沿着科创的小径,走向生活的旷野
2024-11-14
喝水、撸猫、人脸识别……在生活中进行这些动作时,我们几乎不假思索。但如果我们多想一想:这瓶水是怎么生产出来的,是如何送到我手上的?我怎么才能享受撸猫的快乐,而不用烦恼小动物便便的臭味?人脸识别的背后,我到底让渡了自己的哪些权益?越往下想,就越会冒出无穷无尽的问题。
走进杭州外国语学校的科技创新学院,同学们把对日常生活的好奇和观察,化作了实实在在的科创作品。即便很多作品仍在试验阶段,不能投入应用,但已足够让人惊喜和期待。在动手实践、参加比赛之后,大家收获了各种“宝藏”,有具体的科学知识,有严谨的逻辑思维,有热血的团队精神,有对生活越发深刻和独到的理解。科学就在我们身边,我们都能用自己微小的力量,走向生活的旷野。
喵星人的太空舱
介绍人:陆恒一
团队成员的家中饲养了宠物,而宠物的排泄物处理让人十分头疼:不仅味道难闻,如果处理不当,还容易滋生病菌。市场上的猫砂盆功能单一,基本没有除臭杀菌功能,而有这种功能的产品又非常昂贵。我们决定自己动手,便有了这款除臭效率高、结构简单、易于生产的猫砂盆。
这款猫砂盆分为两部分,底盆用于放置猫砂和铁基催化剂,上面的盖子里装着净化装置。它的运作原理是:空气被风机从外部抽到高压电极反应器内,通过变压器在电极两端施加高电压,高电压会击穿空气,空气变为离子态转化成各种活性氧自由基(氧离子、臭氧离子、羟基离子等),再被风机送到舱内,通过各种催化剂,快速与粪便所散发的臭气进行反应。最后,反应完的气体被送出舱外。我们让不同品种的喵星人体验了该产品,使用后皆无明显臭味,更重要的是,用户在使用过程中情绪良好,亲测好评哦!
标准化
介绍人:胡译允 张许悦
什么是“标准化”?拿起面包,你会发现面包背面的标签上写着“GB/T ×××××—××××”,GB是“国标”(国家标准)两个字的拼音首字母。要想面包能吃、健康,背后少不了标准的支撑。而所谓的“标准”,不是说面包无毒无害、柔软、好吃就够了,这样的表述主观且无法证实,所以要规定面包的规格、感官指标(如色泽、表面状态、气味)、卫生指标(如杂质、重金属含量、细菌指标)等,以可量化、可测量、可证实的数据来规范一件产品的质量。生活中,无论是瓶装水、锅碗、文具,还是虚拟的网络信息,都需要标准的规范和监管,换句话说,标准化在为我们的生活“兜底”。
我们编写过不同产品的标准。在编写车载儿童防滞留系统的标准时,我们采用了超声波技术,让汽车具备发出超声波探测车内是否有移动生物的能力,并通过数据显示超声波信号,当它在探测到儿童的时候就能发出警报。在今年的全国标准化竞赛中,我们编写了关于人工智能伦理实践的标准。平时我们在使用社交媒体时,经常会出现AI盗用的情况。其实在用户协议上有相关说明,但我们在签字同意时很难注意到。因此我们制定了一个合约须知(contract reminder),协议里涉及AI 创作的内容必须用最大字号标出,并放在醒目的位置。
鸟类智能识别望远镜
介绍人:侯煜航
我是一名鸟类爱好者,经常去西溪湿地当志愿者。2022年,摄影爱好者在西溪湿地发现了珍稀鸟类朱鹮的身影,让我深受触动。我希望自己可以为识别鸟类、保护鸟类做一些力所能及的事。我的作品由望远镜、摄像头、便携主机和显示屏组成。它可以用望远镜和摄像头采集远处鸟类的图像,经过计算机分析之后,在显示屏上显示鸟类的名称。这听上去好像很简单,实际上要对神经网络不断进行训练,才能让计算机从海量的鸟类信息中迅速识别出准确的鸟类。与现有的一些识别植物的软件不同,为了更好地识别鸟类,我将望远镜和其他电子设备进行了有机结合,这是我所认为的创新点所在。在制作过程中,我也遇到了不少难题,比如怎么把摄像头和望远镜稳定地安装起来,最后我用3D打印连接件完美地解决了问题。目前鸟类智能识别望远镜还处于试验阶段,只能识别我购买的一些鸟类模型。我期待将它带到户外的那天,用我自己设计的“眼睛”,“捕捉”每一只独一无二的鸟儿。
未来之城
介绍人:王家瑞
2023—2024 全国“未来之城”展评的主题是“‘电’亮未来”,让我们这些未来的工程师设计一座 100 年以后全部用电能驱动的城市。在动手建造之前,我们前往杭州城市建设规划馆学习,搜索文献资料,了解更专业、更前沿的城市规划理念。我们组的建设灵感源于上海陆家嘴,将高新科技产业和商业作为城市的主要产业,以保障城市的可持续发展。同时,考虑到未来化学能源短缺的问题,我们用核能、太阳能和潮汐能作为清洁电力能源。作为一座包容开放的城市,我们设计了“建议小窗”,市民可以通过“建议小窗”提出对城市建设的意见和建议,游客也可以通过“建议小窗”获得这座城市的相关信息。
Q:你是从什么时候开始对科学感兴趣的?有过什么天马行空的想法或者动手实践的成果?
