”看着顾思哲每个周末不论刮风下雨都来到青少年活动中心的实验室进行理论学习和实验操作，她便知道这是棵“好苗”。