01
前幾天觀摩了一個科技論壇,是2024年世界頂尖科學家論壇。與會者有包括11位諾貝爾獎得主在內的50餘位海外頂尖科學家,以及40餘位中國兩院院士及資深科學家。

在這個論壇裡,我聽到最多的就是關於AI的討論。
因為今年諾貝爾醫學獎、物理學獎和化學獎,一共誕生了7位獲獎人,而超過一半的諾獎都是和AI相關。
比如諾貝爾物理學獎的獲得者,是源於對神經網路、深度學習的研究。而諾貝爾化學獎的獲得者,則是開發了人工智慧模型AlphaFold2,預測複雜的蛋白質結構。
因此在這次論壇裡,科學家們提出了當今世界科技發展的新趨勢,那就是:
AI技術作為一股不可忽視的力量,正在推動科學研究的正規化轉變。無論是物理學、醫學、化學等領域,AI成為解決長期存在的複雜科學問題的重要工具。
說白了,AI將串聯未來人類科技的發展!
02
那怎麼讓孩子提前學點AI,從而應對未來的科技發展呢?
憨憨曾經參加過學校一個機器人俱樂部,他們老師的引導方法重新整理了我的教育觀。
憨憨那個機器人俱樂部沒有專職的機器人教練,他們的教練其實是學校的物理老師。
他們俱樂部招生需要對學生進行面試選拔,那次面試的時候,我問了老師一個問題。
我說您是教物理的,為什麼可以當機器人教練呢?這似乎是完全不想幹的兩個領域啊。
結果老師笑了,他告訴我,機器人有個大腦,那是基於AI控制,但其它部分卻需要和物理、化學、生物等學科關聯起來才行。
後來等憨憨進入俱樂部後,看見他們學的東西,我真是大開眼界。

第一堂課,老師教孩子機器人身體的材料。
他說這個材料選擇很有講究。
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你能用普通的塑膠做機器人身體嗎?不行,硬度不夠,很容易磨損。
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你能用玻璃做機器人身體嗎?也不行,強度不夠,很容易破碎。
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……
從那堂課,孩子明白了,原來機器人光是選個材料就好有講究,既要保證硬度,又要保證強度。
不同材料有不同性質,這其實就是化學的概念!
第二堂課,老師教孩子機器人的結構。
他給孩子展示,機器人是怎麼動起來的?
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有的是用齒輪進行傳動。
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有的是用履帶進行傳動。
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有的是用連桿進行傳動。
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……
從那堂課,孩子明白了,原來讓機器人動起來,是多麼難的一件事情,涉及好多複雜的機械結構。
這些機械結構如何傳遞力,其實是物理的範疇。
第三堂課,老師教孩子機器人的大腦。
他問孩子一個問題:為啥機器人能看見、能聽見、能思考、能摸到東西……?
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那是因為有機器人有感測器,可以模擬人類的五感。
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機器人有CPU,可以模擬人類的大腦給出指令。
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機器人有各種各樣的晶片和電機,可以模擬人類動作。
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……
從那堂課,孩子明白了,原來機器人的AI,其實源於各種各樣的硬體和軟體的結合。
這其實是電子、計算機等學科的領域。
那堂課不僅讓憨憨,也讓我獲益匪淺,我感受到了一種最新的教育方式。
它不僅僅是教授一門單獨的學科,而是會把各個學科串聯起來,最後用AI來解決實際的問題。
03
有一次和米萊童書的編輯老師聊天,我把憨憨參加機器人俱樂部學的內容跟她們講了一遍。
沒想到,那位老師突然眼睛一亮:“太有意思了,國內小朋友也需要這樣的通識教育!”
她的孩子在學樂高機器人,她就覺得孩子就是照著圖紙拼搭,離開圖紙,孩子也搭不出什麼東西,對機器人也沒什麼瞭解。
可是我說的那些內容卻重新整理了她的眼界,她說想創作一套這方面的書。
我們生活中有很多機器人的應用,它不僅是基於AI,更是與很多學科相關聯的,如果能給孩子講清楚這些機器人的原理,那麼不僅能加深孩子對於學科的理解,更是能拓展他們的思維,將來也能做跨學科融合,做出很多很酷的事情!
於是,經過2年的努力,這套《機甲大師駕到》,誕生了!

也正是因為這套書獨特的創意,它得到了官方的認可,獲得了2024年北京市科學技術協會科普創作出版資金的資助。
所以書的封面上會有一個Logo,就是官方科協的認證。

而著名的科學家,北京理工大學宇航學院教授兼博士生導師林德福教授,為這套書親自撰寫了序言。

04
這套書的書名叫做《機甲大師駕到》,它是一套漫畫,講了一個小男孩夢想創造機器人的故事。
小男孩有一個朋友,叫做“馬斯特”,是一個外星人,他會協助孩子完成夢想。

在創造機器人的過程中,男孩遇到了很多挑戰,而在馬斯特的幫助下,他們運用各種學科知識克服了困難,不僅瞭解了機器人的原理,還加深了對學科知識的理解,一舉兩得!
比如說男孩設計了一張圖紙,畫了一個很酷的機器人的造型,就準備建造機器人了。
可是沒想到一開始就被打擊了,因為機器人圖有外觀,但沒有內部構造,就是一個空架子,那怎麼辦呢?

於是馬斯特就開始帶著男孩深入到機器人的內部結構中去。
他先給男孩展示人類的關節和肌肉,機器人的手臂怎樣學人類的手臂那樣,自由彎曲,還能運動呢?

