走近神奇的科学世界

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　　最近，乔乔木从《学与玩》小科学院的老师那里听说，第六届全国青年科普创新实验暨作品大赛（以下简称“大赛”）十分有趣。他有些疑惑：“这个大赛是怎么回事呀？
　　编辑姐姐解答了他的疑惑：“大赛由中国科学技术协会主办，和我们《学与玩》的全国中小学生绘画书法作品比赛一样，也是经教育部公布确定的2019年度面向中小学生开展的全国性竞赛活动之一。和我们《学与玩》杂志也算很有缘了。”“真的吗？”可乐王很感兴趣地问道，“那大赛都有什么内容啊？
　　“本届大赛围绕‘智能、环保、教育’三大主题，分为‘创意作品’和‘科普实验’两个单元。不仅有既实用又好玩的机器人、精美绝伦的细菌画，选手还可以在‘风能利用’和‘未来教育’两个命题下，亲手做实验。是不是很有意思？参赛者由此一定会进一步发现科学的魅力，我们一起去参观一下吧！编辑姐姐说道。乔乔木和可乐王兴奋地答应了。
　　智能控制
　　人工智能是计算机科学的一个分支，有着广阔的前景。人们对智能控制越来越关注，因此大赛设置了这样一个命题。你们可以通过命题下的作品简单了解一下人工智能技术，看看如何运用人工智能技术实现自己的创意，以及人工智能技术在人们日常生活中发挥的作用。这次的选手是围绕“创意让生活更美好”这一主题进行设计和制作的，我们去看看那些作品，感受一下人工智能技术的神奇与它们在创造美好生活方面的作用。
　　编辑姐姐，人工智能是不是都是机器人啊？不全是，人工智能涵盖的范围很广，除了机器人，还包括很多方面。我们去看看参赛作品就知道了。
　　快手魔方机器人
　　这个机器人看上去并不灵活，它真的能解魔方吗？
　　所谓“人不可貌相”机器人也是如此。别看它外形笨拙，但它可以模仿人类双臂和手指的动作，更快、更准、更稳定地还原魔方，你们要不要试试？
　　乔乔木把魔方弄乱，然后将其放到指定部位。机器人的“手指”飞快转动，不到10秒的时间，魔方就已经复原了。可乐王把魔方弄得更乱，又试了一次，这次用时稍微长了一些但也只有10秒多一点儿。两个人不禁目瞪口呆。
　　这款机器人通过摄像头采集色块信息，并对色块信息进行处理，最后通过训练特征、识别完整魔方图像，提取出颜色信息。经过特殊算法，运用机械，最后达到还原魔方的效果。
　　太厉害了，这个机器人真有意思！
　　编辑姐姐，这个机器人好像更倾向于娱乐功能，有没有方便人们生活的？
　　当然有！
　　物联语音鞋管家
　　你们看，这是来自重庆的选手设计的智能鞋管家。
　　编辑姐姐，这不就是鞋柜吗？
　　这可不是普通的鞋柜，它不仅可以自动擦鞋和除尘，还可以对鞋子进行除湿消毒。另外，这个鞋管家还可以用语音控制。
　　比如你们告诉它自己要去做什么，鞋柜会直接打开相应的柜门，并告诉你们，相应的鞋子已经为你们准备好了。此外，它还会播报天气，告诉我们天气情况，为我们出行的穿着提供参考。
　　这也太方便了吧！编辑姐姐，我可以试试吗？得到许可后，乔乔木很兴奋地跑到鞋管家面前：去运动。
　　鞋柜果然打开了其中的一扇柜门，还传来了机械的声音：込幼鞋己カ祢准蚤好。
　　去上班
　　鞋柜的另一扇柜门被打开了：皮鞋已为你准备好。
　　你是谁？
　　乔乔木本来只是想开个玩笑，谁知道，鞋柜很快回答道：我是智能鞋柜，是用MG开源语音控制板和mega2560单线机控制板联合设计的智能机器人。我能利用语音和主人交流，并且听从主人的指令;我能自动管理鞋柜中的空气质量和温湿度，防止鞋子潮湿和发霉;我还可以播报天气情况给主人提供出行指导。
