用科技創(chuàng)造美好未來

陳瑩 江盼

本屆大賽以“發(fā)現(xiàn)·創(chuàng)新·責(zé)任”為主題，旨在引領(lǐng)廣大青少年在科學(xué)探究的過程中，感受科技進(jìn)步為人類帶來的美好生活，通過創(chuàng)新大賽活動感受追逐科學(xué)夢想的成功與快樂。作為一項(xiàng)面向世界的科技賽事，大賽不僅吸引了北京熱愛科學(xué)與探索的青少年，此外還邀請了來自美國、捷克等17個國家以及中國港澳臺地區(qū)的20個代表團(tuán)參與。據(jù)統(tǒng)計(jì)，本次共有30萬名青少年參加了大賽活動，各區(qū)上報參賽的初評作品達(dá)2012項(xiàng)。經(jīng)過激烈的角逐，最終呈現(xiàn)出百余個兼具創(chuàng)新與實(shí)用性的科技創(chuàng)新項(xiàng)目，向往來的嘉賓展示當(dāng)代青少年的想象力、創(chuàng)造力和行動力。

?第39屆北京青創(chuàng)賽展覽會場入口

仿生人耳社區(qū)巡邏

你是否曾在科幻電影中看見過那些巡邏的機(jī)器“衛(wèi)兵”呢？北京市文匯中學(xué)的黃湛博、魏嘉和吳青涵三位同學(xué)正在努力實(shí)現(xiàn)這一想法。他們帶來的“仿生人耳”項(xiàng)目，利用聲源定位技術(shù)，可以分辨出需要特別注意的聲音并根據(jù)強(qiáng)度差來實(shí)現(xiàn)聲源定位。此外還在機(jī)器人的前方裝了一個攝像頭，以使控制室的安保人員可以及時注意到巡邏范圍內(nèi)有什么情況發(fā)生。

?北京市文匯中學(xué)的“仿生人耳”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)

這個仿生人耳機(jī)器人造型小巧、成本較低、靈敏度高，聽力范圍幾乎相當(dāng)于一個普通人，可批量投入于小區(qū)或?qū)W校周邊的安保中。屆時安保人員在控制室中就可以同時監(jiān)控多個機(jī)器人的拍攝畫面，有效節(jié)省了人力成本。

但是同學(xué)們的研究并不會到此為止。針對這個機(jī)器人目前存在的問題，同學(xué)們在下一步的研究中計(jì)劃首先要提高聲音采集的靈敏度，屏蔽周圍的環(huán)境噪音，并使機(jī)器可以更好地對某些特定聲音做出反應(yīng);其次希望能使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)AI控制，自發(fā)地去尋找聲源所在地并進(jìn)行監(jiān)控，更好地實(shí)現(xiàn)“一對多”的全方位監(jiān)控。

?《知識就是力量》雜志社副社長業(yè)蕾（右六）為“知力專項(xiàng)獎”獲獎團(tuán)隊(duì)頒獎

微生物群落加快塑料降解

“白色垃圾”污染是在世界范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注的一個問題?，F(xiàn)代人的生活中，方方面面都離不開塑料，而塑料這種高分子化合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以降解，塑料的處理一直令人頭疼。清華大學(xué)附屬中學(xué)的李昕一同學(xué)就將關(guān)注點(diǎn)放到了這一問題上，提出了“人工微生物群落提高聚乙烯塑料降解效率的研究”這項(xiàng)課題。目前主要的塑料處理方法有物理法和化學(xué)法，此外就是利用微生物進(jìn)行降解。

?李昕一同學(xué)和她的研究成果

科學(xué)家們目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些可以降解塑料的微生物，但是對聚乙烯這一類塑料，在降解速率上還有很大的提升空間。李昕一同學(xué)也因此決定從這個角度入手，她選擇了具有微弱的聚乙烯降解能力的蠟樣芽孢桿菌（Bacillus cereus）、具有極高的長鏈烷烴降解效率的細(xì)菌（Dietzia sp.DQ12-45-1b）和可提高其余兩種菌附著率的細(xì)菌（Ideonella sakaiensis 201-F6）三種菌株，混合后形成了一個人工微生物群落。經(jīng)過一段時間的培養(yǎng)及對照實(shí)驗(yàn)，她發(fā)現(xiàn)三種細(xì)菌混合培養(yǎng)后細(xì)菌濃度和降解效率都有了較為顯著的提升。未來，她打算繼續(xù)尋找和改造可以提高降解效率的酶，進(jìn)一步研究降解反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)制，以及調(diào)整菌株投入比例來繼續(xù)提高微生物群落的塑料降解效率。

高世睿同學(xué)獲得知力創(chuàng)新獎

?京劇臉譜機(jī)器人內(nèi)部構(gòu)造

?京劇臉譜機(jī)器人

傳播京劇藝術(shù)的機(jī)器人

京劇是中國傳統(tǒng)的國粹藝術(shù)，如何更好地宣傳和保護(hù)這一藝術(shù)是值得我們探討的話題。北京市第二中學(xué)分校的高世睿同學(xué)就提出了自己的想法和創(chuàng)意—京劇臉譜機(jī)器人。在高世睿同學(xué)為我們現(xiàn)場演示的過程中，他將一張臉譜卡片放在機(jī)器前方的固定支架上，上方的屏幕很快識別出這是黃蓋的京劇臉譜并自動播放黃蓋角色的經(jīng)典唱段，同時展示用的空白面具上也投出了黃蓋臉譜的放大影像。

