隨著時(shí)代的發(fā)展，“人工智能”早已不再是一個(gè)新鮮的詞匯，它早已潛移默化地影響我們生活的方方面面，尤其是在教育領(lǐng)域。那么，人工智能時(shí)代，教育會(huì)發(fā)生怎樣的改變？我們的學(xué)生又會(huì)以怎樣的姿態(tài)迎接人工智能帶來的改變呢？

在已經(jīng)圓滿落幕的“2020-2021學(xué)年少年硅谷全國青少年人工智能教育成果展示大賽”中，“人工智能主題挑戰(zhàn)賽”也在大眾關(guān)注中，完美收官。以“智享生活”為主題的人工智能創(chuàng)作項(xiàng)目，著眼于智能軟硬件、人工智能教育的實(shí)際應(yīng)用，考察選手發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。賽場上，小選手們從實(shí)際生活出發(fā)，創(chuàng)作出了許多優(yōu)秀作品，展現(xiàn)出新時(shí)代中國青少年無限的創(chuàng)造力。
人工智能作品，源于生活且高于生活。當(dāng)科學(xué)技術(shù)日漸成熟，人工智能可以提供怎樣的解決方案？

#創(chuàng)造栗 #人工智能 主題挑戰(zhàn)賽學(xué)生創(chuàng)意作品

01

智能溫室種植

學(xué)校：陜西彬州市范公小學(xué)

隊(duì)伍：超級(jí)無敵隊(duì)

成員：王柏涵 潘梓帥

指導(dǎo)教師：秦嶺

超級(jí)無敵隊(duì)學(xué)生作品展示

我們的作品叫做“智能溫室種植”，是溫室種植和采摘園的智能應(yīng)用結(jié)合。采用各種傳感器對(duì)溫室內(nèi)的各個(gè)指標(biāo)，做實(shí)時(shí)監(jiān)控與智能反饋。

通過對(duì)室內(nèi)溫濕度的監(jiān)控，反饋風(fēng)扇通風(fēng)系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)溫濕度智能調(diào)節(jié)，達(dá)到恒溫恒濕。同時(shí)，通過土壤濕度傳感器反饋水泵的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉。以及通過光線傳感器，反饋補(bǔ)光燈的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)光照智能調(diào)節(jié)。

其中，我們作品最主要的亮點(diǎn)是，通過威栗camera可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)地壟作物成熟度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)精確采摘。比如：對(duì)番茄的智能識(shí)別、草莓的智能識(shí)別等。通過這種方案可以大大提升采摘體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)溫室各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù)智慧化管理，以及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)針對(duì)性的科學(xué)采摘。避免傳統(tǒng)溫室大棚的人工繁瑣操作，以及不合理的盲目采摘管理。

作品的外觀結(jié)構(gòu)采用鋁合金鈑金設(shè)計(jì)，更加堅(jiān)固耐用。電路模塊連接與固定，采用絕緣的尼龍柱連接固定。中央控制單元采用威栗板加威栗camera，配合各種傳感器的使用，包括溫濕度、土壤濕度、光線傳感器等，執(zhí)行器包括風(fēng)扇、水泵以及指示燈等。

目前威栗camera的廣角傳感器在我們的模型作品中，只能同時(shí)監(jiān)控三個(gè)地壟模型，后期可以通過在實(shí)際應(yīng)用中增加超廣角鏡頭，或者改為多路檢測來實(shí)現(xiàn)更多地壟的實(shí)時(shí)檢測。同時(shí)，還可以在威栗camera固件升級(jí)的過程中，加入智能模型學(xué)習(xí)，可以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的果蔬識(shí)別，避免因?yàn)轭伾R(shí)別帶來的誤差。

02

智能無葉風(fēng)扇

學(xué)校：陜西彬州市范公小學(xué)

隊(duì)伍：乘風(fēng)破浪隊(duì)

