科技周刊｜广州高中生笑摘国际发明金奖

据新华社报道，第50届日内瓦国际发明(fāmíng)(fāmíng)展近日在瑞士日内瓦闭幕，中国代表团携200多项发明参展，共获得77项金奖、96项银奖(yínjiǎng)和55项铜奖。 其中，来自广州祈福英语(yīngyǔ)实验学校的6名高中生及指导老师邓九贵获得金奖(jīnjiǎng)，也让该校成为全国唯一获此殊荣的高中。本期《科技周刊》，我们专访获奖(huòjiǎng)团队，解码金奖发明，借此机会一探广州作为“国际(guójì)科技创新中心重要承载地”的后备力量。 亮点(liàngdiǎn)：垂直轴风力发电机低风速启动 获得日内瓦国际发明(fāmíng)展金奖(jīnjiǎng)的“低风速启动垂直轴风力发电装置”由卢柏霖、肖政、朱洋霖、王韵淇、刘星澈、黄晖然6名高中生发明，在邓九贵老师指导下，历时3年研制而成(érchéng)。这也(yě)是全球首款可在低风速情况下启动的垂直轴风力发电装置。 设计低风速启动装置克服“启动难(nán)”瓶颈 邓九贵介绍(jièshào)，长期以来，垂直轴风力发电机有一个(yígè)致命缺陷(quēxiàn)，那就是无法在低风速条件下启动，必须在较高风速下才能克服最大静摩擦力开始转动，这也造成其应用受限，至今没有得到大量推广。 获奖者朱洋霖介绍，早在初三上物理课时，他就学习了法拉第的电磁感应原理和法拉第发明的人类历史上第一台发电机。后来，在邓九贵的指导下，他们几个同学(tóngxué)一起成立课题组，想看看如何(rúhé)进行创造(chuàngzào)改良，解决垂直轴风力发电机启动难的问题。“到了高中，我们还在同一所学校，于是(yúshì)继续(jìxù)在邓老师的指导下进行这项发明研究。” 邓九贵和同学们发现，要(yào)(yào)让垂直轴(zhóu)风力发电(fādiàn)机启动，关键是要在一开始给予较大的扭力，“就好像开汽车，一开始的油门要大，车才能启动，启动之后，垂直轴风力发电机就可以依靠惯性。即使风速很低，依然能够发电，发电效率也能和水平轴风力发电机不相上下。” 获奖者肖政告诉记者，此次发明的(de)最大创新(chuàngxīn)点，是团队设计了(le)一个发电机低风速(fēngsù)启动装置(zhuāngzhì)。该装置由一个变速器，一个双速飞轮，还有旋转叶片组成。在1.5m/s~2m/s的风速下，该装置可带动下方垂直轴风力发电装置旋转启动。“我们前后选用了4种不同转速的变速器，转得快了，产生的力会很小，没有办法克服最大静摩擦力(jìngmócālì)。转得慢了，发电效率又会降低。最终，我们选择了260转/分钟的变速器，实现了我们想达到的效果(xiàoguǒ)。” “我们还设置了一个刹车(shāchē)装置，当(dāng)风速超过7级(jí)时，风力发电机就可以自动停止发电，以防出现电流过载或其他意外情况。”获奖者王韵淇告诉记者。 水平轴风力发电机(fādiànjī)：占地大成本高 邓九贵介绍，平时大家见到的风力发电机(fādiànjī)几乎都是水平轴的大扇叶发电机，其优点是可以在(zài)较低风速下启动，发电效率也(yě)比较高，但缺点是占地面积大，安装成本高，一片扇叶的长度就有70米，直径就有150米，会对发电机周围的空间布局造成(zàochéng)影响。 垂直轴(chuízhízhóu)风力发电机：占地小可自由调节 相比水平(shuǐpíng)轴的大扇叶发电机，垂直轴风力发电机能(néng)比较自由地调节大小，占地面积比水平轴风力发电机小得多，其能量转化效率与(yǔ)水平轴风力发电机几乎不相上下。 可用于路灯供能已有外国企业(qǐyè)咨询 “目前来看，风力(fēnglì)发电机能在微风(wēifēng)环境下实现高效稳定发电，实现在城市乃至家庭的(de)安装使用，这可以为清洁能源领域开拓全新路径。”邓九贵告诉记者，在日内瓦(rìnèiwǎ)国际发明展上，他们将(jiāng)这一垂直轴风力发电机外接了20个并联的LED小灯(xiǎodēng)，并用电风扇为发电机提供风力。