成果集

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上海交通大学教务处



上海交通大学教务处


参加 2012-2013 年《大学生创新计划成果集》 编写人员名单: 编:徐学敏

责 任 编 辑:姜志斌 副 委

编:陈业新 张 瑞 付宇卓 员:孙海健 田冰雪 洪奕茜 丛 峰 张淑敏 李红梅 吴晓玲

学 生 编 辑:李天霓 费宇环 胡鸿飞 史嘉骏 薛嘉诚 袁国振 陈 琦 刘亚辉 温奕日 张 驰 设

计:张寅盈 汪晓阳



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校领导寄语: 案上的一册《大学生创新计划成果集》,让我满怀欣喜,这一份沉甸甸 的果实里,写满了梦想和创意,蜿蜒着奋斗的足迹。 创新的精神一直在交通大学的血液里流淌,“分播吾国,作为模范”的 建校主旨印证着交大人敢为人先的勇气。唯有创新,才能带来新的希望。大 学的本质就是创新,一所大学的创新能力将成为国家和民族发展的动力。 攀登科学之峰,从来不乏勇士。在翻开这本书的同时,也许你也正在酝 酿一个崭新的创意。我想与正在探索或即将开始探索的同学们分享两点思考。 首先是继往。每一个创新实践项目,都在讲述着启人思索的经验和宝贵 的教训。也许,小伙伴们刚刚经历过的一切,能启发跃跃欲试的你。站在前 人的肩膀上,可以让我们眺望到更远的风景。 其次是开来。创新是一个快乐与痛苦共存的过程,是一种山外有山而不 断追寻的境界。每一次的成功,都来自于日积月累的努力;而成功之际,又 预示着新一轮挑战的扬帆起航。希望你们永不停止创新逐梦的步伐,未来的 道路会愈加宽广。 同学们,我知道你们不会甘于平庸,因为你们已经创造出了精彩。想象 的魅力,在于她浸于着世间万物之间,通过努力可以变为现实,推动社会进 步。让你们的想象力展翅高翔吧,让青春见证创新之光! 再次祝贺你们,愿在攀登科学高峰的路上与你们同行!


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Content 目录 第一篇——开启创新的大门

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第四篇——创新,硕果累累 三株淡水溶藻菌的筛选溶藻效果及机制研究

第二篇——创新,我们在路上

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透明导电氧化物表面贵金属颗粒的超声电沉

第五届全国大学生创新创业年会

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积制备及其对提高颗粒结合力的作用

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大学生创新成果展

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支持国际会议

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个人风采

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柔性结构的载荷识别

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ITO 表面贵金属颗粒的超声电沉积制备及其 16

电催化性能研究

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在实践中学习,在创新中进步

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基于 DSC 的两轮自平衡小车

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RoboCup 带给我的不只是知识

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基于 RoboCup@home 家庭服务机器人竞

HexGame 历程

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赛的导航控制技术开发

创新的挑战与收获

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基于搜索引擎的 Web 蜜罐检测系统设计与

人生的宝贵财富

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实现

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别样精彩

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高效能量转化率自发电装置的研制

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感悟创新,收获成长

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恒温作战背心

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一次难忘的会议

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基于 LabVIEW 的投篮机器人开发

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坚持的力量

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淡水溶藻菌的控藻效果研究

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一路向前

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点点滴滴,美好回忆

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努力才有收获

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科研尝试和好奇心的驱使

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第三篇——我们的心路

尾声——创新,我们一路同行

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第一篇 ——开启创新的大门 创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不

竭动力。如果自主创新能力上不去,一味靠技术引进, 就永远难以摆脱技术落后的局面。一个没有创新能力的 民族,难以屹立于世界先进民族之林。 ——江泽民


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开启创新的大门

人才培养目标

学科前沿知识 研究方法知识 解决实际问题的能力 科技交流和沟通能力 团队协作及项目管理能力 志存高远、视野开阔的素质

专业核心知识 学科研究基础知识 发现和分析问题的能力 设计分析和数据处理能力 应用数学、学科和工程能力 思维敏捷、乐于创新的素质

实践课程体系

支撑平台

质量保障

三级大学生创新实践计划 各类学科竞赛 毕业设计(论文)

校企合作教学基地 校企合作人才培养基地 工程教育实践中心

综合层

校企合作平台

课程设计 “三性”教学实验 院、校两级科技创新 生产实习

实践教学管理条例 毕设工作若干规定 大创项目管理办法 本科生导师制实施意见

政策制定 毕业设计管理服务系统 大创项目管理服务系统 导师制管理服务系统 实验数据管理服务系统

基础实践教学平台 工程训练与创新中心 优异学士学位论文和优秀 项目展示平台

信息化建设 实践教学指导委员会 实践教学专家库 院、校级大创工作组

提高层

校级平台

基础教学实验 工程导论和工程训练课程 本科生暑期科研见习 认知实习

学科实践教学平台 科研实验室(中心) 特色实验项目平台

基础层

院级平台

机构设置 专业基础知识 学科研究入门知识 有效的表达能力 验证实践问题的能力 基础工程意识和实践能力 刻苦务实、精勤进取的素质

实验室开放制度 实验人员考核制度 实践教学平台建设制度

制度建设

反馈机制:督导组质量监控,毕业生调查,用人单位跟踪

目标导向的多层次、全过程工科实践教学体系 在知识经济和科学技术飞速发展的今天,世界经济的发

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展模式正在悄然发生着变化:“创新”作为经济和社会发展

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的助推器,从来没有像今天这样,成为世界各国竞相实施的

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国家战略。一个要自强于世界民族之林的民族,需要一批又 一批的人才传承创新的文化和价值;一个充满希望的国家, 必定是一个后人不断胜过前人的国家。民族缺乏创新意识难

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以进步,国家缺乏创新活力难以兴旺。可以说,创新精神是

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320

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276

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民族生生不息的源泉,是国家繁荣发展的动力,也是民族和 国家最根本的生命力。 创新是社会进步的动力,而创新能力则成为了科技综

17期

18期

19期

20期

上海交通大学近期 PRP 实施情况

21期 立项数

22期 参与学生数

合竞争力的核心,创新人才也成为了一个国家的核心竞争力 所在,关乎国家的持续发展和民族的全面振兴。在当今中国

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改革发展进入攻坚战、深水区的这样一个关键时代,在我们 建设世界一流大学的这样一个关键时期,创新是确保我们早 日实现愿景的关键因素。如何创新、怎样创新?这关键要取 决于我们拥有怎样的创新性能力,一个人是否具有创新性, 关键在于这个人是否有好的综合素质。 创新的实践需要有创新教育来支持。当今中国,教育 已由传统型教育模式快速地向创新型教育模式转变,培养创 新人才是新时期教育所担负的重要使命,是一项功在当代、 利在千秋的伟大工程。高校作为人才培养的主要阵地,肩负

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204

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50

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第一期

第二期

第三期

第四期

上海交通大学国家大学生创新创业 训练计划实施情况

立项数

200

第五期 参与学生数


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开启创新的大门

着培养创新型人才的历史使命,因此需要适应时代发展需 要,以培养学生的综合创新能力为主要目标之一,为社会输 送更多的创新型人才。 国家大学生创新性实验计划是教育部为推动创新型人 才培养而推出的一项重要改革举措,是教育部、财政部实施 “高等学校本科教学质量与教育改革工程”的重要内容之 一,是直接面向大学本科生,注重自主性、探索性、过程性、 协作性和学科性的创新计划项目。大学生创新性实验计划以 “兴趣驱动、自主实验、重在过程”为原则,通过开展大学 生创新性实验计划,带动广大学生在本科阶段进行科学研究 与发明创造的初步训练,增强学生的动手能力,推广研究性 学习和个性化培养,形成创新教育氛围,建设创新文化,进 一步推动高等教育教学改革,提高教学质量。 秉承“起点高,基础厚,要求严,重实践,求创新” 的教学传统,上海交通大学一贯重视对学生创新能力的培 养。学校坚持创新教育理念,积极探索具有本校特色的创新 人才培养模式,以实施大学生创新计划为契机,促进本科教 学与科研相结合,构建了纵贯本科阶段的全过程的立体化创 新实践教育体系。

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446 387

370

生创新精神和实践能力,学校启动了“本科生研究计划 (Participation Research Program,PRP)”, 开展了以问

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180 120

120

第一期

2001 年,为了让学生尽早参与科研活动,提高学

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第二期

第三期

第四期

上海交通大学上海大学生创新活动 计划实施情况

第五期

立项数

参与学生数

题引导为特征的探究式学习。项目实施以来,立项 6000 余 项,参加研究项目的学生达 16000 余人次。 813

2007 年,学校先后启动并实施了“国家大学生创新性 实验计划”和“上海大学生创新活动计划”,并作为教学改 革的重要措施逐步纳入了能力建设、知识探究与人格养成 “三位一体”的学校本科创新人才培养目标体系。鉴于两项 计划对学生创新能力培养取得的良好成效,2010 年学校又 先后启动并实施了“暑期本科生科研见习岗位”和“上海交 通大学大学生创新实践计划”,从而构建了适合大学生各个 阶段, 各个层次,各种类型的大学生创新能力训练计划, 为我校创新人才培养搭建了高水平的平台。

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315 172

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第一期

第二期

第三期

第四期

上海交通大学大学生创新实践 计划实施情况

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第五期 立项数

第六期

参与学生数

2013 年参与大学生创新创业能力训练体系的学生总计 达 3417 人,覆盖率 78.1%。在各个立体化层次的创新实践 教育体系中,一批批优秀学子脱颖而出。在第六届全国大学 生创新创业年会上,获得十佳论文奖一项;第三届上海大学 生创新活动论坛,获得最佳报告奖一项,优秀报告奖一项, 优秀展板奖两项。

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2010年 上海交通大学暑期本科生 科研见习岗位实施情况

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2011年

2012年 立项数

参与学生数


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第二篇 ——创新,我们在路上 创新的路,艰辛却有趣。挑战重重,我们斗志昂扬。

在实验室里,我们全神贯注,在实践基地,我们挥洒汗水。 夏日炎炎,我们干劲十足,冬日严寒,我们的热情早已 驱走了寒冷。我们学习知识,我们动手实践,我们有着 完美的团队合作,我们还有深深的友谊。在创新的路上, 我们一步一步,向前走去——


创新,我们在路上

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第五届全国大学生创新创业年会 由教育部和科技部主办、中国农业大学承办, 以“求知 践行 创新” 为主题的第五届全国大学 生创新创业年会于 2012 年 11 月 24-25 日在中国 农业大学举行。本次年会共有来自全国 160 余所 高校的 800 多位“国家大学生创新创业训练计划” 实施高校的师生代表参加。 此次年会从全国 200 余所高校 ( 含 C9、 985、211 及部分地方高校 ) 提交的千余个(篇) 项目和论文中遴选了 196 个创新创业项目 ( 其中 创新类 120 项、创业类 76 项 ) 和 90 篇论文参加 展示及学术交流。我校分别有 2 个项目和 2 篇论 文参加展示和学术交流。年会评出“十佳论文”, “十 佳创新项目”和“十佳创业项目”共计 30 项奖项。

教育部部长助理、教育部高教司副司长在观看我 校的作品演示

我校所有项目和论文均获奖,共获得五项大奖,获 奖数位列各高校首位,其中 , 何东同学被推荐作大 会论文交流汇报。

与会交大师生合影

十佳论文奖获得者(左四为上海交大邱雪婷同学;右七为上 海交大何东同学)

第五届全国大学生创新创业年会上,我校选送 的 2 个项目和两篇论文全部获奖,获奖数位列各高 校首位。 本届年会上,我校入选的大学生学术论文和展 示项目受到与会师生的高度关注和广泛好评,展台 前人流不断,学术交流现场交流踊跃。与会教师和 专家对我校实施大学生创新创业训练计划所取得的 成果给予了充分肯定。教育部部长助理林惠青、教 育部高教司副司长刘桔等领导及教育部大学生创新 创业计划专家组成员亲临我校展位观看作品演示并 与我校学子进行了亲切的交谈。

何东同学在创新创业年会上做大会报告


12 创新,我们在路上

大学生创新成果展 由教务处、校团委、科学技术研究院主办的 “2012 本科生创新成果展”在上海交通大学闵行 校区新图书馆隆重举行,成果展为期一周,内容包 括“项目展示”、“学术汇报”、“现场投票”、 “网络票选”等活动,旨在全面展示上海交通大学 学生实施创新项目所取得的成果,以起到“促进交 流、展示成果、激发兴趣”的效果。 开幕式上,国家大学生创新创业训练计划专家 组专家、教务处处长江志斌教授介绍了我校大学生 创新计划实施情况及取得的成效,“2011 年度大 学生创新计划优秀指导教师”梁阿磊老师讲述了指 导大学生创新计划的收获和体会,“第三期上海大 学生创新活动计划”参与人、“2012 届优异学士 学位论文”获得者赵开云介绍了参加大学生创新计 划的心路历程。开幕式由教务处副处长郑益慧主持, 图书馆副馆长潘卫、科研院成果办主任刘南楠、校 团委副书记刘冬梅、校团委学术科技部部长乐金伟 老师及参与大学生创新计划的 700 余名师生出席 了开幕式。

自 2001 年,我校已建立包含“暑期本科生科 研见习岗位”、“本科生研究计划(PRP)”、“上 海交通大学大学生创新实践计划”、“上海大学生 创新活动计划”和“国家大学生创新性实验计划” 在内的适合本科生各个层次的,多级别、立体化的 大学生创新能力训练体系。据 2011 届本科生毕业 调查显示,大学生创新计划被学生选为对自身成长 最有价值的一门课程。 教务处处长江志斌表示,大学生创新计划是激 发大学生的创新思维和创新意识,提高其创新实践 能力的重要举措。我校将大学生创新计划与学校能 力建设、知识探究与人格养成“三位一体”的学校 本科创新人才培养目标体系紧密结合,细化了各环 节对培养创新人才中发挥的作用;与学校原有创新 能力训练体系相结合,构建了全过程、多层次、立 体化的新的创新能力训练体系;与学校创新创业教 育和教学改革相结合,推广了以问题和课题为核心 的教学模式。随着大学生创新计划的深入开展,学 校深化了“重实践、求创新”的内涵,提升了学生 的创新能力与综合素质,营造了校园创新文化氛围。


创新,我们在路上

支持国际会议 OMAE 会议 我校张显涛同学参加了于 2012 年 7 月 1 日至 7 月 6 日在巴西里约热内卢举行的 OMAE 会议。 国际海洋、离岸及极地工程会议(简称 OMAE 会议)是国际海洋工程界规模最大、影响 最广的学术会议之一,每年有来自 50 多个国家的 近千名专家、学者参会,其主办国家遍布全球各大 洲。首届会议于 1990 年在英国爱丁堡举行,2010 年首次在中国举行,2012 年在巴西举行。OMAE 会议中,世界各国海洋、极地工程界的专家、学者 云集,就近海技术、海洋结构安全与可靠性、材料 技术、海底管线与立管技术、海洋平台设计与建造 技术、海洋空间利用、海洋工程与极区科学技术、 计算流体动力学 (CFD) 和涡激振动 (VIV)、海洋再 生能源、海洋地质、海洋水动力学及流体力学等方 面的研究热点问题及最新研究成果进行交流,并探 讨未来的合作。国外与会者超过 500 人,来自 40 多个国家。 会议的举办,可推动我国深海油气资源开发技 术的进步,为我国从事海洋工程和深海油气资源开 发的科技工作者提供平台展示自己的研究成果,学 习国际海洋工程发达国家在海洋工程和深海油气资 源开发方面的先进技术,和国际同行开展学术交流, 也可扩大我国在海洋、离岸工程及深海油气资源开 发领域的国际影响,展示我国海洋工程大国的风范, 促进国际交流与合作,促进我国海上能源战略的实 施,从而带来难以估量的社会效益和经济效益。

船舶海洋与建筑工程学院张显涛同学

AIAA 美国航空宇航协会流体动力学会议 我校傅之东同学参加了与 2012 年 6 月 25 日至 2012 年 6 月 28 日在美国路易斯安那州新奥尔良市举 行的第 42 届美国航空宇航协会流体动力学会议 美国航空航天学会——American Institute of Aeronautics and Astronautics(AIAA) 于 1963 年由 美国火箭学会和美国宇航科学学会合并而成,其前身 可分别追溯到 1930 年和 1932 年,AIAA 的使命是推 动航空学和航天学领域中科学、技术、工艺的进步, 并培养和鼓励那些为此事业而奋斗的人们的专业精神。 发展至今,AIAA 已经是全球最大的致力于航空、航天、 国防领域的科学和技术进步和发展的专业性的非政府、 非赢利的学会。由其举办的一年一度的流体动力学会 议云集了全球知名的流体动力学领域的专家。在该会 议上发表的文章涵盖了流体力学的各个领域,尤其是 和航空航天领域相关的论文。会议主题包括基础学科

航空航天学院傅之东同学

的研究到现今的航空航天领域的应用。

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14 创新,我们在路上

个人风采

邱雪婷:在实验方法上,我从原来的支离破 碎的想法慢慢变得能够有条有理、有依有据 的系统设计实验。在创新思维上,我明白最 真实有用的创造来自于朴实的想法和执念。 感谢能够有创新实验项目这个平台,让本科 阶段的我们也能够对科研有一定的认识和感 知,对未来的选择也扩宽了道路!感谢导师 给我一个自由发挥的空间,并予以我精心的 指导和帮助!也很感谢这个过程中予以我帮 助的各位老师和同学!