　　这个鞋柜也太智能了吧，几乎所有人都可以用！
　　是啊，以前不是有相机被称为“傻瓜相机吗？这就是‘“傻瓜鞋柜”啊！
　　这个称呼倒是很恰当而且，这个鞋柜还可以用手机APP（应用程序）进行远程控制，可以说相当方便了。
　　编辑姐姐，还有没有其他有趣的机器人？当然有了，我们去看那边。
　　你们看这款机器人，它是基于深度学习的智能排爆无人机。
　　这个是用来排除炸弹的吗？
　　对呀，炸弹对于人类来说，是一个很大的威胁。军人在实弹训练中，如果遇到未爆弹，会有生命危险;一些犯罪分子、恐怖分子如果在作案过程中用到炸弹，会严重危，害人民安全，妨碍社会治安。为了解决这些问题，选手们设计了这款机器人。
　　那这款机器人是什么原理呢？
　　这款机器人的功能分为识别和排爆两部分。其中，识别部分采用基于OpenCV+TensorFlow深度学习，通过前期采集的大量未爆弹图像数据信息，进行模型训练。在实战中，计算无人机傳回来的数据，定位未爆弹位置。爆破部分则基于多自由度手臂设计，进行定位爆破或采用机械臂远程控制，达到爆破的目的。这个设计具有快速、简单、背景误检率低、通用性强的优点。
　　太好了，这样我们的解放军叔叔和警察叔叔在执行任务时，就安全多了！
　　编辑姐姐，这个机器人大概没办法召回吧？是呀，这确实是一个难题。不过，随着科技的发展，相信未来会出现召回率更高的排爆机器人。
　　编辑姐姐，这里的机器人太有趣了！快点儿带我们去看看其他机器人吧。
　　辅助机器人
　　这不就是普通的自行车吗？不对，这上面好像还有电线连着。
　　这辆自行车的前面还有接线板，应该是有一些特殊的功能吧。
　　这是选手们设计的多功能自行车辅助机器人，可以自动刹车、防止摔倒、刷卡解锁和落锁。值得一提的是，它还可以通过车上的陀螺仪检测，如果静止时间超过2分钟，便会自动落锁，防止被盗。
　　这个好适合我，我好想要这样一辆自行车啊！
　　编辑姐姐，我听说这次选手们设计的机器人好像还有一些专门帮助残疾人的。 　　是呀。你们看，这是选手设计的人工智能盲人阅读助手，它可以把普通的书本内容转化成盲文，供盲人阅读。还有这个智能导盲杖，它用超声波测距，并有夜间照明提示，可以很好地规避风险。另外，如果发生意外，它可以通过对盲人倒地状态进行检测，并进行近端和远端的报警求助。
　　这么多机器人看下来，真的能体会到智能控制给生活带来的方便。
　　是呀，而且，我还发现，原来机器人不都是像人的啊！
　　前段时间，中国儿童中心成立了儿童人工智能教育研究院。你们可以关注一下，加强对人工智能的了解。好了，看过了“智能控制”给生活带来的方便，我们再去看看“生物环境带来的美吧。
　　生物环境
　　乔乔木和可乐王见到“生物环境”这个命题下的参赛作品后，被这些作品惊艳到了而最神奇的是，这些作品的原材料居然是细菌……
　　随着科技的发展，人们对生物环境方面的研究逐渐加深，生命科学研究和生物技术革新充满了不可估量的前景。你们看这些作品，有没有觉得生命科学很有趣？相信选手们通过这些作品，也会更喜欢生命科学;而且，他们还可以运用科学知识及创新意识去发现问题、解决问题。这次大赛以培养基平板细菌画为依托，以‘初心”为主题，选手就是根据这个命题进行创作的。
　　编辑姐姐，这些细菌画的颜色是后期涂上的吗？
　　乐当然不是！这些都是细菌在培养基上呈现的颜色。细菌本身是没有颜色的，但是有些细菌可以产生色素，尤其是在培养基上，因为不同的生化反应，会使菌落产生不同的颜色。
　　菌落是什么？
