共享单车难管理？写个新算法，让“天眼”通过图像识别，自动监测共享单车并进行统计、分类；保温杯水温过高易被烫伤？加探热针、迷你显示屏、半导体、信息传输芯片，温度高低随你所愿……
3月30日至4月1日，第33届广东省青少年科技创新大赛在华南农业大学举行，来自全省22个代表队近名学生的多个创新项目进入终评阶段，记者在展示现场看到许多既有趣又使用的发明。
写个新算法让“天眼”自动检测共享单车
最近两年来，共享单车乱停放成为城市管理难题。华南师范大学附属中学高二学生杨学霖是个计算机迷，她在已有的目标检测算法基础上，开展“基于深度学习的视频共享单车自动检测”课题研究，通过加入自己的新算法，使得计算机能识别监控视频中的共享单车并进行分类统计。该项目最后获得第33届广东省青少年科技创新大赛一等奖。
杨学霖介绍，这个项目始于去年3月。“共享单车的停放管理原本以人工方式为主，每1万辆共享单车就需要50名管理人员。后来，国家鼓励通过技术手段设定停车位，电子围栏是其中一种方法，即共享单车只有停放在特定范围内才能上锁。但是，目前民用GPS定位精度只能达到10米，并且使用电子围栏要给每辆自行车加上蓝牙设备才能实现，成本比较高。我就想，现在到处都有视频监控，如果能让计算机从视频监控里就能识别出共享单车，那管理起来就方便多了。”
从初中开始学习信息科学的杨学霖对于图像识别有一定的了解，她将目标锁定在“卷积神经网络”这种专门用于图像识别的的算法上。“年出现的FasterR-CNN是卷积神经网络中比较优秀的方法，但是因为针对的是单张图像，在处理视频过程中，无法有效地利用时效信息，检测效果不够好。我就想，能不能通过改良，对视频中的特定物体进行精准捕捉及分类。
通过大量的论文学习及研究，在指导老师的帮助下，杨学霖经过多次尝试，终于设计出一种新方法。她在原有的FasterR-CNN基础上，加入一种新算法。这种算法包含两种程式：一是对于共享单车可能存在区域的“初步提取”，使得计算机在处理视频时，可以忽略遮挡物及移动物的影响，将目标锁定在静止的共享单车上；另一种是FasterR-CNN对目标的分类及统计，在实验验证的过程中，对于市面上投放量最大的三种共享单车的品牌类别及堆放情况，检出率及识别率均超过9成。
杨学霖告诉记者，自己是广东省“英才计划”计算机学科的学生，每周都要花3-4小时在中山大学计算机实验室学习交流、进行实验，指导老师和师兄师姐们也会对她的课题研究进行指导。今年5月，她还将与其他8名中国学生一起，参加第69届英特尔国际科学与工程大奖赛。
她认为，计算机最吸引自己的地方在于，这是一个既传统又新鲜的学科。“计算机从发明到现在，已经数十年时间，但每年都会有新的算法、新的硬件、新的数据结构出现，大家都可以做出自己的贡献。即使单个的发现有限，但总有一天有人会以此为基石，做出更具突破的成果。”
给保温杯加点“配件”调节水温随心所欲
“保温杯的保温功能常使人‘爱恨交加’。一方面它能让人喝到热水；另一方面，由于自然冷却慢，热水需要很长时间才能降到适合饮用的温度，喝水的人常常干着急，一不小心还容易被烫伤。”广东实验中学初二学生胡恒瑞因此开启了“保温杯”3代产品改良之路。
鉴于自己被热水烫伤过的经历，胡恒瑞发明的“1代产品”，首先解决温度显示的问题。他在保温瓶中加入温度探针，同时加入一个微型显示屏，温高一目了然。
能否在温度监测基础上，进一步实现温度调节呢？胡恒瑞于是又加入了半导体、单片机和调温旋钮：倒入热水后，传感器将检测到的温度发送给单片机，单片机根据数值判断是开启加热板还是制冷片来调节水温；使用者通过调温旋钮就能控制温度。
而第三代产品，是加入最多“创新元素”的产品。胡恒瑞打开保温杯底盖，里面放着芯片、锂电池，甚至还有一个在计算机中使用的小型散热风扇。“第三代产品实现了便携及万物互联功能。锂电池可为保温杯供电，在家的时候可以用外置电源充电，出外时直接使用电池，同时还有热能储存功能，可以将热能转化为电能存储在锂电池里面。在万物互联时代，水杯还增加了物联网模块功能，水杯通过芯片与手机无线连接，实现手机智能控温，还能对饮水量进行计算。”
据了解，这项实用又具有技术含量的发明，最后获得本届广东省青少年科技创新大赛一等奖。此外，还获得广东科协主席奖、逸仙英才奖等6项专项奖。
遇火警高空逃生难？防盗网秒变安全绳
防盗网会否成为火警逃生时的阻碍是许多人担心的问题。佛山区顺德区北滘镇承德小学的杜梓晴，通过巧妙的改造，防盗网不仅不会成为阻碍，还能成为逃生工具。
杜梓晴的参赛作品是“高层建筑快速逃生隐形防盗网”，这个防盗网可以说是“一网多用”，一方面可以保护孩子安全，防止幼童坠楼；另一方面可以连接报警系统，遭到小偷破坏时蜂鸣器会发出警报；最重要的是，在火灾发生时，可以将钢丝取下作为逃生工具，起到逃生防护的作用。
防盗网的逃生功能是如何实现的呢？原来，杜梓晴在防盗网的上层，假装了一个活动框架，可以迅速打开防盗网，将钢丝取下来，钢丝会因为拉扯力度而紧绷，这是就可以充当绳子使用，进行逃生。
文/广州日报全媒体记者罗桦琳
图/广州日报全媒体记者苏俊杰
通讯员/彭柏洪