邱雪婷 医学院公共卫生

“淡水溶藻菌的控

学院学生 目立项人

藻效果研究”项

项目参加了由教育 部、科技部举办的 第五届全国大学生 得第五届全国大学 创新年会,论文获 生创新创业年会十 佳论文奖,并发表在 染与大众健康学术 《2011 年环境污 会议论文集》及《上 海交通大学学报(医 学版)》


创新,我们在路上

何东:依稀记得刚加入小组时的兴奋与忐忑, 记得刚进入实验室时的忸怩与紧张,也忘不 了自己动手制作完第一个电极时的成就感, 忘不了参加创新成果展获奖的荣誉感……回 首这一年多的科创之路,有过欢笑,有过迷 惘,从稚嫩到成熟,从无措到沉稳,在磕磕 绊绊之间,我们不变的,是一路向前。

傅之东:在一年多的项目执行过程中,给我 感觉收获最大的是一整套做研究的方法。所 谓理念就是做研究的价值观,包括在研究人 员看来什么样的研究才是真正有价值的。我 的导师一直教导我,跟在别人后面做研究可 以,但是没有太大的意义。我们要做的是开 创性的研究,形成一套自己的理论和体系。

材料科学与工

“ITO表面贵

金属颗粒的超

积制备及其电

声电沉

催化性能研究

程学院学生

”项目参与

项目论文获得 2012 年上海 交通大学本科 文经修改后以 生创新成果展 Electrochem “十佳论文奖 ical preparat ”,论 Pt particles ion and char on ITO subs acterization tr at e: m of or oxidation 的 phological ef 题目发表在 fect on amm Internationa onia 上,荣获教育 l Jo urnal of Hy 部、科技部举 drogen Ener 办的第五届全 gy 奖。 国大学生创新 创业年会十佳 论文

傅之东 航空航天学院学生

“关于非定常飞行问题的基本 空气动力学原理研究”项目立项人

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16

第三篇 ——我们的心路 创新路上,我们感悟颇多,收获颇多。知识面的丰

富,让我们更有自信去面对书山学海;心志的愈发坚忍, 让我们更有底气迎接更多的挑战。记录下我们的笑与泪, 记录下我们的乐与苦,蓦然回首,原来成功的路上,我 们的脚印如此清晰。我们走过的心路上,每一朵花都在 感动——


我们的心路

17

他们说: 我们从一开始完全处于空白状态的阶段,到最后能够做出一个很不 错的成品,中间走过的磕磕碰碰、酸甜苦辣、欢声笑语自然不必多说, 因为这是每一次尝试都必须要走的一条道路。在这么一个非常棒的 团队里,我们不停地研究讨论,不停地修改参数来改进更好的运动 设计,这些都已经成为无数回忆中的一些小碎片了。

我们都知道“众人拾柴火焰高”,“三个臭皮匠赛过诸葛亮”,我 们自己一个人的力量始终是有限的,而许多的单一能量聚集在一起, 能够得到很神奇的放大,最后达到了一个完美的效果。

项目不是一个人的项目,只有同学们同心同德,奋发努力才能够完 成项目的工作。由于每个人所掌握的知识不近相同,在工作中同学 们能发挥特长,发挥自己所掌握的知识为团队做出不同的贡献,同 时同学们也能够认真听取他人的意见,努力完善项目的设计。一起 的日子总是那样短暂,但是一起努力的快乐的记忆和坚定的友谊将 会永存。感谢你们,项目的完成与同学们付出的汗水是密不可分的。

在实验过程中,我学会了很多东西。在实验室里一要手脚勤快,热 心帮助他人。不管是不是自己的份内之事,都应该用心去完成,也 许自己累点,但你会收获很多,无论是知识与经验还是别人的称赞 与认可。二要多学多问,学习他人技能。学问学问,无问不成学。 知识和经验的收获可以说与勤学好问是成正比的,要记住知识总是 垂青那些善于提问的人。三要善于思考,真正消化知识。由知到识, 永远不是那么简单的事,当你真正学会去思考时,他人的知识才能 变成你自己的东西。四要实事求是做实验。不骗自己更不要骗他人。

在项目中作为一个负责人——一个没有权利的负责人,更多的是一 份责任。不仅是对自己,更多的是对参与者的负责,是一种为共同 目标努力并矢志不渝的信念的坚持。


18 我们的心路 创新往往起源于一念之间,或许很多人都会有创新创造性的想法; 而真正改造世界的是要将创新思维付诸实践。看到中国英汉新闻双 语语料库的空白是一个想法,而将这个想法化为现实的是一年半来 坚持不懈的行动。“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。”

回首这一路走来,我很高兴在这个项目团队中收获了其他四个甘苦 与共战友,我很荣幸是这个团队的一员。这段时间内,我们共同为 同一个目标挥洒汗水、凝聚智慧;互相督促鼓励、彼此包容谅解; 并且见证着彼此的成长和集体的智慧。在项目结题之际,我要衷心 感谢项目组全体成员、以及在课题研究和论文撰写过程中曾给予我 们帮助的老师和同学们。没有我们的团结、没有老师同学们的支持, 我们的项目是不可能如此顺利地完成的。

我认为在实验中最重要的是坚持和不解的努力,一次实验很难达到 理想的效果,就像爱迪生发明灯泡一样,要经过无数次的失败才能 获得成功,每次要从失败的实验中总结失败的原因,弄明白反应的 机理,可能的副反应等等,从而找到更优的实验条件和方法,使结 果越来越接近理想的目标。

科学研究需要极大的热情,我们所面临的问题是未知的,需要我们 去探索。所以遇到困难是在所难免的,在困难时候支撑团队继续下 去的是对科研的热情和执着。只有偏执的人才能完成一些常人难以 完成的事。这次项目中我们遇到了难题,得到了指导老师、实验室 研究生等多方面的帮助。

相信自己,做好自己。在当初立项后的那段迷茫的时间中,我肯定 没有这么清晰的想到这之后真的会成功。一切都是有那么一点点的 疑虑的。但我没想那么多,抱着到时候肯定会没问题的想法,不气 馁,一步步按着计划走下来。现在想想,当初的“车到山前必有路” 的想法也可以算是对自己的一种自信。 “人的潜能是无限大的”、 “勤 能补拙“这两句话是很正确的。多花点时间,你可以弥补与他人基 础的差距,多花点时间你可以纠正自己犯下的错误。不要懊悔错过 的一次次休息的机会,因为通过休息是获得不到成就感的。也不要 懊悔自己绕过的弯路,首先那是难免的,其次,多绕的那一次弯路 又未必都全是徒然无功的。或许你就会因为这趟弯路而多接触了一 种语言,或者多了解了一小段信息等等。通过这次项目一路走来, 我学到的知识也是非常多的。而更有帮助的是增强了自己的信心, 拓展了自己的眼界,认识到了好朋友。所以可以说,这次创新实践 项目,带给我的收获绝对超出了付出。如果以后还有类似的机会, 我一定会再次报名参加的。


我们的心路

19

学习如何做研究是这次项目一重大收获。科学文献的检索、阅读等 是一个科研工作者最基本的技能,也是以后独立工作的基础。我记 得在做压电材料驱动电源这一块的时候,刚开始不知从何入手,在 网上搜索着各种相关的资料,几篇中文文献对以后的工作有很大的 指导意义。

创新实践项目在提升我们能力的同时也让我们学会创造性思考。创 新实践能提升我们的自主学习能力,语言表达能力,组织协调能力, 团队合作能力,与人沟通的技巧等等,同时,这一年的实验中,我 发现创新性思维在我们的研究中特别重要,当一条路走不通时,我 们就要独辟蹊径,走出一条与众不同的路。逆向式思维,联想式思维, 延伸式思维,幻想式思维,扩展式思维等等,在我们实验中都可以 很好的运用,这些都为我们今后自主性学习和研究打下了良好的基 础。

创新实践项目教会了我做研究一定要有一个严谨务实的态度。举一 个例子:在我们的量子点 / 二氧化硅包裹实验中,有四种主要试剂, 每种试剂的用量和浓度对包裹效果都会有影响,就连试剂添加的顺 序也需要不断试验。实验中的每一步都必须严谨,必须考虑到所有 可能的情况。当实验结果不理想时,我们不能气馁,要认真分析原因, 查阅资料,寻找解决方案。失败是成功之母这句格言,对于我们的 实验来说一点都没错。

在做项目的过程能学到很多东西,新的知识,科研能力的提升,人 际交往能力的锻炼等等。1 年的时间对于科研来说是很短的周期, 也许仅仅做一个实验就需要一年的时间,1 年期间甚至得不到任何 数据也是很正常的事情。我们项目也许只是解决了之前遗留的一些 问题,改进了一些地方,并提出了一些新的开发点(如图谱软件), 这些工作看来没什么,但我觉得意义还是蛮大的,通过一期又一期 的创新项目,我们整个软件的优化会越来越好,功能以及用户体验 也会更加的完善,这是一件持续性的工作,不是可以一蹴而就的。

我要感谢这次项目中同组的成员,我们一起走过这一年,在组长的 带领下,共同克服一个又一个的困难,集思广益,发挥各自所长, 为了项目能顺利进行,我们放弃了很多休息的时间,不过最后的结 果表明这些辛苦都是值得的,我们付出了汗水,收获了成功。这个 大学生创新项目也让我更加了解了这些同伴,增进了我们之间的友 谊,他们都是值得信赖的朋友。


20 我们的心路

在实践中学习,在创新中进步

我是项目的组长,在这个项目中,前期我负责沙盘的

袁进强

国飞思卡尔杯智能车竞赛的校内选拔赛,是通过控制 S12

设计以及搭建工作,下半学期,我主要负责智能车底层软件

单片机和相关传感器来控制小车的行进,并在赛道上竞速的

的调教以及最后对于小车的调试工作。

一个比赛。我们便以此为契机,参加了智能车竞赛,我们选 择了摄像头组,刚好与项目内容相符,对 S12 单片机的控

转眼间一年的工作已经落下帷幕,我们的项目也到了

制有了非常深入的了解。

最后的阶段,看到我们的收获,就会觉得我们的努力和付出 智能车比赛也是一段非常难忘的过程。刚刚拿到车子

都是值得的。

和电路板时我们手足无措,便开始查阅关于单片机及传感器 去年此时,我们几个志同道合的同学凑在一起,为了

控制的相关资料,并向学长请教,整整持续了半个月之久。

一个共同的目标:完成这个项目。从刚开始对于一切的无知,

在我渐渐熟悉了编程的界面后,便开始尝试向单片机中烧录

做很多事情的一步步尝试,再到后来的驾轻就熟,我们付出

程序并控制小车了。终于有一天,在我烧完一段程序后,按

了很多的努力。

下开关,小车便以一定的速度启动了,这令我们所有人欢欣 鼓舞,这代表着我终于能准确无误的控制单片机指挥小车的

在这一年里,我们做了很多工作,也从中学习到了很 多书本上有和没有的知识。

前进了。而后的几天,我们更是废寝忘食的调车,为了提高 效率,我们在寝室门口搭起了一个小型的赛道,接着便是一 步一步的调试。小车第一次分速度行驶、第一次转弯、第一

项目刚刚成立时,我刚刚步入大二,还有许多的专业

次在蓝牙的控制下手控行驶、第一次接收到摄像头返回的信

知识处于学习阶段,许多工作都要在不断学习中完成。最开

号、第一次通过摄像头处理的结果在赛道上行驶、第一次完

始的工作便是搭建小车和设计沙盘。第一次真正意义上的接

整跑完一圈赛道……每一个第一次都足够让我们兴奋,而这

触车模,才发现其实小小的车模也有很多值得研究的地方。

也正是我们不断进步,不断提速的动力。大约三周后,我们

在对小车的搭建和调教中,第一次了解了车模的减震装置、

便能使小车以 2m/s 左右的速度在赛道上行进了。虽然我

前轮的差速装置,电机和舵机的结构。第一次知道了车轮的

们几个成员组成的小组是比赛中开始准备最晚的,但凭着我

主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角、车轮前束等对于车

们的努力和热情,在短短几周内就使小车的速度达到了其他

行驶特性的影响。此外还有很多结构不是模型上本来具备

组几个月才达到的速度。

的,需要我们利用各种工具和材料进行重新加工和搭建。 最后,在校内赛结束后,我有幸代表学校参加了全国 在大二上学期,我主要负责沙盘的设计。通过对于现

的智能车比赛,而正是这个比赛的经历,让我对智能车有了

在公路上道路尺寸和元素的研究,以实验室外的空地为基

更为深刻的认识和了解。从六月份左右,我便开始了全国比

准,设计出了一个包含尽可能多的元素的可供智能车行驶的

赛的准备。全国赛不比校内赛,对于速度的要求完全不是一

沙盘。沙盘中包括了十字路口,丁字路口,U 型弯,急转

个层面上的,所以这就需要我们对算法和小车有了更高的要

弯以及各种停车位,满足了初期小车的调试要求。

求。

说到沙盘,在这一年里印象最深的就是铺设沙盘了。

在全国赛的比赛中,为了达到更高的速度,很多之前

沙盘设计好,买来各种所需材料后,我们几个组员便开始了

校内赛没有注意到的问题便暴露出来了,首先之前对于小车

沙盘的搭建工作。为了尽快完成沙盘的搭建,我们连续几天

机械上的调教几乎为零,虽然之前有搭建实验室的微缩车的

一直趴在实验室外面的地上,计算尺寸,标定位置,裁剪胶

经验,但发现我们搭建过程中其实忽略了很多在低速情况下

布,粘贴线路。那几天的工作确实很枯燥,但我们乐在其中,

不会显现的问题。比如之前提到的主销内倾角、主销后倾角

互相合作,很快便搭出了一个几十平方米的沙盘。

等,在这之前我们的小车这几个角度都为零,而且在之前没 有自习研究过后轮的差速结构,在国赛的准备中,我们几位

但我们的项目不仅仅是这么简单。到后来学习了单片

队员认认真真的研究了这个结构以后对差速进行了调教,结

机的相关知识后,便开始了底层软件的调试。我之前有过单

果车身的稳定性马上有了很大程度的提升。其次是关于算法

片机的相关知识,但只是停留在纸上谈兵的阶段,从未真正

的效率,之前校内赛速度较低,处理器运算速度足够,没有

接触单片机和它的编程控制。

显示出较大的问题,而到国赛阶段,马达的潜力被最大程度 的发挥出来,谁的车有更快的响应速度,并进行更加精确的

与此同时,学校的智能车校内赛开始了。这个比赛是全

速度控制,谁的车便能跑出最快的速度。于是,算法的好坏


我们的心路

21

便显得非常重要,与此同时,我也学习到了如何对车速进行 PID 控制以便对速度响应进行更精确的分析。这些发现也 对于比赛结束后项目的进展也有很大的帮助。经过了两个多 月的准备,在八月份我代表学校参加了飞思卡尔的全国赛得 到了摄像头组的一等奖。这与老师、组员的支持是分不开的。 智能车比赛虽然是项目中的一个小插曲,不过这个比赛 与我们的项目有很大的相似之处,同为智能车,回过头来也 对我们的项目有了很大的帮助。项目中的底层算法,以及龙 套车的实现基本都是借鉴了智能车比赛的经验。而且智能车 的比赛也培养了我科学分析数据并进行处理的能力。同时, 在我所学知识和实际应用之间建立了一个桥梁。所以,从某 种程度上来说,智能车比赛的成绩也是项目成果的一部分, 而这个成果使我受益匪浅。 从比赛回来后,我便开始了项目中的微缩车的调试。 微缩车的功能比比赛中的小车要多得多,从路口识别、红绿 灯识别、障碍物识别到交通标志识别等等,这些功能都是竞 速比赛的小车中没有的,对小车的机械性能要求也不是很 高。而这些识别却因所处位置和环境不同而不同,比如变道 功能,在直道路段上完成变道却不一定能在弯道中很稳定的 变道,又由于在变道过程中摄像头所处位置会看到更多道路 以外的信息,如何让这些信息不影响小车的判断也是我们需 要解决的问题。所以如何将这些功能集中到小车上并保证其 稳定性是一个非常艰巨的任务。但最终,我们用我们的知识 和耐心,一点一点地解决了这些问题,完成了任务。 在这一年的项目工作中,我不仅仅完成了项目中的任 务,更重要的是从其中学到了很多书本上学不到的知识,我 们学会了如何学以致用,把我们了解的东西真正化为看得到 的技术。此外,身为组长的我也学会了如何开展并协同其他 组员完成一项科学项目。

袁进强,机械与动力工程学院学生,“基于单板电脑的视觉导航缩微车”项目立项人。该项目获得了全国第二届缩微智能车大赛暨智博会亚军,由教育部高 等学校自动化专业教学指导分委会举办的“飞思卡尔”杯全国智能汽车竞赛一等奖以及“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛华东赛区二等奖


22 我们的心路

RoboCup 带给我的不只是知识

“基于 RoboCup@home 家庭服务机器人竞赛的导航控

刘祺

的。Frontier-II

语音控制设备基于 Microsoft Speech SDK,

制技术开发”项目的目标是在 RoboCup 家庭服务机器人比

该系统为商业化的连续语音识别系统。在操作之前,用户应

赛的背景下,利用以后的交龙机器人硬件平台为基础,开发

该首先训练系统识别他们的语音特征。训练和练习的越多,

出一套交龙家庭服务机器人的软件平台系统,在该平台下,

识别精度和广度越高。语音命令如“跟随我”,“去某处”,

可实现家庭服务机器人的行为控制、任务规划等,为交龙机

以及“拿某件东西”可以在机器人世界杯竞赛家庭组比赛中

器人参加中国机器人大赛创建一个开放的软件平台。该平台

使用。可用的命令只限于能够成功完成任务。

包括两个部分,一个为 LINUX 系统下的底层平台,一个为 Windows 系统下的上层平台。底层平台负责机器人的驱动、

3. 在导航方面,我们使用了 SMRN 系统,此系统能够

传感等部分,并将与机器人环境相关的地图、定位等算法具

用来验证任务规划和行为控制算法。此系统分为以下几部

体的实现。上层平台涉及任务规划、控制等部分,包括将语

分:三维地图编辑服务器,三维仿真服务器,路径规划单元

音识别、图像识别算法做有效的集成。上下层之间通过网络

和机器人客户端。这些模块由 CORBA 总线连接在一起,并

通信。网络通信以 TCP/IP 或 UDP 协议为基础。另外,为了

可以部署在装有不同操作系统的不同计算机上,也因此增强

参加中国机器人大赛,结合 RoboCup 家庭服务机器人比赛

了系统的可移植性。

规则中要求的比赛任务,设计控制程序。 通过该项目的学习和实践,我获得了很大的收获,在 在本项目中,我主要负责软件方面的编程工作,负责

各方面学习了不少知识。

软件系统的开发和维护工作,在 Linux 平台上,通过 Linux 编程实现机器人的地图建图和定位算法,并且通过网络编程 和 Windows 平台上的导航与控制软件交互完成机器人的工

