欲窮千里目更上一層樓

作為一名喜歡動(dòng)手實(shí)踐的中學(xué)生，我曾經(jīng)癡迷于機(jī)器人競(jìng)賽并獲得了多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，其中值得一提的是在2018 年獲得FIRA 中國(guó)公開(kāi)賽虛擬機(jī)器人組冠軍。在鉆研機(jī)器人和人工智能時(shí)，我對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。2020 年12 月加入英才計(jì)劃時(shí)，源于對(duì)數(shù)學(xué)的熱愛(ài)，我堅(jiān)定地選擇了數(shù)學(xué)方向，師從東北大學(xué)邵新慧教授。

學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)， 夯實(shí)理論基礎(chǔ)

在邵新慧教授的指導(dǎo)下，我手不釋卷地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)高等數(shù)學(xué)、圖論、數(shù)學(xué)建模初步建立了概念。與高中數(shù)學(xué)相比，這些大學(xué)里才講授的知識(shí)很有挑戰(zhàn)性，但邵老師風(fēng)趣的授課方式讓我和同學(xué)打消了顧慮。在緊張的高中學(xué)習(xí)階段，我抽出時(shí)間積極閱讀和鉆研導(dǎo)師指定的數(shù)學(xué)書(shū)籍，逐步讓自己的理論基礎(chǔ)變得更為扎實(shí)。尤其是邵老師定期組織學(xué)員開(kāi)展的研討式學(xué)習(xí)，引導(dǎo)我們?cè)谥R(shí)、能力和思想上得到了全面提升。得益于導(dǎo)師精心設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)計(jì)劃，在經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的答疑解惑后，我很快進(jìn)入了狀態(tài)，開(kāi)始像大學(xué)生一樣思考和鉆研。從一開(kāi)始的不敢講、不知道講什么，到學(xué)會(huì)對(duì)知識(shí)進(jìn)行凝練和升華，再到后來(lái)討論時(shí)能自信地對(duì)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題侃侃而談，英才計(jì)劃的學(xué)習(xí)歷程讓我受益無(wú)窮。

參加英才計(jì)劃培養(yǎng)期間，我有幸聆聽(tīng)到了許多專(zhuān)家學(xué)者的高水平專(zhuān)題講座，從探索自然和團(tuán)隊(duì)溝通，到大數(shù)據(jù)和智慧城市，再到激發(fā)創(chuàng)新靈感和人工智能時(shí)代的創(chuàng)造力培養(yǎng)，學(xué)到了很多創(chuàng)新思維和方法，懂得了知識(shí)要面向?qū)嶋H才有意義。受到創(chuàng)新實(shí)踐成功案例的啟發(fā)，我更加重視在生活實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的問(wèn)題，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下積極開(kāi)展創(chuàng)新性實(shí)踐活動(dòng)。

面向生活實(shí)際， 探索知識(shí)運(yùn)用

2020 年底，我偶然從新聞得知，一位獨(dú)居老人離世后很多天都無(wú)人知曉，非常令人痛心，能不能想辦法解決這類(lèi)問(wèn)題呢？服務(wù)機(jī)器人太貴了，一般家庭負(fù)擔(dān)不起；視頻監(jiān)控價(jià)格比較低，但很容易泄露隱私。經(jīng)過(guò)反復(fù)思考，我終于想到了一個(gè)解決辦法：將家里閑置的舊手機(jī)與移動(dòng)小車(chē)相結(jié)合，形成移動(dòng)式監(jiān)控機(jī)器人，以很低的成本對(duì)獨(dú)居老人進(jìn)行觀(guān)察。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，我以“會(huì)行走的看護(hù)者：利用舊手機(jī)構(gòu)建的家庭遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)機(jī)器人”為主題，申報(bào)沈陽(yáng)市高中學(xué)生小課題，并獲得了立項(xiàng)。

通過(guò)與導(dǎo)師討論，我和小伙伴逐步把一開(kāi)始并不成熟的想法和思路變成了現(xiàn)實(shí)。由于機(jī)器人和數(shù)學(xué)方向存在較大差異，導(dǎo)師積極聯(lián)絡(luò)校內(nèi)從事機(jī)器人研究的課題組為我們提供幫助。2021 年6 月，小課題順利結(jié)題，并獲得沈陽(yáng)市“十四五”規(guī)劃高中生小課題二等獎(jiǎng)及實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)1 項(xiàng)。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，我充分發(fā)揮了創(chuàng)新思維，避開(kāi)了Android 編程和網(wǎng)絡(luò)通信，僅僅依靠市面上買(mǎi)到的硬件模塊和圖形化編程，就實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能。通過(guò)這個(gè)課題，我深深地感受到：仔細(xì)觀(guān)察生活中的問(wèn)題，中學(xué)生也可以動(dòng)手做出有意義的作品。當(dāng)然，監(jiān)護(hù)機(jī)器人課題也存在一些缺憾，原本應(yīng)該利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)進(jìn)行姿態(tài)識(shí)別，為老人監(jiān)護(hù)提供更堅(jiān)實(shí)的技術(shù)手段。但這些技術(shù)涉及更復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論，對(duì)高中生來(lái)講過(guò)于復(fù)雜，只好留待以后加以解決。

