創(chuàng)新，是“開芯”的事

3月28日下午5點，湖南省株洲二中蓮花中學(xué)體育館內(nèi)，第45屆湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽現(xiàn)場布展的師生大都已經(jīng)離開，工作人員正準備清場。

“快點快點，時間來不及了！”

一陣急促的腳步聲吸引了大家的注意——一名年輕的女教師正帶著一名男生走向一塊空白展板前，神色匆匆地開始布展。這是常德市德善學(xué)校科技輔導(dǎo)教師李惠和她輔導(dǎo)的學(xué)生鄭開芯，他們帶來的參賽作品是《智能借還球系統(tǒng)》。將作品小心地放在展示臺上后，鄭開芯試著演示作品，卻發(fā)現(xiàn)它不能正常工作。李惠很著急，臉色有些凝重；鄭開芯很放松，一臉不急不躁。

這不是鄭開芯第一次參加類似的賽事。從小學(xué)到如今，他一直堅持科技創(chuàng)新的培訓(xùn)、學(xué)習(xí)，積累了豐富的經(jīng)驗，也收獲了不少榮譽。

從愛好中尋熱愛

“讓他在全面發(fā)展的過程中再聚焦，看他到底喜歡、適合在什么方面發(fā)展。”鄭開芯的爸爸從事芯片開發(fā)研究工作，但他并未刻意將兒子的興趣引導(dǎo)到集成電路或電子技術(shù)方面，“那樣可能適得其反，揠苗助長，他會對集成電路或電子技術(shù)產(chǎn)生疲勞感。”

為了讓鄭開芯找到自己真正感興趣的事，家里人沒少操心。學(xué)圍棋，培養(yǎng)思考能力；學(xué)鋼琴，陶冶情操；學(xué)排球、武術(shù)，鍛煉身體；學(xué)習(xí)科技創(chuàng)新，培養(yǎng)創(chuàng)新思維；……在這些興趣班中，鄭開芯最感興趣、堅持得最久的就是科技創(chuàng)新的學(xué)習(xí)了。

從幼兒園起直至小學(xué)畢業(yè)前，鄭開芯一直在常德市澧縣瘋狂博士科技創(chuàng)新工作室學(xué)習(xí)。提及他，瘋狂博士科技創(chuàng)新工作室負責人袁覺明的話匣子一下子就打開了，她一邊將鄭開芯十多年前的老照片發(fā)給記者看，一邊回憶鄭開芯小時候的學(xué)習(xí)場景。“鄭開芯的家人非常支持他學(xué)習(xí)科技創(chuàng)新，”袁覺明告訴記者，“他對科技創(chuàng)新很有熱情，學(xué)完我們科技工作室的十本教材后，我們都不知道要教他什么了。”

袁覺明鼓勵鄭開芯參與各種科技創(chuàng)新大賽，他也一直尋找合適的主題。2019年，鄭開芯的爸爸承包了一座山。有一次，他跟著爸爸上山勘察，看到一些土房子，爸爸說這些房子雖然看著簡陋，但人們住在里面冬暖夏涼。“當時我就想，現(xiàn)在的房子寬敞精致了，但要達到冬暖夏涼的效果，就要借助空調(diào)、取暖器之類的設(shè)備，能耗很高。怎樣降低能耗呢？”鄭開芯利用凍土層冬暖夏涼的原理，設(shè)計制作了“土浴恒溫節(jié)能裝置”，希望在節(jié)能環(huán)保的前提下，改善人居環(huán)境，實現(xiàn)生態(tài)住宅。這個作品獲得了第39屆湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽三等獎。

上了初中，鄭開芯開始接觸信息學(xué)，學(xué)習(xí)編程，并師從一位高中信息學(xué)競賽教練。“信息學(xué)中有些數(shù)學(xué)題，我覺得自己用筆都算不出來，還要用編程算出來？！”原本數(shù)學(xué)成績非常拔尖的他有些懷疑自己的能力了，對此“忿忿不平”。不過，他還是堅持學(xué)了三年。正是這段在他看來并不愉快但仍咬牙堅持的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，讓他在高中開展科技創(chuàng)新活動時有了更多選擇。

