2021年青橙奖得主、清华大学美女教授赵慧婵和她的软体机器人

小金工 2021-10-28

机器人青橙大学

4318 字丨阅读本文需 11 分钟

她是才华横溢的清华高材生,在美国留学6年,被哈佛大学百般挽留。然而她却毅然选择回国,她说,她要回去为祖国培养人才,为祖国做贡献;她是温柔漂亮的美女教授,说话总是带笑,做事斯斯文文,然而她的研究领域却十分硬核。

2021年10月19日,达摩学院青橙奖颁奖典礼在云栖大会上举行,青橙奖是为发掘中国青年学者而设立的公益性学术评选,已举办四届,本次获奖者包括被称作“韦神”的北京大学数学系韦东奕、来自清华的“梨涡女神”赵慧禅等10位35岁及以下的青年学者,他们将平分1000万元奖金。

她主要从事软体机器人、机器人高功率密度驱动技术、柔性传感器、智能假肢和外骨骼等方向的研究,曾入选MIT TR35(中国区)、福布斯中国30位30岁以下精英榜(科学领域)等。

赵慧婵有一对梨涡,是个漂亮又有亲和力的女孩,但她的研究领很硬核:软体机器人、机器人高功率密度驱动技术、柔性传感器、智能假肢和外骨骼。她获奖的理由是“研制了新型柔性光电触觉传感器和高功率人工肌肉,推动了新形态机器人本体设计方法的发展”。

此次获得青橙奖,赵慧婵在微博上被很多网友盛赞是智商、颜值“双高”。她回应记者说,这是人生中第一次被关注颜值,有些“受宠若惊”,但自己也不是一直都处于顺风顺水的状态。“刚到美国时,因为语言不通,在寻求实验室研究岗的过程中经历过不少黑暗和低潮,但也是逐渐在这个过程中一步步找到了自己的研究方向,攻克了难题。”

现在,我们来说说,2021年青橙奖得主、清华大学美女教授赵慧婵和她的软体机器人。

从小就是别人家的孩子,康奈尔最优秀的学生

1989年,赵慧婵出生于山东淄博,是一个从小就有天才美名的别人家的孩子。小时候,别的小朋友在嬉笑打闹,她在一旁聚精会神地搭各种复杂的积木;中学时,别的同学还在为作业、考试发愁,她已经开始参加物理竞赛,并且斩获了无数的大奖。

2008年,赵慧婵以优异的成绩考入清华大学机械工程系。即便是进入了顶级名校,与一群天才做同学,她依旧是耀眼的那一个。清华大学的课程难度极大,许多学生都害怕不能毕业。然而赵慧婵不仅轻轻松松地学好了机械工程的专业课 ,还利用课外时间辅修了难度同样大的经济学。最后,她手拿机械工程和经济学双学位走出清华园。

2012年,学习了四年机械工程的赵慧婵,对机器人的研发产生了极大的兴趣。而在机器人领域,康奈尔大学处于领先水平。为此,她决定只身前往美国专研软体机器人。兴趣是最大的动力,在康奈尔时,她更加用功,且不再辅修其他专业,一心扑在机器人研发上。

百分之九十九的汗水加百分之一的天赋,最后,她每门课都拿到A或A+的优异成绩,还得到了软体机器人领域的专家罗伯特·谢泼德教授的赞赏。在她博士毕业前夕,不仅亲自向哈佛大学的罗伯特·伍德教授推荐她,还夸奖说,这是我在康奈尔遇到的最优秀的学生。

迷上了微型机器人

就这样,2017年3月赵慧婵拿到康奈尔大学机械工程博士学位后,又得到了去哈佛大学进行微型机器人研究的机会,被动机器人领域的泰斗级人物伍德教授就是她的导师。在他的指导下,赵慧婵进行了“能让仿真机器人起飞”的设计。

看着小小的一块金属物像生物一样灵活地运动,她彻底迷上了微型机器人。她曾激动地描述道,越研究机器人,越觉得生物太伟大了。一只苍蝇、一只蜜蜂,它身上有几百块肌肉都可以协调地控制。我们设计的人工肌肉就是一个“大墩子”,但是生物,你想想一个苍蝇它多么的灵活,什么时候能做出一个真正的苍蝇来,那就太厉害了。

正是这段科研经历,对她以后的研究路线产生了极大的影响,同时,也是她人生的一个转折点。

拒绝丰厚的报酬,一心为祖国

因为赵慧婵出色的科研能力,哈佛大学几次邀请她留在美国,为达到目的,甚至给出了许多名声在外的学者都会心动的优厚待遇。那时,赵慧婵只是一名刚刚走出校园的普通博士后,那些丰厚的报酬对她来说极具诱惑力。