於是,這裡就進入了第一個主題——齒輪。

透過齒輪的齧合和互相傳動,從而實現力的傳遞。

而齒輪傳動也有講究,可以大齒輪帶動小齒輪,也可以小齒輪帶動大齒輪,它們轉動方向不一樣,轉速也會不一樣。

透過齒輪的組合,就能實現複雜的機械傳動系統。

講到這裡的時候,馬斯特開始引申了,他又介紹了另外一種傳動形式,那就是“帶傳動”。

男孩突然聯想到,平時騎的腳踏車,那個鏈條、鏈輪,不就是跟帶傳動結構很像嗎?那其實是另一種相似的傳動形式——“鏈傳動”。

你看,這就是在工程上如何實現力的傳遞。可是光有力的傳遞還不夠,力的大小、方向也要考慮進去,否則機器人沒法工作啊。
因此馬斯特又開始給孩子講起了力的原理。
這就是經典的“力的三要素”。

利用幾種簡單機械,還可以改變力,其中最基本的就是槓桿。

因此馬斯特會給男孩講了槓桿的幾種型別,怎樣做會省力,怎樣做會省距離,怎樣做可以維持平衡。

而機器人裡還有另一種很實用的簡單機械,那就是——滑輪。

什麼是定滑輪?什麼是動滑輪?它們都有怎樣的特性?馬斯特都會結合實際應用給孩子講明白。

再到後面,馬斯特還會給孩子拆解機器裡的發動機。

展示它們工作的過程。

以及像汽車用到的變速器,如何換擋調速的原理。

到這一步,就把機器人內部的構造給孩子講清楚了。
你發現了嗎,這些構造背後就是基礎物理,其實就是我們物理中學的力、槓桿、滑輪這些內容。透過學習機器人的構造,孩子對這些基礎物理知識瞬間就理解了。
很多孩子不曉得學習那些枯燥的物理概念有啥用,但是讀了這套書後,他們就會豁然開朗,原來這些物理概念有這麼多的應用場景,是機械應用裡必不可少的基礎知識呢!
05
這套漫畫一共有7冊。
前面6冊講了小男孩嘰咕在外星夥伴的幫助下,從無到有創造機器人的故事。
最後一冊是銜接下來的故事番外,講了嘰咕駕駛自己製造的機器人打敗外星入侵艦隊的情節,將整套書的故事引入最高潮。

第一冊圍繞的是材料工程,它講的是建造機器人所採用的材料,比如說金屬材料、無機非金屬材料、新材料等等。
。
裡面介紹了材料的硬度、強度等性質。

還討論了彈性等知識。

這一冊是圍繞材料學來的,而材料學的背後就是物理和化學。
第二冊圍繞的是機械工程,它講的是機器人的內部構造。
我們上面介紹的內容,就是圍繞這部分展開的。
而機械工程,背後就是物理學的應用。
第三冊圍繞的是能源與動力工程,它講的是如何讓機器人有能量。
這裡會講能量的概念和特性。

講能量的來源,也就是能源。

講傳統能源和新能源。

第四冊圍繞的是人工智慧,它講的是如何設計機器人的大腦,讓它會思考。
我們之前說了那麼多,都只是機器人的身體,但讓機器人能夠工作,那必須給它們設計大腦,而這個大腦就是AI。
因此這本書介紹AI是如何控制機器人的。
比如它需要提供一個決策系統。

它需要設計一個感知系統。

它是如何進行機器學習的。

它又是如何進行資料訓練的。

學完這一冊,孩子就能知道AI的各個基礎概念,並且瞭解了AI在機器人中的各種應用。
第五冊圍繞的是光電制導工程,它是給機器人設計眼睛和武器。
這部分主要給孩子講述光的知識,你看這又是物理裡的基礎概念。
這裡會講光的基礎概念。

然後結合雷射制導武器,講述它們在軍事中的應用。

這一冊對喜愛軍事的孩子會特別痴迷,因為它裡面有很多軍事的應用,而背後都是基礎物理的知識。
第六冊圍繞的是航空航天工程,它是給機器人設計飛行系統。
它會給孩子講述飛機、火箭這類飛行器飛行的原理。

講航空和航天的區別,太空飛行的關鍵要素是啥。


學完這一冊,孩子會對地理、航天、物理等知識有更多的瞭解。
06
這套書我之前在社群徵集了一些孩子來試讀,這些孩子最小的是幼兒園大班,最大的是5年級。
他們的閱讀反饋都是超級好的。
有的孩子特別喜歡書裡有趣的插圖,故事情節和豐富的知識體系。

有的孩子特別痴迷於裡面機器人的創作歷程,以及對工程、物理方面的講解。

有的孩子則是讀完後深受啟發,樹立了一個遠大的目標。

看到孩子們喜歡,我心裡也很開心。
這套書真的很不錯,它突破了我們傳統的教育框架,每門學科就是教授這門學科的知識。
它會用機器人這個主線,把各個學科都結合起來,進行跨學科的通識教育。
讓孩子發現,原來每個學科之間不是割裂的,而是互有聯絡的,尤其當AI誕生後,透過AI將各個學科串聯起來,會誕生出那麼多不可思議的應用。
因此我真的很推薦讀一讀,對開拓他們的想象力,融合學科知識,真的非常有幫助!
這套書是米萊童書“駕到系列漫畫”的第五輯,前面四籍分別是《新科技駕到》、《超級工程駕到》、《經濟學駕到》和《新武器駕到》。

他們的這個“駕到系列漫畫”非常棒,獲得了很多很多的獎項。尤其是去年,其中那套《新科技駕到》還獲得了中國科技部頒發的2023年全國優秀科普作品名單,這真是至高無上的榮譽。

推薦給孩子好好讀一讀。
希望每一個翻開這套書的小讀者,都能在其中找到屬於自己的科技夢想,並勇敢地去實現它們!

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