從生活中找靈感

“鄭開芯是我校建校后的第一批學(xué)生。”常德市德善學(xué)校基教部副部長吳櫻是鄭開芯的伯樂。從學(xué)校微信公眾號上看到鄭開芯的人物介紹后，吳櫻立馬找到鄭開芯，力薦他加入學(xué)校的科技創(chuàng)新團隊。“后來才知道他的父親是從事芯片開發(fā)的，這也是他名字的由來，”吳櫻對自己覓得的得意門生很滿意，“從小的耳聞目染讓他的基礎(chǔ)知識很扎實，思維活躍，有著較強的動手能力。”

一次上體育課時，鄭開芯發(fā)現(xiàn)操場上四處散落著實心球、籃球、排球、足球等球具，不僅影響校園環(huán)境的整潔，更重要的是，球具未能及時歸還影響了其他同學(xué)的使用，又造成損耗。于是，“強迫癥”的他決定設(shè)計一個自動借還球系統(tǒng)。

“該系統(tǒng)分為借球和還球兩類情況。執(zhí)行還球命令時要先識別球具的種類，再進行分類。”鄭開芯談到制作過程時，習(xí)慣性地撓撓頭，“怎么說呢，原理聽上去很簡單，但要實現(xiàn)其實挺難的。”

最初，鄭開芯想利用斜面的坡度，讓球具在重力的作用下直接滑落——特定設(shè)計的通道能讓不同的球具自動分類。然而，斜面坡度是多少才能讓所有球具都自動掉落到對應(yīng)的框內(nèi)？之后，鄭開芯幾乎將所有的課余時間都用來與斜面“較勁”。“斜面角度的調(diào)試完全要手動控制，精準度不行。”他笑著告訴記者，“嘗試了大半個月之后，我才領(lǐng)悟到——直接讓斜面通過馬達自動旋轉(zhuǎn)，調(diào)整坡度來引導(dǎo)球具分類不就好了嗎？”

在指導(dǎo)老師李惠眼里，鄭開芯是一個做事認真到“讓人有些心疼的學(xué)生”。鄭開芯在第二版系統(tǒng)的設(shè)計中增加了馬達、紅外探測傳感器等裝置，不僅增加了成本，紅外探測傳感器的調(diào)試也讓他著實傷腦筋。“不知道是因為反射光線還是其他原因，撤掉通道，紅外線能正常識別球具，一旦加上就不能識別了。”嘗試過幾十次，鄭開芯將通道直接改為斜面后才徹底解決了問題。如何精準地識別球具的種類？足球、網(wǎng)球的體積相差大易區(qū)分，而籃球、排球等的體積差不多，如何區(qū)分？經(jīng)過多番思考，鄭開芯根據(jù)這三種球具表面紋路不同的特征，確定了識別程序。

系統(tǒng)設(shè)計好了，需用激光切割機制作外觀結(jié)構(gòu)再與元器件進行組裝。這個階段狀況不斷：智能硬件彼此間的適配度不是很好，結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)缺陷，程序?qū)懲曛蟛荒軋?zhí)行原本設(shè)定的操作……“有時候晚上10點多了，我還發(fā)現(xiàn)他一個人在實驗室忙碌著。”李惠對鄭開芯稱贊不已，“他從不說‘這個我完成不了’‘我不想做了’，都是自己想辦法解決問題。”

幾經(jīng)波折，智能借還球系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了自動存借球功能，還具備人臉識別功能，有助于督促師生養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣。鄭開芯帶著作品站在了第45屆湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽現(xiàn)場，也留下了遺憾：松動的元器件未能及時修復(fù)，導(dǎo)致現(xiàn)場演示效果不佳；答辯時，對評委提出的編程問題不是特別熟練；……“在學(xué)校里每次演示都挺成功的，”鄭開芯對自己的作品仍充滿信心，“我覺得該作品的設(shè)計是成熟的，如果有機會，我還會去體育館、公園等地方進行調(diào)查再完善。”樂觀的他更看重制作過程給自己帶來的成長、作品能否解決實際問題。

愛閱讀，愛看科幻，會在放松時彈彈鋼琴，被同學(xué)稱為“偏科戰(zhàn)神”的鄭開芯喜歡古詩文，他覺得古文充滿意境。在爸爸的眼中，鄭開芯與那些天賦型選手以及特別勤奮的學(xué)生之間仍有差距，但他堅信，“通過家人和老師的引導(dǎo)，以及他自己的努力，這個差距一定會越來越小”。

（欄目編輯" 秦銀銀）