“读《知识就是力量》,给科学家写信”是“知识就是力量·与科学家同行鹭岛计划”(以下简称“鹭岛计划”)的内容之一,学子们通过阅读《知识就是力量》科普作品,选择自己喜爱的科学家作者,围绕宇宙万物、地球科学、生命科学、历史科考、大国重器、材料能源、工业智造、航空航天、医学健康、人工智能等科普主题开展“给科学家写信”活动。
“鹭岛计划”于2025年4月启动后,《知识就是力量》科学小记者们纷纷参加了“读《知识就是力量》,给科学家写信”活动。主办方陆续收到了厦门市第一中学、厦门市海沧区北附学校、厦门市演武小学、厦门市大同小学、厦门市湖里实验小学、厦门市莲岳学校、厦门市莲花中学等多家学校学生的投稿。他们将脑海中翻涌的奇思妙想、对未知领域的重重疑问以及对科学家的真挚敬仰,悉数倾注于笔端。主办方将学生来信转交给科学家后,陆续收到了科学家们的回信。以下为《知识就是力量》科学小记者投稿优秀作品以及科学家的回信选登:
致王宝会、邢益凡的一封信
仿生之思 智启未来
尊敬的王宝会老师、邢益凡老师:
你们好!我是一名来自厦门市海沧区北附学校的中学生。最近有幸拜读了二位老师在《知识就是力量》杂志上发表的关于仿人机器人“拼图”的文章。文中对机器人的视觉、听觉、表情驱动以及骨骼系统等方面的详细阐述,深深激发了我对机器人与人工智能领域的兴趣和好奇心。因此,我提笔写下这封信,希望与你们分享一些我的思考与畅想。
在日常生活中,我观察到机器人技术正逐渐融入多个场景。例如外出旅游入住智能酒店时,常有机器人为我们引路,它们不仅能准确找到房间位置,还能远程操控电梯,完成一系列高效服务。此外,今年春晚上宇树科技打造的H1机器人表演的《秧BOT》节目也让我印象深刻。机器人在舞台上跳起秧歌,动作流畅精准、栩栩如生,微秒级的响应速度令人惊叹,被许多人称为“赛博秧歌”。这些精彩的实例,让我深切感受到了科技的魅力。
在学校科技社团中,我也尝试进行了一些简单的机器人搭建和基础动作编程。而在阅读二位老师的文章后,我对仿生机器人领域产生了更强烈的探索欲望。
文章中关于“机器人肌肉与骨骼系统”的章节,提到了采用柔性材料以提升关节灵活性。由于厦门是一座滨海城市,我不禁联想到:如果将来这类机器人应用于厦门港口的货物装卸、海洋环境监测或海底勘探等任务,柔性驱动部件能否有效应对高盐雾、高湿度环境的腐蚀问题?是否存在特殊的材料涂层或结构设计方案,能够在保持灵活度的同时增强其耐腐蚀性?
另外,文中提到的视觉系统“场景识别算法”能够识别人脸及面部信息。如果将其应用于厦门鼓浪屿等游客密集的景区,在多变天气和复杂光线条件下,该算法的识别能力是否会受到影响,出现识别率下降或错误识别的情况?
祖国的不断发展与科技进步令我倍感自豪。我相信,在像你们这样的科研工作者的不懈努力下,仿生机器人未来或可涉足太空、深海等极端环境,代替人类完成危险任务,并在更多领域发挥其独特价值。这种前景令我深感振奋。
非常感谢你们在百忙之中阅读我的来信,期待能得到你们的回复。祝你们科研工作顺利,不断取得新的成就!
此致
敬礼!
