家有少年初長成
——訪湖南師大附中高新實驗中學謝涵

■本刊記者 秦銀銀

睡個好覺，很有必要！

2020年世界睡眠日的主題是“動靜之間，健康睡眠”。睡眠作為生命所必需的過程，是機體復原、整合和鞏固記憶的重要環節，是健康不可缺少的組成部分。然而，世界衛生組織最近的調查結果顯示，27%的人有睡眠問題。

如何改善睡眠？有人用食療，有人靠藥物，也有人用精神療法，還有一些人干脆自暴自棄。湖南師大附中高新實驗中學九年級學生謝涵另辟蹊徑，與長沙市雷鋒學校的兩位同學一起設計了一款智能枕頭。在第二十三屆全國發明展覽會·一帶一路暨金磚國家技能發展與技術創新大賽中亮相后，智能枕頭收獲了評委與觀眾的一致點贊，最終榮獲金獎和寶武青少年專項獎，還被推薦參加2020年度巴黎國際發明展。

這是謝涵在2019年收獲的全國科技創新類賽事的第四塊獎牌。靦腆的他對自己取得的成績并不多言，只是強調“做得還不夠”。

助人入眠，想出好辦法

謝涵看過一篇名為《丟失的睡眠》的報道，里面提及全世界約有14億人被失眠困擾，失眠還會引發抑郁癥等。如何解決這一難題？

謝涵想在不改變人們睡眠習慣的前提下，通過為枕頭植入傳感器監測人的睡眠情況。“整個裝置用單片機控制，平躺時，枕頭降低；側臥時，枕頭升起，這樣不論人們采用哪種睡姿，枕頭都能貼合人體睡覺時的頸椎曲線，提高睡眠質量。”

然而，很多人都無法做到一躺下就睡著。由于各種原因，人們總是在床上輾轉反側、難以入眠。謝涵設想讓枕頭播放音樂，通過音樂循序漸進地調整腦電波的狀態，讓人逐漸入眠，進而進入深度睡眠。

當人打鼾或講夢話時，智能枕頭還能自動記錄，鬧鐘會在設定的時間播放鈴聲，讓人由深睡到淺睡，輕松、自然地醒來。

受汽車檢修升降臺的啟示，謝涵運用雙向絲桿的運動原理，用激光雕刻機制作了一個木制的智能枕頭升降裝置，它的外部套了一個柔性套子，能用手機上的App控制，根據每個人的睡眠習慣調整枕頭的高度，助人入眠。

帶上智能枕頭升降裝置，謝涵滿懷信心地參加了第五屆全國青少年創意程與智能設計大賽。然而，在現場答辯環節，評委認為：“枕頭的制作材料有些硬，會磕腦袋，實用性不強。”作品僅獲二等獎。謝涵內心很不是滋味，但回到家中，他還是冷靜下來，針對評委的意見對作品進行改進，將硬邦邦的木質枕頭換成了可用微型氣泵控制充、放氣的可充氣枕頭，大大提升了舒適性。

帶著“第二代”智能枕頭，謝涵在第二十三屆全國發明展覽會·一帶一路暨金磚國家技能發展與技術創新大賽收獲了評委和觀眾的一致好評。

細察入微，聚焦遠光燈

謝涵的爸爸是一名中學科技教師，受爸爸的影響，很小的時候，謝涵就開始接觸航模和遙控賽車，甚至無人機。與很多同學從小就學習各種藝術特長不同，直到六年級謝涵才參加了少年宮的培訓班，學習電子技術、Arduino編程基礎等。

一次，參加完比賽之后有一場科技類的講座，謝涵興致勃勃地聽著，無論是可視化編程還是汽車模型的構造，都讓他漸漸入迷。講座結束后，他組裝了汽車，用電腦程序當遙控器、鍵盤作方向鍵，與在場的同學一起進行了一場“汽車碰撞”大賽。這次經歷讓謝涵從此對編程和汽車入了迷。

因為經常坐爸爸的車，謝涵發現，汽車夜間會車時，必須將遠光燈轉換成近光燈，雙方駕駛員才能辨明方位，而會車后又要及時將近光燈轉換成遠光燈，才有利于夜間行車安全。

目前，這種轉換由駕駛員手動操作實現。但駕駛員的技術、道德素養參差不齊，汽車夜間會車時，不轉換燈光者較多，而且遠光燈轉換成近光燈時，光線突然變暗，人眼來不及適應，為機動車夜間行駛埋下了安全隱患。

于是，謝涵設計了一種基于Arduino的汽車安全照明裝置，它能在汽車夜間會車時將遠光燈轉換成近光燈，且能使遠光燈延時變暗，會車結束后近光燈又能自動轉換成遠光燈。這個作品讓他收獲了第十九屆湖南省中小學電腦制作活動競賽一等獎。

初出茅廬，不輕言放棄

2019年剛放暑假，謝涵就與同學李喆鈺搭檔，一起為第十七屆NOC智能機器人工程任務挑戰賽做準備。而這其中的曲折，也讓謝涵苦不堪言。

參賽的機器人分為搬運機器人和清障機器人。搬運機器人因為要夾貨物，所用電機分為動力電機和夾貨電機，而夾貨電機運行時間長了就會啟動過熱保護，電機的固定支架也會松脫。測試機器人的場地靠近窗戶，正常光線下調試，機器人可以按路線行駛，但艷陽高照時，由于光線變化大，機器人就“找不著北”了……

一次次的失敗讓謝涵有些沮喪，但他還是和同伴耐著性子，通過排查與反復調試，換掉性能不佳的電機，甚至將主板全部換掉，這才解決了所有的問題。

現場測試時，由于人多、場地少，導致要排很長時間的隊。好不容易輪到他們，最后測試了三次才成功完成任務，這讓謝涵和隊友心里有些忐忑。

正式比賽開始了，內容是營救“受災群眾”，清除陸地障礙，運送物資給“受災人群”，維持他們的“生存”。每個參賽小組有兩次機會，在第一次中，謝涵組的機器人因為輪胎打滑偏離了賽道，任務以失敗告終。第二次時，他沉著應對，平穩地讓機器人完成了任務。

“干什么事都要不斷嘗試，更要磨練。一次成功不算什么，保持較高的成功率才是關鍵。”謝涵始終保持著謙遜的心態。

在第十九屆全國中小學電腦制作活動創客嘉年華中，通過抽簽，謝涵與杭州的兩名同學臨時組隊參加現場決賽。經過協商，他們決定做一個智能沙發，謝涵負責編程，另外一個男生負責結構搭建，女生則負責制作PPT和視頻。一開始，他們決定賦予智能沙發自動遞水、感應閱讀燈、智能云臺、美化裝飾等4個功能，但經過討論，他們發現裝飾功能沒必要，智能云臺功能在技術上又達不到。所以，他們選擇主攻自動遞水和感應閱讀燈這兩個功能。在答辯環節，雖然這兩個功能都能按設計的程序實現，但因為新意不夠，智能沙發最終只獲得銅獎。

對此，謝涵雖然也很遺憾，但他卻認為，比賽的過程更能讓人成長：“從這次競賽中，我學習了視頻與PPT的基本制作，懂得了團結協作的重要性，還明白了熟悉Arduino模塊用法和應用場景的重要性。”

科技創新的過程既艱辛又充滿樂趣，謝涵從實際出發，創意“智”造，“倒逼”自己去學習相應的技術知識，他想用一塊塊積木、一行行代碼、一張張藍圖，打造一段不一樣的青春。