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新少年|Paul Jiang:奔赴热爱,科创编程达人的进阶之路

在2022-2023学年全校获奖名单的汇总名单上,Paul Jiang这个名字反复出现了10次,涉及的领域包括:英语、计算机、编程、发明、科技、人工智能等,带着对这位妥妥的“奖项收割机”少年的好奇,我们找到了他,在与他的直面对话中,了解了这位优秀的新哲少年,居于众多光环下的与众不同之处。

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两大发明

解锁国内外众多奖项



在新哲科创实验室里,有两件正在展示的发明作品非常醒目:一个是能检测卡路里的“卡镜”,另一个是防摔倒的智能拐杖,它们的创造都来自于Paul和他的同学们。


— Calglass 卡镜 —


卡镜是需要隆重介绍的发明项目,由Paul和他的团队共同创作。它是一款可识别卡路里的人工智能眼镜,发明背景主要基于肥胖、高血脂、高血糖等健康问题的扩大化、年轻化趋势,究其根本,与饮食习惯息息相关,卡镜的发明恰巧能够从根源上解决了此问题。卡镜拥有智能AI食物热量识别分析系统,在使用卡镜对食物进行拍照上传后,针对食物的分析数据会被上传至网站,网站可以清晰地向用户们展示食物热量的数据,并且根据这个食物所产生的热量,为使用者提供健康饮食的指导方案以及饮食管理计划。


卡镜项目开始于2021年的CTB比赛,在一年半的时间里经历了3次技术迭代,目前精准度可以达到96%。最初版本的卡镜只能通过颜色来识别食物的类型,在第二次迭代的阶段里,Paul加入了食物特征识别的功能;在第三次迭代中,借助人工智能程度的设定,极大地提升了判定的准确度,随着样本量的不断扩大,Calglass卡镜也将有更精确的结果输出。


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卡镜的创新之处

1. 新功能:相比于其他智能眼镜,卡镜专注于用户的饮食健康,提供所摄入的热量分析及饮食管理计划。

2. 新设计:目前市面上已拥有的眼镜框架并不兼容卡镜的硬件系统,所以Paul和他的小伙伴还独立开发设计了一款适配于卡镜硬件的智能眼镜框架。

3. 新算法:在AI图像识别的开发上,卡镜提出用于提升中餐食品识别准确率的神经网络级联算法。经数据对比,该算法准确率超过现代卷积神经网络。

4. 新数据:目前互联网上未存在完整的中餐数据集,本项目自主收集一套用于卡镜项目的中餐及水果数据集,填补了市场空白。

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在卡镜的设计过程中,Paul利用树莓派、3D打印技术、嵌入式技术等做出卡镜的原型机,再使用游戏本对神经网络算法进行训练;服务器的搭建,运用树莓派搭载嵌入式程序。其中,卷积神经网络级联算法是Paul对卡镜最满意的部分,也是他们团队独立研发提出的,并且该算法在卡镜的应用中能达到95%-96%准确率,该项算法的实现只需在小成本的3060显卡内就可以实现不错的支撑,极大的缩减了投入成本。

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始于兴趣,持之以恒,终结硕果!卡镜项目已经斩获国内外众多奖项,例如:广东省少年儿童发明奖一等奖 、2022CTB全国站 Regional Honorable Mention Award、2022华为云人工智能竞赛全国二等奖、2022青少年科技创新大赛深圳市一等奖。接下来,卡镜这项发明还将继续参加其他比赛。世上没有那么多天赋异禀,优秀的人总是努力地翻山越岭、披荆斩棘。真正用心坚持做一件事,时间会见证,也会给出答案!


— SMART ANTI-FALL CRUCH 

— 智能防摔倒拐杖 —


Paul的另一件个人项目作品——智能防摔倒拐杖,发明的灵感是来自他小时候的经历:有一次妈妈在去给他买晚餐过程中因路滑而摔倒,伤势很严重,当时他就想,如果有一个能够及时防止摔倒的拐杖,就能有效地避免这种情况的发生,还能为其他残疾人、老年人带来安全保障。


