家有少年初长成——访湖南师大附中高新实验中学谢涵

■本刊记者 秦银银

睡个好觉，很有必要！

2020年世界睡眠日的主题是“动静之间，健康睡眠”。睡眠作为生命所必需的过程，是机体复原、整合和巩固记忆的重要环节，是健康不可缺少的组成部分。然而，世界卫生组织最近的调查结果显示，27%的人有睡眠问题。

如何改善睡眠？有人用食疗，有人靠药物，也有人用精神疗法，还有一些人干脆自暴自弃。湖南师大附中高新实验中学九年级学生谢涵另辟蹊径，与长沙市雷锋学校的两位同学一起设计了一款智能枕头。在第二十三届全国发明展览会·一带一路暨金砖国家技能发展与技术创新大赛中亮相后，智能枕头收获了评委与观众的一致点赞，最终荣获金奖和宝武青少年专项奖，还被推荐参加2020年度巴黎国际发明展。

这是谢涵在2019年收获的全国科技创新类赛事的第四块奖牌。腼腆的他对自己取得的成绩并不多言，只是强调“做得还不够”。

助人入眠，想出好办法

谢涵看过一篇名为《丢失的睡眠》的报道，里面提及全世界约有14亿人被失眠困扰，失眠还会引发抑郁症等。如何解决这一难题？

谢涵想在不改变人们睡眠习惯的前提下，通过为枕头植入传感器监测人的睡眠情况。“整个装置用单片机控制，平躺时，枕头降低；侧卧时，枕头升起，这样不论人们采用哪种睡姿，枕头都能贴合人体睡觉时的颈椎曲线，提高睡眠质量。”

然而，很多人都无法做到一躺下就睡着。由于各种原因，人们总是在床上辗转反侧、难以入眠。谢涵设想让枕头播放音乐，通过音乐循序渐进地调整脑电波的状态，让人逐渐入眠，进而进入深度睡眠。

当人打鼾或讲梦话时，智能枕头还能自动记录，闹钟会在设定的时间播放铃声，让人由深睡到浅睡，轻松、自然地醒来。

受汽车检修升降台的启示，谢涵运用双向丝杆的运动原理，用激光雕刻机制作了一个木制的智能枕头升降装置，它的外部套了一个柔性套子，能用手机上的App控制，根据每个人的睡眠习惯调整枕头的高度，助人入眠。

带上智能枕头升降装置，谢涵满怀信心地参加了第五届全国青少年创意程与智能设计大赛。然而，在现场答辩环节，评委认为：“枕头的制作材料有些硬，会磕脑袋，实用性不强。”作品仅获二等奖。谢涵内心很不是滋味，但回到家中，他还是冷静下来，针对评委的意见对作品进行改进，将硬邦邦的木质枕头换成了可用微型气泵控制充、放气的可充气枕头，大大提升了舒适性。

带着“第二代”智能枕头，谢涵在第二十三届全国发明展览会·一带一路暨金砖国家技能发展与技术创新大赛收获了评委和观众的一致好评。

细察入微，聚焦远光灯

谢涵的爸爸是一名中学科技教师，受爸爸的影响，很小的时候，谢涵就开始接触航模和遥控赛车，甚至无人机。与很多同学从小就学习各种艺术特长不同，直到六年级谢涵才参加了少年宫的培训班，学习电子技术、Arduino编程基础等。

一次，参加完比赛之后有一场科技类的讲座，谢涵兴致勃勃地听着，无论是可视化编程还是汽车模型的构造，都让他渐渐入迷。讲座结束后，他组装了汽车，用电脑程序当遥控器、键盘作方向键，与在场的同学一起进行了一场“汽车碰撞”大赛。这次经历让谢涵从此对编程和汽车入了迷。

因为经常坐爸爸的车，谢涵发现，汽车夜间会车时，必须将远光灯转换成近光灯，双方驾驶员才能辨明方位，而会车后又要及时将近光灯转换成远光灯，才有利于夜间行车安全。

目前，这种转换由驾驶员手动操作实现。但驾驶员的技术、道德素养参差不齐，汽车夜间会车时，不转换灯光者较多，而且远光灯转换成近光灯时，光线突然变暗，人眼来不及适应，为机动车夜间行驶埋下了安全隐患。

于是，谢涵设计了一种基于Arduino的汽车安全照明装置，它能在汽车夜间会车时将远光灯转换成近光灯，且能使远光灯延时变暗，会车结束后近光灯又能自动转换成远光灯。这个作品让他收获了第十九届湖南省中小学电脑制作活动竞赛一等奖。

初出茅庐，不轻言放弃

2019年刚放暑假，谢涵就与同学李喆钰搭档，一起为第十七届NOC智能机器人工程任务挑战赛做准备。而这其中的曲折，也让谢涵苦不堪言。

参赛的机器人分为搬运机器人和清障机器人。搬运机器人因为要夹货物，所用电机分为动力电机和夹货电机，而夹货电机运行时间长了就会启动过热保护，电机的固定支架也会松脱。测试机器人的场地靠近窗户，正常光线下调试，机器人可以按路线行驶，但艳阳高照时，由于光线变化大，机器人就“找不着北”了……

一次次的失败让谢涵有些沮丧，但他还是和同伴耐着性子，通过排查与反复调试，换掉性能不佳的电机，甚至将主板全部换掉，这才解决了所有的问题。

现场测试时，由于人多、场地少，导致要排很长时间的队。好不容易轮到他们，最后测试了三次才成功完成任务，这让谢涵和队友心里有些忐忑。

正式比赛开始了，内容是营救“受灾群众”，清除陆地障碍，运送物资给“受灾人群”，维持他们的“生存”。每个参赛小组有两次机会，在第一次中，谢涵组的机器人因为轮胎打滑偏离了赛道，任务以失败告终。第二次时，他沉着应对，平稳地让机器人完成了任务。

“干什么事都要不断尝试，更要磨练。一次成功不算什么，保持较高的成功率才是关键。”谢涵始终保持着谦逊的心态。

在第十九届全国中小学电脑制作活动创客嘉年华中，通过抽签，谢涵与杭州的两名同学临时组队参加现场决赛。经过协商，他们决定做一个智能沙发，谢涵负责编程，另外一个男生负责结构搭建，女生则负责制作PPT和视频。一开始，他们决定赋予智能沙发自动递水、感应阅读灯、智能云台、美化装饰等4个功能，但经过讨论，他们发现装饰功能没必要，智能云台功能在技术上又达不到。所以，他们选择主攻自动递水和感应阅读灯这两个功能。在答辩环节，虽然这两个功能都能按设计的程序实现，但因为新意不够，智能沙发最终只获得铜奖。

对此，谢涵虽然也很遗憾，但他却认为，比赛的过程更能让人成长：“从这次竞赛中，我学习了视频与PPT的基本制作，懂得了团结协作的重要性，还明白了熟悉Arduino模块用法和应用场景的重要性。”

科技创新的过程既艰辛又充满乐趣，谢涵从实际出发，创意“智”造，“倒逼”自己去学习相应的技术知识，他想用一块块积木、一行行代码、一张张蓝图，打造一段不一样的青春。