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届日内瓦国际发明展近日在瑞士日内瓦闭幕(bìmù)，中国代表团携200多项(xiàng)发明参展，共获得77项金奖、96项银奖和(hé)55项铜奖。 其中，来自广州祈福英语实验学校的6名高中生及指导老师邓九贵获得(huòdé)金奖，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(zhuānfǎng)获奖团队，解码金奖发明，借此机会一探(yītàn)广州作为“国际科技创新中心重要承载地(dì)”的后备力量。 亮点：垂直轴风力发电机低风速启动(qǐdòng) 获得日内瓦国际发明展金奖的“低风速启动垂直轴风力发电装置(zhuāngzhì)”由卢柏霖、肖政(xiàozhèng)、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(zhǐdǎo)下，历时3年研制而成。这也是全球首款可(kě)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致命缺陷，那就是无法在低风速条件下启动，必须(bìxū)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(tuīguǎng)。 获奖者朱洋霖(zhūyánglín)介绍，早在初三上物理课时，他就学习了法拉第的(de)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(zhǐdǎo)下，他们几个同学一起成立课题组，想看看如何进行创造改良，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(tóngyī)所学校，于是继续在邓老师的指导下进行这项(zhèxiàng)发明研究。” 邓九贵和同学们发现，要(yào)让垂直轴风力发电机启动，关键是要在一开始给予较大的扭力(niǔlì)，“就好像开汽车(qìchē)，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(yīrán)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(fāmíng)的(de)最大创新点，是团队设计了一个发电机低风速启动装置。该装置由一个变速器(biànsùqì)，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(xiàfāng)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(lìhuì)很小，没有办法克服最大静摩擦力。转得慢了，发电效率又会降低(jiàngdī)。最终(zuìzhōng)，我们选择了260转/分钟的变速器，实现了我们想达到的效果。” “我们还设置了一个刹车装置(zhuāngzhì)，当(dāng)风速超过7级时，风力(fēnglì)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：占地大(dà)成本高 邓九贵介绍，平时大家见到的风力发电机几乎都是(shì)水平轴的大扇叶发电机，其优点是可以(kěyǐ)在较低风速下启动，发电效率也比较高，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(zhíjìng)就有150米，会(huì)对发电机周围的空间布局造成影响。 垂直轴风力发电机：占地小可(xiǎokě)自由调节 相比水平轴的大扇(dàshàn)叶(yè)发电机，垂直轴风力发电机能比较自由地调节(tiáojié)大小，占地面积比水平轴风力发电机小得多，其能量转化效率与水平轴风力发电机几乎不相上下。 可(kě)用于路灯供能已有外国企业咨询 “目前(mùqián)来看，风力发电机能在(zài)微风环境(huánjìng)下实现高效稳定发电，实现在城市乃至家庭的安装使用，这(zhè)可以为清洁能源领域开拓全新路径。”邓九贵告诉记者，在日内瓦国际发明展上，他们将这一(yī)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(diànfēngshàn)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，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。 “在日内瓦，我们和很多逛展的客商交换了名片。”邓九贵说，目前(mùqián)，他的电子邮箱内已收到多封国际邮件，希望获得专利(zhuānlì)授权用于实践，“其中(qízhōng)就有瑞士的一家公司，他们正在非洲投资路灯项目，想购买专利用于当地(dāngdì)道路照明的供电。” 在邓九贵看来，为(wèi)路灯供能(néng)，除了使用他们发明的低风速启动垂直轴风力发电装置外，还可以配合(pèihé)光伏设备、储能(chǔnéng)装置一体化工作。“光伏设备只有在阳光(yángguāng)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(yǔ)农村光伏设备兼容，进一步帮助农村家庭发电赚钱，同时也能兼容大型水平轴风电。 “日内瓦国际发明展上，我们周围还有(háiyǒu)华能集团(jítuán)、南方电网等国内大型能源企业。我们的(de)发明引起了华能集团的兴趣，我们现场还交换了联系方式。”邓九贵说。 日内瓦(rìnèiwǎ)国际发明展的奖牌 评委看重(kànzhòng)原创性胜过硬科技含量 不难看出，邓九贵和学生们的(de)这项发明硬科技含量并(bìng)不高，对此，邓九贵认为，该项发明之所以(zhīsuǒyǐ)能摘金，关键在于其(qí)原创性和解决实际问题的能力。“我们(wǒmen)学校已经连续(liánxù)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(guónèi)著名高校院所、著名企业携发明参赛。