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中国青年报:乘科技之翅 圆强国之梦 ——第六届全国青少年人工智能创新挑战赛决赛纪实
发布时间:2023-08-24 | 来源:中国青年报

乘科技之翅 圆强国之梦

——第六届全国青少年人工智能创新挑战赛决赛纪实

根据季节变换更新的社区智能售货机、城市图书馆装置、玉米田害虫防范系统……8月17日至19日,“给梦想插上科技的翅膀”第六届全国青少年人工智能创新挑战赛决赛暨少年科学院科技实践展示交流大会,在江苏南通举行。

别看这是一群青少年的“头脑风暴”,涉及领域及技能,却堪比成人同类赛事。

第六届全国青少年人工智能创新挑战赛决赛,由团中央少年部、中国科学院计算技术研究所、中国计算机学会、中国科学院软件研究所、中国人工智能学会指导,中国少年儿童发展服务中心、团江苏省委、南通市委、南通市人民政府联合主办。

此次大赛在智能机器人应用、智能程序及算法设计、智能芯片及开源硬件、人工智能技术综合创新四大方向,设置14个专业赛道,经过线上线下选拔赛选拔,共有来自全国31个省(区、市)和港澳台地区的5万余名青少年参加,5000多名青少年入围全国决赛,近3000名青少年现场展开竞技角逐。

科学也可以很接地气

来自澳门粤华中学的戴守正注意到,作为全球主要粮食作物的玉米,在种植中经常遇到虫害困扰。他历经几个月,研制出玉米田害虫防范系统。

“我的设计理念就是减少粮食生产时的损失,加快粮食供应速度,解决全球粮食短缺问题,推广联合国17项永续发展目标中的零饥饿……”在这些远大理想激励之下,戴守正设计完成的两个小栗方机器人模型,可以利用语音识别控制,通过扫描二维码存储并回传数据,自动判断昆虫类型,预警害虫情况并通过超声波加湿器喷洒农药,达到除虫的目的。

为什么会选用农药除虫?

戴守正的解释是,基因改造技术在科技不发达国家并不成熟,农民无法负担转基因种子,生物农药除虫是这一情况下性价比较高的选择。

戴守正的科技创新探索,在仰望星空的同时,更注重脚踏实地。他不仅关注到全球粮食短缺的问题,在研制自己的装置过程中,还尽可能考虑到使用者的便捷可操作性。

在此次大赛中,像他一样,将先进科学技术运用到日常生活中的接地气的项目并不少。

来自广东省博罗县横河镇罗浮泰学小学五年级的刘维清、罗子皓、陈泓嘉,曾多次参加惠州市教育局和科技馆举办的无人机、机器人等科技竞赛,并获得过一、二、三等奖。

这一次,他们带来的项目是大豆智能喷灌水肥一体化种植技术。

按照比赛要求,决赛前他们需要提供相关研究的小论文并现场答辩。为了完成这一“考试”,前期他们可没少下功夫。

智能灌溉储水器、酵素发酵、田地实践……在学校科学教师的指导和帮助下,他们花了大半年时间准备这次答辩。

“我们的项目通过三亩田地进行大豆智能喷灌水肥一体化种植技术探索实验,采用了从野生植物中发酵提取的高级酵素替代农药化肥添加剂作为肥料,并在传统人力喷灌中结合人工智能喷灌技术(管道定时喷灌,无人机喷灌),从而提高了种植的生态化和未来可复制化的探索。”比赛现场,在向大家介绍项目时,他们还特意打开带来的酵素样品展示。

来自上海市平凉路第三小学的李宥泽、唐山市裕华道第一小学的王浩鑫、上海市福山路福山外国语小学的涂靖彬发现,城市图书馆存在喧哗吵闹、资源浪费和书籍检索等方面问题,这让他们开启了“拯救图书馆之旅”。

他们在比赛中设计制作了包含声音提醒、书友寻求帮助等功能的城市图书馆智能装置模型。尽管在有限的时间内完成这一系列操作对还处在小学四五年级的他们来说是个挑战,甚至提交作品时出现了一些小失误,但这并没有影响大赛经验丰富的小选手们现场答辩,他们甚至还想到了将这一装置量产。

齐心协力变奇思妙想为现实

从三年级开始学编程的王博承,已经接触了很多不同的编程软件。比赛前一天,来自上海向明初级中学的王博承、广州外国语学校的吴宛鸿、贵州省务川县城关中学的严松林,经过随机抽签组成了参赛队。