1. 在软件编程方面,我了解到了有关机器人地图创建的 技术。

作;在 Windows 平台上,使用 Visual C++ 6.0 语言编程实 现了图形编程软件,通过此软件实现机器人的导航控制功能

地图表达的方式有两种,一类是几何地图,障碍物的

和机械臂的操作使用,并且利用与云台、摄像头和麦克风的

信息以坐标的形式存储在地图中;另一类是拓扑地图,定义

交互,实现机器人的头像识别和语音控制的功能。

了移动机器人可达的一些区域,通常以相对关系来表示,拓 扑地图对于任务规划非常有效,但是在智能轮椅定位上却无

在 2012 中国服务机器人大赛中,我参与了 WhoIsWho

能为力。另外,栅格地图是几何地图的一种,每个栅格单元

项目。该项目要求机器人应该能够在陌生环境中自主地识别

用一个概率值来表明它是否被障碍物所占据,以这种方式来

人。不可以手动校准,机器人必须向一组人自我介绍,问他

表示环境,不需要知道物体的形状,无需进行特征提取,因

们的名字,记住他们,当再次遇见的时候能够认出他们。比

此特别适合机器人工作的非结构化的家庭环境。

赛开始前,提供 10 个英文名字、10 个中文名字清单供识 别。该测试的关键是人的检测 / 识别,脸部的检测 / 识别, 安全导航,与陌生人的人机互动。

更重要的是,移动机器人能够创建环境地图,是其具 备定位能力及完成其他任务的前提。因此地图创建技术是移 动机器人的关键技术之一。传统移动机器人的地图创建方法

为了实现这个项目,我们利用了以下几个的技术。

完全依赖于机器人的自身能力创建环境地图。在没有全局信 息辅助时,确定采集环境信息的路径搜索策略是机器人在地

1. 在目标识别方面,我们使用的目标识别系统是以

图创建中的一项繁重的工作,而它势必会影响地图创建的效

David Lowe 的 SIFT 算法为基础的,该算法在特征检测上具

率。如果有人的引导,移动机器人就可以在引导人引导下采

有很高的鲁棒性。该识别系统分为两个步骤。首先在离线阶

集环境信息。这种方法省去了移动机器人地图创建中探索路

段,建立一个模型数据库,将室内环境中的各种自然物体包

径的过程,可提高地图创建的效率。另外传统机器人自主创

含进来,如餐桌,办公桌,床,门等。不仅如此,我们的算

建的环境地图主要表达了环境中障碍物的分布信息,而没有

法也可以根据路标估算出摄像头的相对位置 ]。它也可以处

包含环境的拓扑信息,这不利于移动机器人的导航及作业。

理多个对象,以及那些有梯度的、局部的、旋转的或被遮挡

然而人通常知晓移动机器人工作的环境的拓扑结构,因此近

的对象。

年来基于人机交互的地图创建方法得到了广泛的研究。基于 人机交互的地图创建方法主要就是引导人引导机器人采集

2. 人与机器人之间的交互是通过语音识别系统来实现

环境信息,同时引导人可以把自己对环境的认知告知给机器


我们的心路

人,高效率地创建出既适合定位又可用来导航的环境地图。

23

机器人通过对路标的探测来确定自身的位置。全球定位系统 (Global Positioning System) 简称 GPS,它是一种以空间卫

2. 关于定位的理论知识,我也获益匪浅。

星为基础的高精度导航与定位系统。GPS 定位系统用于移动 机器人定位时存在近距离定位精度低等问题。基于已知地图

定位是确定移动机器人在二维工作环境中相对于全局

的定位系统称为地图匹配定位技术,移动机器人通过自身的

坐标的位置及其本身的姿态 , 是移动机器人导航的最基本环

传感器探测周围环境,并利用感知到的局部信息进行局部地

节。定位方法主要有两大类,一类是定位方法是全局定位,

图构造,然后将这个局部地图与预先存储的完整地图进行比

它不利用以前的位置信息,完全根据传感器的观测确定当前

较,如两地图相互匹配,就能计算出机器人在工作环境中的

位置,也无需知道机器人的初始位置,对于机器人位置丢

位置与方向。地图匹配定位的两个关键技术是地图模型的建

失后位置的恢复非常有用 ; 另一类是局部定位或者叫跟踪定

立和匹配算法。

位,它基于机器人之前的位置,根据内部和外部传感器估计 当前位置,这种方法需要设定机器人的起始位置,并且要求 机器人的位置的估计与真实值之间的差异不能太大。这两种 方法各有其特点,跟踪定位是一个连续的过程,也符合机器 人的移动规律,它可以根据观测精确地较正机器人的位置, 是一种较好的定量方法;与之对应的全局定位不连续,能较 好地解决定性的问题,即根据观测确定物体形态或是当前所 处的区域。在较大范围的环境里,也许有很多相似的物体和 环境,传感器的观测差异很小,怎样区分是一个难题。跟踪 定位只需要区分较少的差异使得它比全局定位也更容易实 现,总之定位技术可分为绝对定位技术和相对定位技术。 相对定位技术主要有测距法和惯性导航法。惯性导航 法采用陀螺仪和加速度计实现定位 , 陀螺仪测量回转速度 , 加速度计测量加速度。根据测量值的一次积分和二次积分可 分别求出角度和位置参量。测距法常采用的传感器有光电编 码器、里程计和航向陀螺仪。其优点是具有良好的短期精度、 低廉的价格以及较高的采样速率。相对定位技术的基本思路 都是基于测量值的累积 , 因而无法避免时间漂移问题 , 随 着路径的增长 , 任何小的误差经过累积都会无限增加。 因 此 , 相对定位不适于长距离和长时间的准确定位 , 通常将 它们与绝对位置测量技术相结合 , 以获得更可靠的位置估 计。 绝对定位技术中比较成熟的有路标定位、全球定位系 统和地图匹配定位。路标定位是一种常见的定位技术。路标 是具有明显特征的能被机器人传感器识别的特殊物体。根据 路标的不同,分为基于自然路标定位和基于人工路标定位。 其中,人工路标定位技术应用得最为成熟。人工路标定位 是在移动机器人的工作环境里,人为地设置一些坐标已知 的路标,如超声波发射器、特定颜色色块和激光反射板等, 刘祺,电子信息与电气工程学院学生,参与“基于 RoboCup@home 家庭服务机器人竞赛的导航控制技术开发”项目,该项目获得了上海交通大学大学生“十 佳”创新实践项目以及上海交通大学最受学生喜爱的“十佳创新项目”。并获得由 RoboCup 中国委员会举办的 2012 年中国服务机器人大赛一等奖,创新创 意项目比赛冠军,shopping 项目比赛冠军,Robocup@home 项目比赛亚军,Who is who 项目比赛季军以及 2013 年中国服务机器人大赛二等奖


24 我们的心路

HexGame 历程

这次的项目中我主要的任务有 2 个,一是作为组长分

王毅波

等到重构快完成时,大家并没有发现如何用现成游戏

配任务、控制进度、协调组员的沟通,二是作为编码的一员

引擎达到所要的效果,于是决定放弃使用现成游戏引擎,我

进行整个程序框架的构建、攻克一些技术难题。

们进行了第三次分工。我将继续完成重构,并将我提出的主 要的游戏模式实现。王佳骏同学回到对部署程序的探究。裘

整个项目并不能简单地将任务切割成若干个,然后各

文翔同学回到思考剧情。我们设计的游戏有解谜模式,需要

干各的。实际上是由许许多多的任务在其中。有些任务会在

设计关卡,以为完成了音频技术探究的唐宁同学不满于突然

一开始就需要人完成,比如程序的原型,因为当时会有老师

到来的无所事事,自告奋勇接手了关卡的设计。随后不久,

对项目的目标进行审核,我们需要有能够拿得出手的东西。

由于重构即将完成,我也得以提供一个 demo 级的程序供唐

有些任务需要在一开始确认可不可能完成以决定下一阶段

宁同学进行关卡设计,使他摆脱了一段时间只用纸笔构思的

的计划,比如我们曾经尝试过但最终放弃了的几个游戏框

窘境。

架。有些任务会被其他任务阻塞,比如美工会被剧情阻塞。 还有许许多多各式各样的任务。

又过了一段时间,唐宁同学的关卡大致设计完了,裘文 翔同学的思路依旧卡住,我对他们的任务有了一定的调整。

在项目过程中,我根据各个阶段时,项目的需求、每 个人的状态和任务本身的特性进行了合理的安排。

唐宁同学自告奋勇,新增了解谜模式的编码任务。考虑到裘 文翔同学在算法、数据结构上的扎实基础,我把一部分游戏 中的复杂算法交给了他。

项目创意确定后,我们组内进行了第一次分工。最初 的设想选择的是我的创意,所以我对一开始的需求最熟悉,

又过了一段时间,组内的进度可喜。我完成了我负责

对 Qt 库的运用,我最熟练,所以我决定由我自己做原型的

的游戏逻辑的编码。王佳骏同学找到了合适的部署程序的方

搭建。由于项目要做的是一个游戏,所以需要剧情、美工等,

式。裘文翔同学完成了那部分复杂的算法。唐宁同学不但完

我们组里最熟练运用 Photoshop 的是王佳骏,并且除了我

成了关卡的编码,还对这一部分进行了美工,促使了我们在

以外的 3 人在这类设计的构思上都差不多,我自己的确是

下一阶段主要补充的美工工作。随后,组内决定放弃剧情,

做不来这方面,所以预订了美工的任务给他,只是不急着做,

并又一次进行了分工调整。我的工作转向初赛要用到的文

要等定下剧情后才开始真正的美工。当时组里的裘文翔同学

档,视频。王佳骏同学开始大力进行美工。考虑到裘文翔同

需要为出国做一些事,比较忙,没有大量的时间进行编码,

学此时略微空闲下来了,我也将一部分美工工作和一部分文

另外他思路比较灵活,表达方面比较有天赋,所以我安排了

档工作交给了他。

剧情的任务给他。当时我们没有一个人了解 MeeGo,而我 们中对 Linux 最有经验的是王佳骏同学,所以如何将 Qt 程

初赛通过后,我们开始向程序中添加许多附加的东西,

序部署到 MeeGo 平板上的任务也落到了他的头上。我还预

比如视觉特效、音频、成就系统、帮助等。视觉特效由大家

见了音频上可能遇到的障碍,考虑到唐宁同学相对于我们,

进行建议,我来编码。成就系统全部由我负责。帮助由王佳

更能耐心看文档,模仿例子,我就让唐宁同学研究如何在

骏同学作图,我来编码。由于组内普遍对第一阶段上交的视

MeeGo 上使用音频。

频资料不满意,裘文翔同学也比较愿意进行这类尝试,我将 新的视频任务安排给了他。整合音频的过程中我们不幸发现

演示完了原型,即将开始第一次重构时,大家都遇到 了一定的阻力。我的原型代码结构很乱。王佳骏同学由于资

了唐宁同学最初的研究并不可行,于是我再次将这一技术问 题交由他解决。

料不够,在当时的一个模拟器上花了过多时间,还没找到一 个完善的方案。裘文翔同学还没有什么好的创意,还需继续

复赛通过后,我们需要为决赛的最后冲刺做准备。我

想。唐宁同学则号称能行了,当然后来发现是不行的。此时,

研究多点触摸并完成了多人模式的编码。我们组里最擅长演

我们进行了第二次分工。曾经零零散散讲解过程序的流程,

示的是王佳骏同学,我容易紧张,裘文翔同学和唐宁同学容

但大家都没怎么在听,所以只能是我自己来进行重构,以进

易漏掉重点,所以安排由他来进行最后的演示,唐宁同学协

行后续的开发。对于游戏中可能用到的视觉特效,我们考虑

助幻灯片的制作。考虑到复赛时裘文翔同学对宣传视频的显

能不能使用现成游戏引擎,这样音频也能有一个好的保障,

著提升,我依旧安排他进一步制作宣传视频,并要求需要对

这一任务被提到了很高的优先级,因为一旦我们决定使用游

商业的宣传视频有所参照,他也完成得相当不错。另外,通

戏引擎,先前的代码都将摒弃,于是组里另外 3 个人开始

过王佳骏同学的推荐,我们还有幸获得一位在北京的学美术

了对现成游戏引擎的探究。

的同学的帮助,大大提高了程序的美工。


我们的心路

至此,便是比赛之前我依照项目的需求、每个人的状 态和任务本身的特性所进行的任务分配,靠着大家优秀的发 挥,我们成功获得了第四届英特尔杯全国大学生软件创新大 赛的一等奖。 之后在重构过程中,大家依照的是类似于前一版本的 任务,在此不再赘述。 在这个项目中,我学到了很多。 以往各门专业课程的课程大作业,让我通过实践熟悉 了课程中学到的知识,但这类大作业往往以技术或是过程管 理为主,对实际需求并不那么重视。这类大作业对于我的专 业而言,必不可缺,但也远远不够实际。这次,我在一个相 对更为实际的项目中学到了很多以往学不到的东西。 这个项目需要一定的新意才能从参加的比赛中,所以 我的创新性也得到了很大的提升。在最初的一些调研中,我 看了许许多多他人的创意,理解了很多创意的创新点。从我 们曾经否定过的方案中,我也学到了不少灵感,才最终拿出 了一个让我们都满意的方案。在实际完成项目的过程中,更 是有许许多多的艰难险阻让我锻炼了自己,培养了我创新的 精神和勇于克服困难的精神。 这个项目是我至今为止做过的最重要的一个项目,我 认认真真完整走过了一个项目的流程,知道了一个创新且完 整的创意的重要性,知道了合理安排人员的重要性,知道了 沟通的重要性,知道了团队合作的重要性。我相信,这个项 目我永远不会忘记,我还相信,这个项目教给我的,将在未 来相当长久的时间里,依旧对我有所帮助。

王毅波,软件学院学生,“基于平板电脑环境的游戏 HexGame”项目立项人。该项目获得了由教育部举办的第四届英特尔杯全国软件创新大赛一等奖

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26 我们的心路

创新的挑战与收获 这是我第一次参加学校的创新项目。更是第一次作为

吴嘉玮 识也得以巩固。以前没有注意的问题,抑或是没有发现的小

项目负责人来负责一个项目,对于我来说也是一个不小的挑

瑕疵在真正的实践过程中就会爆发出很多意想不到的问题,

战。通过这一年的时间,我受益匪浅。在导师的悉心指导、

在无论在课题任务的设计阶段还是在程序代码的实现阶段,

学姐的耐心帮助和组员们的共同努力下,我们的项目也走过

我都通过实践深深感受到老师上课时的经验之谈,也更加巩

了这一年的时间。当初怀着一腔的热情带着一些想法而开始

固了对于理论知识的理解,打牢了专业知识基础;同时也让

了这次项目,一年的创新实践证明,在参与创新工作的过程

我们对于平时所学的知识有了更加深刻的认识。

中,可以学到非常多的东西。也许这些东西的难度不见得很 高,但给予我的收获将在我在今后的学习、工作中起到非常

最后,我们整个项目组的成员能够从大学生创新项目

重要的作用。在此非常感谢一直以来帮助我们的导师、学姐

一开始坚持到最后,并最终圆满的完成了该项目,学习到的

以及陪伴我走到最后的组员们。

是一种坚持不懈,决不放弃的精神,我们项目组所有的人都 一直坚持着,纵然有的时候大家都很忙很苦,有的时候会很

对我来说,收获主要有以下几个方面 :

疲倦,很多时候我们甚至会有些气馁,但是我们坚信自己可 以完成,坚决不能辜负了老师对我们的期望,一直坚持到了

首先,是团队的合作的重要性。既然是作为一个团队

最后,并没有半途而废。

进行一个项目的研究,团队的合作尤其的重要。如何发掘团 队中的每一个人的优势和擅长的领域而分配相应的任务是

在这里我最感谢的莫过于给了我这次机会的指导老师

作为一个项目负责人所需要掌握的一门技术。经过我们项目

邹老师,他给了我从来没有的机遇和挑战。同时也在一旁悉

组成员之间的互相交流以及对项目有大致的了解后,我们协

心教导,他带给我们的不仅是他丰富的项目经验,还有他对

商分配了各自的任务。

我们的关心和指导。在项目进展的过程中也多次教授给我们 许多专业的知识,帮助我们树立正确的思路和方法。

其次,是计划的重要性。一开始项目组的进展比较理想, 能够按部就班的按照原定的计划执行,但是后来组内成员,

这次的项目经历教会了我太多太多,让我没有忘记老

包括我自己发生了很多当初没想到的变动,比如忙于实习难

师在课堂上教会我们的要简化问题,无论是我们的项目还是

得见面,项目就更加难有进展;所幸我后来重新刚开始建立

我们做人。我们就是照着简化项目的思想,将问题逐步分解,

计划,慢慢的一步一步去完善并走向最后,由于在刚开始就

直至将我们的思路实践出来获得最终的成果。让这一次创新

有一个明确的计划,我们组后期的过程只是在不断地优化和

项目不仅仅成为一个课程的任务,更是我们人生路上的一笔

创新。计划在我们这次的项目过程中起到了支柱作用,让我

宝贵的财富。老师一直强调的创新,以前没有机会了解和实

个人也体会到了其强大的作用。

践。这次通过这个机会,让我们在做项目的同时,不断积累 和学习别人的优秀技术和创新,并不断找寻我们的亮点。我

另外,由于课题所涉及的知识范围远远大于课本所学

们充分地调动了我们所有的技术力量,发挥了每个项目组成

的内容,我不得不要自学很多专业知识。随着项目进度的推

员的能力,使得我们的项目与众不同。而在这个过程中,导

进,我发现参加一个项目不仅仅需要热情,还要有时间、有

师给与了我们许多可行的建议和帮助,给予我们坚持下去的

知识、有技术。有的时候计划得很明白,不代表实践的时候

信心。

就很顺利。当真正入手去做的时候,才发现会遇到很多问题。 我看了很多相关方面的论文,在自学过程中,深化了我的专

通过这次大学生创新项目,不仅从专业知识方面让我

业知识内容,扩展了我的专业知识范围,在思考问题时,我

收获颇多,也让我学到了很多与人相处与人合作的许多宝贵

不会再片面地寻找解决方法,而是多方面考虑,找出多种方

经验。并且在为人处事方面也让我收获许多,相信这次的项

法,选择最优解决办法。这对于我将来的专业能力和素养提

目经验会给我们今后的学习、生活带来很大的帮助的。可以

高有很大的帮助。同时,更重要的一点是让我学会了自己发

让我们在以后的道路上树立正确的人生观并坚持努力创新

现问题自己查找论文自己解决,因为学习主要是靠自身的主

的思想。

动性,在以后没有老师指导的情况下,能通过自己独立解决 问题是一项非常重要的技能。

最后,再次此非常感谢一直以来帮助我们的导师、学 姐以及陪伴我走到最后的组员们。

再次,在项目的实践过程中我们在书本上学到的理论知

吴嘉玮,信息安全工程学院学生, “微博广告用户和恶意用户自动检测模型研究”项目立项人。该项目已申请“微博检测”和“用户分析”两项专利。


我们的心路

人生的宝贵财富 回首一年前的自己,还是一个刚刚摆脱青涩但是对科

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白巍 就团队合作而言,团队可以完成个人难以完成的事情,多人

