宁辉,自动化与信息工程学院电气032班学生,在校期间发表了5篇论文,其中发表于《光学技术》的《水中气泡的图像识别技术》,以及在第27届国际高速摄影及光子学会议上发表的《水中气泡的亮度与CCD灰度关系研究》先后被EI收录,完成两项国家专利申请。他曾获得全国第九届“挑战杯”陕西省二等奖、第六届“挑战杯”陕西省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖、校创新成果一等奖。今年7月,他将前往英国杜伦大学就读设计制造及管理专业研究生。
科技创新与“挑战杯”
记者: 从2004年暑假开始,你一直利用假期做“挑战杯”,搞研究课题,请介绍一下这方面的情况,你觉得最大的感受是什么?
宁辉:以前总是这样追问自己,应该怎样渡过自己的大学生活?应该怎样才不会愧对青春?现在我已经走在大学生活的最后一程。回想起来,不免因为这些年的年少轻狂而感慨;因为曾经的挥汗如雨而感动;因为自己的真诚付出而振奋。而最激动人心的经历却是那些初尝创新的日子。
清楚地记得那还是大一的时候,我看到挑战杯的海报时的壮志满怀。凭着那时的“轻狂”,不曾接触过高深专业课的我主动找到教我大学物理的唐远河老师,说我想参加挑战杯!我把自己的现在看起来很稚嫩的想法一股脑的告诉老师。也许正是这样的热情感动了她,唐老师居然收我为徒了!这样,我就和其他两位物理专业的师兄,还有一位自动化专业的同学,构建了泡泡龙工作室。
在唐老师的帮助下,我们确定了挑战杯的选题。当时PIV技术研究得十分火热,这项技术是通过图像测速的办法来研究流体的流速、流向,水中气泡是最常用的示踪粒子。可是以前的研究者们一直是在图像的获取和处理问题上大做文章,而忽略了图像产生的物理过程,这就导致了图像处理过程中的盲目性。我们利用团队的学科构成优势,从水中气泡的光学性质着手进行研究。开始,对该领域的陌生也曾令我们不知所措,但是我们还是凭着我们的热情和执著,大量地查阅资料,做试验。通过老师的指导我们很快上手了。我们的团队一直保持着每周例会的习惯,每周五我们团队成员从两个校区聚在一起,把各自本周所作的工作进行总结,向老师汇报,并重新计划下周要完成的任务,这样,我们在完成自身学业的同时,积极投身到研究工作中。
我们的主要研究工作是在2004年的暑假进行的,团队成员放弃了休息,每天像往常一样来到学校,提出理论并进行推导,最后用实验验证。令我们感动的是两位指导老师也每天来到学校,指导我们的工作。七、八月份的西安,骄阳似火,实验室里没有空调,一台老风扇吹出的都是热风,我们团队的成员常常是汗流浃背。可是,人生能有几回搏?能够为了理想这样酣畅淋漓地挥洒青春,我们觉得无比幸福!理论已经获得了重要突破,可是如果没有实验验证就缺乏说服力,那一段时间,我们废寝忘食地设计实验装置,自己买材料,安装调试。怎样拍摄到清晰的水中气泡?怎样最大限度地减小背景噪声?一系列的问题摆在我们的面前。看着挑战杯交作品的日子一天天临近,我们十分焦急。这时,老师的鼓励起了关键的作用。我们不断进行尝试,普通光源亮度不够我们就用激光;气泡在水中的速度太快我们就增大液体的粘滞系数;没有合适的凹面镜我们就在近视镜片上镀上镜膜……终于,我们拿出了一整套实验方案,这些实验验证了我们理论的正确性!人生的喜悦总是因为近于痛苦的付出才显得意味深长。终于,我们团队一路过关斩将,通过层层选拔,站在了陕西省挑战杯的领奖台上,我们的作品还入围国家挑战杯的选拔。这些成绩的取得离不开指导老师的悉心指导,离不开团队成员的同舟共济,更离不开我们青春挥洒出的热情!