我印象非常深的是，国内有一所著名高校带去了一个仿生机械手，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，如果没有突破，很难获得好名次。” 平流河(hé)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的河流中启动发电，有效解决(jiějué)平缓河流中的能源利用问题。 邓九贵介绍，他已连续多年带队前往瑞士、德国、美国等地(dì)参加国际发明(fāmíng)展(zhǎn)。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便携箱》《脚踏发电多功能婴幼车》《平流河发电装置》等发明，不仅斩获(zhǎnhuò)金牌，还收获了很多意向客户。 广州单位(dānwèi)斩获多项大奖 如今，“深圳—香港—广州”科技集群连续五年蝉联(chánlián)全球创新指数(zhǐshù)榜第二位，成为世界领先的(de)创新策源地之一，这(zhè)在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参展的高中，大湾区还有来自香港的小学、初中参展。此外，我还在现场看到(kàndào)了松山湖实验室、南方电网、港科大(kēdà)（广州）等大湾区的单位参展。 大语言模型应用于智能(zhìnéng)交通灯控制系统： 由港科大（广州）信息枢纽人工智能(zhìnéng)学域助理教授刘浩领衔的“LLMLight大语言(yǔyán)模型驱动的交通信号灯控制(kòngzhì)智能体”团队，获展会特别大奖“SwissAutomobileClubPrize–ACS”及(jí)一项(yīxiàng)金奖，该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(shīfǎ)系统： 港科大(kēdà)（广州）微纳系统制造中央实验室主任徐巍副教授领衔的“科研半导体湿法系统”项目获得金奖(jīnjiǎng)。 港科大（广州）雅可比机器人（Jacobi.ai）创业项目(xiàngmù)同样获得金奖。该项目由学校博士生邱迪聪(qiūdícōng)领衔，团队致力于(zhìlìyú)研发多种形态的多模态具身通用智能机器人，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(yǎnglǎo)服务等各种行业和场景。 雅可比机器人(jīqìrén)在巡检货架。 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(zhǐ)绝缘油及大型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。 中国代表团团长、中国发明(fāmíng)协会党委书记、常务副理事长兼秘书长余华荣：中国发明创新和科技创新及智能产品从(cóng)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共探(gòngtàn)技术前沿。 中国驻瑞士(ruìshì)大使馆临时代办茅俊：中国代表团长期积极参与日内瓦国际发明展，今年参展的(de)项目(xiàngmù)无论数量和质量都再创新高。中国将继续同包括瑞士在内的各国一道，携手打造开放、公平、公正、非歧视的科技发展(fāzhǎn)环境。 广州科学(kēxué)教育亮点满满 院士(yuànshì)进校园点赞“小院士”发明 在培养学生(xuéshēng)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，科学教育已(yǐ)成为(chéngwéi)学校的一张亮丽名片，学校是广州市科普基地、广东省青少年科技教育基地，学生在科技创新大赛、机器人比赛、人工智能、四模一电等比赛中获国家、省、市、区的200多个(duōgè)奖项。 中国教育科学研究院荔湾实验学校自开校以来就(jiù)以科技教育为学校品牌特色，重点打造人工智能学科项目。在校内，物理课、信息技术(xìnxījìshù)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(jīqìrén)社团，通过拼搭(dā)机器人套件培养科学思维。 在“院士专家校园行”活动(huódòng)中，中国科学院院士、神经解剖学家苏国辉(sūguóhuī)专程参观了体育东路小学的(de)科创嘉年华活动，活动现场展示了近200个学生作品。有不少脑洞(nǎodòng)大开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(fēichángzhòngshì)发展科学教育。近日，第40届广东省青少年科技(kējì)创新大赛在广州(guǎngzhōu)市执信中学举行，广州学子再创佳绩，共有42个项目(xiàngmù)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(zǒngshù)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(kēxué)技术局聚焦在教育“双减”中做好科学教育“加法”，联合市教育局开展多场科学教育资源(zīyuán)对接活动，组织科普资源单位和培正中学、广雅中学、广州二中(èrzhōng)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”，线上线下共吸引(xīyǐn)超过2700人次参与交流，促进科学教育“社会大(dà)课堂”与“学校主阵地”有效衔接(xiánjiē)。 小资料：日内瓦国际(guójì)发明展 日内瓦国际发明(fāmíng)展(zhǎn)创办于20世纪70年代，由瑞士联邦政府、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(jǔbàn)，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、嵇沈玲文/广州日报新花城(huāchéng)记者：武威图/广州日报新花城记者：李波(lǐbō)海报丨(gǔn)曾鸿悦、崔素华视频/广州日报新花城记者：李波广州日报新花城编辑：赵小满