研依然充满懵懂的大三学生,现在,我已经是一个即将开始

合作可以大大提高效率,在有限的时间里创造无限的价值。

攻读博士学位的准博士生了。这短短的一年,通过大学生创

除了每周邹老师主持的例行讨论外我们亦会在课余时间不

新项目,我的研究水平、创新能力和专业技术都拥有了不同

断交流,随时把自己的想法与其他成员分享,大家有什么创

程度的提升。这一年的创新经历,也让我选择了学术深造这

新想法我们都会讨论并尝试,希望能从中找到新的思路。我

条道路。可以说,这一年的创新,对我的一生都拥有很大的

们通过不断地磨合,由于我开发能力和网络知识都比较强,

影响,我的收获具体在以下几方面:

所以我负责整个系统的实现,潘道欣同学算法能力很强,负 责关键算法的设计和实现。我们俩各取所长,最后配合的很

1. 创新项目锻炼了我自主学习和研究的能力。因为项

好,大大加速了整个项目的进度。

目始终是给学生做的,指导老师只能起一个指导作用,所 以说自主学习和研究的能力很重要。在这里我要感谢我的指

5. 通过这次创新项目使我体会到“坚持”决定了成败。

导老师——邹福泰。邹老师可以说是我们学术上的引路人。

项目在进行中总会遇到一些问题,有些自己就可以解决,有

这个创新项目的最初 idea 正是来自于邹老师。在做项目的

些或许花了一些时间解决了,有些也许你花了很长一段时间

这些日子里,邹老师给了我很大帮助,提供了很多资料。在

还是没得到解决,这时候就要学会坚持。在 2011 年年底的

刚刚接触这个项目的时候,我们都觉得有一定的难度,于是

时候,有一段时间,我一度感觉根本没有足够的数据来源来

我们阅读了相当一部分有关的英文论文。通过理解他们的思

检测算法的有效性,这也就是意味着我们的算法纯粹是纸上

想,我们提出了自己的想法。我们也发现,即便是最顶级会

谈兵,我一度考虑过放弃算法的研究而单纯转向系统开发。

议的论文,也并不是完美无缺,这也就是科研上提升的空间

这个时候,几次偶然的机会,我和网络中心的姜开达老师接

所在。在刚接触创新的时候,我不是一个研究者,而更像是

触后,了解到他们那里可以提供大量这种数据的来源,而且

一个程序员。经过创新的磨练后,我已经知道如何去做一个

他们对我们的算法也很感兴趣,希望我们实现后能提供接口

研究。

供他们使用,数据来源的苦难顿时迎刃而解。

2. 通过这次创新项目,也更加巩固了对于理论知识的

6. 通过这次创新项目磨练了我吃苦耐劳的精神。在一

理解,打牢了专业知识基础;同时也让我们对于平时所学的

年的时间里我们经常以实验室为家。时常为了攻破一个难

知识有了更加深刻的认识。就拿我来说,我本身在参与这个

点,放弃了双休日,挤掉娱乐的时间。在忙的时候,通宵也

项目的时候,已经积累了一些网络渗透攻击的经验,但是对

不算稀奇,凌晨两、三点睡觉也是家常便饭,我甚至有一次

于很多网络渗透的理论理解的并不深入,更多还是依靠工具

连续 50 个小时没有睡觉,完成了一个巨大的工程。这段经

的力量。而通过这个创新,我从防御的角度对网络渗透有了

历磨练了我吃苦耐劳的精神,对我来说是一笔宝贵的财富。

更加深入的了解,也让我对之前许多看似天书般枯燥的理论

在这里我要感谢我的学长—章思宇 . 在做项目的这些日子

有了全新的认识。

里,章思宇给与了我们许多可行的建议和帮助,给予我们坚 持下去的信心。章思宇学长毫无保留地向我传授他的技术,

3. 创新项目锻炼了我的团队合作意识。我觉得良好的 沟通才能够强化这个团队的凝聚力,没有沟通的团队就是一

使我从中学到了在课堂上学不到的知识,大大提升了我的工 程实现和设计能力。

盘散沙。出了问题要及时沟通,这样才能够尽快地解决问题, 要相信团队的力量。我和组员潘道欣同学是两个性格完全不

此次创新项目将是我人生中的宝贵财富,在这个过程

同的人。潘道欣同学比较细腻内向,我比较粗旷外向。我们

中我深刻体会到理论学习是基础,实践结合是目的,开拓创

俩擅长的东西也不同,潘道欣同学对于理论算法和数据结构

新是未来,坚定信念是根本。它坚定了未来攻读博士学位走

特别擅长,而我的应用开发能力和网络知识则比较突出。在

学术之路的决心,也为我赢得全国大学生电子设计竞赛一等

这一年的时间里,我学会了和与自己性格不同的人打交道,

奖、上海市信息安全技能竞赛团体组二等奖奠定了坚实的基

这对我的今后的人生都是一笔重要的财富。我和潘道欣同学

础。在以后的学习、工作中,我将以更严谨的态度、踏实的

也在这次创新项目中结下了牢不可分的友谊。

作风及坚持不懈的毅力向更高的山峰攀登,争取在学术之路 上做出对世界真正有影响的成果,成为一个真正“make a

4. 通过这次创新项目,让我们体会到 1+1>2 的效率,

difference”的人。

白巍,信息安全工程学院学生, “基于搜索引擎的主动蜜罐检测技术研究”项目立项人。该项目获得由教育部举办的全国大学生电子设计竞赛信息安全技 术邀请赛一等奖以及由上海市网络与信息安全协调小组办公室举办的上海市信息安全技能竞赛团体运维组二等奖,项目论文以 Detecting Malicious Queries From Search Engine Traffic 的题目被由 IEEE 举办的 2012 IEEE WiCOM 会议录用。恶意搜索关键词识别算法已经在上海交通大学网络信息中心的校园网络系 统中得到使用


28 我们的心路

别样精彩

大二第二学期结束,大学生活也已经过半,作为一名

朱俊杰

尽管小组只剩下我一个人,但要做的工作并不少。

理工科学院的学生,我觉得只有课堂上的知识是远远不够 的,还需要一些实验室和参加比赛的经历,加上我对机器人

首先,根据老师的要求,硬件部分需要底座全部更换。

的浓厚兴趣,我决定报名参加大学生创新项目来充实自己的

由于过去使用的平台和底座大部分已经老化,容易造成误

生活。

差,且有很大的潜在的不稳定性,基于以上的一些原因,我 对投篮机器人的底盘进行了全部的重组。从到工厂加工配

于是 2011 年暑假,我和须佳杰、耿建阳同学一起加入

件,再到电路图的设计,之后的配件组装,大部分都由我一

了项目“基于 LABVIEW 的投篮机器人开发”,由王景川

人完成。2012 年的暑假,我除了参加英语的 GRE 考试之外,

老师与陈卫东教授指导我们。暑假中,我们几人主要分成了

基本都在准备机器人硬件的制作。虽然组装硬件是一个体力

几组,和其他几位同学一起在实验室进行平台的学习。本项

活,在炎热的夏日之下,我还是坚持了过来,总算在暑假结

目一共分为三部分:上位机,下位机以及硬件。当时我负责

束之前完成了硬件的组装。

的部分是上位机,对整个程序的流程有了一定的了解,这也 多亏了实验室的研究生学长们的指点。由于项目的工程比较

硬件结束之后便是软件了,而软件又分为上位机和下

庞大我们充分地利用了假期的时间,对投篮机器人的雏形进

位机。其中下位机的 LABVIEW 控制由实验室的大二同学刘

行了搭建。

成志负责,而我和另一名同学孙艾伦主要负责上位机的流程 算法设计。由于硬件部分的改动,很多过去的算法以及参数

在 2011 年的台湾机器人比赛之前,我们对机器人进行

都需要进行调整,在开学的几周中,除了完成平时正常的学

了一系列的改进和更新。虽然在机器人制作过程中遇到了很

业之外,我们频繁地进出实验室,对投篮机器人的各项性能

多困难,有些时候看似没有能力解决的问题,只要坚持下去,

进行检测和调试。

就会找到合适的方法;当觉得项目难以进行下去时,每次也 都能在研究生学长的帮助下获得新的启发。相信只要有着坚 持下去的决心,一定能够在接下来的时间中圆满完成项目。

目前遇到的主要问题有电机的 PID 算法的调整,由于 PID 参数对电机控制的影响非常大,同时也是平时调试的基 本,于是解决这个问题成为了下位机程序组的优先事项。而

在 2011 年年末,须佳杰同学和耿建阳同学与老师前往 台湾进行比赛。最终获得了第三名的不错成绩。 在接下来的时间里,我主要研究了上位机的程序,并

我在电机(轮子)尚在调试过程中的情况下,也尽量采用别 的方法来测试我的上位机程序。 在这段时间里,我主要从初始点到篮球搜索点的行进

参加了 NI 公司的 LABVIEW 程序的学习培训,对下位机的

算法,优化了过去的颜色识别方法,使得判断更为精准。除

构造也有了概念。2011 很快过去,我们将迎来的 2012 的

此之外,本次比赛的规则还有一些与以往不同的地方,例如

几项机器人大赛。

篮球架的定位,场地的分区,这些都对我的上位机程序的修 改造成了一定的工作量,但不管如何,这些都是将要被克服

在 5 月份的中国服务机器人大赛中,我们代表上海交 通大学也参加了比赛。在比赛临近的几周中,我们三人都十

的问题。经过我和组员们的协调,基本已经完成了整个流程 的制定。

分热心地对机器人进行各种调试。期间也碰到不少问题,但 基本都顺利解决。包括对于不同颜色篮球的识别,以及投篮 时的篮球架的识别。比赛地点定在了上海应用技术大学,在

在项目即将结题之际,同时也是比赛临近之际,我衷 心希望我和项目成员能在接下来的比赛中获得好成绩。

那里的体育馆,各个大学的参赛队伍进行了激烈的竞争,除 了我们投篮机器人之外,也有其他的家庭服务类机器人的比 赛在同时进行。最终,我们三人的小组获得了创新创意项目

在一年多的项目参与的过程中,虽然很忙但也很充实, 特别重要的是我的能力得到了锻炼。

的冠军,大家都感到十分高兴。 首先是专业知识的提高。在平时的学习中学习的都只 2012 年年中的比赛之后,须佳杰和耿建阳参加了学校

是课本上的理论知识,即使有考试,但也不一定能完全掌握。

的游学项目,去了美国俄亥俄大学学习,于是项目的负责人

在经过了实验室的学习后,书本上的知识得到了实践的机

便变更成了我,开始对 2012 年年末的中国机器人大赛和台

会,给了我充分理解知识,吸收知识的机会。在这一年里,

湾投篮机器人比赛进行备战。

我觉得学习过的基本电路理论、模拟电子技术等课程的知识


我们的心路

29

都得到了充分的运用,现在已经能够熟练的掌握,而这恰恰 是平时学习所学不到的。 再次是创新能力的提高。本项目由于要更换底盘,底 层的硬件部分从零开始,而排线和配件等都需要自己来设计 和布局,这和对着图纸模仿不同,而是需要自己真正的理解, 包括对比赛流程的理解,机器人任务的理解,在诸多不同的 排线方法中选出最合理,节约空间,不易故障的一种。在底 层硬件的搭建过程中,我前往空城加工铝型材等配件,画出 底层的电路图并修改,最后完成机器人的拼装,在这一系列 的过程中,仅仅有学习能力还是不够的,重要的创新能力也 得到了体现。 除此之外,交流和沟通能力也有了很大的提高。对于 这种项目,一个人的力量是微弱的,需要集合各个同学的实 力,各取所长,才能完成任务。在两位组员不在的情况下, 我也适当地起到了一个交流协调的作用,对每个参加项目的 同学的工作进行了安排。 这些能力对于还是大学生的我来说都是不可或缺的一 个部分,虽然项目的持续时间只有短短的一年,但其中的知 识却还能受用很久。一年的时间,虽然辛苦但也值得,毕竟 比起其他的同学,多了许多珍贵的经历。 在这里我还要感谢实验室里帮助过我的老师和研究生 学长们,没有你们的帮助,投篮机器人的制作也无法这么顺 利。希望在接下来的比赛之中,我们能延续交大学子的传统, 勤奋踏实,获得一个好成绩。

朱俊杰,电子信息与电气工程学院学生,“基于 LABVIEW 的投篮机器人开发”项目。该项目获得由臺灣機器人學會举办的 IROHCS 2011 国际机器人合作竞 赛篮球赛三等奖以及由中国自动化学会举办的 2012 中国服务机器人大赛冠军。


30 我们的心路

感悟创新、收获成长

随着现在全球化越来越快,地球各个地区之间的差距 在不断缩小。现代战争的发展,也对士兵们适应各种极端环

游睿

3. 良好的团队合作精神。 我们五个人来自电院 4 个不同的专业,可以说是一个

境和恶劣条件的能力提出了很大的要求。从灸热的沙漠战区

跨专业的合作。我们有一个共同的目标,共同的计划,又各

到潜力冰封的极地战区,都将对士兵的身体承受能力进行考

司其职,息息相关。我们有着很多默契,有的时候甚至不需

验。为了让士兵在极端气候下能充分发挥作战效能,我们小

要用很明显的语言来表达就能理解对方的意思。这都是靠我

组合作设计了一种能实现人体恒温的作战背心。

们在整个实践过程中不断积累和培养的起来的默契才得以 实现。良好的团队合作精神,让我们达到了事半功倍的效果。

该恒温作战背心采用一对基于 PELTIER 效应的半导体制 冷模块,通过一套专门设计的冷热交换系统实现连续制冷,

书本与实践相结合,学习与运用相结合,做事与做人相

并可通过电流逆向实现制热功能。背心内有循环液冷管路,

结合,我们在这次实践过程中,可以说是付出了很多,也得

能将人体的多余热量通过循环管路传导至制冷模块,以维持

到了更多。通过这次实践所学到的知识以及思考、发现、创

恒温背心内部较为适宜的温度。恒温背心外部设有涡轮散热

新的能力,都会让我们在今后的学习和工作当做受益匪浅。

器,在保持体积小巧的同时能提供较强的散热能力,及时将

我非常感谢学校和老师给予我这次机会,也感谢我的组长高

制冷模块热端的热量排出,以维持制冷模块较高的工作效

翔宇和组员王家彬、王励皓、王天安同学,我们一起辛勤努

率。背心内置高能锂聚合物电池,可提供较长时间的制冷,

力和付出,才换回了这次项目的圆满结束。我非常期待以后

此外还可以在背心外加装太阳能电板延长户外续航时间。

还能有这样的机会!

可是说这次科技创新活动,凝聚了我们整个小组所有 人的汗水、心血和智慧在里面。从前期课题准备、资料收集、 项目立项,到实际开始从计划到实施的所有过程,都是我们 五个人共同分工与合作,一点一滴的完成计划。这次科技创 新计划,让我的科研能力和实际动手能力得到了很大的锻 炼。具体体现在下面几点: 1. 善于思考,善于总结,善于运用。 我们刚接触这个项目的时候,自己仅有的专业知识是 无法满足这个项目的要求的。于是我们利用课余时间,学习 其他学科的知识。但是毕竟书本上的知识毕竟也是十分有限 的,于是我们利用实践和手头的资源,先实际操作起来,再 针对工程中遇到的问题进行分析、总结,从而得出一个较为 完备的方案。这样我们既锻炼了独立思考的好习惯,解决一 个问题的同时也积累了很多的经验和教训。这样我们也成熟 了很多 2. 树立责任心。 我们可以没有最优秀的专业水平,可以没有最闪光的 想法,但是在科研过程中,我们一定要有最强的责任心。无 论面对什么困难,我们都要迎难而上,有针对性的想出很多 办法来解决。虽然作为电院的学生,我们的学业压力还是比 较大的,但是做一件事就要把它做到最好,做到专时专用。 在整个过程中,我们是充实而快乐的。 游睿,电子信息与电气工程学院学生, 参与“恒温作战背心”项目。该项目作品已经在交大军训学生中亮相并试用,受到沪上多家媒体采访报道。并获得由 新加坡陈嘉庚基金会举办的陈嘉庚青少年发明竞赛二等奖以及由上海科学节能展示馆、上海交通大学、世界自然基金会和徐汇区教育局联合举办的上海市节 能之星暨科特彼勒杯绿色创想大赛二等奖。目前恒温作战背心样品已被上海市节能展示馆收藏展出