智能防摔倒拐杖的工作原理是:拐杖的驱动组件与防摔组件构成导杆机构,驱动组件的移动端沿着拐杖主体做往复运动,来带动防摔组件的转动,使防摔组件展开或者收缩。当使用者有跌倒倾向时,控制系统通过控制防摔组件,展开形成稳定结构来防止使用者跌倒。在外观上,智能防摔倒拐杖也对传统的拐杖进行了优化,使用的过程更加的人性化,对身体不会有磨损的影响。在2021Geneva inventions大赛中,智能防摔倒拐杖的创新应用得到了组委会评委的一直认同,最终斩获铜奖。



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从防摔倒拐杖到能检测卡路里的智能眼镜,Paul对于科创的热爱,是他进行设计发明,最持久的支撑力量。不是心血来潮的一个闪念,不会因为年节更替而稍纵即逝,相反,在历经创作过程的磨砺和考验后,他从中不断汲取专业的养分,直面困难,从不放弃,即使跌倒,也选择勇敢地站起来,抖擞精神再出发。







FRC队长的担当


FRC新哲文院科创梦之队的代表,这支队伍承载了新哲多代科创少年的青春时光。FRC活动室也从最初的一面旗帜和一个架子,历经3年的迭代,发展到如今的FRC准工业级机器人训练基地。


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Paul作为现任FRC的队长,更是团队的技术担当。在FRC上一个赛季,比赛的主题围绕着“投球和爬升”展开,他带领成员对8172-2机器车进行了2.0版本的升级,新增了发射、爬升模块,在发射模块中,Intake(收球)会将球收进,经过传输带送达到投球框内。Paul还在程序中加入了特殊算法,可以实现自动瞄准的功能,会在识别目标位置后进行相应的位置调整,再进行精准射球;此外,8172-2机器车爬升功能实现了伸展3倍高度后,再将机器车吊起的升级;相较于去年,8172-2机器车最大的改进是在底盘位置,亮点在于新增了Swerve底盘中的4个齿轮,突破了普通的滚轮在转向运动中的角度限制,Paul设计的动向轮能实现360°无死角的快速旋转。

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2022年对于FRC的队员们来说是艰难的一年,因为疫情原因,很多活动、比赛无法开展,但Paul和队员们始终保持着对科创的信念,坚持以内部训练和线上沟通的形式推进。在崭新的、充满希望的2023年里,新哲FRC的队员们将会参加一些新的比赛,例如:VEX比赛等。他们也希望有更多喜欢机器人和编程的小伙伴们加入,开启新一轮的征战。

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有迹可循的

科创力量源泉


Paul对于计算机、编程的爱好,起源于小时候参加的一些创造发明类的活动,在这个领域学习和钻研的过程中,Paul获得了很多创造的灵感。和很多工科男生一样,Paul在家也喜欢拆卸、改装电子设备,“能通过我自己的技术实现的功能,我就绝不会去购买成品”。Paul的妈妈提出过想要一个自动感应的垃圾桶,Paul通过上网研究原理、拆卸家里的垃圾桶、融入自动感应的电子硬件来进行重组,最终完美呈现。虽然成本投入比直接购买市面上成熟投入量产的智能垃圾桶要多很多,但对Paul来说,这种通过自己动手研究而获得的成就感,是单纯购买产品所无法比拟的。


Paul对电脑的改装,应该是他最常做也最喜欢做的事情,有时候是程序编程软件的小创造,有的时候是电脑零部件的升级,有时是主板的改装。例如:Paul在软件建模方面就一直颇有研究,除了利用建模给自己专利项目做了科技感十足的海报以外,最近他还用Blender软件做PJ字母(Paul Jiang名字缩写)的建模设计,再根据建模将它镂空刻画到台式电脑上,这样一来电脑在运行过程中,PJ就会发出霓虹的光,十分酷炫。


记得谷爱凌接受采访时说过,“做你喜欢的事情,有热爱,那你在练习的时候就不会感觉累。我不是为了奥运会而滑雪,也不是为了上斯坦福而学习。做这些事是因为我自己的热爱。因为喜欢滑雪,然后顺便开始比赛,开始赢,这也让我更喜欢它。”我想这段话也很精准的概括了Paul对科创的热爱以及创作成果对于他的信念支撑,Paul说,一路走来,他所投身于的科创、编程研究领域,给他带来了专业上和个人信心上巨大的收获。对于接下来即将完成的一个个人项目,他也是充满信心。谈及未来的发展方向,Paul已经确定会走科创编程的升学路径,作为H3年级的学生,也是2024届的准毕业生,他已经开始筹划自己的申请之路。我们相信,努力追光的人,终会光芒万丈。