近年，人工智能科技（AI）是城中熱話，在各行各業中也可應用AI技術，機械學習、AI普及化是大勢所趨，甚至政府近年也在中、小學推行STEM教育，令學生更多機會接觸到電腦、機械人等科技，提升其興趣之餘，更啟發學生們的創意，製作機械人，把科技技術應用在日常生活中。 文、攝：香港文匯報記者 姜亭
WYNG Philomathia機器學習／人工智能比賽作品展日前於WMA Space展出，是次比賽以製作「士多啤梨機械人」為題，要求參賽的高中學生研發出能篩選士多啤梨等級的機械人。比賽共有十九隊參賽隊伍，當中四隊優勝隊伍更在早前到劍橋大學及倫敦考察，以學習科技的最新發展趨勢。WYNG基金會行政總裁葉溵溵指，希望比賽能吸引學生發揮潛能，「我們舉行科學類型的機械人比賽，希望吸引到對人工智能和機械人有興趣的學生發揮潛能。」在她看完學生們的作品後，她不禁讚嘆學生們的創意和能力，「他們真的很厲害，全靠自學、翻查研究刊物去了解人工智能的知識，同學們有這個好奇心就各種問題去尋找答案，我覺得每個學生也應該有這種學習態度。」
AI技術妙分辨士多啤梨等級
其中一隊優勝隊伍為瑪利曼中學，其作品就像一個迷你型工廠般。機械人會依照士多啤梨的大小、色澤及損毁程度分成Grade A、B、C和F四個等級 。
先把士多啤梨放在運輸帶上，運輸帶上有超聲波感應器，每當偵測到有士多啤梨存在便會開始運作，把士多啤梨停在照相機和色澤感應器下，拍一張照後便會把照片上傳至電腦中以檢測其大小和色澤，最後，機器便會計算出一個評分，並在LED熒幕上顯示士多啤梨的等級，其後，運輸帶便會將士多啤梨分到一個劃分成不同等級的轉盤上完成分類。運輸帶兩旁有兩個小盒子，此為整個計算系統的核心，黑色盒子負責計算士多啤梨的分數；透明盒子則負責控制及給予鏡頭指令。
「我們參照了美國農業部的研究調查，調查結果中提及到士多啤梨的大小屬於哪種等級，至於顏色上我們則是自訂，以最鮮艷的紅色為Grade A，其次為Grade B，如此類推。」參賽學生張宇昕說。學生們更考慮到機械人在使用上的限制，特意增設照明系統，以方便機械人在不同環境下使用，「因為環境的改變，燈光的光暗程度不同會影響到士多啤梨色澤的呈現效果，所以在機械人上也會有自己的照明系統，務求令士多啤梨在色澤呈現上更準確。」另一參賽學生葉穎瑶說。
十秒完成品質分類
機械人由研發、資料搜集到成品出爐，整個過程約半年。機械人最初的版本只能判斷士多啤梨的色澤，但在其機械人入了決賽後，學生們便決定加入其他評判準則，創造出可分辨士多啤梨大小、色澤及損毀程度的機械人，甚至使用7至10秒就可完成一顆士多啤梨的品質分類。
有學生表示，首次研發融入AI元素的機械人，自學也成為了必要做的事，「這項研發機械人的工作與以往做的專題功課不一樣，我們要綜合各種的條件，再融入AI的元素，例如機械人上的相機要模擬人的眼睛去看士多啤梨，使結果更準確，而融入這些科技的元素對我們而言也是較困難，因之前從未接觸過，所以我們必須自行在網路上尋找教學，甚至參考相關的文刊。」葉穎瑶說。在研發機械人中也遇到不少困難，「最困難的部分是製作計算士多啤梨等級的機器，要把處理器和連接電腦的CPU融合，我們亦嘗試了數遍，最後透過資料搜集才發現藍牙可幫助我們解決這問題，這也是一個好好的學習歷程。」張宇昕說。
利用光線反射測甜度
另一優勝隊伍為聖保祿中學，其機械人外表就像一個四方形盒子，大致上可分為三層。頂層有一個以激光切割技術製造的塑膠滾筒管，上面有五款不同大小的圓孔，當中圓孔的直徑由3.5厘米逐步增加至7.5厘米。滾筒管依靠旁邊的轉輪控制旋轉，把士多啤梨投入滾筒管中，滾筒管一邊高一邊低形成斜度，士多啤梨投入後便會隨地心吸力向下滾，滾筒上的圓孔用作篩選士多啤梨的大小，並分類至下層的盒子裡。「使用這種物理方法篩選士多啤梨原理十分簡單，也不用運用複雜的機器篩選不同大小的士多啤梨。」參賽學生馮鎧淇說。
機械人的第二層用以鑑定士多啤梨的成熟程度，機械人內有一個綠燈裝置及感應器，當裝置投射出綠燈時，因為光線反射的原理，如果感應器只檢測到少量綠光，便會推斷士多啤梨的色澤較紅，愈多綠光接收到時，則證明士多啤梨的色澤愈暗啞，這也代表該士多啤梨較成熟。最後，機械人的底層有感應器，可量度士多啤梨的密度，密度愈高就代表當中糖的成分愈多，士多啤梨也會較甜。
七個月的研發製作時間，學生們現今的成品已經是經改良後的版本，「之前我們曾經製作過一個版本是使用3D打印技術，但最後發現作品實在太重，令滾筒管很難轉動，所以就使用木材和膠片製作機械人。」馮鎧淇說。學生們為測試機械人並在機械人中輸入數據作參考，於是便自己製作出數據，「我們買了十磅士多啤梨，並把每一顆士多啤梨切開三份，每個人都試過味道，寫出每人認為的甜度分數後，再用直尺量度士多啤梨的大小，以獲得綜合的數據。」另一參賽學生杜穎潼說。