很快，垂直轴风力发电机开始旋转，LED小灯也开始亮起(qǐ)，吸引了现场很多人的目光。在学校的实验室内，邓九贵和其他几名学生也向记者展示了相同的实验。 “在(zài)日内瓦，我们和很多逛展的客商交换了名片。”邓九贵说，目前，他的电子邮箱内已收到多封国际邮件，希望获得专利授权用于(yòngyú)实践，“其中就有(yǒu)瑞士(ruìshì)的一家公司，他们正在非洲投资路灯项目，想购买专利用于当地道路照明的供电。” 在邓九贵看来，为路灯供(gōng)能，除了使用他们发明的低风速启动垂直轴风力发电装置(zhuāngzhì)外，还可以(kěyǐ)配合光伏设备、储能装置一体化(yītǐhuà)工作。“光伏设备只有在阳光直射下才能实现比较高的发电效率，而垂直轴风力发电装置小巧灵活，还可以安装(ānzhuāng)在路灯上，在阴天有风的天气也能发电，两种清洁能源互相配合，加上储能设备，能让供能更有保障。” 邓九贵介绍，这一装置同样可以用于(yòngyú)风能条件比较好的农村(nóngcūn)家庭，用来产生更多绿电，还能与农村光伏设备兼容，进一步帮助农村家庭发电赚钱，同时(tóngshí)也能兼容大型水平轴风电。 “日内瓦(rìnèiwǎ)国际(guójì)发明展上，我们周围还有华能集团、南方电网等国内大型能源企业。我们的发明引起了华能集团的兴趣，我们现场还交换(jiāohuàn)了联系方式。”邓九贵说。 日内瓦(rìnèiwǎ)国际发明展的奖牌 评委看重原创性胜过硬科技含量(kējìhánliàng) 不难看出，邓九贵和(hé)学生们的这项发明硬科技含量并(bìng)不高(gāo)，对此，邓九贵认为，该项发明之所以能摘金，关键在于其原创性和解决实际问题的能力。“我们学校已经连续多年赴日内瓦参加发明展，且都获得了金牌。据我所知，还有不少国内著名高校院所、著名企业携发明参赛。我印象(yìnxiàng)非常深的是，国内有一所著名高校带去了一个仿生(fǎngshēng)机械手，科技含量非常高，但最终只拿了一块铜牌。评委们已看到过很多类似的发明，如果没有(méiyǒu)突破，很难(hěnnán)获得好名次。” 平流河发电装置，该装置由提速机构和发电机组成，可在水速大于1m/s的(de)河流中(zhōng)启动发电，有效解决平缓河流中的能源利用问题。 邓九贵介绍(jièshào)，他已连续多年带队前往瑞士、德国、美国等地参加国际(guójì)发明展。历届日内瓦国际发明展上，学校的《手摇发电与太阳能冷暖食物(shíwù)便携箱》《脚踏发电多功能(duōgōngnéng)婴幼车》《平流河发电装置》等发明，不仅斩获金牌，还收获了很多意向客户。 广州(guǎngzhōu)单位斩获多项大奖 如今，“深圳—香港(gǎng)—广州”科技集群连续五年蝉联全球(quánqiú)创新指数榜第二位，成为世界领先的创新策源地之一，这在(zài)日内瓦国际发明展上展现得淋漓尽致。邓九贵表示，大湾区是国际科技创新中心，我们是全国唯一一家(yījiā)参展(cānzhǎn)的高中，大湾区还有(háiyǒu)来自香港的小学、初中参展。此外，我还在现场看到了松山湖实验室、南方电网、港科大（广州）等大湾区的单位参展。 大语言模型应用(yìngyòng)于智能交通灯控制系统： 由港科大(kēdà)（广州）信息枢纽人工智能(réngōngzhìnéng)学域助理教授刘浩(liúhào)领衔的“LLMLight大语言模型驱动的交通信号灯控制智能体”团队，获展会特别大奖“SwissAutomobileClubPrize–ACS”及一项金奖(jīnjiǎng)，该(gāi)团队将大语言模型应用于智能交通灯控制系统，整合即时交通数据，以改善整个城市的交通流量。 科研半导体湿法系统(xìtǒng)： 港科大（广州）微纳系统制造中央实验室主任徐巍副教授(fùjiàoshòu)领衔的“科研半导体湿法系统”项目(xiàngmù)获得金奖。 