英才計(jì)劃開啟我的科研夢

中學(xué)生英才計(jì)劃幫我開啟了科學(xué)研究的大門，在這里，我感受到了大學(xué)教授的魅力，體驗(yàn)了科研問題得以解決時(shí)的激動(dòng)和快樂，也體會(huì)到了科研過程的艱辛和失敗時(shí)的沮喪。同時(shí)，它還激發(fā)了我的科學(xué)興趣，提高了創(chuàng)新能力，使我受益匪淺。

從小就是酷愛物理的少年

多姿多彩、千變?nèi)f化的世界，讓我從小就對它充滿了好奇。

爸爸常常帶我游走于各種科技館、博物館，讓我看到了很多有趣的現(xiàn)象。比如，原本放不進(jìn)瓶子的鋼珠在液氮里放一會(huì)兒后可以神奇地縮小，從而順利地放進(jìn)瓶子；放電玻璃球可以形成美得不可方物的閃電，也深深地吸引著我；尤其是在量子力學(xué)展上看到的“薛定諤的貓”，更是讓我懵懂了很久……這些都使我深深地沉迷于物理世界中不可自拔，總想弄清楚“為什么”，盡管可以從物理課中明白一些它們背后的原理，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有更多的未知等著我去探索。

英才計(jì)劃帶我進(jìn)入科研高速路

我?guī)е@些疑惑參加了英才計(jì)劃的選拔，經(jīng)過層層篩選，有幸成為西安交通大學(xué)物理學(xué)科的一名成員，并在楊森、張垠、周超等老師的指導(dǎo)下，開啟了我的科研探索之路。

藍(lán)光會(huì)對我們的眼底造成不可逆的損傷，嚴(yán)重威脅著眼睛的健康。當(dāng)我發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題后，腦海中立即閃現(xiàn)出一個(gè)念頭，如何判斷藍(lán)光對眼睛的傷害程度，并及時(shí)報(bào)警提醒我們。帶著這個(gè)問題，在團(tuán)隊(duì)老師的指導(dǎo)下，我開始了項(xiàng)目的研究工作。

首先，我上網(wǎng)查閱有關(guān)藍(lán)光的資料，初步了解了藍(lán)光對人類視覺的傷害機(jī)理。藍(lán)光是最具危險(xiǎn)性的可見光，在可見光中對視網(wǎng)膜敏感性最高、穿透力最強(qiáng)，可以直接穿透晶狀體到達(dá)視網(wǎng)膜產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞衰亡、光敏感細(xì)胞養(yǎng)分缺失等不可逆的損傷，使眼睛內(nèi)的黃斑區(qū)毒素量增高。此外，我還了解到藍(lán)光的光損傷具有累積效應(yīng)，需要達(dá)到一定的暴露限值才會(huì)報(bào)警。現(xiàn)有的藍(lán)光檢測設(shè)備精度很高、功能也很全面，但只適合專業(yè)機(jī)構(gòu)使用，不能廣泛推廣，而我需要研究的是一種價(jià)格低廉、方便攜帶、容易進(jìn)行二次開發(fā)、適合普通民眾使用的藍(lán)光檢測設(shè)備。這些信息為我開展藍(lán)光檢測和報(bào)警方案的設(shè)計(jì)提供了支撐。然后，我與導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)針對方案進(jìn)行了多次討論，在設(shè)計(jì)和開發(fā)系統(tǒng)的過程中，我接觸到了很多大學(xué)才會(huì)學(xué)習(xí)的知識(shí)，還在老師的指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)了光學(xué)、電路、統(tǒng)計(jì)學(xué)、智能傳感材料等知識(shí)，最終不僅完成了項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)功能數(shù)據(jù)擬合、系統(tǒng)辨識(shí)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?，還用這些知識(shí)逐步解決了藍(lán)光采集、環(huán)境噪聲的高斯分布模型構(gòu)建、光敏電阻阻值和光強(qiáng)的映射、UDP 無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)等問題。

研究過程就是鍛煉提高自己的過程

整個(gè)項(xiàng)目的研究過程就是自己鍛煉提高的過程，這中間有凌晨2 點(diǎn)調(diào)通檢測程序后的喜悅，也有連續(xù)1 周數(shù)據(jù)分析失敗的沮喪。期間，我共完成了2代作品，通過設(shè)計(jì)迭代，縮小了作品體積，減少了線纜，還通過無線傳輸數(shù)據(jù)到手機(jī)APP 的方式，實(shí)現(xiàn)了多人同時(shí)使用。作品不僅能實(shí)時(shí)顯示藍(lán)光輻射強(qiáng)度，還能在時(shí)間段內(nèi)對藍(lán)光的有效損傷劑量進(jìn)行累積計(jì)量和閾值報(bào)警，此外，利用手機(jī)APP 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能，二次開發(fā)容易，也便于后續(xù)改進(jìn)升級。