我们的心路

一次难忘的会议

31

傅之东

这次我非常荣幸能够由上海交通大学资助,于 2012 年

是等到自己在激波 - 边界层相关领域树立了足够多的声誉之

6 月 25 日至 28 日赴美国新奥尔良参加 2012 年美国航空宇

后才转头做低速的,最后他还很自豪地介绍他们那边的实验

航协会第 42 届流体动力学会议。四天的会议参加下来,做

设备很高级。

了大会报告,听了专家学者的演讲,也和教授专家们交流了 不少,受益匪浅。

经过不长的交流,我深刻感觉到做学术要做到研究课 题专一与广泛的协调统一。一个学者不能只盯着一个狭窄领

美国航空宇航协会(American Institute of Aeronautics

域做研究,尤其是脱离了博士阶段后,因为学术领域单一会

and Astronautics,简称 AIAA)是全世界最大的与航空航天

造成影响范围太小。特别是当今交叉学科研究兴起的时代,

相关的非盈利性组织,自上个世纪中期就开始举办流体动力

研究领域单一会阻碍进一步更优秀的学术成果的产生。另一

学会议,一年一度,今年已经是第 42 届了。参加会议的有

方面,做学术的面也不能铺得太开,特别是刚开始做学术的

来自美国、欧洲和全世界各地的教授、研究者、学生和从事

时候。因为此时经验积累不是很充分,如果不是特别天才的

航空航天相关领域研究工作的学者。

人物,普通人能力也有局限,很难在多个领域都搞出优秀的 成果。因此这位剑桥教授给我的启发就是,成为一个优秀的

整个会场被分成不同的小会场,每个分会场有各自的

学者,他的研究领域必须是由窄到宽,通过某一个相对狭小

主题,我的论文被分在叫低雷诺数涡物理(Low-Re Vortex

的领域作出优秀成绩并树立相当的学术声誉之后,再扩大研

Physics)的会场。我被安排在星期三上午做演讲。之前做了

究领域,从而进一步扩大影响力,做出更重大的学术成就。

一些准备,所以不是很紧张。大概花了 20 分钟做完报告之后, 我和底下的听众做了一些交流,还有一个来自密西根大学的

还有一点让我印象很深的是他们学术交流的气氛很轻

教授也向我提了两个问题。最后分会场的主席向我提了一个

松幽默,不是我原来想象中的一本正经,几个教授之间还会

比较尖锐的问题,他提的问题正好是我们现在正在做的东

互相开玩笑。比如我们这个会场里面,又一次有一次底下的

西,所以我只能回答目前这个问题我们还在研究。四天的会

一个和教授问演讲者实验的分辨率是多少,等演讲者讲完

议听了很多报告,了解了这个学科前沿的动态,如非定常空

后,主席回了一句说你的 CFD 计算有那个分辨率吗?底下

气动力学这一块主要做的还是前缘涡和翼尖涡这两个方面。

教授说:当然有啊,而且很高!但是主席来了一句:“啊,

研究的方法有数值和实验,实验设备也很高级,从来没看到

CFD 有着高到荒谬的分辨率!” 我们都大笑起来。通过这

过,长了见识。

段对话可以看出来主席作为剑桥的教授,他的理念独到之 处,他相信物理直觉,相信实验,不相信现在流行的计算

开会很重要的一个方面就是和各种著名专家学者交流。

CFD 这种人为制造出来的东西。不过这也是一家之言,现

我们见了和我们导师刘洪教授关系很好的两个教授,他们在

在也有大量的学者从事高精度 CFD 的计算,为了在一些复

美国教书。他们做的东西有 CFD 也有实验的,有些课题还

杂流动中进一步提高计算精度和分辨率,揭示细微的流动结

很有意思,和气象学有关,把基本的物理问题和气象问题联

构。包括会场中一些 CFD 教授趁他提出有关 CFD 问题时候,

系起来。我还很幸运的碰到来自 University of Michigan 的教

还不忘开他两句玩笑。由此可以看出国外的学术气氛就是很

授,我一说我是交大来的他就表示出了兴趣,说 UM 每年

有意思,每个人有自己独立的观点,也喜欢观点的碰撞。

有一百个学生从交大过去,聊完专业问题之后,我也顺便推 销了一下交大。最有意思的是我们这个分会场的主席,是来 自剑桥大学的,Prof. Holger Babinsky。他主要是做实验为

总之,参加这样的学术顶尖会议对我帮助很大,希望 以后能够再有机会接受基金资助多多参加这类的学术活动。

主的。他的研究观点是计算虽然方便,但是实验更重要。我 问他为什么研究涵盖流体力学的整个领域,亚音、跨音、超 音。他回答说这主要是和他的导师有关,他的博士导师是流 体力学的泰斗级人物 Michael James Lighthill。不过他提到他

傅之东,航空航天学院学生。“关于非定常飞行问题的基本空气动力学原理研究”项目立项人。该项目获得了 2012 年上海交通大学本科生创新成果展“十佳 项目奖”,项目论文《The investigation on the instantaneous force ofunsteady vortex ring flows》参加了由 AIAA(美国航空宇航协会)举办的 42nd AISS Fluid Dynamics Conference,并发表在《Proceedings of 42nd AIAA Fluid Dynamics Conference》上,另一篇论文《Numerical investigation of A NACA 0012 Airfoil in Oscillatory Motions》发表在《Journal of Aircraft》上


32 我们的心路

坚持的力量

我们的项目是在蔡国平老师的带领下经过艰难的一步

蔡明哲

有什么坎过不去呢?

步的探索最终完成的,在这一年中,我们有过迷茫,同时也 有过激情的讨论,我们有过想放弃的念头,因为实验对全是

然后大家都放寒假了,而我们还要留在学校,把实验

大一大二的我们来说实在是太困难了,但是我们最终还是坚

剩下的部分在蔡老师和他的研究生刘涛学长的帮助下顺利

持了下来,我们在一开始学习振动力学的时候有很多很多的

的完成。在其他同学已经放松两个礼拜的时候我们才终于迎

不理解,因为那时我们还没有理论力学的基础,完全是自己

来了属于我们的假期。虽然那段时间很苦,很累,但在实验

看书学习,那时大家一个礼拜见两面,每次见面都要讨论振

中学到的东西是在书本里得不到的宝贵的财富。很多东西没

动方程的推导过程和很多我们疑惑不解的东西,好在有认真

有经过实验,如果只是凭空想象,或者在草稿纸上写写画画

负责的蔡老师在一旁耐心地指导,我们才从一开始什么都不

就以为无懈可击大功告成的东西到了实验室才发现根本不

懂的毛头小子一点点地掌握了振动方程的推导过程,这也是

是你想象的中的样子…. 很多实验器材如果不好好了解认真

我们项目取得的一个关键性的进展!

研究,在操作的时候就很容易出问题,尤其是对于我们这些 没有任何科研经验科研背景的本科生来说更是如此。所以我

我作为我们项目的负责人,每次把大家召集起来开会

明白了一个道理:纸上谈兵终觉浅,绝知此事要躬行。

是我的职责,我知道大家都很忙,除了项目还有很多别的事 终于在我们大家的努力下实验部分结束了,我们得到

情,有时候要期中考试或是期末考试的时候,我们只好认真 复习功课,每个人的时间和精力都是有限的,我们只能在一

了比较理想的实验结果,蔡老师也是比较满意的。我们更是

堆繁杂的事物中和承重的功课中抽出时间来准备我们的项

开心,因为我们做完实验就可以写一篇论文尝试发表了!在

目,每次把大家召集在一起讨论的时候都很不容易,但我们

李超,洪文超,我和导师的共同努力下,我们花了大约一两

都在抽时间看与我们项目相关的文献,我们谁也没有放弃我

个月的时间完成了我们的论文,非常荣幸的是论文被《噪声

们的项目,只有这样才会有最后的两个十佳的证书的取得,

与控制》杂志采纳,这也算是给予了我们这快一年时间的勤

现在想想真是很不容易。

劳与汗水的一种肯定吧!我和大家都很高兴,这当然也和蔡 老师细心的指导密不可分!

记得期中答辩的时候,我们的准备不是很充分,那时 转眼就到了创新项目成果展的日子了,交大要评选出

都怪我这个负责人,PPT 做得有些粗糙,本来想通过口头把 我们的项目阐述清楚然后顺利通过答辩的,可是我的阐述也

十佳项目和十佳论文,十佳论文是要通过答辩然后由专家评

不很尽如人意,所以导致我们大家有些灰心丧气。但期中过

选出来的,我们安排了我们项目组口才最好的成员李超参加

后我们加多了见面讨论的次数,我们更多的在一起钻研,一

了答辩,不负众望,我们成功的获得了十佳论文的荣誉,这

起做实验,记得那时我们学习 Matlab,有很多困难,但在

当然也和我们之前发表的论文密不可分!十佳项目的评选

我们三个人的齐心努力下,困难都不是困难,很多程序的编

是在新图书馆大楼的大厅里面通过交大学生的投票评选的,

写我们都是在蔡老师的研究生刘涛学长的帮助下完成的,在

还记得我们那天是多么地紧张,因为我们的项目偏向纯科研

这里我也要衷心地向他表示感谢。

方面,不像其他一些项目偏向生活贴近生活,所以我们最担 心的就是同学们对我们的项目没有有兴趣,但我们还是吸引

本来计算机就不行的我在学习 Matlab 的过程中非常非

来了很多的同学投票给我们的项目,终于在我们的努力下我

常吃力,计算机语言对我来说就像是天方夜谭一样,可是在

们也成功的被选上了交大的十佳项目,两个十佳同时取得的

刘涛,洪文超和李超的帮助下,我的长进还是非常显而易见

项目在所有项目中仅有我们一个!我们感到相当的骄傲与

的,最终我们四个一同完成了程序的编写,这为我们的实验

自豪!蔡老师也对我们的表现很满意!

过程和仿真过程提供了强有力地支持。实验的时候我们几乎 我们的项目取得了今天的成就与我们大家的努力密不

每周都要去实验室,实验非常枯燥,可是我们都明白,科学 研究本来就应该耐得住寂寞,每个从事科学研究的实验员上

可分,通过这个项目的完成,让我们对于科学研究的个个环

辈子都是折翼的天使,这一点我们是深深地体会到了。在实

节个个步骤都有了新的认识与理解,让我们这些从来没有

验的几个星期里我们正好快要赶上期末考试了,所以大家真

接触过科学研究的本科生为今后的研究生生活有了初步的

的都很忙碌,要是晚上要去实验室,大家几乎都是要 11 点

尝试与体验,通过这个项目也让我感到了团队精神的可贵,

左右才能走出实验室,那段时光成了我们至今难忘的回忆,

因为如果没有大家的分工合作,我们的项目就很难顺利的完

现在回想起来真的都有点不可思议。那种在一堆繁重的功课

成。

下还要去实验室做实验枯燥的日子竟然都能熬过来,人生还


我们的心路

33

同时我也感受到了,有一个负责任的导师对于从事科 学研究的学生是多么地重要!我们很庆幸我们当初选择了 蔡老师,事实证明蔡老师确实是一位对学生认真负责丝毫不 马虎的好老师。另外,作为项目的负责人,成员的努力我都 看在眼里,感激在心里,等到最终答辩结束后我一定要请所 有成员和蔡老师好好吃顿饭! 最后我要再一次感谢蔡老师和项目的其他成员,没有 你们,就没有我们的项目,就没有我们今天取得的成就,谢 谢你们!

蔡明哲,船舶海洋与建筑工程学院学生,“柔性结构的载荷识别”项目立项人。该项目获得 2012 年上海交通大学本科生创新成果展“我最喜爱的大学生创新 项目”十佳。项目论文获得 2012 年上海交通大学本科生创新成果展“十佳论文奖”,发表在《噪声与振动控制》2013 年第 33 卷第 1 期,并参加了由中国 力学学会举办的第九届全国动力学与控制学术会议


34 我们的心路

一路向前

时光荏苒,亦如白驹过隙,转眼间我们的创新实践计

何东

认真和积极,大部分的工作他都自己完成了,从早起约电镜,

划进入了尾声。依稀记得刚加入小组时的兴奋与忐忑,记得

到摄制照片,从不埋怨我们组员,体贴入微,真的非常感谢

进入实验室的忸怩与紧张,也忘不了自己动手制作完第一个

组长。这期间我们组参加了上海交通大学本科生创新实践成

电极时的成就感,忘不了参加创新成果展获奖的荣誉感……

果展,当天上午,我来到图书馆摆放我们成果的展板前充当

回首这一年多的科创之路,有过欢笑,有过迷惘,从稚嫩到

讲解员。很可惜的是,我们材料学院的展板都在走廊的最里

成熟,从无措到沉稳,在磕磕绊绊之间,我们不变的,是一

面,来观看的外院同学不多,大都是材料院的其他小组同学。

路向前。

看着外院其他小组同学在拉票,本以为无人问津的我们会无 功而返,没想到除了最受欢迎奖之外,还有十佳论文奖。 “山

大二刚刚军训完,蒋奥克神秘地将我叫到教室外,邀

重水复疑无路,柳暗花明又一村”,我们瞄准了这个奖项,

请我加入他的创新实践计划。当我得知科创内容是关于贵金

悉心准备。蒋奥克写完 ppt 之后,我当作听讲的观众为他计

属表面电化学沉积的研究时,我兴奋地答应了,因为这是更

时,如此,我们排练了许久。最后,凭借蒋奥克在台上的精

偏向于化学应用的课题,而我在高中最喜欢的就是化学。加

彩发挥,我们真的做到了,被评委选为十佳论文之一。从自

入小组,我承担的第一个任务就是找到第三个组员,蒋奥克

己完成实验,到展示给他人,获得专家的肯定,我觉得我们

希望能男女搭配,所以我在班级女同学中寻觅合适的人选,

的项目涅槃了,真的羽化飞仙了!

就这样,马瑞雪加入了小组,我们的科创计划正式开始。 蒋奥克由于去台湾交流,项目的结题答辩工作由我来 作为新手,我们三个菜鸟在实验室观摩了许久,还是

完成。我们的创新点在于“超声”两个字,不同于一般的电

迟迟不能动手。项目的启动程序走得很慢,直到中期检查的

化学沉积,我们的样品在沉积过程中始终引入超声的环境。

临近,才让我们真正上心了。大二上学期的课程最多,我们

之所以这样做,是因为直接电化学沉积的铂颗粒大部分与基

三个几乎没有相同的空余时间,最后我们选择了中午的两个

体 ITO 玻璃的结合力比较弱,而引入超声后,结合力比较弱

小时来做实验。项目负责人蒋奥克与马瑞雪不是太熟,所以

的颗粒被震荡下来,留在玻璃上的都是结合力强的颗粒。这

我的首要任务就是作为团队联系的纽带,让大家彼此熟悉起

样得到的催化电极更适合实际应用环境。同时,我们的循环

来。我也去物资科购买了实验初期的装置和实验器材。中期

伏安曲线也表征我们超声后的电极催化活性也有了大的提

答辩来临前,蒋奥克花费了大量的时间准备 ppt,我也仔细

高,衰减的幅度也比未处理的要慢很多。应该说,当我真正

地查阅了师兄师姐的论文,希望能在导师提问环节可以帮他

了解了我们的项目后,我就认识到这个科创的意义所在。这

减减压力。最后的答辩表现很出色,三人均参与了问题的回

也是我认为我在结题答辩中必须展现给评委老师的。

答环节,我们真的是一个团队了。 在结题材料的准备中,我负责撰写项目的论文综述, 下半学期,钟老师成立了研究小组,每周开一次小组例 会,汇报各组的研究进展,介绍一篇相关的文献。正是这样

对我们的项目论文进行凝练。同时,在项目论文中,我完成 了研究背景的查阅和撰写工作。

的例会,让我真正开始觉得我们的实验像一个科研活动了。 我听着其他研究小组的工作报告,认真地记着笔记,体会他

在十佳论文中,学校选择了三篇作为创新年会的参赛

们的工作思路和实验方法,想着如何更好地进行我们的科创

论文,很荣幸,我们的成果得到了学校教务处的认可, 成

计划。那些论文则丰富了我的科学视野,对于什么是科研,

为其中之一。本来是负责人蒋奥克同学打算从台湾回来参加

怎么搞科研,我有了清醒的认识。这半学期的闲暇时间明显

年会的答辩工作,可是由于办理手续的不成功,最后决定由

地多了起来,我们出入实验室也更加频繁。这期间,我终于

我代表小组参赛。这对我来说也是一次大挑战,从以前的参

可以独立地从头到尾完成铂电极的制备和表征,当我拿着封

与者到现在的讲解人,我必须做好身份的转换。作为讲解人,

装好的铂电极,拿着电沉积完的 ITO 玻璃时,我觉得这么多

我不仅需要明白项目的原理和方法,还必须了解与此相关的

时间的投入值得了。一回生二回熟,团队的配合越来越流畅,

其他知识。在贵金属电沉积领域,基本的知识和检测手段必

分工协作,好不快活。马瑞雪同学和我都喜欢封装电极,蒋

须要熟透于心,如此,答辩才可有备无患,万无一失。

奥克负责电沉积。超声仪被我们搬上搬下,表面皿中的样品 越聚越多,我们的实践计划进行地如火如荼。

回顾这一年多走过的科创之路,看不到当初遇到困难 时的困惑,看到的是这一年来的成长。

暑假小学期,大家都留在了学校,打算做完创新实践 的最后一个大部分——表征我们的样品。负责人蒋奥克十分

首先,是对科研的认识有了根本性地改变。没参与科创


我们的心路

35

计划前,我对于科学研究只有模糊的概念,像大多数人想的

繁忙的博士学业中为我们演示讲解实验,耐心为我们解决问

那样,我以为科研就是一群身着白大褂的科学家在实验室里

题,感谢组长蒋奥克同学的认真负责,组建起我们和谐的三

废寝忘食的捣腾着瓶瓶罐罐;对于我们这些普通学生来讲,

人科创小队,谢谢马瑞雪同学为实践计划增添的一抹亮色。

是不够资格参与其中的。进去后才知道,是不是成为项目的

相信今后,我们三人一定会继续在人生的道路上一往直前!