然而,她拒绝了。比起留在美国享受,她更愿意回到祖国。尽管没有优渥的物质条件,但是回国后,她所研究出来的一切都只属于中国,她能为祖国做贡献、为祖国培养人才,她能尽其所能推动祖国科学事业的进步。

2018年,带着为祖国做贡献的心愿,赵慧婵回国了。一落地便被清华大学机械工程系聘为讲师,她也成为清华园最年轻的老师。也是这一年,她入选麻省理工科技评论创选的35人中国榜、福布斯中国30位30岁以下科学领域精英榜。

科研成就可不少

能入选科学领域精英榜,她的科学成就自然不少。

赵慧婵的科研成就,首先就是科学史上第一个可以由人工肌肉驱动的扑翼飞行器的成功研发。扑翼飞行器又叫振翼器,是指像鸟一样通过翅膀的振动主动产生动力,推动飞行。因其高效率性与高隐蔽性等特点,无论是在军事侦查还是民用领域,都具有十分广阔的应用前景。

这项成果耗时很长,在哈佛大学的微型实验室,她就曾在一块200毫克的人工肌肉上安插翅膀,让其成为一个每秒能“振翅”300赫尔的微型仿真机器人 ,还能完成起飞 悬停等动作;回国后,在她一手搭建的新型机器人创新研究平台,她又带领团队设计出高能量密度软体驱动器,实现了由柔软的“人工肌肉”提供动力,完成受控飞行的微型机器人。

仿真机器人看上去并不起眼,只是小小的一个“动物模型”,但是它的制作过程非常复杂。因为它们通常只有毫米大小,所有的元器件都没有完全符合要求的成品。所以,从最初的形象设计、到零件制作与组装,都需要赵慧婵亲力亲为,扑翼飞行器最重要的的四扇小翅膀,都是她一点点切割并搭载测试,经过无数次调整才做出来的。

这些嗡嗡作响、展翅飞翔的微型机器人,被科技迷们取了一个形象的名字——人工蚊子。赵慧婵打趣说,明明仿的是小蜜蜂,应该叫人工蜜蜂才对。无论是人工蚊子也好、人工蜜蜂也好,都不影响软体微型机器人的巨大潜力,这些体积微小、能去人类去不了的地方的机器人,能代替人类去做一切危险的工作,比如管道、地下矿井、核泄漏实验室里的工作。这一技术,不仅让中国首次在科学领域站在世界领先地位,而且对中国软体机器人的发展有很大的助力。

虽然有如此大的成就,她也表示,其实人工机器人领域还有太多可开发的东西,一只蜜蜂身上有近三百块肌肉协同运作,而飞行器上有且只有一块人工肌肉,如果人们什么时候能做出一个可以媲美真蜜蜂的微型机器人,那才是真厉害。

除了微型机器人的研发,赵慧婵还研发出可以改变假肢未来的技术。她带领团队设计出基于光信号的高度可拉伸光波导传感器,这种新型信息传输器,由石英玻璃等介质构成。与传统的基于电信号的传感器不同的是,这款光波导传感器使用的材料是软体机器人领域最常见、最简便的橡胶材料,可以拉伸、弯曲甚至可以像绳子一样打结,能够与柔性结构共融。

如果将15根光波导材料嵌入到柔性机械手中,就能赋予机械手强大的感知功能,使它不仅可以被动地感受外界的接触力,也可以主动触摸物体,感受物体纹理、粗糙度、表面形状、硬度等信息,再通过可拉伸的光波传感器,就能把信息更加精确地传递给佩戴者,使他们再次感受世界万物的细腻差别,如同在使用真正的肢体。

除此,赵慧婵还结合软体驱动器的规模化制造技术,制造出集传感与精确控制于一体的手部外骨骼,可以驱动手指进行弯曲、伸直等动作。因此,她与德国马格德堡大学莱布尼茨神经生物研究所合作,将这款外骨骼用于残疾人的运动神经康复。最引人注目的是,这种集感知驱动为一体的柔性智能假肢,成本不过300元人民币,从根源上杜绝了科研成果与民众需要相脱离的风险,一旦制作成功,就能使所有的患者享受到这项新科技 。

目前这项技术的应用虽然还不能完全投入使用,因为要做出百分之一百准确度的仿人指尖,就需要科研人员做出近100个机械传感器,而一整个手掌所需要的传感器更是一个庞大的数字,但是,研究就是一个从无到有、从零到一的过程。赵慧婵迈出了第一步,为后来的科研人员指明了正确的方向,在她的研究基础上,软体驱动器技术也能走得更顺、更早研发出成果。

