【人在他乡】NASA科学家何宇滔:参与火星“首次体检”任务,指点未来火星开拓者
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2019-05-07 14:07 来源:明升国际 作者:尚颖 编辑:耐克

【侨报记者尚颖5月1日洛杉矶报道】2018年5月5日,美国太空总署(NASA)“洞察号”(InSight)火星着陆器从加州范登堡空军基地发射升空,在太空飞行约4.85亿公里,飞行约半年时间,于同年11月26日成功着陆火星表面,用以探索火星内部核心,开启了45亿年前形成以来人类对火星的首次“彻底体检”:人类的太空探测器首次对火星内部的地壳,地幔和地核进行勘查探索。其中先进的太空电脑系统功不可没。

美国太空总署喷气推进实验室(JPL)华裔航太计算机专家何宇滔博士,便是研发未来先进太空电脑技术的专家之一。

何宇滔本科毕业于北京清华大学电机系,在加州大学洛杉矶分校(UCLA)获计算机科学博士学位。之后,在美国太空总署喷气推进实验室开始其研究生涯。目前作为高级技术专家,何宇滔博士领导团队为美国太空总署的未来太空探索任务进行航太电脑技术的研究和开发工作。他同时也是加州大学洛杉矶分校计算机科学系和电机工程系的兼职教授。

右起:南加州科工协会何宇滔,周文生,容跃,颜利平。侨报记者尚颖摄
JPL机器人科学家何宇滔博士(左2)辅导南加州“水木青少年STEAM”项目火星机器人。来源:受访者提供
何宇滔博士辅导南加“水木青少年STEAM竞赛“。来源:受访者提供

身为JPL科学家,何宇滔博士多年利用业余时间为南加州社区公众开办科普讲座。尤其醉心于辅导和培养社区青少年学生从小对STEM(科学,技术,工程,数学)的兴趣,身体力行承担科学家的责任,推动科学技术的传承。

生活中的何宇滔也非常热衷于公益事业,历任南加州清华大学校友会会长、南加州中华科工学会会长及理事长等社区公共服务职务。在2012-2014南加科工会任期内,联合创立了非营利组织 “LEAP职业发展论坛”,推出“导师制”的方式,为留学生提供免费的学术指导、职业建议、及领导能力发展的训练,为中国留学生未来的职业规划提供了精细化的指导帮助。同时他也发起了针对青少年的“影响未来人类生活的技术”科技征文比赛,至今仍在进行。 2017年,在就任南加州清华大学校友会会长后, 他在当年9月30日成功组织了首届“南加州水木青少年STEAM骇客松大赛”,至今已举办了四次。

寻找未来火星探索者

在2019年4月21日南加州清华大学校友会校庆年会期间,第四届“南加州水木青少年STEAM骇客松大赛”在洛杉矶成功举办。何宇滔博士与他的校友黄守华博士亲手指点辅导二年级至十年级的未来火星探索者。他讲述,与以往的STEM项目不同的是,水木青少年骇客松比赛特别添加了3D建模,绘画艺术(Art)的内容(STEAM)。参赛的学生不仅设计制作机器人,策划火星探索,小学员还可以通过3D建模和绘画艺术作品展现他们对太空探索的丰富想像力和创意。

火星机器人比赛项目每队由不超过3名学员组成,何宇滔博士介绍,竞赛共分三类:第一类,每组队员设计制作一个”火星车“(Mars Rover),现场演示各组制作的火星车机器人在测试场地进行搜索和钻探的功能;其二,完成“太空探索骇客松”(Exploration Hackathon)。要求每组队带来一套未组装的部件,在现场搭建一个可以用于太空探索的机器人或仪器;最后一类,“火星寻梦”(Mars Exploration Dream)。使用3D设计软件,或直接绘图设计与探索太空有关的物件,运用所学的软件编程知识和3D建模打印技术,在现场搭建并展示功能。