酱油选手是我自己决定的:并不是所有的步骤和结果,导师 都已经安排好,我们按部就班就行,而是真的需要我们去想 解决的办法,参与其中;如果你积极地思考,贡献出自己的 那份智慧,那么你就不是可有可无的角色。 其次,我的实验技能得到了大大的提高。一是查阅文 献的能力从无到有。在参与项目之前,手边常用的搜索引擎 就是百度,不过在查找文献时往往吃力不讨好。加入项目后, 才发现我们交大各类资源的丰富。在实验的文献调研的过程 中,我学会了如何使用各种常用的文献检索引擎(如 ISI、 ELSEVIER、SPRINGER、中国期刊网、超星电子数据库等)。 而且在写其他课程的论文作业或者碰到问题时,除了向老 师请教外,我也学会了自己查找资料来理解。在知识方面, 得益于小组的每周例会,我对电化学沉积这个领域了解了很 多,在仔细阅读思考网上的文献之后,我觉得我的各方面知 识都增长了很多,对相关的国际前沿也了解不少。除了文献 查阅能力外,我的实验动手能力也有了长足的进步。不同于 高中大学的物理化学实验课,我们的实验不可能每一步都清 楚地写在书上,按部就班地完成就行,实验的仪器也不会有 老师给你提前准备好摆在桌子上,一切都要靠自己摸索。从 刚开始的晕头转向,常常发短信打电话询问师兄,到后来小 组互相合作能够制出样品,最后我可以从头到尾独立完成, 每一步我们都是在前进。 最后,还有一点个人的感悟。合作精神是我们项目组 可以顺利结题并取得优秀成果的基石,团队中的每一个人都 是付出了努力的,正是在我们三人彼此信任,互通有无的情 况下,我们小组的答辩才会如此顺利,最终获得了十佳论文 奖;有付出才会有回报,没有一年来进进出出实验楼的匆忙, 没有许多个急急忙忙从实验楼出来赶到上课教室的中午,我 们也不会完成计划目标。总结起来,就是我们三人在处女科 创项目上彼此扶持,一路向前! 大学生创新实践的这一年时光让我们成长了很多,学到 了很多。非常感谢给我们指导的钟澄老师,感谢刘杰师兄在

何东,材料科学与工程学院学生, 参与“ITO 表面贵金属颗粒的超声电沉积制备及其电催化性能研究”项目。项目论文获得 2012 年上海交通大学本科生创 新成果展“十佳论文奖”,论文经修改后以《Electrochemical preparation and characterization of Pt particles on ITO substrate: morphological effect on ammonia oxidation》的题目发表在《International Journal of Hydrogen Energy》上,并参加了由教育部、科技部举办的第五届全国大学生创新年会


36 我们的心路

点点滴滴,美好回忆

终于完成了基于 DSC 的两轮自平衡小车设计,也结束

金至卓

之后,回家过寒假了。记忆深刻,大年初四,我回到

了智能车国赛之旅,电磁组国赛一等奖,也算对得起这八个

了学校,参加新东方的 GRE 课程。整个学校里基本没人,

月来的努力和付出。一路走来,学到很多,感悟到很多;遇

甚至早饭都成了问题。那段时间过得非常艰苦,早上起床花

到很多人,很多事。撰写此文,记录一路走来的点点滴滴和

2 小时左右背单词,然后去上 GRE 课程,晚上 7 点多回到

美好回忆。

寝室开始研究两轮车,直到凌晨 1 点左右上床睡觉。每天 的日子就那么不断重复着。也就是在那个假期里,车模完成

2011 年秋季,参加了科创 7,认识了如今的两位导师,

了开环直立。

杨明老师和王冰老师。真正的“智能车”之旅开始了。与其 说是一个准备比赛的过程,不如说是一段学习的旅途。

开学后,进度又再次延缓下来,一来我和钱臻之都要考 GRE,二来当初领先其他组很多,也就自然有了松懈,以至

首先拿到了一个 IPP 项目,两轮车相关。虽然说当时

于我们组是第三组完成车模直立控速的小组。在我们之前,

还不知道两轮车是否是国赛赛题,但是这个确实是个人很

吕修文、李凌轩组还有林晖胡盛组,都完成了直立,所以曾

感兴趣的一个研究方向,于是乎就接下了。当初为了构

有那么一段时间,压力巨大,SJTU 还是卧虎藏龙的。

建这个实验平台,自学了 AUTOCAD,制作了一个车身, 用 MEGA128 单片机做了几板系统,当初就有意识的用

GRE 考完,获得一个不错的成绩,也就安心将注意力

CYBERDASH 来命名自己设计的系统板,从 CYBERDASH1.0

转移到智能车上了,那段时间一直有个瓶颈攻克不了,以至

到 1.1,最后到 2.0。不断更新系统板。当然,起初单纯地

于速度的控制非常糟糕,后来查明是由于串口发送扰乱了计

使用了加速度计作为传感器,车模一直没有站立起来。

时器中断,造成滤波时间常数的错误。纠结了很久,才解决 了问题。

10 月份的时候,王老师设计并制作的 CYBERDORM 板 子发到了我们手中,从那时候起,开始慢慢认识到王老师的

校内赛的冲刺阶段二号楼五楼一直很热闹,也认识了

厉害,或者说“可怕”。这是一位可以用一个国庆假期焊接

很多一起玩智能车的同伴,当然不仅仅局限于电磁组,也有

掉 40+ 套板子的人啊!由于王老师是 IPP 的指导老师,于是

光电和摄像头的同学。那段时间,时常一调试就不得不睡在

经常在科创 7 的课程后,偷师一点。还记得有次准备了一

实验室,那时候天气还比较冷,经常为此感冒。

个 list 的问题去请教王老师,直到管理员大叔把我们打发出 教室。

校内赛,排场挺大,当初自己心里明白,疾风队速度 比我们快,所以也就安心求个稳定的高速,拿个第二就可以

后来,两轮车的研究一直没有太大进展,也就是看看 论文,做做实验,但是多数以失败告终了。

了。轮到我们上场,60 秒试车的时候在连续 S 弯道冲出赛道, 但是个人觉得那是个意外,测试时速度给定 45,虽然冲出 了跑道,但是正式发车时将速度设定增加到 46,因为我了解,

2012 年寒假,王老师设计的校内赛板子下发了,也正

在同等摩擦力的这批 KT 板上,速度极限在 50 之后。也许

式开始了两轮车的研究过程。放假后,我们组三人都没有回

是凭借着对于车模的了解,这个大胆的提速顺利跑下来了。

家,桂冠将整辆车模的机械组装完成了,我也花了几天时间

校内赛之后忙于期末考试,选拔赛也进行了推迟。由于单片

从寄存器配置开始,将 S12 单片机的各个模块搞定,钱臻

机选型和分组问题,也纠结了非常长的一段时间,由于钱臻

之则花了大量时间研习论文。

之的离去,队伍变成了两人。原本也就打算和桂冠一起面对 选拔赛的。直到对手确定,时间敲定,个人掂量了一下,两

开始,我们只是用了加速度计来进行控制,效果一直 不好,直到我们尝试将数据发回电脑,MATLAB 分析后,我

个人面对对方联院 3 名大牛,压力略大。于是乎找新搭档 成为了当务之急。

们才意识到加速度计的噪声成为了阻碍我们前进的绊脚石。 于是,通过学习论文,开始研究卡尔曼滤波。还记得寒假过

当初没有多想,蹦出来的第一个人选,就是吕哲鸣。

了快一周,很多同学都回家了,我和钱臻之两人在寝室里非

正巧他也有时间参赛,于是乎直接拉入伙。事实证明,这是

常清苦,每晚研究滤波到深夜,直到我们看到非常出色波形

个正确的决定,吕哲鸣在后期团队中发挥的作用是不可替代

的时候,那种兴奋是难以言语的。

的。给了他几篇论文,和校内赛的车模,他用一周时间重构 了程序,也基本掌握了两轮车的控制方法,这个速度让我比


我们的心路

较吃惊。

37

紧急在体育馆的副馆用零碎的 KT 板做成了赛道,使用 正确的信号源进行调试,好在应对能力还行,现场对硬件电

进入选拔赛的准备,我评估了一下整个队伍的能力。

路进行了修改,强制增大放大器放大增益,解决了问题。

吕哲鸣的代码能力在我之上(事实证明,吕哲鸣的代码能力 是整个 2012 智能车队中最强大的),桂冠的机械能力在我

华东赛的发车也显得惊心动魄。4 号位发车,非常靠前,

之上(事实证明,桂冠的机械能力是整个 2012 智能车队中

亚历山大,头两次发车都冲出了跑道,于是只能通过降速来

最强大的),所以曾经是队内程序员的我,不应该继续写程

保证一个成绩。降速策略成功获取了一个还可以的成绩,无

序,而应该让最擅长的人来做最擅长的事。进入选拔赛后,

奈裁判和计时员的配合出现了重大失误,我们的成绩未被记

很多校内赛中不需要考虑的问题都慢慢需要考虑了。比如元

录。虽然现场给了我们第四次机会,但是和遗憾没有能够跑

器件的购买,方案的提出等等。于是我将重心逐渐转移到三

下来。

件事情上:1、后勤保障。2、提出需求和方案。3、队内磨合。 在现场卓晴老师的建议下,我们开始了申诉仲裁。也许 同时,在总结了校内赛的一些情况后,桂冠提出了“趴

是因为选拔赛已经遭遇过这类情况了吧,上半场没有成绩,

地车”方案,并且,由于其出色的机械设计能力,将这个方

所以当时心态比较好,很坦然。在老板的帮助下,递交了比

案付诸实践。趴地车重心低,在直立控制上有意想不到的出

较全面的申诉材料。下午上场,用保守的速度完成了比赛,

色效果,但是同时也带来一些问题。转向惯量的增加,直接

由于排名已经足够进入第二天的决赛,所以也就无视了上午

导致其弯道特性的下降以及对于电机的损伤。车模很难一直

的申诉。

在一个比较高的速度稳定运行。 第二天的决赛,倒序发车,总结了前一天的一些问题, 选拔赛终究来了,正向三圈发车,均以失败告终,而

临场对于零点偏移进行了比较仔细的纠正,对于速度的把握

对手在正圈取得了不错的成绩,所以所有的压力全部压到了

更好了一些,加上看台上吕哲鸣给我的测速信息,成功跑

身上。在搭档的提议下,放弃了 60S 试车,直接用一个确

完全程。也有惊无险的获得了华东赛区的一等奖,另一组

定能跑而且比较高的速度发车。取得了不错的成绩,顺利超

CYBER15 同样获得华东区一等奖

越了对手。对手反向的发车放手一搏,最后三次发车都不幸 冲出跑道。

华东赛结束,进行了总结。虽然两个组都获得了一等奖, 但是和几支强队相比,差距还是很大的。同济大学的两辆车

也许带着一些运气的成份吧,拿到了代表交大去华东

模,稳定而且跑出了华东区最高速度;东南大学的超声波传

比赛的机会。通过选拔赛,我觉得最重要的一点,是整个队

感器方案很有意思,常熟理工学院这匹黑马也让人惊叹。总

伍的磨合,开始慢慢变得默契。

之,需要改善的地方还有很多很多。

选拔赛后,老板给了要求:华东区一等奖,国赛资格。

队伍也进行了重新整合,桂冠前往创意组帮助机械设 计,修文,我和吕哲鸣组成了新的电磁组国赛队伍。与此同

华东赛的准备阶段,主要以机械结构的调校作为主要 目的,趴地车再次站起来,支架在测试了碳纤维之后,又选

时,我被任命为 2012 智能车队总队长,换言之,3 个组别 的队伍也就都要放在心上。

择了木头作为支架方案。和吕修文、蔡雄风、李凌轩组不同, 他们主要以参数调试为主,我们主要以方案选择为主。在学 校的调试应该还是不错的,谁知危险还在后面。

比较给力的是,国赛准备期间,我们租借到了电群新 建的乒乓房。瞬间地方大了很多,也足够搭建更大的跑道。 感谢给力的杨总管和林总管,设计了非常华丽的国赛准备赛

华东区比赛,来到了徐州,中国矿业大学,徐州工程 学院。在测试天,两组的车模都发生了莫名其妙的情况,都

道。进入全国赛的准备阶段,王老师也亲自操刀,帮我们设 计了板子。本着质量更小,重心更低的目标,全系统进行了

难以达到实验室的水平,而且相距甚远。上下午的调试,都

重新设计。车体重量从原本的 950 克降低到 770 克,重心

没有找到原因。后来查实,是电磁信号的原因导致车模转向

也大幅度下调。在经过了反复测试后,终于定下了前瞻和支

控制的错误。我们在学校使用的电磁信号源,它一直是坏的。

架方案。当然整个过程中,由于使用了新驱动,焊接的问题 折腾了非常久,花费了很大的经历和时间。


38 我们的心路

国赛的准备充斥着熬夜和通宵,心情跟着车速不断起

最后考虑到节省支架的原因,选择了保守发车。

伏,充满了惊喜,当然也有不少绝望的时刻。终于国赛到来 了,怀着忐忑的心情来到了南京,来到了南京师范大学。在

下午发车,支架又不争气地脱落了,第二次申请修车,

南京的第一晚,我们认识了厦门大学以及厦门大学嘉庚学院

让裁判和检修处的老师也很无语,但是规则允许,也顾不上

参赛的同学,两辆车模长得非常相似,甚至连电磁支架的高

面子上那么多问题了。最终预赛排名第 9。最后一天,决赛。

度和前瞻都几乎一模一样,那晚,和厦大的几位聊天到很晚。

从预赛的情况看,最快的中南民族大学速度达到 2.22 米每 秒。而我们实验室的最好速度是 2.208 米每秒,理论上,我

试车开始了,听学长说,国赛的 KT 板抓地力出奇地好,

们可以冲一下前三,拼个特等奖。不过在此权衡后,决定还

今日一见果然如此。抓地力的上升导致一开始测试非常不适

是保守一点吧,在这种档口有的时候难免有点退缩吧。这也

应,各种参数和实验室的测试参数有所不同,由于我们采用

大概是我发车最顺利的一次了吧。60S 测试圈很顺利,第一

的探头支架为木质结构,为了节省支架,所以各种提心吊胆。

次发车也顺利完成。最后以第 11 的成绩获得了国赛一等奖, 也是 SJTU 第一次在全国赛场获得电磁组的一等奖。

上下午的调试均没有获得太好的效果,于是晚上,来 到了老板们下榻的仙林宾馆,在宾馆中开始了调试。可能是

比赛结束后,接下来也就只有总结和整理实验室的事

“临时抱佛脚”吧,当晚调试的队伍非常多。我们和浙江工

宜还没有完成了。不管如何,本届智能车比赛终于结束了,

业大学的的队伍同一个场地调试,对方是浙江赛区二等奖,

好像做梦一般,感觉很短暂,但是提笔写写,又好像有说不

非常强大,但是同时也非常友好,一起调试也非常欢乐。那

完的话。

晚,修文发挥了巨大的作用,当方案确定之后,调试参数就 成为了最为重要的事情,而修文具备这一种重要的能力。那

如果真的要写感想的话,我觉得就是那么几点吧:

一晚,速度有了很大提升,基本可以达到实验室的稳定速度 个人能力和团队分工对于一个智能车团队同等重要。

了。

方案制定和参数调试对于一辆智能车而言同等重要。前期积 终于,国赛开始了,33 位发车,带着耳机、电池以及 相关工具,我下场比赛了,两位搭档在看台通过手机和我进

累和后程爆发对于成绩的提高而言同等重要。技术能力和心 理素质对于临场的比赛而言同等重要。

行联系。在测试场地上,一切都是那么正常,但是危机却就 在转角。

最后,感谢很多人。感谢杨明老师和王冰老师的指导 和帮助,这八个多月以来,学到很多东西,也成长了很多。

上场前,由于静电原因,单片机死机一次。重新启动后,

感谢机动学院的王春香老师和翁老师,在自己和后勤保障上

带着车开始 60S 试车时间,在这 60S,车模情况极度诡异,

给予非常大的支持。感谢电子电工实验室的张士文、殳国华

甚至感觉我难以驾驭它。60S 很快过去了,逼不得已,我必

老师借给我实验室,让我有地方折腾。感谢一路走来我的搭

须发车,第一次,车模在第一个弯道就冲出了跑道,不得已

档们:钱臻之、桂冠、吕哲鸣、吕修文。感谢给与过我帮助

进行了降速,可是第二次依然冲出了跑道。探头支架脱落。

的智能车队元老们:大师兄陆正辰、杨辰兮、王翌清、顾峰、 郦昂、王闯。感谢一起走过的电磁组的朋友们:蔡雄风、李

这个时候,我意识到问题没那么简单,需要一点时间

凌轩、林晖、胡盛、龚正、赵迤成、项祯祯、李铎。感谢一

进行检查。其实探头掉落是个小问题,但是借着这个由头,

起在二号楼调试的各组的朋友们,人数太多就不一一写名字

我申请了修车,并获得允许。修文很快下场,带着工具完

了。无论是那时调试的时光,还是后期为智能车队加油,给

成了修车。经检查,参数在 LOAD 过程中发生了混乱,重新

予我们鼓励。感谢光电组留下的遗言,闫成远、卓本刚、邵

LOAD, 问题解决了。此时,我们失去了 60S 调试,必须

云立、李昕辉、龚旭成感谢一路为我加油鼓劲的自动化系同

上场即发车。不得已,我再次将速度下降,为了上午能够获

学们。感谢父母,这大半年来,真的很少回家。

得一个成绩。运气不错,最后一圈顺利跑下来,成绩也不错。 上午排名第 8,下午的策略是冲还是保守,队内进行了讨论, 金志卓,电子信息与电气工程学院学生,“基于 DSC 的两轮自平衡小车”项目立项人。该项目获得了由教育部高等教育司全国高校自动化委员会举办的第七 届飞思卡尔全国大学生智能汽车竞赛电磁组一等奖,第二节上海交通大学智能车校内赛电磁组冠军,论文获得由教育部高等教育司全国高校自动化委员会举 办额第七届飞思卡尔全国大学生智能汽车竞赛优秀论文奖


我们的心路

39

努力才有收获

杨铠

在交大学习的几年时间里,我一直都在和书本打交道, 努力从课本里得到知识,却很少有机会去实践。上个学期, 在同学们的建议下,我报名参加了上海交大第四期大学生创 新实践活动,加入了姚先拥同学的高转化率自发电装置课题 小组,和其他同学一起动手实践,在实践中学习知识和处理 问题的方法,收到了不错的效果。

就是将减速电机与门轴连在一起,利用门轴与门之间的相对 运动直接发电,这样,简化了许多冗杂的机械结构,使得发 电的效率提高,更利于电路板、提示灯等其他电器附件的排 布,整个装置看起来也更加的美观合理,而且这样的机构, 利于装置的加工和对装置效果的调试。

从古至今,能源的利用效率一直与人们的日常生产生 活息息相关,历史上每一次在能源领域的巨大突破,都为人 类带来了更高的生产效率与生活质量,极大的推动了人类的 历史进程。而现代的科技活动,生产活动都极大的受制于能 源利用效率的低下,可以说,能源的转化效率以及对新型能 源的利用已经成为未来人类发展道路上的瓶颈,过多的资源 消耗和大量化石燃料的燃烧造成的环境污染也以严重影响 到人们的生活质量。我们所做的课题就是通过对一些日常生 活中实际应用的东西进行改造,提高装置的能源转化效率, 从而实现节能效果。 我们实际选取的装置是免维护自发电门禁系统,在日 常生活中我们在酒店里经常见到的门禁系统,往往都需要供 电系统的支持,才能发挥到门禁的作用,这样往往会由于停 电等原因是使得门禁效果失去,而且相对于门禁系统所需要 的能源而言,人们在每天开关门时所付出的能量被极大的浪 费了,我们正是考虑到这一点后认为,可以利用人们开关门 的能量来对门禁系统进行供电,从而实现节能的效果。 基于以往我们的成果,在此次大学生创新实践活动中 我们对门禁系统着重加强的有以下几个方面:一是对机械结 构的简化和提升,使得机械结构在能源利用方面变得更加高 效,在安装方面变得更加合理,整体效果变得更加美观。二 是对门禁系统在电路方面的具体化,使得门禁系统有更好的 功能。比如假如整流电路,进一步提高能源的回收效率,同 时利用电路对充电状态进行反馈,通过不同的电路设计来实 现系统缺电,充电,电量充满三种状态的反应,以及防止过 充电。经过我们几个月的努力,这两个目的基本达到,相比 于以前的门禁系统,这次的成果取得了很大的突破,在诸多 方面取得了令人满意的效果。 我在此次大学生创新实践活动中主要负责的是对机械 结构的简化,同时与组长姚先拥一起将我们的设计意图通过 加工做成成品。在这个过程中我收获了许多以前很少能够接 触到的宝贵经验: 首先通过小组讨论,确定了几个方案,我通过查阅机 械设计书籍,对一些不合理或是暂时无法实现的方案予以了 否定,对一些看起来很有效果但计算发现效率很低的机械传 动机构进行了总结和取舍,最后确定了一个统一的方案,那