刘谨宁
厦门市海沧区北附学校
九年级5班
指导老师:刘聪
2025年10月
王宝会、邢益凡给刘谨宁等同学及参与“鹭岛计划”的同学们的回信
亲爱的刘谨宁与参与“鹭岛计划”的各位同学们:
你们好!收到刘谨宁同学的来信,我们既惊喜又欣慰。你能结合厦门的地域特点,对仿生机器人技术提出如此有针对性的思考,这份细致的观察与主动探索的精神,远超同龄人的眼界,实在难能可贵!我们相信,这也是参与的“鹭岛计划”的许多同学共有的宝贵特质。
刘谨宁同学在信中提出的两个问题,精准地触及了仿生机器人走向实际应用的关键挑战,我们很乐意和大家分享目前的研究进展与思考。
关于柔性驱动部件的耐腐蚀性问题
柔性驱动部件要在厦门港口、海洋环境中稳定工作,确实需要攻克高盐雾、高湿度带来的腐蚀难题,目前科研界已有不少应对思路:
特殊材料涂层:现在常用聚四氟乙烯(俗称“特氟龙”)涂层或陶瓷基复合材料涂层,这类涂层能像“保护罩”一样紧密附着在柔性材料表面,隔绝盐分、水汽与部件内部结构的接触,同时几乎不影响材料的柔韧性。
结构设计优化:部分研究会采用“密封 + 排水”的双重结构,比如在驱动部件外层加一层弹性密封膜,内部设计微小的排水通道,即便有少量水汽渗入,也能及时排出,避免长期堆积造成腐蚀。
未来随着材料技术的进步,还可能出现本身就具备抗腐蚀特性的柔性材料,从根本上解决这一问题。
关于视觉系统在复杂环境下的识别能力问题
你担心的“多变天气和复杂光线影响识别率”,确实是场景识别算法需要面对的现实问题,但目前已有成熟的技术方案来缓解:
多传感器融合:除了基础的视觉摄像头,会给机器人搭配红外传感器或激光雷达。比如阴天、雨天光线不足时,红外传感器能捕捉物体的热辐射特征,激光雷达能精准测量距离,三者数据结合,能大幅降低识别错误率。
算法适应性训练:在研发阶段,我们会用大量模拟厦门天气的数据(比如晴天强光、阴天弱光、雨天水雾等场景)训练算法,让它提前“熟悉”这些复杂条件,就像人在不同天气下会调整视觉注意力一样,算法也能自动优化识别策略,减少误判。
看到刘谨宁对仿生机器人充满热情,忍不住想和大家说说邢益凡老师的经历。他从小就被确诊为进行性肌营养不良症,身体行动受到很大限制,日常活动都需要依靠辅助设备。但他从未被困难打倒,凭借惊人的毅力和对科技的热爱,一路拼搏考上了北京航空航天大学软件学院,如今已是大四学生。
这些年来,他亲身体会到行动不便带来的困扰,也因此更加坚定了用技术改变现状的想法 —— 他希望未来能通过自己参与研发的仿生机器人技术,比如更灵活的外骨骼设备,帮助像自己一样的人更轻松地行走、生活,甚至实现更多曾不敢想象的动作。这份“用科技为自己、为他人赋能”的信念,一直支撑着他在科研道路上不断前进。
谨宁同学,你现在已经拥有如此出众的观察与思考能力,未来只要保持这份对科技的热爱与探索精神,一定能在自己感兴趣的领域发光发热。我们很期待看到,未来的你能带着今天的疑问与畅想,努力拼搏,跟邢益凡一样,到北京航空航天大学继续深造,为仿生机器人技术、为科技发展贡献属于你的力量!
如果之后你还有新的想法或疑问,随时可以给我们写信。感谢《知识就是力量》为同学们和我们搭建一个互动交流的平台。祝谨宁同学及参与“鹭岛计划”的同学们,在学习中收获满满,在科技探索的路上越走越远!
王宝会、邢益凡
2025年10月21日
王宝会教授简介
北京航空航天大学软件学院教授,近年来在国内外著名刊物、会议上发表学术论文80余篇,专著一部,获得软件著作权5项,获得国家发明专利13项。