00後科技創新事例

藍色的北太平洋上，一隻棕紅色的魷魚正滑動着兩邊的尾鰭，十根觸鬚靈活地在水中擺動，時而在海面上浮游，時而潛入海中。令人驚訝的是，這並不是一隻真魚，而是由上海海洋大學機器魚大學生創新團隊設計並製作的仿生魚。

2021年初，仿生魷魚機器魚第一次“遊”入了大海，並順利完成300米水下探測任務。除了模仿魷魚的生物遊動機理，完成結構穩定性測試、功能性測試等，這隻仿生魷魚還搭載了水質參數傳感器、水下集魚燈、水下攝像頭等，獲取了不少珍貴數據。

記者瞭解到，從2006年該團隊創建以來，學生研製的機器魚已經逾30種，已將20多個國家級獎項、40多個省部級獎項收入囊中。上海海洋大學機器魚大學生創新團隊負責人、上海海洋大學海洋科學學院院長陳新軍介紹：“指導團隊獲得各級學科競賽和創新創業大賽獎項100多個，其中全國創新創業金獎、全國特等獎等國家級40多項，省部級30多項，獲獎總人數達500多人次。”

不只是一隻會“游泳”的魚

“這是多功能水中探測機器魚狗魚，獲得第七屆全國大學生創新創業年會金獎。這是機械海龜，獲得第四屆全國機器人創意設計大賽TRCC機器人仿生項目冠軍，第四屆全國海洋航行器設計與製作大賽一等獎……”機器魚大學生創新團隊的核心指導教師、高級工程師孔祥洪一邊介紹，一邊抱出一大堆仿生機器魚。可多自由度游泳的機械海蛇、肌肉擺動游泳的機械蝠鱝、尾鰭上下襬動游泳的機械海豚……它們在水中游動的姿態和真魚幾乎無異：遇到障礙能自動迴避，鑽進狹小空間也能靈活自由游出。此外，它們還裝着各種機械裝置和傳感器，可以向控制中心回傳相關的各種數據。

“在水文勘察和水文環境監測時，如果能有一隻仿生機器魚‘混’入魚羣，既不會驚動魚羣，又不會對生態環境造成影響，反而能帶回大量的數據。人類也無須冒着生命危險去採集數據，這可是一件大好事。”孔祥洪説。

但要做像“肌肉控制”的仿生機器魚，談何容易！它涉及多個學科的知識點，又特別強調知識的活學活用和動手能力。起點高，難度大，造成了很多本科生乃至研究生都“不敢高攀”。而一羣以“00後”為主的機器魚大學生創新團隊，卻牢牢盯住了仿生機器魚，成為他們的創新目標。

跨學科團隊，“00後”是主力軍

每天下午4點半下課鈴聲一響，創新團隊的成員們便一頭扎進實驗室，有的在畫着圖紙，有的在測試電路，有的在安裝設備，有的在檢測材料。機器魚調試好，就要放在旁邊的水槽裏測試。哪裏出問題了，可以立即撈起來馬上檢查。但要獲取項目精確數據，僅僅在實驗室裏做研究還不夠，必須要到池塘裏下水測試。下水測試的過程被學生們戲稱為“遛”魚。

但“遛”魚的難度可不小。魚沒有按照設定的程序遊，遊的“姿勢”不理想，或是沒有達到理想的效果，都得撈出來看一看，修一修，理一理。項目團隊指導老師海洋科學學院初文華老師告訴記者，比賽前夕，學生通宵做測試是常有的事情。有一年的冬天，仿生魷魚做下水測試時遇到了降雨降温，為了方便操作，學生們連雨衣都沒穿，頂風冒雨在水池中進行測試。“實驗雖然困難重重，也會不斷出現新的問題，但是學生們的毅力確實讓人欽佩。”初文華説。

“要動手，要嘗試自己解決問題，學科交叉性強”，這是創新團隊最大的特點。機器魚的研製涉及數學、力學、物理學等十個一級學科，對學生的綜合性素質要求非常高。以魷魚為例，它是海洋生物中游泳行為最複雜的品種之一，一般魚類的行為就1-2種，而它的游泳行為至少有4種。同時，相較一般魚類，魷魚身體結構更為複雜。因此，仿生魷魚的研發和製作存在相當大的技術難度。

團隊成員在面對問題時，往往自主思考，先嚐試獨立解決問題。這種模式也徹底打破了教師上課“滿堂灌”和學生上課“被動學”的問題。在師資方面，學校也打造了一支跨學科的豪華導師陣容。創新團隊集合了流體力學、工程設計、電子通訊等多個學科的師資力量，指導老師緊跟結構、材料、控制系統等各個環節，在實物製作、論文撰寫等方面投入了大量精力。

就是這樣的“課堂”，使得機器魚研發水平不斷提升。十幾年來歷經數代發展，逐漸形成了一系列高效率、低能耗、多功能及共融性好的高水平機器魚作品。除了拿獎拿到“手軟”以外，還湧現出了一批科研學習能力與實踐能力兼具的優秀本科及研究生人才。據悉，創新團隊的歷屆學生每年升學率達90%以上，其中保研直升率高達80%，且多數被雙一流高校錄取。