成員：懷思薇 呂昆言

指導(dǎo)教師：怡丹

乘風(fēng)破浪隊(duì)學(xué)生作品展示

我們的作品叫做“智能無葉風(fēng)扇”，制作這個(gè)作品的目的是源于，我們現(xiàn)在的風(fēng)扇方式，還停留在傳統(tǒng)的紅外遙控，往往會(huì)因?yàn)檎覍げ坏竭b控器，而不能開啟和關(guān)閉風(fēng)扇。特別是在深夜醒來，每每想操控風(fēng)扇都會(huì)為深夜里摸尋遙控器而煩惱，于是我們就想通過威栗板來實(shí)現(xiàn)AI語音智能控制，只需動(dòng)動(dòng)嘴就可以輕松完成對(duì)風(fēng)扇的控制和操作。

智能無葉風(fēng)扇是對(duì)傳統(tǒng)紅外遙控?zé)o葉風(fēng)扇的智能改裝，也充分體現(xiàn)了學(xué)以致用，包括對(duì)威栗板的AI編程智能控制的使用，以及3D打印的理論結(jié)合實(shí)際。也驗(yàn)證了傳統(tǒng)家電智能改裝的全新解決方案，通過威栗板以及其他傳感器使用，可以實(shí)現(xiàn)更加豐富的功能和操作，對(duì)風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)語音控制、風(fēng)速調(diào)節(jié)操作以及搖頭操作等。

威栗板作為AI語音識(shí)別單元，配合板載的開源控制器，即可完成對(duì)傳統(tǒng)Arduino開源傳感器生態(tài)的兼容，加入了溫度傳感器，這樣還可以實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)室內(nèi)實(shí)時(shí)溫度。3D打印技術(shù)作為外觀和結(jié)構(gòu)的加工手段，通過對(duì)風(fēng)扇底座以及各個(gè)電路模塊的觀察，最終采用下部鏈接方式與無葉風(fēng)扇完美結(jié)合。底殼采用激光切割的透明亞克力板制作，配合我們搭載的RGB狀態(tài)指示燈，可以在不同風(fēng)速下顯示不一樣的顏色，用于區(qū)別狀態(tài)。既保持功能，還兼并外觀的美觀度。

后期在作品升級(jí)方面，我們會(huì)選擇加入語音智能控制終端，將語音智能控制終端作為家中其他改裝電器的“大腦”，只需語音指令下達(dá)給控制終端，在準(zhǔn)確識(shí)別后，即可通過無線信號(hào)正確傳輸給所需要操作的電器，這樣可以完美解決各種噪聲對(duì)語音識(shí)別的準(zhǔn)確性。

03

AI口罩識(shí)別

學(xué)校：安徽省阜陽市太和縣第二小學(xué)

隊(duì)伍：史萊克學(xué)院四班

成員：胡恩澤 王亦澤

指導(dǎo)教師：劉影

我們的作品是集“AI口罩識(shí)別自動(dòng)測溫+人臉I(yè)D+門禁系統(tǒng)”為一體的智能應(yīng)用。該作品是在當(dāng)前的疫情蔓延的背景下應(yīng)運(yùn)而生，通過AI視覺模塊判斷訪客是否戴口罩，為防控工作提供強(qiáng)有力的判斷基礎(chǔ)。相比于單純使用人工現(xiàn)場觀測、主觀判斷的方式，既減輕了工作人員的精力損耗，又避免了不同工作人員重復(fù)檢測同一個(gè)目標(biāo)帶來的機(jī)能浪費(fèi)，進(jìn)而提高工作效率，減少公共場合口罩佩戴規(guī)則帶來的人力成本的增加。

AI模塊不需要網(wǎng)絡(luò)支持，即擺脫了網(wǎng)絡(luò)的束縛，更方便比賽演示和日常學(xué)習(xí)使用。利用威栗camera進(jìn)行人臉與口罩佩戴識(shí)別，利用紅外測溫原理對(duì)人員進(jìn)行體溫檢測。實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別、口罩佩戴識(shí)別、紅外測溫的數(shù)據(jù)匹配與輸出，報(bào)警機(jī)制邏輯。

