“靈動智控！一等獎！”2024年8月9日晚，江蘇無錫。江南潮濕的晚風徐徐吹拂，在一座大橋下的岸邊，物理學院2023級碩士研究生毋紫楨、張羽杰、段海洋收到了獲得全國總決賽一等獎的喜訊。十八天前的7月22日深夜，他們同樣在武漢的一座橋下收到了入圍全國決賽的通知。這一段科研競賽之旅與橋結緣，但是對于他們而言，真正通往成功的“橋”卻是將近半年的反復調試實驗、思索攻關和導師們的悉心指導搭筑而成的。

設想從蜘蛛開始

電生理監測是一種通過捕捉和分析人體電信號來評估人體生理狀態的技術。如今，電生理監測儀器已經嵌入各種可穿戴設備，成為人們隨時了解自己健康狀態的渠道之一。電生理電極是該儀器的核心部件，它的性能優劣直接影響電生理監測的準確性。

傳統的電生理電極并不能牢固貼合人體皮膚，這會使信號監測效果大打折扣，粘性電生理電極應運而生。然而在日常運動狀態下，人體會產生一定的動態噪聲，干擾生理電監測。針對這個問題，毋紫楨、張羽杰和段海洋展開了題為“抗干擾可粘附生理電電極用于生理電信號監測和動態人際交互傳感”的研究，并將研究成果送上了第十九屆中國研究生電子設計競賽全國總決賽的舞臺。

在調研中，蜘蛛關節內的一種粘彈性物質引起了團隊成員們的注意。這種物質可以有效過濾環境中30 Hz以下的動態噪聲，并且能有效識別周圍生物的動態信號，這種選擇性過濾性能稱為阻尼性能。

“能不能參考它的材料體系研發出一種新的電極材料，以兼顧阻尼性能和黏附性能？”小組成員靈光閃現。

在之后的一個月里，他們不斷調節材料配比和各實驗步驟的時長，最終做出了成型的、阻尼性能優良的電極材料。經測試，他們研發的電極對26.5 Hz以下的噪聲信號具有良好的阻尼能力，阻尼因子最大值達到2.5,而普通電極的阻尼因子普遍低于1。

電極制作關被攻破，他們又開始著手開發動態協同機械臂控制系統。這是他們項目研發中“最難的一環”。“要讓機械臂跟隨人的手臂運動，首先要保證機械臂控制系統能夠準確識別手臂動作。”張羽杰介紹說，“我們花了三周時間不斷測試各種手臂動作，向AI大模型輸入了大量的訓練數據。”在看似枯燥的過程中，他們最終讓機械臂實現了高準確率的動作跟隨。之后，團隊又緊鑼密鼓地編寫了程序控制代碼，實現了機械臂中多電機的協調運作。

團隊成員扎實的知識基礎、巧妙的聯想應用和艱辛的實驗研發凝結成了性能優良的阻尼粘性電極和機械臂控制系統。面對即將到來的大賽，他們充滿信心。

過程驚險刺激

國賽前夕，團隊成員抵達東南大學無錫國際校區。考慮到溫度、濕度等因素對呈現效果的影響，他們把電生理電極裝進密封袋，剛抵酒店就把設備放入冰箱保存。

在近六個月的比賽周期里，團隊成員們一路過關斬將，經歷校賽、省賽、華中賽區的比賽，在賽事的磨煉中不斷優化產品、提高競爭力。在校賽結束后，團隊成員根據評委老師的建議，將有線采集電路板改進成了更便捷的無線采集模式，通過藍牙收集信號；華中賽區的評委則在展示方法上提出了寶貴意見，促使他們在答辯時更加注意自身作品與現有商業電極的性能對比，以突出產品優勢。