“战队”是现场随机组成的,参赛题目也是大赛现场给的,参赛选手要进行创意、设计和编程制作,并形成参赛作品。

王博承所在的小组,要完成的是一款“智能售货机”。

“这可不同于目前市面上的售货机。”王博承告诉中青报·中青网记者,他们设计的“智能售货机”,可随温度、季节变化进行自动荐货和换货。“通过加装红外避障器和温度传感器并进行编程设计,这款‘智能售货机’可以在不同季节,为顾客自动推荐适宜的产品。”

“开始也有想法不一致的时候。”王博承介绍,拿到题目后,3个人都有自己的创意想法,经过一番“头脑风暴”,最终大家一致同意按照其中一名同学的提议,完成“智能售货机”模型的设计制作。

王博承觉得,前期的分歧、讨论,很好地拉近了小组成员之间的关系,并且让大家意识到每个成员想法的重要性,团队作战,要重视每个成员的提议。

在太空电梯项目组,经过一个多小时,来自苏州中学的宁可和学弟唐仲添就完成了50%-60%的进度。

“遇到了一点小挫折。”在等待测试间隙,宁可说,自己今年高三了,学校已经开学了,专门请假来参加比赛。“搞这些科技项目也是我们俩的兴趣。”她坦言,前期了解这个项目、找材料搭建、学习编码,会花费不少时间,完成整个过程,还是挺考验人的。

尽管这已不是两人第一次合作参加类似比赛,此前他们合作也曾获得省级一等奖,但为了让当天比赛更加顺利,前一天,他们依然调试到很晚。

两人分工明确,宁可负责3D建模,唐仲添负责写代码,两人一起调试。

宁可注意到,党的二十大报告明确指出:“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。”她觉得,此次比赛很好地将三者融入进去,提到人才时,她有些害羞,“自夸一点,我也是人才,过来参加这一带有教育性质的科技比赛,感到挺荣幸”。

激发孩子们的好奇心、想象力、探求欲

综合创新专项赛是今年新增的项目,特点是不局限于特定器材和专业编程技能,希望参赛者能够运用了解到的人工智能的相关知识、技能,并结合身边的具体问题、难题,提出具有自己创意的解决方案。

大赛评审、中国科协“做中学”科学教育改革实验项目教学中心(东南大学)副主任、江苏省教育学会小学科学教学专业委员会副理事长周建中表示,大赛鼓励孩子们能够动动手,利用一些小设备、开源硬件等方式解决实际问题。

针对综合创新专项赛,他表示,“主要是考察孩子们的好奇心、想象力和探求欲,这正是国家科学教育特别强调的”。周建中进一步解释,人工智能的活动有很多奇特、很吸引孩子的现象,但真正能够具备能力去研究人工智能,本身还需要数学和计算机科学基础,但是(孩子们)有了想法、有了兴趣和好奇心,就可以展开畅想、构思,利用学到的知识力所能及地解决一个小点,不断往前走,就会慢慢投身到人工智能的应用、研究发展当中去。“因此,综合创新专项赛,更多考察点在于问题怎么来、创意怎么形成。”

让周建中印象深刻的是,有从北京来的孩子,将目光聚焦在熊猫馆。

原来,通过调研观察,参赛选手发现熊猫吃得多、排便也多,便提出如何帮助熊猫养护员处理粪便,并将粪便用作肥料,种植竹子。

也有孩子将ChatGPT运用到设计自己的学习规划。虽然这一技术超出了小学生的认知范围,但是他们能够将这一技术与自己的学习结合起来、有效运用,这也让周建中眼前一亮。

在他看来,从青少年独特的视角提出的解决问题的方式,可以和成人赛场中成熟的知识、技能、工具相结合,或许可以很快促进特定产业、特定领域相关成熟产品的出现。

羊炳奇是广东省博罗县横河镇罗浮泰学小学科学教师,从日常指导到线下参赛,他一路陪伴学生走向全国赛场。

他所在的学校专门开辟生态农田,供教师带领学生们进行劳动科学实践,大半年以来,羊炳奇看到孩子们勤勤恳恳,全程跟着教师下田、观察每一个环节,“包括用无人机拍摄整个农田的情况,项目汇总……这些他们都做得很好”。

作为一名一线指导教师,他认为,要培养孩子动手和动脑相结合,而且一定要落地。“要从兴趣去激发,促其自发自动对科技的高热情、浓兴趣。”同时,他认为教师的引领性十分重要,“教师要不断提升再提升,只有自己有一桶水,才能给孩子一瓢水”。

“前段时间习近平总书记在江苏视察,指出江苏要在科技创新方面走在前列,这也是我们贯彻落实习近平总书记指示要求的一项内容。”中国少年儿童发展服务中心党委委员、纪委书记闫述军介绍,大赛选择在南通举办,也因为南通有开展少年科学院的基础,有很好的科技发展环境,可以示范引领和带动全国少年科学院活动。


作者:杜沂蒙
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