港科大（广州(guǎngzhōu)）雅可比机器人(jīqìrén)（Jacobi.ai）创业项目同样获得金奖。该项目由学校博士生邱迪聪领衔，团队致力于(zhìlìyú)研发多种形态的多模态具身(jùshēn)通用智能机器人，打破机器人应用场景边界，让机器人快速进入商超、餐厅、家庭和养老服务等各种行业和场景。 雅可比机器人在(zài)巡检货架。 南方电网广东广州(guǎngzhōu)供电局3项成果斩获金奖： 分别为高品质(gāopǐnzhì)天然酯绝缘油及大型(dàxíng)天然酯绝缘油变压器、配电变压器及避雷器智能检测机器人、低压配电网不停电作业成套装备。 中国(zhōngguó)代表团团长、中国发明协会党委书记、常务副理事长兼秘书长余华荣(yúhuáróng)：中国发明创新和科技创新及智能产品从这里走向世界，展现“中国智造”的实力。中国愿与瑞士及全球各国伙伴(huǒbàn)共探技术前沿。 中国驻瑞士大使馆临时代办茅俊：中国代表团长期积极参与(jījícānyù)日内瓦国际发明展，今年参展的项目无论数量和质量都再创新高。中国将(jiāng)继续同包括瑞士在内的各国一道，携手(xiéshǒu)打造开放、公平、公正、非歧视的科技(kējì)发展环境。 广州科学教育(jiàoyù)亮点满满 院士(yuànshì)进校园点赞“小院士”发明 在培养学生科技发明创造方面，祈福英语实验学校(xuéxiào)并非孤例。在南沙区大岗中学，科学教育(jiàoyù)已成为学校的一张亮丽名片，学校是广州市科普基地、广东省(guǎngdōngshěng)青少年科技教育基地，学生在科技创新(chuàngxīn)大赛、机器人比赛、人工智能、四模一电(yīdiàn)等比赛中获国家、省、市、区的200多个奖项。 中国(zhōngguó)教育科学研究院荔湾实验学校自开校以来就以科技教育为学校品牌特色，重点打造人工智能(réngōngzhìnéng)学科(xuékē)项目(xiàngmù)。在校内，物理课、信息技术课与人工智能课给学生提供了学习科学技术的平台；在课外，学生还组建创意机器人社团，通过拼搭机器人套件培养科学思维。 在“院士专家校园行”活动中，中国科学院院士、神经解剖学家苏国辉专程(zhuānchéng)参观(cānguān)了体育东路小学的科创嘉年华(jiāniánhuá)活动，活动现场展示了近200个学生作品。有不少脑洞大开(dàkāi)的科创作品惊艳亮相，让苏国辉赞叹不已。他还为5名同学颁发了“体东科学小院士”奖。 全市众多中小学校都非常重视发展科学教育。近日，第40届广东省青少年科技创新大赛在广州市执信(zhíxìn)中学举行，广州学子(xuézǐ)(xuézǐ)再创佳绩(jiājì)，共有42个(gè)项目获奖。在第38届全国青少年科技创新大赛上，广州学子再创佳绩，获得3项一等奖，占全省一等奖总数的近一半，助力广东省获一等奖数量居全国榜首。 广州市科学技术局聚焦在教育(jiàoyù)“双减”中做好科学教育“加法(jiāfǎ)”，联合市教育局开展多场科学教育资源对接活动，组织科普资源单位和培正中学、广雅(guǎngyǎ)中学、广州二中等中小学校科学教育老师面对面交流、点到点对接，畅通科学教育工作的“最后一公里”，线上线下共(xiàgòng)吸引超过(chāoguò)2700人次(réncì)参与交流，促进科学教育“社会大课堂”与“学校主阵地”有效衔接。 小资料：日内瓦国际发明(fāmíng)展 日内瓦国际发明(fāmíng)展(zhǎn)创办于20世纪70年代，由(yóu)瑞士联邦政府、日内瓦州政府、日内瓦市政府与世界知识产权组织共同举办，是世界上举办历史最长、规模最大的发明展之一。 统筹编辑：梁倩薇(liángqiànwēi)、嵇沈玲文/广州日报新花城记者(jìzhě)：武威图/广州日报新花城记者：李波海报丨曾鸿悦、崔素华视频(shìpín)/广州日报新花城记者：李波广州日报新花城编辑：赵小满