其次,我加入到了加工的过程当中,由于我们整个装 置还处于实验的样品阶段,免不了在一些局部进行修改,而 受制于经费以及我们的项目理念,我们经常需要对做出来的 成品进行进一步的改正,比如在实际组装过程中,我们经常 会感到自己原来的想法与实际应用有着较大的出入,需要自 己动手去改变原来装置的组成结构,这样的工作由于自己以 前没有做过,所以经常一做就是一整天,虽然自己动手会花 费很多的时间,但是就最后的效果来讲无疑是值得的。在改 变的过程中,我的动手能力得到了大幅度的提升,尝试了很 多自己原来并没有尝试过的东西,尽管自己经常会陷入迷茫 或是感到疲惫,最终还是收获颇丰。 然后,在整个项目过程中,我们免不了要与社会上的 一些加工公司打交道,这提升了我们的社会经验,而其中最 有感触的一点是,我们的设计要求再转化为加工所用的工程 图时,总是难以达到我们的本意,这说明了现阶段我们只是 懂一些最基本的设计原理,但是实际的加工过程中一些重要 的细节与步骤,我们显然还无法很好的掌握,这也就是说我 们的知识如果不与实际加工过程相结合,就无法真正去发挥 它的作用。我们在这次加工过程中的经验不足,严重影响到 我们的加工效果,以至于得到的加工成品与现实还是有着很 大的差距,造成我们最后不得不自己动手进行精加工,而又 受制于加工工具的限制我们很难去把一些东西加工的尽善 尽美。 最后,我在项目组中得到的最宝贵的经验是统筹和规 划能力,由于做项目的经验不足,一开始,我们只是进行了 任务的分工,而没有计划出很明确的时间表,这使得我们在 做具体工作时很难同步起来,最后发现这样由于工作的不同 步造成了工作效率的低下。同时规划能力也体现在将创新实 践与平时课程任务协调起来,由于创新实践是我们课外的兴 趣,所以如何在完成平时学习任务的同时做好它显得十分重 要,在这几个月里我逐渐适应了这样的学习生活节奏,可以 把学习与实践良好的协调起来,在努力学习的同时,充分享 受这个创新羡慕带给我的快乐,可以说收获颇丰。 总而言之,假如大学生创新实践活动使我的大学生活 更加丰富多彩,让我有机会学以致用,在实践中增长阅历提 高自我,得到了与学习过程中不一样的快乐,这次实践使得 我变得更加自信与投入,也更加懂得合作的重要性,对于今 后的学习工作有着重要而深刻的意义。

杨铠,机械与动力工程学院学生。参与“高效能量转化率自发电装置的研制”项目。该项目获得了上海节能之星暨“卡特彼勒杯”首届上海交通大学绿色创 想大赛一等奖,由台湾国立交通大学举办的台湾东元杯科技创意竞赛佳作奖以及由国家教育部高等教育司举办的第四届全国大学生节能减排社会实践与科技 竞赛特等奖


40 我们的心路

科研尝试和好奇心的驱使

邱雪婷

与这个创新实验项目相伴着走了一年半,这是我第一次

前期我们需要外出采集地表水样和活性污泥的样本,这

在科研上的尝试,它的每一个细节对我来说都是新奇的。这

个野外操作的过程是很有趣的;在溶藻菌观察和筛选阶段,

一路,我必须一点一点地学习,一步一步地摸索,锻炼科研

主要集中在微生物学方法的应用上,工作量极大。计算下来,

思维和方法,战胜自己的弱点和缺陷。可以说,创新实验项

我们采集的 70 份左右的水样中,平均每个水样有 5 种细菌,

目带给我的不仅仅是做出的那些实验成果,更重要的是这次

经过前期筛除,后来还是分离了 100 多种纯种单株细菌。

科研的初涉让我能够完整地体验和认识科研的轮廓及意义,

划线、分离、培养、接种、观察溶藻效果,这个循环往复的

让我明白科研的驱动力来自于对未知世界奥秘的好奇心,这

实验过程伴随着需要大量的细菌培养液、藻培养液、琼脂平

个动力是最美丽、最强劲的。

板的制备以及酸缸浸泡洗刷平皿。我们再也不是那个在实验 课上老师把一切实验仪器和材料准备好的“省事”学生了!

1.“意外”的鼓励

每一点工作都需要自己去完成。再后来的藻细胞计数,电镜

因为公共卫生学院有本科生导师制度,我于 2009 年上

标本的制备,以及耐热毒素实验,我都体会了到科研的严谨、

半年(大一下学期)就开始接触学院环境卫生教研室的几位

琐碎和艰辛。

本科生导师。在跟他们学习的过程中,我开始了解一些课题, 参加一些教研室的阶段性总结科研进展的例会。这是我最初 对科研的接触。后来跟着导师们及学姐参与过动物实验、微 生物实验等,那是对实验的好奇。2010 年 9 月,当我看到 创新实验项目申请通知的时候,我还在犹豫我有能力承担起 一个项目吗,导师却鼓励我要试一试,这是一次机会。 我开始查阅文献,思索自己应该选择什么角度切入。 考虑到实验室条件及之前跟着导师做纤维素降解菌的实验 经历,我决定从溶藻菌开始做起。查阅大量文献,请教导师, 设计路线等等,我完成了项目申请表。我焦虑地等待审批结 果,因为这意味着我之前的努力是否有价值继续下去。意外 的是,“国家级”项目的审批结果传达给了我。这是一次莫 大的鼓励,我知道这个“意外”不是真正的意外,自己用心 积累的实验经历及查阅文献的能力、导师的指导,都是我能 够拿到这个项目的必然因素。

(电镜观察的趣事:这幅图是意外拍摄的,其实是操 作员忘记把之前别人的肾脏组织标本取出,我的细菌和藻细 胞样本就与之叠加在一起出现的一副我认为挺有别样美感

2. 实验经历

的照片。)

作为组长,在项目开展过程中,需要处理很多宏观和 细节的问题。对于技术路线的把握和适时的调整,对于实验 方法的选择和摸索,对于时间和人力的安排和统筹等等,这

3. 困境和应对 如前所说,前期筛选溶藻菌的工程量巨大,是我们面

些大大小小的方面都在考验着我。硬件设施是我能够利用的

临的第一个困境,也是第一次体会到大海捞针的飘渺和极大

实验室的设备和仪器,能够投入实验的项目经费;而软件设

的喜悦感。每周都在拼命的培养细菌和藻细胞,每一份水样

施则取决于项目组的人力和才能。

中的细菌的分离、提纯、溶藻试验观察,我们是分批进行的, 有时候辛苦了好多天,结果是一株有效的溶藻菌都没有,那

文献查阅能力必不可少,团队协作能力至关重要,实

种漫长和遥遥无期看不到希望的失落,是我们必须承受的,

验操作的严谨性是基础。我们小组由两位同学和一位导师组

也会想如果一株也没有,那不是这些辛苦都白费,还要重新

成,团队小一些有好处也有弊处,好处就是我们能比较方便

开始?!然而,经过 2 个月的筛选,我们确定了首批有效

地集合并讨论实验方案,弊处就是在某些时候会显得人手不

的溶藻菌。这种喜悦和成就感,简直让我们有一种被上天眷

够。导师还未去新加坡交流学习之前,我们三个人会在做完

顾的感恩情怀!

实验吃饭的时候讨论课题的情况,分配任务和安排时间,总 体来说是有条不紊的。

第二次遇到最大的瓶颈,是如何确定溶藻菌的效果。 我们根据文献检阅的方法,想利用分光光度计测定藻细胞的


我们的心路

41

叶绿素 a 含量来作为溶藻效果指标,但无论如何都重复不

心也依然会有个别污染的状况影响实验。在无菌操作以及平

出文献中提供的最佳波长下的浓度曲线,宣告该实验方法失

皿酸浸清洗的过程中,我很多次被火焰烫伤或强酸灼伤,有

败。后来我们采用了血细胞平板计数法,虽然比较费时费力,

一段时间左手五根手指没有一根是不受伤的;偶尔仪器操作

但是比前者更加适用于该项实验研究。

也会有疏忽,有一次水浴锅忘记关,差点儿出事情。这些教 训我都会深刻地记着,因为实验做好的前提,就是对别人和

项目开展的后面一年,也就是 2011 年初的时候,导师 前去新加坡学习,我搬到仁济临床医学院学习和实习,时间

对自己负责。 并且我一直在小组里强调,搞科研不能打着 保护环境和造福人类的旗号而污染环境、浪费资源。

和空间都成了我们项目进展的阻碍。为了不耽误实验的开 展,我调整了部分路线,首先集中在之前制备好的电镜样本

这一段路,喜悦和辛苦并行,每次我的身体打退堂鼓

的观察研究,这就减少了很多实验条件的准备工作,把一些

的时候,我的内心总会涌出一股动力激励自己,那就是想探

复杂的需要大量时间的工作放置到周末和假期。那个时候,

知未知的好奇心的驱使。尽管后来已经完成实验预期目标,

我经常下课或者下班后从浦东仁济医院赶回实验室,一般晚

我依然想继续做下去,因为我想知道为什么我们的溶藻菌会

上 11 点才回去,有几次甚至在凌晨 1 点钟回到宿舍。辛苦

有杀藻作用,机制是什么。到现在结题为止,我依然在继续

和劳累是肯定的,但看到实验有突破的时候,我们真的幸福

实验,因为我想知道这种耐热毒素到底是什么,它诱发的分

激动地难以抑制,那一刻觉得多辛苦都值得!如今回头望

子通路是什么。这就是好奇心,这就是让我没有办法放弃探

去,我会感动于小组的坚持和创造力,还会感恩这一路我多

索未知的动力,我喜欢这种探索的感觉。

收获的每一份经验和喜悦。 这一年半的经历,形成文字总觉得局限。那一丝一毫 4. 收获及未来的路

的情绪刺激也只有我们自己能够真切地体会到。我戏称那些

细数我在这个过程中的成长,我已经分不清到底我之

溶藻菌就像孩子一样,让我总是倍加小心的爱护它们。如今

前具备什么后来又在这个过程中潜移默化得到了什么,因为

虽然工作需要课题形式上的结题,但是我对其探索的欲望还

我是一个整体,这个过程我强化的能力和知识,都是我的财

未停息,我想继续做下去,尽可能阐明这些现象和机制,为

富。

治理水体富营养化做出一些实际意义的贡献。 在实验方法上,我从原来的支离破碎的想法慢慢变得

能够有条有理、有依有据的系统设计实验。在创新思维上, 我明白最真实有用的创造来自于朴实的想法和执念。立项之 初我就在想,水体富营养化了,那就应该用本来就有的东西 经过适当的调整之后去治理去应对,那就是生态平衡。我希 望找到淡水体中的细菌去平衡富化的状态,这就是本实验创 新点的来源。在研究过程的创新上,灵感则是源自于对于实 验方法的准确而恰当的调整和应用,不是所有的经典和权威 都适用于你的想法和实验,而我们要做的就是在不违背科学 客观真实的基本原则上,把实验方法灵活地应用到自己的试 验中,比如用血细胞平板计数藻细胞,用透射电镜观察藻细 胞形态变化,用动物细胞的凋亡模型来模拟原核生物浓绿微 囊藻的凋亡机制等等。 在实验操作上,我明白无论多么细心都不为过,不管 是实验的严谨和准备,还是在仪器和自身的保护上。我们的 研究中,无菌操作贯穿整个始末,但在这个过程中即使很小

邱雪婷,医学院公共卫生学院学生。“淡水溶藻菌的控藻效果研究”项目立项人。项目参加了由教育部、科技部举办的第五届全国大学生创新年会,论文获 得第五届全国大学生创新创业年会十佳论文奖,并发表在《2011 年环境污染与大众健康学术会议论文集》及《上海交通大学学报(医学版)》


42

第四篇 ——创新,硕果累累 创新的路上,我们硕果累累。一篇篇论文,一件件

实物是我们的果实,一项项专利一项项大奖是对我们的 肯定。一路的荆棘坎坷算什么!我们走到了最后,我们 胜利地微笑!


创新,硕果累累

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68 创新,硕果累累

柔性结构的载荷识别

项目成员 : 蔡明哲 李超 洪文超 指导老师 : 蔡国平

项目简介: 项目以柔性悬臂梁为对象,采用 Euler-Bernoulli 梁模型, 完成了各阶独立模态运动微分方程的推导,开展载荷识别与 主动控制问题的研究,给出一种基于变结构控制算法的载荷 识别方法和控制律的设计方法。利用 Matlab 开展了悬臂梁 的激振与载荷辨识的数值模拟;开展了基于 DSP 的悬臂梁 的激振与载荷识别的相关实验探索。研究结果显示,所给方 法能够有效地辨识出结构所受到的外部载荷,离散变结构控 制律能够有效地抑制梁的弹性振动。 控制 压电片

特色创新:

铝合金 柔性梁

根部 应变片

(1) 采用 Euler-Bernoulli 梁假设推导了柔性梁的运动微 分方程,利用模态的正交性,推导出柔性梁在独立模态运

激振 压电片

抬升 电路

压电功 率放大器

DSP

动方程;给出了离散变结构控制律与扰动力观测器的设计方

应变 放大仪

法;研究中,以等截面柔性梁的为研究对象,采用离散变结 构控制与扰动力观测器对柔性梁的激振开展扰动力的辨识 作用。 (2) 采用 Matlab 数值模拟,采用独立模态控制方法对

计算机

信号 发生器

悬臂梁的振动进行模拟,利用离散变结构控制与扰动力观测 器开展对悬臂梁的数值模拟;取悬臂梁的前 10 阶模态进行 梁的模拟,对梁的第一阶模态运动进行控制;利用悬臂梁的 控制振动模型,对离散变结构控制与扰动力观测器的参数值 进行探究。 (3) 采用 Matlab 数值模拟,对具有初始偏移平衡的悬 臂梁的振动开展离散变结构控制与扰动力观测,并对其中的 控制参数做出优化,得到了良好的控制与辨识结果。

真实激励

100

辨识结果

(4) 利用基于 DSP 控制卡开展悬臂梁的振动实验研究, 完成了实验的相关设计,并且通过 DSP 的二次开发,完成 了相关控制程序的编写;通过对扰动力观测器的修改,进行

0

项目成果: 该项目获得 2012 年上海交通大学本科生创新成果展

压电电压/V

了载荷识别的有益探索。

-100

“我最喜爱的大学生创新项目”十佳。项目论文获得 2012 年上海交通大学本科生创新成果展“十佳论文奖”,发表在 《噪声与振动控制》2013 年第 33 卷第 1 期,并参加了由 中国力学学会举办的第九届全国动力学与控制学术会议。

10

12

14

时间 t/s

16

18

20


创新,硕果累累

ITO 表面贵金属颗粒的超声电沉积制 备及其电催化性能研究

项目成员 : 蒋奥克 何东 马瑞雪 指导老师 : 钟澄

项目简介: 项目提出采用超声电沉积法直接在 ITO 表面制备具有良 好结合性的贵金属颗粒。具体是通过电化学沉积的方法,并 在沉积过程中引入超声场。首先,项目研究了引入超声会不 会导致电沉积时间加长的负面效应。通过对比电沉积过程中 的计时电位曲线,发现超声实验组除了电势略高及曲线稍有 起伏外,与普通电沉积的曲线几乎一致,说明引入超声并不 改变电沉积的时间。其次,项目研究了超声对沉积 Pt 颗粒 与基体 ITO 表面的结合力的影响。将制备的两组样品都放入 功率设为 80W 的超声波发生器中超声震荡 7min,模拟并 加速现实中震动干扰,然后利用 SEM 观察样品表面 Pt 颗粒 的黏附情况。结果发现,超声实验组组大部分颗粒还保留在

(a) 超声电沉积制备得到的 Pt/ITO 电极 SEM 图像

ITO 电极表面,而普通电沉积制备的电极经同样的超声震荡 处理后,仅有少部分颗粒保留在 ITO 表面。由此表明,电沉 积中引入超声,可有效增强电沉积 Pt 颗粒与基体 ITO 的结 合力。最后,项目证实了引入超声场所制备的 Pt/ITO 电极 拥有更佳的电化学稳定性。利用 Pt/ITO 电极在 H2SO4 溶液 里的循环伏安曲线,项目组研究了两组样品的电化学稳定性 利用超声波的空化作用、增强电流效率作用及淘汰弱结合颗 粒的综合作用,最终在 ITO 表面获得具有良好结合性的贵金 属颗粒,并将制备的贵金属 /ITO 电极用于电催化中。目前 还未有报道涉及采用超声电沉积法在 ITO 表面制备贵金属颗

(b) 普通电沉积制备得到的 Pt/ITO 电极 SEM 图像

粒。因此该研究不仅在材料制备方面有明显的实际意义,还 在探讨外加超声作用下,贵金属颗粒在 ITO 表面的沉积机制 方面具有一定的科学意义。

特色创新: (1) 提出了一种简便且无需引入任何有机粘合分子的方 法在 ITO 表面制备贵金属颗粒,即电化学沉积法并引入超 声场 . (2) 探讨了外加超声场作用下,ITO 表面贵金属颗粒的 沉积机制。 (3) 给出了超声电沉积制备的贵金属 /ITO 体系在电催化