　　菌落是指细菌在培养基上生长发育，形成以母细胞为中心的一团肉眼可见的、有一定形态构造等特征的子细胞集团。
　　是的。举个例子，你们看这幅《雅荷》，就是利用粘质沙雷氏菌释放红色的灵菌素，金黄色葡萄球菌释放金黄色色素，铜绿假单胞杆菌释放绿色的绿脓素，这才有了你们现在看到的画面。
　　乔乔木和可乐王凑近看
　　了看，完全不敢相信，如此漂亮的颜色，居然是细菌自2呈现的颜色。
　　这里的这些细菌画，运用的都是这样的原理，你们可以慢慢看。
　　自我介绍：
　　我的成分很复杂，且听我一一道来。细菌：金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、海水芽孢杆菌;霉菌：黑曲霉、产黄青霉;放线菌：泾阳链霉菌;酵母菌：鲁氏酵母。
　　我从望月兴叹、登月眺望、展望太虚三个阶段，展示了我国的飞天梦。从古至今，人们对太空的向往从来没有变过，这是我国人民的初心，更是无数天文学家、航天工作者的初心。
　　自我介绍：
　　我是由海水芽孢杆菌所绘，展示了京剧这一传统戏曲文化。随着时代的发展，京剧与人们的生活变得有些遥远。我用简单的颜色，描绘了京剧中的旦角，是不是很漂亮？选手们说，要通过我的美唤醒人们对戏曲的初心——传承文化，实现梦想！
　　自我介绍：
　　我的主要成分是大肠杆菌，有没有被吓到？我叫鸽送和平，听上去是不是很像“歌颂和平”？选手们怀着“和如初平战心”’的创作理念，以菌为翰墨，以皿为宣纸，创作出了我。他们借我向全世界呼唤：人类需要和平，世界需要和平！
　　自我介绍：
　　我的主要成分是大腸埃希氏菌，而且是不会致泻的埃希氏菌哦！选手们用它绘制了我。他们选择了西藏的特殊生物——牦牛和藏羚羊，以此表现青年人扎根西藏、艰苦奋斗、勇攀高峰的决心和毅力！另外，这两种动物也代表了人与自然的和谐相处。
　　生命科学太有意思了！我第一次知道，细菌还可以作画，而且还这么漂亮！
　　是呀，我也是第一次见到。以前只知道很多细菌对人有害，但也有些细菌对人有帮助。没想到，细菌还可以制作艺术品！
　　编辑姐姐，我们回去以后可不可以尝试这个细菌画？
　　当然不行了。刚才可乐王也说了，很多细菌对人是有害的。选手的这些作品都有专门的老师指导，有安全保障。你们不具备这个条件，千万不要轻易尝试。
　　好遗憾啊！
　　你如果真的喜欢，就好好学习吧。以后，一定可以像这些哥哥姐姐一样，画出自己的细菌画作品。
　　太好了！我一定会好好努力的。
　　这次比赛除了这些已经做好的作品，还有一些需要选手现场组队、当场完成的作品。比如“智能控制”和“风”能利用”这两个命题，都是采取半开放式的比赛方式。选手现场领取材料，再动手完成实验，更见选手的功底。
　　那我们去看看吧”。
　　乔乔木、可乐王在编辑姐姐的带领下，观看了选手们的现场制作，对他们越发佩服。
　　编辑姐姐，那些大哥哥、大姐姐太厉害了！而且，科学太有意思了！我一定好好学习科学知识，将来像那些大哥哥、大姐姐一样参加这个比赛！
　　小读者们，看了选手这些新奇的作品，你们是不是也觉得科学很神奇、很有趣？而且，科学还可以和艺术结合，经过科学的方法，连让人头疼的细菌都变得可爱了。
　　其实，我们的生活中，到处都有科学的有趣案例。如果你有什么新奇的想法，可以请教一下老师，在保证安全的情况下，自己动手尝试。到时候，欢迎和编辑姐姐分享你们的成果哦！
　　随着科技的发展，相信科学在给我们带来便利的同时，也可以给我们带来更多美的享受！
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