為了研究藍(lán)光的光敏特性，我在各種場景下開展了數(shù)百次實(shí)驗(yàn)，只為記錄在不同環(huán)境噪聲的影響下獲取到的藍(lán)光光強(qiáng)與光敏電阻阻值的映射關(guān)系。為了研究數(shù)據(jù)的無線傳輸，我刻苦學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程知識(shí)，按照他人的案例一點(diǎn)一點(diǎn)地實(shí)驗(yàn)，但在數(shù)據(jù)傳輸過程中，還是出現(xiàn)了問題——發(fā)送的數(shù)據(jù)總是無法接收，并且連續(xù)1 周都沒能解決，為此，我感到非常沮喪。導(dǎo)師了解到情況后，鼓勵(lì)我科研就是在不斷的失敗中取得成功的，并安排了研究生幫助我，在他們的指導(dǎo)下，我終于發(fā)現(xiàn)了問題所在，調(diào)通了程序，圓滿地解決了問題。雖然我是通過項(xiàng)目牽引研究，但在研究過程中也閱讀了大量的科普書籍，比如《物理學(xué)的進(jìn)化》《迷人的材料》等，極大地拓展了我的思維。

未來，我將繼續(xù)探索

經(jīng)歷了英才計(jì)劃1 年的培養(yǎng)，我更加堅(jiān)定了自己的科研興趣和方向，未來將繼續(xù)探索，追逐我的科研夢。盡管項(xiàng)目結(jié)束了，也取得了一些成果，但由于時(shí)間和知識(shí)儲(chǔ)備有限，我的作品還存在很多不足，比如，進(jìn)一步通過編程實(shí)現(xiàn)開機(jī)時(shí)環(huán)境參數(shù)的自調(diào)整，以便在更多的應(yīng)用場景下使用；研究和試制一種受環(huán)境影響小的光敏材料，提高藍(lán)光檢測的精度；實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的交互，并長期記錄藍(lán)光輻射強(qiáng)度和藍(lán)光有效損傷劑量，為進(jìn)一步開展藍(lán)光對視力傷害的研究提供數(shù)據(jù)，這些不足將在后續(xù)有合適時(shí)機(jī)時(shí)再實(shí)現(xiàn)。在培養(yǎng)過程中，我還參加了英才計(jì)劃松山湖材料實(shí)驗(yàn)室暑期實(shí)踐活動(dòng)，作了口頭匯報(bào)并獲評優(yōu)秀學(xué)員。

回顧整個(gè)培養(yǎng)歷程，英才計(jì)劃給我?guī)淼淖畲笫斋@不是學(xué)到了什么知識(shí)，也不是動(dòng)手做了什么作品，而是教會(huì)了我如何探索這個(gè)世界，如何解決問題，如何創(chuàng)新性地提出解決方案，而不是僅僅停留在前人的腳步上，更多的是怎么再往前邁出一步。

感謝英才計(jì)劃為我們提供了高水平的科研學(xué)習(xí)和交流的平臺(tái)，豐富且充實(shí)的活動(dòng)開闊了我們的眼界；感謝導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)，在選題、資料查找、解決問題、實(shí)驗(yàn)開展上給我的指導(dǎo)和幫助；感謝學(xué)校的老師，鼓勵(lì)、支持我參加英才計(jì)劃，并在英才計(jì)劃項(xiàng)目執(zhí)行中給予我無私的幫助。

李糧多

2023 年中學(xué)生英才計(jì)劃物理學(xué)科學(xué)生

就讀于陜西省西安高新第一中學(xué)，師從西安交通大學(xué)楊森教授。完成“護(hù)眼神器——藍(lán)光檢測報(bào)警系統(tǒng)”課題，獲得第18 屆宋慶齡少年兒童發(fā)明獎(jiǎng)銅獎(jiǎng)、第9屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽陜西賽區(qū)創(chuàng)新潛力獎(jiǎng)（萌芽賽道）、第37 屆陜西省青少年科技創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)、澳大利亞物理競賽一等獎(jiǎng)、英國物理挑戰(zhàn)賽金獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。