杭州男生造出新型无人驾驶自行车 获中学生全球顶级大赛优胜奖

近日,2021丘成桐中学科学奖总决赛落下帷幕,来自杭州第九中学的高三学生时沐朗,凭借“辅助驾驶自平衡自行车”项目,以全球前十的成绩拿下了总决赛计算机优胜奖和中国分赛区一等奖,这也是浙江省2021年唯一的“丘奖”。

“丘奖”全称为丘成桐中学科学奖,由国际著名华人数学大师丘成桐教授于2008年发起的面向全球中学生的科学竞赛项目,是中学生能直接参与的顶级全球赛事之一。

“丘奖”涵盖数学、物理、化学、生物、计算机及经济金融建模六个学科,多年来已经有超过一半的获奖者成功进入清华、北大、哈佛、麻省、耶鲁和普林斯顿等中外知名高校。

杭九中的时沐朗同学,拿到的是2021年“丘奖”计算机学科的全球优胜奖,他造出了一辆自行车版的“特斯拉”。

时沐朗的这辆自行车,拥有简洁流畅的车身,纯白的框架结构,外观看起来就非常前卫、酷炫。

与普通自行车不同的是,车把手上的“眼睛”和坐垫位置的激光雷达,可以把数据实时传回到自行车后轮上方的“中央大脑”,控制自行车保持平衡的同时能够按照最优路径行驶。

这个项目,时沐朗从2019年就开始关注了。“当时看到了清华大学发明的自平衡自行车,觉得很厉害,想开发自己的平衡与辅助驾驶系统。”从理论到实物,整个过程当中,时沐朗遇到了不少的困难。

“最难的就是控制自行车的平衡,自行车不能像汽车那样自由转弯,要满足自行车的运动学特性,研究前后轮的运动轨迹与运动学约束。”在造车的近一年时间里,他编写代码、做仿真实验、不断调试系统。最终在去年3月底顺利完成了整个自行车项目。

目前,这辆自行车“中央大脑”中的路径规划与决策模块,控制算法的等级在L2-L3之间,仅次于特斯拉Model3的自动辅助驾驶等级。

去年12月的“丘奖”全球总决赛,受疫情的影响,时沐朗参与了线上答辩。没能向评审团当面展示这辆自行车,时沐朗有些遗憾,但也踌躇满志:“优胜奖是对我创新成果的肯定,但在鼓励过后也给了我更多更高的期望,我准备继续参赛,冲击金奖。”

时沐朗小学就读于杭州市政苑小学,初中毕业于紫金港中学。对信息技术的兴趣,从小学三年级便开始了。“学校每周都有电脑课,通过接触各式各样的应用程序与益智游戏,这台神奇的机器迅速勾起了我的好奇心。”后来接触了C++、Python等编程语言,更加激发了他的兴趣。

四年级时,时沐朗动用了自己的压岁钱,买了主板、CPU、内存等配件,花了一个多星期,自己组装了一台便携式的小电脑。又用了一个月的时间,写了一个简单的引导系统,使这台电脑能够进行多系统切换与简单的文件读写。

时沐朗把同学们带到家里,得意地展示自己的作品。“一开始同学们还不相信,说肯定是大人帮我的,嘿嘿,可我爸妈哪会啊。”

五年级时,家里有一台报废的笔记本电脑,时沐朗“申请”使用,把笔记本直接拆了,把屏幕改装成了一块平板,用主机配合开发板做了一个能够实现人机对话的机器人。这项创新制作让家里人感到很惊喜。

“孩子捣鼓计算机,我们一直都很尊重,给他充分的自由。”有一次,时沐朗拉着爸爸去博库书城买书,买的都是计算机专业的书籍,说书里有配套的课程可以自学。旁边的大人都很惊讶,爸爸默默拿了几本儿童书一起结账,“孩子喜欢这些,就随便他吧。”

在指导老师杨涛眼里,时沐朗是一个聪明好学,对新生事物、尖端信息技术有敏锐感觉,喜欢捣鼓相关技术的学生,学习能力和动手能力都很强。

“他有个很大的特点,会主动查阅各种前沿学术论文。”杨老师说,时沐朗对信息技术很感兴趣,钻研得比较深,学得也很快乐。他常常会冒出很多想法,看到业内顶级会议或是国际期刊上有人发表过类似的观点,会很高兴地来找老师交流。见识过各种各样前沿的创意后,他开始不断涌现自己的新想法。

高二时,时沐朗在杭九中的香泡创艺文化节上,搬出了自己发明的“会写诗的机器人”。这个机器人搭载了他自己基于GPT-2框架开发的古文创作系统“雩文”,只要同学们随口说四个字,指定五言或是七言,他的机器人就能在明信片上写下一首律诗,他的摊位也成为那年香泡创艺文化节最热闹的义卖摊位。

与很多埋头钻研的“大神”不同的是,时沐朗是一个性格很外向,愿意主动跟人交流的人。说起感兴趣的线倍速,滔滔不绝。

杭九中是杭州市首批“智慧校园”建设示范校,有几次,科大讯飞的工程师来学校为智慧课堂系统提供技术支持,时沐朗主动跑过去跟他们聊天,甚至还发现了一些系统漏洞,连工程师都感到意外:“这个高中生,懂的还挺多。”

暑假里,时沐朗受邀前往科大讯飞合肥总部,修复系统问题的同时和工程师一起研发改善下一代智慧教学产品。

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