“挑战杯”结束了,我们的课题却还有很大空间:就是搞清楚水中气泡的亮度与CCD灰度的对应关系,这项工作将为图像的获取及其后期的处理提供关键的指导意义。2006年的暑假,我开始了自己的又一次挑战。当时我并不觉得孤独,唐老师在关键问题上给了我很多帮助。我从理论上建立了适用于水中气泡成像特点的物理模型,经过一个月的昼夜辛劳,我终于完成了一篇学术论文,并以此参加了第27届国际高速摄影及光子学会议。会议上我看到了相关领域的前沿技术,领略了学者们的大家风范,真正体会了科学无国界的道理,令我受益匪浅!
通过这些创新实践,我认识到这样一个道理:书本的知识固然重要,而怎样将他们应用于实际却是我们面临的问题。我们固然年轻,没有高深的学术理论;同样是因为年轻,我们才有万丈的热情和不畏艰险的勇气,而后者往往是成就创新成果的源泉。
读书和学习
记者:在课题研究中,你是如何创新的?
宁辉:提到科学创新,学校的图书馆给了我很大的帮助。当我有一个好的想法的时候,经过实验又证实了其可行性,我会在图书馆的网络数据库中进行检索,先进的检索系统可以让我很快得知该课题的研究现状,该课题还有没有研究的价值,这一点是非常重要的。此外,前人所做的工作也在一定程度上给了我启发,使我能够进一步完善自己的课题。CNKI中国期刊王收录了国内所有学术期刊的文章,在进行实践活动中,我会用它检索我需要的信息,比如在水中气泡的相关研究中,我就发现关于水中气泡的测速方法前人没有专门介绍和研究,并且所用方法缺乏针对性,我重复了这些文章所做的实验,发现我的方法确实比已有方法更好,这也佐证了我所做工作的创新性;另外,很多先进的前沿科学都是以英文形式出现的,学校的SpringerLink数据库、EBSCO外文期刊的全文数据库让我有更广阔的视野,可以看到某领域国际的研究水平。记得参加国际会议的时候,需要撰写英文论文,我即利用图书馆的上述网络资源发现了许多国外的优秀文章,同时也确定了自己的研究方向。进行实验时,会遇到很多的工程实际问题,传统阅览室丰富的文献资料令我如虎添翼,许多基础问题都可以在那里找到答案。
记者:你怎样看待大学生学习与考试的现状呢?
宁辉:我们好像都有这样的经历,考试之前赶快看、看完之后赶快考、考完之后赶快忘。因为在我们的大脑里支点太单一了,仅仅为了考试,没有个旁证的东西把它勾住,一旦勾不住,就掉下去了,它自然被我们当垃圾处理掉了。所以我觉得考试是学习的一种手段,而不是目的。我们真正要学习的东西很多,最重要的是要学会锻炼你学习的能力。
个人专利
记者:你以第一发明人完成的《一种高速公路智能安全检测预警系统及检测方法》获得国家专利授权,当初怎样萌生了这种想法?
宁辉:有一次我在家里看电视,看到西宝高速公路上发生了一次多车的追尾事故,代价很惨重。当时我就想,为什么不能采用一种装置解决这个问题呢?于是我就有一种想法,我们可以在高速公路两侧装两种传感器,左边一个红外线二极管,右边一个光电二极管,一侧发送、一边接受。当汽车驶过时,会有序列阻断红外线信号,根据脉冲传给中央控制系统的相关信号,获知汽车的速度。这个时候系统上的指示灯会亮,做出相应的指示,就可以警示汽车的行驶。这样就可以提高交通的通行能力,而且成本较低。而许多高速公路投入运行的警示设备,安装有大量的摄像头,成本较高。正因为我看到我国还没有这种技术,所以我就想着把它做出来。
记者:最近又有什么设想?
宁辉:前一段时间我去湖北参加雅思考试时,突然萌发一个想法,能不能在火车上安装无线宽带,为旅客提供互连网和电话业务技术。火车的封闭性好,我们可以做一个终端,利用一种类似于8022.11的无线网络协议,利用一定的带宽把互连网技术运用于火车,它不仅可以为旅客提供方便,比如打电话、上网。同时火车经营部门又可以用它开展数据业务,提供IP电话、网络服务,自己还可以用来为火车调度提供方便。这不失为一条很有研发前景的课题。对于我们年青人来说,创新也许是最令人兴奋的机会之一,如果你找到了这个机会,并且梦想成真,造福于社会,那么我们就最大限度地实现了人生价值。