潘董畅:小时候,我发现科学能够解释世界上发生的很多事情,这很奇妙。上初中后,我一直关注前沿科技的发展,尤其是量子领域。我们学的是经典物理学,而量子力学则为我们打开了一个全新的局面。当我们彻底打开了微观世界的大门后,它能带来哪些新奇的应用?怎样服务于我们的社会发展?这是我好奇和忍不住去想象的。
胡译允:我曾看过特斯拉蛋的复制品,一个鸡蛋状的铜块可以在交流电的磁场中不停地转动,最终立起来。在此之前,我看到各种物体的运动,都会觉得这是理所当然的事,根本不会去想它到底是怎么动起来的,是什么力让它动起来的,但看到特斯拉蛋的那一刻,我突然意识到科学真有趣。科学家们一直在关心事物背后的原理,而不仅仅是专注于事物本身。
Q:你觉得科学与生活有怎样的关系?
马昱宁:我们家养鱼,但对我的身高来说,鱼缸放得过高。初中学习了科学后,我发现利用虹吸效应可以轻松地给鱼缸换水。原来,课堂上学到的知识,可以应用到日常生活中。尽管科技在很多时候不能完全取代一些东西,但它可以降低人们做一些事的门槛,比如无人机。最早的航拍,摄影师需要坐在直升机里从上往下拍,现在我们买一架无人机,像我这样的高中生就可以玩航拍,甚至拍一部电影。
胡译允:我觉得科学可以给我们提供最优选择。比如化学课上我们学了酯化反应,酸和醇可以反应生成酯,这就给我们做菜带来一些启示。如果你做菜时放了醋(乙酸),又放了一些酒(醇类),那就会产生酯,而酯类是有香味的。所以科学为我们的生活带来了“香味”,让我们知道醋和酒一起放会让菜变得那么香。宏观来讲,我觉得学习科学是一个不断修正自己对世界的认识的过程,而学习科学本身又是一个探索的过程,一方面能培养我们的科学精神,另一方面让我们拥有更强大的内心,在碰到问题时不会害怕。
Q:做科创作品时,你有什么印象深刻的事?
王家瑞:在参赛的前几天,我们还没有完成模型的整装,于是大家倒班去完善模型的各种细节。我记得有一条道路的颜色,由于倒班所产生的信息差问题,团队成员在没有告知我的情况下把路面涂成了黄色,我为此非常生气和无奈,也由此感受到团队合作时信息流通的重要性。
潘董畅:设计“未来之城”时,我们发现,一座城市的设计并非突出了某些单个的先进技术,而应该呈现一个有机的整体。所以我们对城市的整体设计进行了一个较大的改动,比如将量子电池、太阳能发电、核能发电结合起来,同时还能实现成本的平衡。
Q:科创经历对你产生了怎样的影响?你看待生活的视角有什么变化吗?
陈沁澜:当看到我们制作的除臭猫砂盆成功解决了困扰许多养猫家庭的异味问题,许多科技公司都对这款猫砂盆表现出浓厚的兴趣时,我意识到科学不是一堆冷冰冰的数据和公式,有了创新点,它就能够转化为实实在在的产品,满足人们的实际需求。这让我更加热爱科学,也坚定了在科技创新道路上继续前行的决心。
胡译允:标准化让我从定性思维转变成定量思维。比如我拿到一瓶水,这瓶水怎样算“能喝”呢?我肯定不会每次去尝,而是根据它的标准来判断。我们总说某样产品好、某个事物好,但具体好在哪里,怎样判断一个事物的好坏,编制标准后,我有了清晰的认知。
王梓昀:标准化涉及生活的方方面面,这“迫使”我们对科技的各个领域都要有所涉猎。像这次比赛的主题是编写人工智能伦理实践的标准,此前我们还编写过小型生命受控生态系统、车载儿童防滞留系统等标准。这些经历也带我们迈上了通向未知领域大门的台阶。以车载儿童防滞留系统为例,我们编写标准之后才发现,市面上的一些产品存在缺陷,进而思考应采取怎样的措施来弥补这些缺陷。