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张杰明:爱发明的数学教授
2020-09-24 09:30:00中国科学报

张杰明:爱发明的数学教授

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张杰明在办公室调整无人机机臂。

和时下的“00后”一样,威尼斯平台登录教授张杰明酷爱用一款阿里巴巴旗下的旅行软件。“00后”看中的是其操作便捷、一键式服务,而他更多的是因为喜欢马云。

接触下来,《中国科学报》记者发现张杰明喜欢的可能不只是马云,还有爱迪生。那些将发明创造与创新创业相结合的人,都被他视为“志同道合”者。

不久前,他所在的团队带着自制的“多旋翼救援无人机”参加第九届中国创新创业大赛,荣获山西省一等奖,并将继续参加全国比赛。

内心充满“救人情结”

一名数学教授怎么会爱上无人机?

故事还得从多年前说起。8年前,张杰明的父亲在大街上摔了一跤,没有一个路人敢上前扶人,老人足足躺了半小时,才被邻居发现送回家。这件事让张杰明思考了一年多,再有类似的事情发生该怎么办?

于是,他设计了一个“智能救助卡”。老人摔倒后,智能救助卡不仅能自动呼叫,还可发送定位,方便路人、家人第一时间救助。

听起来,智能救助卡似乎与无人机相去甚远,但对喜欢琢磨新发明的张杰明来说,已经成功迈出了第一步,尽管在当时,他并不清楚未来的路有多远。

2016年,一则报道再次触动了张杰明的神经,小孩落水、众亲属施救,结果一下子淹死了六七个人。“如果有一个可以迅速膨胀的便携式救生圈,还带有GPS、照明灯等功能,落水者是否能够更快一点获救?”带着这个疑问,他又开发了一款便携式自动充气救生圈。

有了便携式救生圈,怎么快速送到落水者手上?连续发问的张杰明,想到了救生员游泳、开船营救,但这都不是最快的,“最快的肯定是无人机,十几、二十秒就送达了”。

同年,张杰明带着便携式自动充气救生圈参加中国创新创业大赛,获得省二等奖。拿着科技厅奖励的5万元钱,他走上了无人机研发之路。

做无人机研发的多是通信、自动化、机械电子等专业人员,怎么去解释数学教授研发无人机?

“我尤其关注家人及周围人的安全问题,并有一种想方设法解决问题的强烈愿望,这种愿望成为我发明的原动力。这与是不是无人机相关专业出身,并没有必然的联系。”张杰明的心里就像住着一个“爱迪生”,如果时间、财力允许,他说,还有更多的发明等待变为现实。

内心充满“救人情结”的张杰明还曾是学校里抓小偷的主力。凭借人高马大的体格,小偷和他赛跑、搏斗,被他三两下打倒在地。“有意思的是,周围群众报警了,警察没来,报社记者反倒是先来了。”他调侃道。

思维决定行动

清晨,起雾的河面,一架无人机飞过,在河面上空巡逻。那是张杰明在汾河上试飞最新研发的救援无人机。

第一代无人机是一个中小型无人机,载重还不到2公斤。第二代、第三代无人机“长大成人”,需要一个人双手才能托起,载重达到了5公斤,而且变得越来越智能。

这样的改变,又或多或少地来自于他的数学思维。升级后的无人机增加并完善了摄像、对讲、照明等功能,但是摄像怕抖、喇叭怕震、照明怕热,怎么一一克服?

以照明为例,什么样的装置散热快?张杰明想到了鱼鳞状的叶片,就像电暖器,一片一片快速散热。散热后热气仍在周围,就需要用风扇排气。有出气自然还有进气。如果进出气口向上开或向侧开,雨水有可能进入导致机器故障。“一环接一环,就像数学里的‘因果’。”

“数学对一个人最大的改变在于思维,它会让人变得非常严谨,逻辑性强、思考问题全面。”张杰明说,从智能救助卡到便携充气式救生圈,再到救援无人机,他的开发逻辑就是不断查遗补漏、步步升级。

市场上,同类产品虽然也有摄像、喇叭、照明灯,但是仔细一看,摄像头是一个方向,喇叭是另一个方向,就好比“我对着你说话,眼睛却是看着第三个人,让人感觉特别别扭”。张杰明介绍道,而他的产品集成度高,不仅克服了这一工业设计上的缺陷,还破解了因同步转向带来的质量增加难题。

追求完美,是张杰明的做事原则。“很多事情,只要用心都能做好。”他是该校首届教学能手,也一度做过学院数学系的管理工作。5年的时间,他配合系主任把数学系的学生评教由中等提升到全院最好,帮助教师提升教学水平,系里教师参加山西省中青年基本功大赛,全校共有7人获二等及以上奖励,数学系就占了4人。

“一意孤行”的坚持

空中喊话、低空投药……两年前,山西本地的一档节目《异想天开》, 让张杰明的救援无人机走进了山西省科技厅、普通民众的视野。目前,该救援无人机已收到了来自消防、景区的多个订单。

之所以能走到今天,在张杰明眼中,更多的是自己“一意孤行”的坚持。

虽说2016年获得的比赛奖金“转手”便投入研发,但张杰明真正意义上第一笔课题经费来自于2018年底山西省科技厅投入的30万元经费,支持他研发救援无人机。“这是迄今为止学校获批的最大一笔纵向经费。”感激之余,他也充满了无奈。

这条路注定一开始就是“孤独的”。

高校教师的科研成果转化,多止步于研发,甚少涉足转化。曾经张杰明带着产品上北京高校请教技术问题,半年后,该高校的博士生答复他,这不是我们的专长。但在张杰明的观念中,“不把产品真实地应用起来,实际上是在浪费资源。而且,真正投入实践,它还可以救人”。

从2012年到2017年,他前前后后自掏腰包20多万元搞开发。夫人、女儿对他的“疯狂”发明行为都无法理解,只有妈妈表示支持,而那份“支持”里面更多的是心疼儿子。

还有人说他“跟大学生创新创业大赛‘抢饭碗’”,张杰明却不这么认为,“我研发的产品大多是原创性的,而学生创业项目更倾向于学习型;我对产品的销路、销量有期待,而部分学生创业只是冲着比赛获奖”。

面对这一切,张杰明始终微笑着,因为他知道“世上本没有路,走的人多了便成了路”。

慢慢地,他有了越来越多的“追随者”。目前,他有三个团队,分别是研发团队、专利团队、创业团队。其中,创业团队以学生为主打。在他看来,“对学生最好的教育,就是‘行为示范’”。

研发团队成员、太原师范学院副教授杨潞霞与张杰明“志同道合”,同样喜欢用技术解决生活中的难题。她口中的张杰明,“总能带来正能量,从不轻易说放弃,而是更经常地说‘只是还没有找到解决的办法而已’。最后,他总能带领大家找到一条光明的道路”。

信息来源:《中国科学报》

链接来源:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/9/445942.shtm

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