2017年起,何宇滔博士与他的校友会志愿者同伴们多次奔波于洛杉矶和尔湾市之间,亲临教授,为参加南加清华校友会“水木青少年STEAM大赛”的学生们开办讲座辅导,指导他们组装制作火星探索机器人。他解释,这些机器人完全按照火星车的机械原理和控制原理制作完成,是缩小版的真实火星机器人。学生们利用手机APP和计算机软件控制机器人,如操做自动器控制的机械手臂完成抓放物品,以及实施其摄影功能,或遇到路障拐弯等。火星车的安全性能要求极高,因为火星地表坑坑洼洼,火星车一旦翻覆无法帮助补救。所以,火星车设计需要速度很慢,尤其底板设计很特别,以便最大限度保证火星车不会翻车,即使路况呈60度坡度也不会翻覆。小学员们进行演示解说,不但组装制作,更需要综合各方面的知识,包括太空科学,火箭技术,机械电子,软件编程,计算性思维,设计性思维及项目管理等。

致力于引导青少年对科学的兴趣和科学传承 

何宇滔博士讲述,身为JPL科学家,有在社区推广普及科学知识和传承的责任,所以多年来他一直不吝利用周末时间,通过科普讲座或辅导中学生科学竞赛等方式,鼓励孩子们多思考,引导他们从小对STEM的兴趣,激励他们未来从事STEM方向。因为在美国STEM人才缺乏,需求量很大。

一些学生在他的启蒙影响下,对某个领域的科技产生浓厚的兴趣和激情,以此选择为其大学专业,或进一步研究发展的专业方向。其中非常优秀的学员,也有机会被JPL招收为暑期研究实习生,参与何宇滔导师在JPL的研究课题。这些实习生将有幸获得他本人的亲自指导,提高研究能力,并有始有终或作出小的研究成果。

这些被JPL实验室录取的实习生,除了GPA达到一定要求,他们都具有发自内心对太空科学和机器人研究的浓厚兴趣和激情(不仅仅因为一份好工作和高收入),更需要卓越的研究能力。何宇滔博士指出,因为学校教授的书本知识,强调知识的完整性,以考试为主解答问题,与实践中的科学研究某种程度有所不同,甚至与实际脱节。实际研究中,需要运用知识深入思考,着手解决问题的能力更重要,也要求学生快速的学习能力。录用实习生在研究实习期间需要挑战自我,很有主动性地投入其中,深入探索,或有成果。

此外,何宇滔博士认为,培养学生有意识地自己做决定,自己承担风险,甚至有意识地制造机会带给学生失败的经历,也是必要的。因为,走弯路,经受挫折,经历失败,越早越好。可以从中吸取教训,学到更多,逐渐成熟面对困难。否则思维定势形成,进入社会后再开始经历失败会不知所措,甚至付出超倍的代价。

他提到,加州大学伯克利分校电子工程及计算机专业某位刚入学的大一女生,几年前有幸被JPL录取,成为何宇滔导师的实习生。她本人非常上进,在JPL一个暑假的实习研究,颇受何导师影响。返校后便和同学创立太空兴趣俱乐部,做小卫星小仪器等,成果斐然,其中的一台仪器于2019年4月30日由NASA的一枚火箭发射上天。今年她即将本科毕业,已收获8所名校提供奖学金的博士研究生录取,包括斯坦福大学和麻省理工学院。

另有一名华裔高中生Steven同学,慕名加入何宇滔博士的无人机辅导项目。与其学习飞行原理,空气动力学原理,学习相关的电子和软件知识,用零部件从头开始组装无人机。并在无人机上装设小传感器,诸如温度测量仪,气压仪等,所以无人机除了拍照摄影,还具备实验飞行仪器的功能。不同的时间点,在南加地区遥控无人机测温度和气压,及地面交通高峰时段空气的污染程度等。在何宇滔博士启蒙引导下,激发出Steven对飞行和宇航科学的激情和热爱,大学申请他毅然选择宇航作为专业学习的方向。一年后,Steven被心仪的全美排名前六位的UIUC大学宇航专业录取,实现了多年的梦想。

编辑:耐克
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