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(guójì)发明展近日在瑞士日内瓦闭幕，中国代表团携200多项(xiàng)发明参展(cānzhǎn)，共获得77项金奖、96项银奖和55项铜奖。 其中，来自广州(guǎngzhōu)祈福英语实验学校的(de)6名高中生及指导老师(zhǐdǎolǎoshī)邓九贵获得金奖，也让该校成为全国唯一获此殊荣的高中。本期《科技周刊》，我们专访获奖(huòjiǎng)团队，解码金奖发明，借此机会一探广州作为“国际科技创新中心重要承载地”的后备力量。 亮点：垂直轴风力发电机(fādiànjī)低风速启动 获得日内瓦国际发明展金奖的(de)“低风速启动垂直轴(chuízhízhóu)风力发电(fādiàn)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。这也是全球(quánqiú)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(dī)风速启动装置克服“启动难”瓶颈 邓九贵介绍，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(zài)低风速条件下启动(qǐdòng)，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(zàochéng)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(fǎlādì)的电磁感应原理和法拉第发明的人类历史(lìshǐ)上第一台发电机。后来，在邓九贵的指导下，他们几个同学一起成立课题组，想看看如何进行创造(chuàngzào)改良，解决垂直轴风力(fēnglì)发电机启动难的问题(wèntí)。“到了高中，我们还在同一所学校，于是继续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)让(ràng)垂直轴风力发电机启动，关键是要在一开(kāi)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(xiàolǜ)也能和水平轴风力发电机不相上下。” 获奖者肖政告诉记者，此次发明的最大创新点，是团队设计了(le)(le)一个发电(fādiàn)机低风速(sù)启动装置。该(gāi)装置由一个变速器，一个双速飞轮，还有旋转(zhuǎn)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(kèfú)最大静摩擦力。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。” “我们还设置了一个刹车装置，当风速超过7级时，风力发电(fādiàn)机就可以自动停止发电，以防出现电流过载或(huò)其他意外情况。”获奖者(huòjiǎngzhě)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几乎都是水平轴的大扇叶发电机，其(qí)优点是可以在较低风速下启动，发电效率也比较高(gāo)，但缺点是占地面积大，安装(ānzhuāng)成本高，一片扇叶的长度就有70米，直径(zhíjìng)就有150米，会对发电机周围的空间布局造成影响。 垂直轴风力发电机(fādiànjī)：占地小可自由调节 相比水平轴(zhóu)的大扇叶发电机(fādiànjī)，垂直轴风力(fēnglì)发电机能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，其能量转化效率与水平轴风力发电机几乎不相上下。 可用于路灯供能已有(yǐyǒu)外国企业咨询 “目前来看，风力发电机能在微风环境下实现高效稳定发电，实现在城市乃至家庭的(de)(de)安装使用(shǐyòng)，这可以为清洁能源领域开拓全新路径。”邓九贵告诉记者，在日内瓦国际发明展上，他们将这一垂直轴风力发电机外接了20个并联(bìnglián)的LED小灯，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，吸引了现场很多人的目光。在学校的实验室内，邓九贵和(hé)其他几名学生(xuéshēng)也向记者展示了相同(xiāngtóng)的实验。 “在日内瓦，我们(wǒmen)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(zhuānlì)授权用于实践，“其中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(gōngdiàn)。” 在邓九贵看来，为路灯(lùdēng)供能，除了使用他们发明的低风速启动垂直轴风力发电装置外(wài)，还(hái)可以配合光伏(guāngfú)设备、储能装置一体化工作。“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(gèng)有保障。” 邓九贵介绍，这一装置同样可以用于风能(néng)条件比较好的(de)农村家庭，用来产生更多绿电，还能与农村光伏设备兼容，进一步(jìnyíbù)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(fāmíng)展上，我们周围还有(háiyǒu)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(le)华能集团的兴趣，我们现场还交换了联系方式。”邓九贵说。 