在這個機(jī)器人中，臉譜的讀取采用了圖像識別技術(shù)。高世睿同學(xué)首先對每張臉譜進(jìn)行了400次的樣本采集，操作時電腦攝像頭捕捉到的圖案被轉(zhuǎn)化成圖片格式，然后與采集到的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果相似度大于98%，則將臉譜的對應(yīng)ID發(fā)送到下位機(jī)，下位機(jī)則根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)將臉譜投影到屏幕上，并播放相應(yīng)的唱段。“我的這個產(chǎn)品在以后可以應(yīng)用到課堂教學(xué)中，或者投入到一些旅游景點(diǎn)、博物館里，從而讓大家更好地了解傳統(tǒng)文化。”高世睿同學(xué)向我們介紹說。

?王祺同學(xué)獲得知力創(chuàng)新獎

同學(xué)們的筆袋有“毒”嗎

每個人的學(xué)生時代都離不開筆袋的陪伴，但是你關(guān)注過筆袋中有害物質(zhì)的含量嗎？北京市三帆中學(xué)的王祺同學(xué)注意到了這一點(diǎn)，提出了“學(xué)生筆袋重金屬浸出的研究”課題。根據(jù)問卷調(diào)查，目前在學(xué)生中較為常見和受歡迎的筆袋材質(zhì)主要有塑料、織布和PU合成革這3種。王祺同學(xué)選取了這3種材質(zhì)的7個樣品，在經(jīng)過水相萃取和馬弗爐灰化等預(yù)處理后，用質(zhì)譜儀測定重金屬的浸出量和含量。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，7個樣品中全部存在重金屬，其中4個樣品中重金屬銻含量偏高。金屬銻是高危有毒物質(zhì)和致癌物質(zhì)，應(yīng)該引起重視。王祺同學(xué)介紹說所選的筆袋樣品中重金屬銻的含量是飲用水標(biāo)準(zhǔn)的3～8倍，不過尚在文具的國家標(biāo)準(zhǔn)許可范圍內(nèi)。她認(rèn)為文具的標(biāo)準(zhǔn)是針對包括油畫棒、彩筆在內(nèi)的所有文具制定的，筆袋作為學(xué)生的常用文具，還是應(yīng)該對這一問題予以重視。對于這一問題的應(yīng)對方法，王祺同學(xué)告訴我們對新筆袋進(jìn)行預(yù)清洗可以有效減少重金屬的浸出。

“中國式接送”你怎么看

近年來，“中國式接送”這一現(xiàn)象引起了大家的關(guān)注與熱議。許多學(xué)生因?yàn)槟挲g較小或其他原因，上下學(xué)需家長接送，可這在校園周邊造成了一定的混亂和交通擁堵。因此，牛沄鯤（北京師范大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué)）、許伊一（中國人民大學(xué)附屬中學(xué)）及陳浩洋（北京市燕山東風(fēng)中學(xué)）三位同學(xué)就這一問題展開了調(diào)查，帶來了他們的選題“北京市小學(xué)生上下學(xué)接送情況調(diào)查研究”。

他們分別制作了學(xué)生問卷和家長問卷來調(diào)查小學(xué)生上下學(xué)接送情況，最終回收了1000多份問卷，此外還在小學(xué)校外進(jìn)行了定點(diǎn)拍攝與訪談。根據(jù)三位同學(xué)的調(diào)查結(jié)果，小學(xué)生由家長接送上下學(xué)是普遍存在的現(xiàn)象，但由于機(jī)動車接送的比例升高，因此給校園周邊的交通與環(huán)境帶來了很大壓力。在對收集到的意見進(jìn)行綜合整理，并對比了國外相應(yīng)情況的處理方案后，他們認(rèn)為學(xué)校、社區(qū)、機(jī)構(gòu)、家庭應(yīng)多方聯(lián)動，為學(xué)生提供自己上下學(xué)的選擇，并保障上下學(xué)環(huán)境的安全與便利。根據(jù)這一結(jié)果他們進(jìn)行了社區(qū)宣講，并打算將調(diào)查結(jié)果寄給相關(guān)部門，期望可以帶來正面影響。

?牛沄鯤（左）、陳浩洋（中）和許伊一（右）同學(xué)與雜志合影

?三位同學(xué)向我們展示他們的問卷調(diào)查結(jié)果

在青創(chuàng)賽這個舞臺上，同學(xué)們展示出了屬于青少年的創(chuàng)意與智慧，以及用科技知識改變生活的愿望。雖然賽事的落幕令人意猶未盡，但是青少年追逐科技與夢想的心愿不會落幕。

（責(zé)任編輯/陳瑩 ? 美術(shù)編輯/胡美巖）