全國科普月 | 一場穿越未來的民生科普之旅
全國科普月活動精彩紛呈,引發了關於“科技未來發展趨勢”的熱烈討論。在活動現場,許多人腦海中浮現的第一個問題便是:“未來科技究竟是什麼樣子?”而這正是本次科普月希望從普通人視角展現的“未來科技”面貌。
九月的北京,秋風送爽。中國科協青少年科技中心(中國科協科普活動中心)精心策劃了以“智匯青春·科創成果向未來”為主題的展示活動,帶領現場觀眾開啟了一場“穿越未來”的科普之旅。
每一個展項,都是未來民生藍圖中的一抹亮色
“所有項目都經過嚴格篩選、反復斟酌,策展與布展也投入了大量精力。最終入選的科普展覽項目必須能代表未來科技的發展趨勢。”中國科協青少年科技中心的工作人員向媒體介紹道。參展項目不僅要緊扣“智匯青春·科創成果向未來”主題,還需具備行業代表性。
參展團隊均為各自領域的佼佼者,每一項創新成果都是未來的“民生樣本”,生動詮釋了“科學技術是為人民群眾服務”的根本宗旨。
自“協和號”退役后,全球民用超聲速旅行一度陷入沉寂。天目山實驗室與北京航空航天大學的科研團隊重啟“超聲速飛行”項目,同時也面臨著巨大壓力。項目立項之初,研發團隊在“研發成本、環保與可行性”等方面受到諸多質疑。
對此,研發團隊回應:“‘協和號’的退役並不代表超聲速夢想的終結,反而讓我們更清晰地認識到未來民用超聲速客機發展的核心挑戰,推動我們尋找更綠色、高效、友好的解決方案。超聲速飛行是未來的大趨勢,出行是重要的民生問題,作為科研人員,我們不能因噎廢食、畏懼困難。”
為解決燃油效率和聲爆噪聲等關鍵難題,天目山實驗室與北京航空航天大學通力合作,從無數種可能性中不斷排查,進行了數千次仿真模擬,經過多輪迭代優化,最終確定了滿足要求的氣動外形。
服務民生:未來機器人領域的創新前沿
腦機接口被稱為人腦與外界溝通的“信息高速公路”,是新一代人機交互與人機混合智能的前沿技術,有望成為推動經濟社會發展、改善民生健康的未來產業。
在“智匯青春·科創成果向未來”主題展示中,東南大學宋愛國教授團隊研發的基於腦機接口的柔性手部康復機器人系統及神經義肢手系統,成為全場焦點。
團隊研制出仿蜂窩結構的柔性驅動器,解決了現有柔性驅動器驅動力不足、無法雙向運動等問題。上百名中風患者使用該康復機器人三個月后,手部活動范圍與抓握力均顯著提升,不僅改善了日常生活質量,還恢復了部分自理能力。
康復機器人憑借體積小、易穿戴的優勢,能在患者日常生活中自然輔助其進行康復訓練,大大減輕物理治療負擔,提升患者的獨立性。隨著技術不斷優化與推廣,其應用將拓展至更多民生領域。
此外,東南大學科研團隊針對中央空調通風管道巡檢難題,研發出適用於復雜狹窄環境的管道機器人。該機器人集成雙擺臂履帶機構、多源融合定位(IMU+輪速計+視覺)及改進的YOLO異物檢測系統。相比傳統圓形管道機器人,其最大創新在於模塊化設計可適配矩形管道,並在狹窄空間(最小120mm×120mm截面)兼具拖拽救援與多模態感知能力。
該機器人可替代人工進入狹窄、污染管道,降低健康風險,巡檢效率提升3倍以上,還能通過異物檢測數據指導清潔維護,為運維行業節省人力與時間成本。
智能機器人的應用場景遠不止於此。受科幻電影《流浪地球》中人工智能MOSS的啟發,中國科學院深圳先進技術研究院司同教授團隊整合尖端機器人技術與高精度生物學實驗設備,旨在打造能自主執行復雜科學任務的“超級科學家”,讓MOSS從科幻走向現實。
“超級科學家”機器人由自動化液體工作站、“MOSS”本體及代碼控制系統三大核心組成,可7×24小時不間斷工作,將科研人員從繁瑣重復的實驗操作中解放出來。系統支持多語種交互(如中英法德意語等),能自動跟蹤識別視野內的物體與人,並對圖像進行分析和描述﹔MOSS還能根據指令自主操作液體工作站執行生物實驗,同時控制電腦完成網頁搜索或代碼運行等任務。
目前,該系統前期成果已發表ACS synbio論文,仍在持續完善中。科研團隊表示,未來將集成更多智能化模塊與分析設備,使其最終成為能獨立設計和執行實驗的“人工智能科學家”。
觸覺感知:感官交互領域的民生體驗
觸覺一直是“感官交互”領域的短板。出於對“感官失衡”現狀的關注,北京航空航天大學教授、中國儀器儀表學會力觸覺感知與交互專業委員會副主任王黨校教授帶領其科研團隊立足觸覺科普與研究雙重需求,打造了觸覺體驗空間——觸覺科學館,填補了感官沉浸的一大空白。
觸覺科學館系統劃分為四大功能區域,通過“觸覺閾限區—觸覺語義區—情感觸覺區—自然觸覺區”的遞進式布局,構建“評估-認知-情感-融合”的完整觸覺體驗鏈路。各區域功能獨立,又形成邏輯閉環。
目前,標准版觸覺樣品館已在多地展出,吸引大量用戶,反饋積極。與此同時,實驗室的電子皮膚技術突破了微觀紋理難以重現的難題,並獲得領域頂級期刊認可。團隊已啟動技術融合研發計劃,正積極推進電子皮膚技術與虛擬環境下高擬真紋理呈現的可行性驗証。
未來,觸覺科學館不僅將呈現自然觸覺樣品,還將通過電子皮膚技術,在VR環境中模擬各種真實紋理與界面,打破虛擬與現實的壁壘,實現泛在觸覺世界。
團隊還計劃將多年積累的觸覺技術與現有科學館融合,打造真正的觸覺科普與科研基地。例如在觸覺數字化領域、具身智能領域等,應用空間廣闊。
在觸覺感知數字化盲文領域,之江實驗室研究員、中國儀器儀表學會力觸覺感知與交互專業委員會常務委員楊文珍教授亦取得重大突破。我國約1700萬視障人士,觸覺是他們獲取信息的重要渠道。在信息時代,如何讓視障群體通過觸覺感知數字化盲文,關乎其文字平權的核心利益,也是推動弱勢群體共同富裕的重要環節。
壓電陶瓷技術曾是盲文觸點驅動的主要方案,但其知識產權掌握在美國、德國、日本等少數國家。楊文珍教授團隊另辟蹊徑,研發出基於電磁原理的盲文觸點驅動技術,打破了技術壟斷。2018年成功推出第一代供視障者使用的電磁驅動盲文智能設備,並形成系列產品。目前團隊又創新研制出第二代電磁驅動盲文智能設備,具備多語種、雙行、80方盲文等特性,為彌合“數字鴻溝”貢獻了中國科技力量。
腦機接口不僅將為醫療提供新解決方案、改善人類生活質量,還將對社會結構、經濟模式、民生保障等方面產生深遠影響。“智匯青春·科創成果向未來”主題展示,既科普了腦機接口的未來場景,也為民生領域的創新提供了方向與思路。
來源: 中國科協青少年科技中心
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