日内瓦国际发明展(zhǎn)的奖牌 评委看重原创性胜过(shèngguò)硬科技含量 不难看出，邓九贵和学生们的这项发明硬科技含量并不高，对此，邓九贵认为，该项(gāixiàng)发明之所以能摘金，关键在于其原创性和解决实际问题(wèntí)的能力。“我们学校已经连续多年赴日内瓦参加发明展(zhǎn)，且都获得(huòdé)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(zhǐ)拿了一块铜牌。评委们已看到过很多类似的发明，如果(rúguǒ)没有突破，很难获得好名次。” 平流河发电装置，该装置由(yóu)提速机构和(hé)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(děng)地参加国际发明展。历届日内瓦国际发明展上，学校的《手摇发电(fādiàn)与太阳能冷暖食物便携箱》《脚踏发电多功能婴幼(yīngyòu)车》《平流河发电装置(zhuāngzhì)》等发明，不仅斩获金牌，还收获了很多意向客户。 广州单位斩获多项(duōxiàng)大奖 如今，“深圳—香港—广州”科技集群连续五年(wǔnián)蝉联全球创新指数榜第二位，成为世界领先的(de)创新策源地之一，这在(zài)日内瓦国际(guójì)发明(fāmíng)展上展现得淋漓尽致。邓九贵表示，大湾区(qū)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(móxíng)应用于智能交通灯控制系统： 由港科大（广州）信息枢纽人工智能学域助理教授刘浩领衔的“LLMLight大语言模型驱动的交通信号灯(xìnhàodēng)控制智能体”团队，获展会特别大奖“SwissAutomobileClubPrize–ACS”及一项金奖，该(gāi)团队将大语言模型应用(yìngyòng)于(yú)智能交通灯控制系统，整合即时交通数据，以改善整个城市(chéngshì)的交通流量。 科研半导体(bàndǎotǐ)湿法系统： 港科大（广州）微纳系统(xìtǒng)制造中央实验室主任徐巍副教授领衔(lǐngxián)的“科研半导体湿法系统”项目获得金奖。 港科大（广州）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通用智能机器人，打破机器人应用(yìngyòng)场景边界，让机器人快速进入商超、餐厅、家庭和(hé)养老服务等各种行业和场景。 雅可比机器人在巡检货架(huòjià)。 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(zhuāngbèi)。 中国代表团团长、中国发明协会党委书记、常务(chángwù)副理事长兼秘书长余华荣：中国发明创新(chuàngxīn)和科技创新及智能产品从这里走向世界，展现“中国智造”的(de)实力。中国愿与瑞士及全球各国伙伴共探技术前沿。 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日内瓦(rìnèiwǎ)国际发明展，今年参展的项目无论数量和(hé)质量都再创新高。中国将继续同包括瑞士在内的各国一道(yīdào)，携手打造开放、公平、公正、非歧视(fēiqíshì)的科技发展环境。 广州科学(kēxué)教育亮点满满 院士(yuànshì)进校园点赞“小院士”发明 在培养学生科技(kējì)发明创造方面，祈福英语实验学校并非孤例。在南沙区大岗中学，科学教育已成为学校的(de)(de)一张亮丽名片，学校是广州市科普基地、广东省(shěng)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(děng)比赛中获国家、省、市、区的200多个奖项。 中国教育科学研究院荔湾实验学校(xuéxiào)自开校以来就以科技教育为学校品牌特色，重点打造人工智能学科项目。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(xuéxí)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(yuànshì)专家(zhuānjiā)校园行”活动中，中国科学院院士、神经解剖学家苏国辉专程参观了体育东路小(xiǎo)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(jiè)广东省青少年(qīngshàonián)科技创新大赛在广州市执信中学举行，广州学子(xuézǐ)再创佳绩(jiājì)，共有42个项目获奖。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(zhàn)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(kēxué)技术局聚焦在教育“双减”中做好科学教育“加法”，联合(liánhé)市教育局开展多场科学教育资源对接活动，组织(zǔzhī)科普资源单位(dānwèi)和培正中学、广雅中学、广州二中等中小学校科学教育老师面对面交流(jiāoliú)、点到点对接，畅通科学教育工作的“最后一公里”，线上线下共吸引超过2700人次参与(cānyù)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)展创办于20世纪70年代，由瑞士联邦政府(zhèngfǔ)、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(xīn)(xīn)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/广州日报新花城记者：李波广州日报新花城编辑：赵小满