作品提出了一種人臉佩戴口罩識(shí)別算法，包括人臉檢測和佩戴口罩識(shí)別兩部分，人臉檢測模塊首先對(duì)輸入的圖像，進(jìn)行人臉檢測。佩戴口罩識(shí)別模塊對(duì)檢測到的人臉區(qū)域按照一定比例擴(kuò)展，并裁剪出人臉區(qū)域子圖像，采用圖像分類的方法，對(duì)整個(gè)人臉區(qū)域子圖像進(jìn)行二分類，從而得到是否佩戴口罩的識(shí)別結(jié)果。

當(dāng)訪客沒有戴口罩時(shí)，語音和顯示屏都提醒客戶佩戴口罩。當(dāng)訪客佩戴口罩時(shí)，語音和顯示屏都提示已戴口罩，然后進(jìn)入測溫環(huán)節(jié)。語音提醒訪客“額頭靠近測溫器”，開始測量體溫，并把體溫顯示在顯示屏上。如果體溫低于設(shè)定的值，則認(rèn)為體溫正常。接著蜂鳴器、顯示屏和發(fā)音模塊都會(huì)提示正常。如果體溫高于設(shè)定的值，則認(rèn)為體溫異常。接著蜂鳴器、顯示屏和發(fā)音模塊都會(huì)提示報(bào)警。

04

智能之家

學(xué)校：山東省濟(jì)南市青龍街小學(xué)? ?

隊(duì)伍：閃電隊(duì)?

成員：趙澤坤?王梓淳?

指導(dǎo)教師：宋博

眾所周知，“溫度”和“濕度”影響和決定著我們生產(chǎn)生活中的許多事情。根據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)證實(shí)，溫度的控制會(huì)抑制蛀蟲的生長，濕度的控制會(huì)控制霉菌的發(fā)育。而且，溫濕度對(duì)農(nóng)作物的生長、食材藥物的儲(chǔ)存、環(huán)境的監(jiān)測，也起到十分關(guān)鍵的作用，尤其是倉庫、機(jī)房、養(yǎng)殖場等場所，都需要控制好溫度、濕度。因此，控制好溫濕度可以使我們的生活更加舒適。

在某些場景下，溫濕度的變化往往不易被人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)。溫濕度播報(bào)器的設(shè)計(jì)，可以通過語音自動(dòng)播報(bào)相關(guān)場景下的溫度和濕度，提醒相關(guān)人員進(jìn)行干預(yù)與控制，以便人們更好的工作和生活。

本創(chuàng)作實(shí)現(xiàn)了一個(gè)對(duì)小朋友友好，并能夠?yàn)橄嚓P(guān)有需求人員提供溫濕度播報(bào)，溫濕度自動(dòng)報(bào)警的作品。采用了機(jī)器人大白，賦予它新的使命，對(duì)使用者，特別是小朋友更加友好。

作品實(shí)現(xiàn)了溫濕度語音播報(bào)，溫濕度超過設(shè)定限制的報(bào)警功能。使用者語音喚醒和語音對(duì)話，根據(jù)操作者的要求提供溫濕度信息，讓使用者及時(shí)了解當(dāng)前信息。在超過溫濕度限定值時(shí)，會(huì)發(fā)出警報(bào)，提示使用者及時(shí)關(guān)注。

作品的實(shí)現(xiàn)運(yùn)用了語音識(shí)別、語音合成、溫濕度感應(yīng)技術(shù)。硬件系統(tǒng)的搭建，利用威栗板、擴(kuò)展板、RGB LED燈、溫濕度傳感器、揚(yáng)聲器等搭建控制系統(tǒng)，識(shí)別系統(tǒng)等硬件系統(tǒng)。

軟件編程的實(shí)現(xiàn)，通過語音識(shí)別接受外部輸入，設(shè)定關(guān)鍵詞“大白”喚醒系統(tǒng)，識(shí)別外界輸入語音信息“溫度是多少？”、“濕度是多少”。通過變量存放，讀取溫濕度數(shù)據(jù)。通過語音合成，輸出運(yùn)輸結(jié)果，播報(bào)溫濕度信息。

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