2021 年夏天，鄭州市發(fā)生大暴雨，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)建設(shè)造成了很大的損失，數(shù)百人在洪水中失去了生命?？粗侣剤?bào)道，我在心痛的同時(shí)開(kāi)始思考：是否有辦法直觀(guān)地告訴人們哪里會(huì)有積水、哪里更安全？雖然鄭州市民知道即將有暴雨降臨，但是并不知道該往何處避險(xiǎn)。在英才計(jì)劃課堂上學(xué)到的數(shù)學(xué)建模知識(shí)，使我想到可以利用城市高程圖建立積水隨降雨變化的數(shù)學(xué)模型，讓市民能夠快速判斷所處區(qū)域的危險(xiǎn)等級(jí)并提前轉(zhuǎn)移。這一思路得到了導(dǎo)師的支持和贊同。在思考和解決災(zāi)難逃生問(wèn)題的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)將數(shù)學(xué)知識(shí)和生活實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，原來(lái)可以解決這么多問(wèn)題。在此過(guò)程中，我的數(shù)學(xué)思維得到了鍛煉，數(shù)學(xué)素養(yǎng)也得到了實(shí)質(zhì)性的提升。

激發(fā)內(nèi)心動(dòng)力， 堅(jiān)定奔向未來(lái)

2021 年9 月，英才計(jì)劃全國(guó)管理辦公室開(kāi)展“小科學(xué)家”選拔，我幸運(yùn)地入選了。10 月底，我作為中學(xué)生代表之一，在上海參加了第四屆世界頂尖科學(xué)家論壇。論壇上，我聆聽(tīng)了關(guān)于數(shù)學(xué)、生物、生命科學(xué)的高水平學(xué)術(shù)講座，并且有機(jī)會(huì)向中國(guó)科學(xué)院院士武向平教授、中國(guó)國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)獲得者Stevens教授、原北京大學(xué)校長(zhǎng)王恩哥院士等國(guó)內(nèi)外著名的專(zhuān)家當(dāng)面請(qǐng)教，近距離領(lǐng)略了科學(xué)大家的風(fēng)采。同時(shí)，也結(jié)識(shí)了很多其他省份的優(yōu)秀同學(xué)，認(rèn)識(shí)到了自己的不足，明確了未來(lái)努力的方向。在“科學(xué)第一課”少年科學(xué)班班級(jí)名冊(cè)墻貼上自己照片的那一刻，我很激動(dòng)，那是我人生中一次難忘而又寶貴的經(jīng)歷。

在遼寧省2022 屆英才計(jì)劃宣講會(huì)上，我作為學(xué)員代表向?qū)W弟學(xué)妹們發(fā)出了呼吁：“如果你有意加入英才計(jì)劃，請(qǐng)一定要努力學(xué)習(xí)，因?yàn)槌煽?jī)優(yōu)異是基本條件；同時(shí)，要多觀(guān)察、多思考，爭(zhēng)取用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。”

英才計(jì)劃中的學(xué)習(xí)是快樂(lè)而短暫的。我將這1 年的體會(huì)總結(jié)為“欲窮千里目，更上一層樓”。提前接觸大學(xué)知識(shí)，面向生活實(shí)際開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐……1 年來(lái)的學(xué)習(xí)讓我收獲了知識(shí)、開(kāi)拓了視野，更加理解了數(shù)學(xué)的價(jià)值，也更加熱愛(ài)數(shù)學(xué)。面向未來(lái)，我充滿(mǎn)信心，希望未來(lái)可以把數(shù)學(xué)與機(jī)器人、人工智能結(jié)合起來(lái)，在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中充分發(fā)揮數(shù)學(xué)的魅力和力量。

張家赫

2021 級(jí)英才計(jì)劃數(shù)學(xué)學(xué)科學(xué)員

就讀于遼寧省沈陽(yáng)市第二中學(xué)，師從東北大學(xué)邵新慧教授。培養(yǎng)期間，完成“會(huì)行走的看護(hù)者：利用舊手機(jī)構(gòu)建的家庭遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)機(jī)器人”課題，獲得沈陽(yáng)市“十四五”規(guī)劃高中生小課題二等獎(jiǎng)，獲得實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)1 項(xiàng)；提出“利用城市高程圖建立積水隨降雨變化的數(shù)學(xué)模型，快速判斷區(qū)域危險(xiǎn)等級(jí)”的想法。作為中學(xué)生代表，參加第四屆世界頂尖科學(xué)家論壇。