(c) 超声电沉积制备组经过 15min 超声振荡 SEM 图像

领域中的应用。

项目成果: 项目论文获得 2012 年上海本科生创新成果展“十佳 论文奖”,论文经修改后以 Electrochemical preparation and characterization of Pt particles on ITO substrate: morphological effect on ammonia oxidation 的题目发表在 International Journal of Hydrogen Energy 上,并参加了由教 育部、科技部举办的第五届全国大学生创新年会。 (d) 普通电沉积制备组经过 15min 超声振荡 SEM 图像

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70 创新,硕果累累

基于 DSC 的两轮自平衡小车

项目成员 : 金至卓 钱臻之 耿健阳 指导老师 : 王冰

项目简介: 项目以第七届全国大学生智能车竞赛为背景,介绍了 两轮自平衡智能赛车控制系统的软硬件结构和开发流程。 该比赛采用大赛组委会统一指定的 C 型车模,以 Freescale 半导体公司生产的 32 位单片机 MK60DN512VLQ10 Kinetis AR-Cortex (M4DSC,Digital Signal Controller) 为核心控制器, 在 CodeWarrior IDE 开发环境中进行软件开发,要求赛 车在未知道路上沿着通有 20KHz 电磁信号的线以最快的速 度完成比赛。整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路 设计及信号处理、控制算法和策略优化等多个方面。 为了提高智能赛车的行驶速度和可靠性,对比了不同 方案的优缺点,并结合 Matlab 以及 Labview 仿真平台进行 了大量底层和上层测试,最终确定了现有的系统结构和各项 控制参数。车模使用飞思卡尔加速度传感器 MMA7260 以 及村田公司 ENC-03 陀螺仪进行卡尔曼融合,获取车模直立 姿态。使用电容电感组成的谐振电路检测电磁信号幅值。通 过二轮差速进行车模的转向。 项目研究两轮小车的自平衡功能以及用电磁探头采集 信息,通过飞思卡尔 DSC 控制小车在较高速度下完成巡线 任务。在平衡方面,包括静态平衡和动态平衡,使之在不依 靠外力的情况下在静止、运动状态中均保持平衡,并具有较 好的动态响应特性。能够完成变速前进、后退;不同半径转 弯;急停等较高难度机动动作。配合探头,能够对于不同的 路线给出最优速度和控制参数。在小车不跌倒的前提下,尽 可能提高速度和可靠性。

特色创新: (1) 使用飞思卡尔 DSC 作为主控单元。 (2) 强调平衡器的动态性能。 (3) 使用两轮自平衡器为巡线平台。

项目成果: 该项目获得了由教育部高等教育司全国高校自动化委 员会举办的第七届飞思卡尔全国大学生智能汽车竞赛电磁 组一等奖,第二届上海交通大学智能车校内赛电磁组冠军, 论文获得由教育部高等教育司全国高校自动化委员会举办 额第七届飞思卡尔全国大学生智能汽车竞赛优秀论文奖。


创新,硕果累累

基于 RoboCup@home 家庭服务机器 人竞赛的导航控制技术开发 项目简介: 项目主要依托于交龙机器人平台,做导航技术的开发与 维护。在家庭服务机器人中,导航、控制部分是最基本的模 块与核心,导航是指机器人在家庭环境内通过测距传感器建 立环境地图并依靠地图实现自定位、准确行驶至目标点以及 躲避环境中的障碍,即解决机器人的行走问题;控制是指机 器人的任务规划问题,在家庭服务机器人中,任务是多种多 样的,如何找到一种比较快捷、灵活的任务组织方法是决定 服务机器人项目成败的关键。通过对交龙导航技术的改进, 交龙机器人的跟随、避障等任务完成情况有了更进一步的改 善。家庭服务机器人的导航、控制方法将直接在 RoboCup 家庭服务机器人竞赛中验证,在这其中取得比赛经验和创新 方法思想。

特色创新: (1) 导航与控制平台在 RoboCup 家庭服务机器人比赛 的任务中具有开放性、可扩展性以及创新性。 (2) 研发了新的基于稀缺矩阵的新的导航技术算法, 在机器人导航定位方面上做出了创新性的研发工作。 (3) 对新的导航技术算法进行了验证,实践证明新算 法在跟随速度、避障有效性、处理突发障碍等方面都具有优 越性。

项目成果: 该项目获得了上海交通大学大学生“十佳”创新实践 项目以及上海交通大学最受学生喜爱的“十佳创新项目”。 并获得由 RoboCup 中国委员会举办的 2012 年中国服务机 器人大赛一等奖,创新创意项目比赛冠军,shopping 项目 比赛冠军,Robocup@home 项目比赛亚军,Who is who 项 目比赛季军以及 2013 年中国服务机器人大赛二等奖。

项目成员 : 王俊程 余扬 刘祺 王继梁 指导老师 : 陈卫东

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72 创新,硕果累累

基于搜索引擎的 Web 蜜罐检测系统设 计与实现

项目成员 : 白巍 潘道欣 指导老师 : 邹福泰

项目简介: 蜜罐是一种安全资源,其价值在于被扫描、攻击和攻陷。 所有流入 / 流出蜜罐的网络流量都可能预示了扫描、攻击和 攻陷。而蜜罐的核心价值就在于对这些攻击活动进行监视、 检测和分析。相比于其他入侵检测技术,蜜罐技术相对比较

自动生成蜜罐网页

简单,所需资源少,检测到的数据不仅真实,而且还可能捕 捉到最新的攻击方法。但是,蜜罐需要较多的时间和精力, 而且只能对针对蜜罐的攻击行为进行分析和检测,视图有

攻击

限,很多蜜罐只能做到被动式的等待黑客攻击,很难达到主 动吸引黑客的攻击。基于搜索引擎的主动式蜜罐和传统蜜罐

恶意关键词 爬虫索引

比,不仅可以更好的主动的引诱黑客攻击,而且可以不断更 新蜜罐的内容,与最新的黑客技术同步。这弥补了上面所述 的传统蜜罐的被动等待,试图有限等缺点。新式蜜罐系统在 发现 0day 漏洞上也拥有巨大的优势。 访问记录

特色创新: (1) 获得最新的黑客搜索关键词的方法。 (2) 根据已经获得的黑客搜索关键词自动化的构造符 合这些关键词的网页内容。 (3) 从蜜罐的日志和通信数据中分析出黑客攻击的异 常流量并分析黑客的攻击技术。 (4) 恶意搜索关键词识别算法已经在上海交通大学网 络信息中心的校园网络安全系统中得到使用。

项目成果: 该项目获得由教育部举办的全国大学生电子设计竞赛 信息安全技术邀请赛一等奖以及由上海市网络与信息安全 协调小组办公室举办的上海市信息安全技能竞赛团体运维 组二等奖,项目论文以 Detecting Malicious Queries From Search Engine Traffic 的题目被由 IEEE 举办的 2012 IEEE WiCOM 会议录用。恶意搜索关键词识别算法已经在上海交 通大学网络信息中心的校园网络系统中得到使用。

恶意搜索


创新,硕果累累

高效能量转化率自发电装置的研制

项目成员 : 姚先拥 杨凯 林俊 唐雷 指导老师 : 邵华

项目简介: 项目旨在研制一套相较于当前市场上流行的自发电装 置具有更高转化效率以及实用性的自发电系统。通过一些调 研以及实地考察发现,当前的自发电装置大多都是利用简单 的电路,将人们在无意识的活动所产生的机械能以一定的方 式带同小型发电机转动,并将电机转子来回运动所产生的电 能输送到电池以供之后的电能所需。但是这样的机构都存在 着一个缺点,那就是能量的转化率不高,由于发电机发出的 电压毛刺过多,并且由于充电电压的阈值较高,每次充电只 有少部分的能量能够被储蓄。 通过对自发电装置机械结构以及电路模块的设计,使 机械能更为高效地转化为电能。主要思路为: 1. 机械结构方面:通过巧妙的机械结构实现在一个运 动循环中,发电机的转子始终沿一个方向转动,这样电路结 构中就不用设置整流装置,而这样也就减少了能量的消耗, 提高了能量的利用率; 2. 电路模块方面:灵活运用各种电气元件,充分运用 为达到充电阈值部分的电能,并对电能电压进行消除毛刺处 理。

特色创新: (1) 利用开关门发电是一种逆向思维的结果,人们不 仅可以通过电来开门,也可以通过开门来发电。 (2) 发电装置结构简单,安装方便,成本低。 (3) 发电装置经济、环保、实用,实现了项目节能减 排的目的。 (4) 充分地利用了未达到充电电压阈值部分的能量, 提高了能量转化的效率。 (5) 对充电电压的毛刺部分进行处理,优化了充电过 程。 (6) 总体充电效率要优于市面上的自发电装置。

项目成果: 该项目获得了上海节能之星暨“卡特彼勒杯”首届上 海交通大学绿色创想大赛一等奖,由台湾国立交通大学举办 的台湾东元杯科技创意竞赛佳作奖以及由国家教育部高等 教育司举办的第四届全国大学生节能减排社会实践与科技 竞赛特等奖。

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74 创新,硕果累累

恒温作战背心

项目成员 : 高翔宇 游睿 荣任远 王家彬 王天安 指导老师 : 李劲松

项目简介: 恒温作战背心采用一对基于 PELTIER 效应的半导体制冷 模块,通过一套专门设计的冷热交换系统实现连续制冷, 并可通过电流逆向实现制热功能。背心内有循环液冷管路, 能将人体的多余热量通过循环管路传导至制冷模块,以维持 恒温背心内部较为适宜的温度。恒温背心外部设有涡轮散热 器,在保持体积小巧的同时能提供较强的散热能力,及时将 制冷模块热端的热量排出,以维持制冷模块较高的工作效 率。背心内置高能锂聚合物电池,可提供较长时间的制冷, 此外还可以在背心外加装太阳能电板延长户外续航时间。 经过实验测试,该空调背心工作性能良好,在 12V 电源输 入下功率可达 95W,在 30°C 以上的高温天气下可以有效将 背心内温度恒定于 26°C 左右,而在 0°C 以下的严寒天气下 可将背心内温度恒定于 40°C 左右 . 样机总重 2.8kg,工作 噪音低于 30dB(噪音主要由散热风扇和循环水泵造成)

恒温作战背心

制冷模块及循环泵

背心内部循环管路

正面温控器

特色创新: (1) 采用依据 PELTIER 效应的半导体制冷技术,通过特 殊设计自动调节空调背心内的温度以达到设定的温度状态, 实现人体恒温。 (2) 功耗较小,在小环境下使用完全可以替代传统的 空调,达到节能减排的作用。 (3) 该恒温作战背心除了满足单兵作战的降温需要外, 其技术还能应用于体育运动,野外勘探,军警执勤,高温行 业等,具有广阔的应用前景。

项目成果: 该项目作品已经在交大军训学生中亮相并试用,受到沪 上多家媒体采访报道。并获得由新加坡陈嘉庚基金会举办的 陈嘉庚青少年发明竞赛二等奖以及由上海科学节能展示馆、 上海交通大学、世界自然基金会和徐汇区教育局联合举办的 上海市节能之星暨科特彼勒杯绿色创想大赛二等奖。目前恒 温作战背心样品已被上海市节能展示馆收藏展出。


创新,硕果累累

基于 LabVIEW 的投篮机器人开发

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项目成员 : 朱俊杰 须佳杰 耿健阳 指导老师 : 陈卫东

项目简介: 本次投篮机器人的开发主要面向两个比赛,IRHOCS 机

项目成果: 该项目获得由台湾机器人学会举办的 IROHCS 2011 国

器人比赛和中国机器人比赛。比赛的内容为投篮机器人的制

际机器人合作竞赛篮球赛三等奖以及由中国自动化学会举

作,要求在制定的规则下,实现投篮机器人自动寻球,篮板

办的 2012 中国服务机器人大赛冠军。

定位,并进行投篮。小车的系统构架:由 RST 平台小车、 一台笔记本以及击球、抓球的机械结构、2 个激光传感器、 1 个摄像头构成。其中 RST 平台的小车为下位机,笔记本作 为上位机,两个激光传感器分别用于扫描机器人坐标和篮 板定位,摄像头用于篮球的颜色识别。下位机程序主要用 LABVIEW 编写,上位机代码用 VC 编写。投篮机器人的坐标 识别、运行控制方法直接在 IRHOCS 机器人大赛和中国机器 人比赛中得到验证。 项目完成了投篮机器人的硬件组装工作。利用 NI Labview 和 CompactRIO 完成了机器人的下位机控制。其输 入量为:机器人速度、机器人角速度、叉子运动指令、电磁 弹射指令。输出量为:当前机器人的位置(x,y,thera)、机 器人的状态(叉子的位置(0、1、2))。并且通过 socket

“交龙”机器人

TCP/IP 与上位机相连。利用 PC 和 VCMFC 完成了机器人的 上位机控制。其输入量为:SICK 激光传感器数据、URG 激 光传感器数据、摄像头图像数据、PC 的发送指令和下位机 发送的机器人状态信息。输出量为给下位机发送的指令。 PC 与下位机通过 socket TCP/IP 连接,与 SICK 通过 socket TCP/IP 连接,与 URG 激光通过串口连接,与摄像头通过 串口相连。完成了 VCMFC 中的程序调试。可以通过发送指 令让投篮机器人完成定点运行,捡球,投篮,传球等动作。 通过 Smart Vision 完成了不同颜色球的识别。最后还针对 2012 的比赛规则进行了修改了 LABVIEW 程序与部分上位机 流程

特色创新: (1) 系统可扩展性,以 Compact-Rio 为核心控制器的 机器人平台,其可扩展板卡的特性可以轻易满足不同功能机 器人的要求。 (2) 控制系统的稳定性与实时性,将 Compact-RIO 作 为机器人的核心,应用于机器人领域,大幅度提高了系统的

系统硬件结构图

DSP

稳定性,也有效的解决了机器人控制的实时性问题。

导航 电磁弹射

机构

(3) 编程环境的易用性,将 Labview 作为开发环境以 及开发语言,应用于机器人领域,图形化的编程有效的提高 了开发效率,并且 Labview 的简单易用性极大的降低了机器

应 变 放 大 仪

人软件的开发门槛。 (4) 上位机与下位机的独立性。上位机通过路由器建 立的局域网对下位机进行指令传输,下位机直接控制电机并 接受传感器返回的信号。各环节分工明确,便于管理和修改。 抓手

机 激光测距仪 构 限位开关

Com pact


76 创新,硕果累累

淡水溶藻菌的控藻效果研究

项目成员 : 邱雪婷 钱雨婷 指导老师 : 谭佑铭

项目简介: 水体富营养化(eutrophication)是指氮、磷等无机营 养物大量进入湖泊、海湾等相对封闭且水流缓慢的水体,引 起藻类和其他水生植物大量繁殖,水体溶解氧下降,水质恶 化,进而导致水体中其他生物大量死亡的现象。目前,水体 富营养化已成为世界性的水环境污染问题。其最显著的特征 就是蓝藻、绿藻等藻类大量繁殖,而鱼类、底泥生物等物种 则明显减少,物种演替导致生态系统的稳定性和生物多样性

铜绿微囊藻培养液经溶藻菌 N25 处理后的颜色 变化 A 为处理前,微囊藻呈现鲜艳的绿色;B 为经溶 藻菌处理 48 小时后,体系变为浅黄白色。

丧失。藻类的腥味异臭使得水体的感官性状大大下降,鱼虾 大量死亡,水体的景观价值和经济价值消失殆尽。藻类及其 毒素进入人类食物链后,不仅可能引起食物中毒和恶性肿 瘤,还将增加水处理技术难度,提高制水成本,甚至无法饮 用。 目前发现病毒、真菌和细菌对藻类都有一定的杀灭或抑 制能力,从水体中分离溶藻菌,并利用其控制藻类的大量繁 殖是近年来发展较快的一项生物修复技术。由于病毒和真菌 的培养较为复杂,且用他们处理水体后可能带来二次污染, 所以从原水中分离具有溶藻特性的细菌,经过驯化后用来杀 灭藻类具有更重要的现实意义和更广阔的应用前景。 现有关于溶藻菌筛选的研究报道多数集中在海水溶藻 菌分离和筛选,而淡水中溶藻菌的相关研究较少,且多局限 于实验室研究,应用研究相关的报道更为少见。 研究着手从淡水环境中分离出多株具有溶藻特性的细 菌,从中筛选出活性最强的菌种;探讨其溶藻特性参数,主 要包括溶藻现象观察、作用时间、溶藻率等;并初步探究溶 藻菌的作用机制,包括细菌作用后藻细胞形态结构的变化及 溶藻活性物质的研究。本项目的主要创新之处在于:从淡水 环境中分离出具有较高活性的溶藻菌,运用透射电镜观察了 藻细胞在溶藻菌作用下出现的形态学变化,并由此提出溶藻 菌分泌耐热毒素诱导藻细胞凋亡从而抑制藻细胞的可能机 制,该成果对生物控藻的理论和应用研究具有一定的意义。

特色创新: (1) 从污泥和地表水样中分离出溶藻菌,且具有一定 的溶藻效率。 (2) 在溶藻菌作用机制研究方面,发现溶藻菌分泌耐热 毒素,结合透射电镜观察到溶藻菌作用后的藻细胞形态类似 动物细胞凋亡的改变,本研究提出溶藻菌诱导藻细胞凋亡的 假说,具有一定的理论创新性。

项目成果: 项目参加了由教育部、科技部举办的第五届全国大学 生创新年会,项目论文获得第五届全国大学生创新创业年会 十佳论文奖,并发表在《2011 年环境污染与大众健康学术 会议论文集》及《上海交通大学学报(医学版)》

铜绿微囊藻经 N25 处理后的形态学观察 A 为阴性对照; B 至 F 为微囊藻经过 N25 处理 后出现的形态学变化


创新,硕果累累

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——创新,硕果累累


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尾声 ——创新,我们一路同行 创新的过程,像是一次登山,沿途有擦肩而过的荆

棘刺痛,有粗砺的山岩绊脚。很多人会抱怨登山道路的 坎坷,登山路途的遥远,害怕山中的荆棘和山岩。但一 旦克服了这些困难,就会发现,山顶有最美丽的风景。 越来越多的学生向往创新,越来越多的学生加入了大学 生创新实践计划的行列,越来越多的学生在动手实践、 自主学习中创造出属于自己的成果。上海交通大学张开 怀抱,支持更多的学生加入创新,实现创新。我们希望, 更多的你们,加入我们。我们希望,我们能一起,走出 一条创新的大道。创新的路上,我们一路同行。


创新,我们一路同行

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通讯地址:上海市东川路800号 邮编:200240


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