疫情是危机,也是机遇

2019年,回国一年的赵慧婵不得不暂停机器人研发工作。因为她遇到一个新难题。这一年年底,新冠疫情席卷全国,虽然全国的医护人员都积极投身于疫情防控,然而防控人手依旧不足。见此,清华大学紧急召开会议,希望赵慧婵团队能研发出一台咽拭子机器人,以减轻医护人员核酸采样压力,减低医护人员感染风险。

但当时,全球都是第一次研发咽拭子机器人。没有任何可借鉴的经验,赵慧婵只能带着团队摸石头过河。科研人员靠脑子里的想像设计出一张草稿,在稿件被推翻过几十次后,才得到一版堪称完美的作品,然而这只是成功的第一步,如何让设计稿变成会工作的机器人才是难题。

最后,赵慧婵与团队用8个月的时间,成功研发出采样准确、容易消毒、能预防使用者交叉感染的咽拭子机器人。也是世界上第一台咽拭子机器人。随着此项技术的广泛运用,极大地缓解了医护人员的防控压力。

高光背后的女孩

褪去赵慧婵各种各样的人生履历标签,回归生活的赵慧婵也是万千少女中的一员。29岁的赵慧婵正直花样年华,她并不宣扬自己的科研刻苦之路,而是告诉大家科研人背后的静谧时光。

拥有自己的空闲时光,刷一部自己喜欢的电视剧,看一部期待已久的电影。逛逛商店,淘一些自己喜欢的小玩意,看中的服装首饰,期待的化妆用品。逛逛超市把自己的美食通通收入购物车,享受美食的乐趣。

在闲暇的日子里化个美美的妆,穿上漂亮的衣服,出门和好朋友逛街游玩,也可以化个精细的淡妆以饱满的精神状态开启工作的一天。科研人员不是神,我们是女孩,我们热爱美。

热爱生活的赵慧婵还喜欢健身。虽然回国之后生活节奏较快,工作繁忙,打乱了回国前规律的健身运动时间,受到网友的鼓励和支持,积极向上的赵慧婵还是表示会努力健身的。

刚刚工作3年的赵慧婵会努力践行自己母校清华大学的口号,为了更好地服务祖国,依然会努力地保持身体状态,拥有更加健康的体魄,努力为祖国健康工作50年。

新时代的女孩

科研道路上的苦楚我们寻常人难以想象,尤其是女性科研人员。

虽然说妇女能顶半边天,但是在职场里面,女性的生存能力还是很薄弱的。我们难以想象美丽动人的赵慧婵背后经历的重重困难。

优秀的赵慧婵便是如今一个又一个有理想,为理想而奋斗的新时代女性的代表。为自己,为国家,梦想远大,前途坦荡。

我们不描画工作困难,不要求性别优待,我们以饱满的精神状态,投入自己喜欢的事业,为自己的梦想而努力,为了自己的追求,我们身体力行证明着我存在即我价值。

国家的发展离不开前端的科技力量,尖端科技人才乃是重中之重,是国家的希望,是国家的栋梁。我们每个人都可以通过自己的不懈努力,成就自己,让自己成为一把利剑。

希望我们树立正确的美感,不是不能美而是不要片面追求虚有的外表,应该要努力充实自己,丰富自己,让自己发光发热。在科研领域,在工作职场里能够出现一个又一个优秀的女性。

小结

如此出众的的科学界新星,自然备受关注。2020年,赵慧婵获评“MIT TR 35”,也就是35位最具创新潜力的科技青年;2021年,赵慧婵更是获得了达摩学院青橙奖。这一奖项是为发掘中国青年科学家而设立的纯公益性学术评选活动,要求非常高,不仅要求入选者年龄不超过35岁、达到科研领域独挑大梁的关键期,同时,入选者必须已经做出阶段性的科研成果。

青橙奖的奖金共有千万,由获奖十人共同平分,这意味着赵慧婵可以分到一百万奖金。当她被问到用这笔钱干什么,原本自信从容的赵慧婵略带害羞地说,自己带的学生有点多,但实验室有点小,这笔钱她打算用来多租些实验室面积,能让学生们有个更好的科研环境,做自己想做的课题。

许多人为留在美国挖空心思,而赵慧婵偏偏“逆向而行”,为回国主动放弃美国的优厚待遇,竭尽所能推动中国软体机器人的发展。如今中国能在机器人领域领先世界,正是由于她这样的科学家不懈地努力。

来源: 太史公来了,齐鲁壹点,云娱云己

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