“我們認為做的準備已經很全面了，但是到了國賽現場，發現還是有疏忽的地方。”段海洋自嘲式地承認。當他們將設備帶到比賽場地時，發現所有團隊的幾百個設備沒有隔離地擺放在一起，某些隊伍的大型設備釋放出的較強電磁波明顯干擾了電極的穩定性，這對次日比賽的影響無疑是致命的。三人快速調試設備，迅速調整軟件參數，試圖將干擾程度降到最低。從上午抵達一直調整到下午三四點，問題終于得到了比較完滿的解決。“當時確實很緊張，我們都沒顧上吃午飯。”毋紫楨談及此，依然心有余悸。

2024年8月9日，國賽正式開始。毋紫楨負責答辯，張羽杰負責動態心電監測展示（即把連接藍牙的便攜式心電監測裝置貼在胸前，通過跑步、深蹲等不同的運動狀態監測心率和心電圖等信息），段海洋負責人機交互展示（即把電極貼在手臂上，控制機械臂的運動）。

正當一切有條不紊地進行時，段海洋突然感覺貼有電極的手臂被緊緊抓住。“我立馬反應過來，這是評委想通過制造一些非正常的干擾來檢驗電極的抗干擾能力。”他意識到，只有表現得更加穩定，他們的產品才有可能獲得更高的認可。幾個測試動作完成后，緊抓的手終于松開。“總算順利完成了！”段海洋松了一口氣。在約16攝氏度的比賽場地，他穿著單薄的短袖，衣背卻被汗水浸濕。

克服了重重出乎意料的考驗，他們終于共同為國賽畫上了圓滿的句點。“答辯結束的那一刻，心里像放下了一塊大石頭。”毋紫楨說。

“我們”是攻克難關的關鍵所在

科研的道路并不輕松，但勠力同心的干勁可以淡化其中的艱辛。“我們都搶活干、不推卸。”隊長毋紫楨自豪地說。有時緊急任務下達，她會臨時聯系兩位隊員討論問題，“即使偶爾討論到凌晨兩三點，我們也會保持很積極的狀態。”

同時，他們也根據自身特長在團隊中發揮獨特作用。毋紫楨作為隊長，兼具各方面的技術能力，善于溝通協調。張羽杰被封為“技術顧問”，他總能想出創新性的解決問題的方法，尤其擅長解決程序方面的問題，并且“他很有韌性，不把問題解決絕不罷休”。段海洋認真樂觀，在其他隊員灰心時，他“總會說很多鼓勵的話，并把事情一點點做好”。

“除了我們三個，老師們和師兄師姐的幫助也特別重要。”三位成員紛紛表示。作為整個團隊的主心骨，物理學院教授毛彥超老師對項目進行了整體指導，平時一直跟進指導項目的進度和完成情況，這更為他們增添了信心。毋紫楨回憶：“毛老師始終鼓勵我們要對自己的項目保持熱情，他的激勵讓我在答辯時更富有感染力。”物理學院副研究員朱鵬程老師也是一位“細節控”，他不僅在模擬答辯時提出諸多建議，對PPT上的字號和圖標也會一一檢查，力求在每個細節上盡善盡美。在科研之外，整個團隊的氛圍輕松愉悅，“導師們會帶著我們一起聚餐，我們平常關系特別好。”

在比賽中，三位成員是一拍即合的搭檔；在比賽之余，他們是志同道合的好友。“太巧了！我們的兩次好消息都是一起在橋下收到的。”毋紫楨感慨道。夜晚的大橋燈光璀璨，成功的喜悅伴隨著徐徐晚風鐫刻進他們的心里。他們共坐橋下，暢談過去、當下和未來。

“如果可以，我們還想一起組隊研究出更多成果！”三位成員共同道出了對未來的憧憬。這場比賽拓寬了他們產品設計的思路，磨礪了他們答辯展示的能力，也讓他們之間的默契更深。如今，他們已經開始進行下一步的課題研究。這片電極雖小，但已然成為了他們科研之路上“一座重要的橋”，走過這座“橋”，他們將更勇敢堅定地奔赴前方的路。（呂品涵 肖精琦 撰稿）

參賽師生

頒獎現場