“这是用概率设计得出的失效费用公式。利用这个公式,单位能调整备件计划和控制库存量,并制定一套保养与预防性维修方案,以减少电力系统发生故障的概率……”
在第38届湖南省青少年科技创新大赛的作品展示现场,来自衡阳市第八中学的高二女生黄诗琦不急不缓地向观摩嘉宾介绍了自己的作品《概率设计在评估电力系统成本与可靠性关系方面的应用》。
然而,大部分人在听完作品讲解很久之后,还是带着不解的表情离开了。对此,黄诗琦早已做好了心理准备:“概率设计是一门比较难懂的学科,我花了一年的时间才对它稍有了解,如果不是因为对数学的热爱,恐怕早就放弃了。这次能用数学原理来设计制作创新作品参加大赛,我已经很开心了。”
若问在学生时代,哪门课程最难,很多人都会将数学列在榜首。但在黄诗琦的眼中,数学这门学科却充满乐趣。
“我喜欢理科,最爱的是数学。”每次放学后,她首先做完的是数学作业,兴致高昂时,她还会给自己加几道奥数题小试身手。
一次偶然的机会,黄诗琦与数学有了更亲密的接触。
随着信息化教学的发展,多媒体被广泛用于教学中,这样导致用电量增大,电路故障的发生率也随之增加,给师生们带来诸多不便。“怎样才能保障电力系统的可靠性?”
带着问题,黄诗琦求助了学校创新社团的指导老师谢燕燕,在谢老师的鼓励下,她决定从概率设计着手,利用数学原理解决这个难题。
概率设计是将概率统计相关理论运用到工程的一门科学,远远超出了高中生的知识范围,黄诗琦对它也只是略有耳闻。于是,她找来相关书籍和光盘,开始自学。
看了好几遍资料,黄诗琦才对概率设计有了初步了解。在謝老师的指导下,她将课题分为三个部分:可靠度对部件单价的影响,可靠度的确定,估计不可修复单元的失效费用。
理清思路后,黄诗琦从国家电网湖南省电力公司及分公司获取了全省14个市州电力系统的使用成本、投入成本、维护成本等资料。密密麻麻的数据、奇奇怪怪的专业术语让她不知所措,从整理、分析数据到建立费用-可靠度模型,就花费了数月的时间。
好不容易完成了最繁琐的数据分析,在推导失效费用公式时,黄诗琦一次又一次地出错,又一步接一步地重来。“公式的推导有几十个步骤,一步错就会步步错,而到底是哪一步做错了,很难一下子找出来。”
黄诗琦描绘了当时的心情:“就像做题时,明明思路是对的,但结果算错了,只能得零分,简直欲哭无泪!”虽然身体受累、心情受挫,但得出正确结果的瞬间,那种成就感让她兴奋不已,也带给她继续前行的力量。
经过一年的努力,黄诗琦完成了最初的目标,《概率设计在评估电力系统成本与可靠性关系方面的应用》在第38届湖南省青少年科技创新大赛上荣获一等奖。
黄诗琦的爸爸曾是一名海军,小时候,她常常去厦门探望爸爸。每次的厦门之旅她都非常期待,因为那里不仅有家人,还有她日思夜想的“玩具”。
“那里的‘玩具可是无价之宝,在任何地方都买不到。”黄诗琦笑着说。原来,她口中的“玩具”藏在海军基地的一个仓库里,那里存放着各种军用器械,光是看一看、摸一摸,她就能在里面待上一整天。而且,管理仓库的大哥哥还会把废弃的子弹壳焊接成飞机、潜艇等模型,这些都让她爱不释手。
也许是受爸爸的影响,黄诗琦从小就不像其他的女孩子一样喜欢娃娃,她的玩具堆里只有各种积木、遥控小汽车等男孩爱玩的物品。每当“熊孩子”附体时,她也喜欢胡乱拆东西。
“遥控器为什么可以换台?”“闹钟坏了,我来修理一下吧!”“玩具车怎么这么慢,我要让它跑得更快。” 抱着这样的念头,从玩具到小电器,都曾惨遭她的“毒手”。
初中第一次见到老师演示电路实验后,爱动手的黄诗琦便买来一盒电路实验器材,把盒子上介绍的实验逐个做了一遍。充分掌握基本电路的结构后,她便开始随意发挥,或是做一个小台灯,或是让一条电路上的红、绿灯交错亮起……
一句无心之言或是一件寻常事,都可能引起黄诗琦的思考。
钥匙这种重要却不起眼的小物品很爱“躲猫猫”,相信很多人都曾有过“过家门而不能入”的尴尬经历。黄诗琦也如此。不过她可没有仅仅停留在怨天尤人上,起初她在钥匙扣上挂了一个大玩具以方便寻找,但事实证明,这个办法行不通。
正当黄诗琦为此事发愁时,朋友的手机丢了,有人提议利用GPS定位将手机找回。听到这个建议,她脑海中突然蹦出一个想法:如果在钥匙扣内装上定位系统,找钥匙就很简单啦!
黄诗琦居住的小区里有许多小朋友,乘坐电梯时,小朋友喜欢上窜下跳。有一次,电梯突然从10楼下坠了好几层,把大家都吓了一跳。虽然有惊无险,但因电梯故障导致人员伤亡的事故也屡见不鲜。如何才能提高电梯的安全性?
遗憾的是,高中的学习任务繁重,黄诗琦没有时间去很好地解决上述问题,但她已经将问题的解决方案进行了创意设计,将“易找的钥匙扣”“防坠电梯”“自动加热真空保温杯”提交了实用新型专利申请。“这些想法还不够成熟,希望以后能将它们完善,把它们化成有形的产品。”
未来,黄诗琦已经做好了打算:在大学时就读应用数学专业,与数学为伴,用数学方法来实现自己的梦想。