华为天才少年稚晖君成就 (华为天才少年稚晖君成长史)

2021年10月8日,稚晖君在B站和微博分享了他利用4个月业余时间制作的机械臂dummy(请在B站和微博搜索“【自制】我造了一台钢铁侠的机械臂!【硬核】”)。这个视频迅速在国内互联网上爆红,赞誉为主,也有不少质疑。

dummy到底是个什么东西呢?下面这张图是从稚晖君的视频里抠出来的,根据这张图简要说明一下dummy的功能和所涉及的技术。

华为天才少年稚晖君都学了什么,华为天才少年稚晖君作品

“功能设计”由于视频本身就没放全,所以只截了部分。从这部分看,dummy的基本功能也就是机械臂的通用功能,比如可以通过更换不同的末端结构达到不同的应用目的,当碰撞到计划外物体时可以自动放弃任务,可以通过3D打印中的GCode精确编程控制移动位置,可以通过手工牵引设置移动路径……等等。而dummy的扩展功能是通过虚拟增强(AR)技术提供酷炫的人机接口。

“理论分析”所示即理论力学,也是机器人技术的核心理论之一。另外图中未给出的机器人技术核心理论是控制论。

“技术路线”就比较硬核了,说明了dummy是怎么做出来的。我们从上到下依次分析技术难度在哪里。

在设计机体时,难点有三个:基于材料学知识选择材料;基于应力分析设计轴承、连杆等的尺寸和形状;用CAD完成建模。当然,从机器人大赛积累的经验使稚晖君可以走一些捷径。工业设计部分考验的就是稚晖君的美感了,结果真的令我佩服——“你永远可以信任稚晖君的美感”。

闭环伺服器的功能说白了就是基于反馈控制原理让机械臂指哪打哪,它的理论很复杂,但在20世纪中期就已经发展完善了,例如FOC算法早在1970年代就被发明,而PID控制器则只会更早。所以这一块有成熟的模块可以用,只需要组装和调试。不过视频里说dummy使用了稚晖君之前在另一个项目中设计自制的FOC驱动器(详见稚晖君的“【自制FOC驱动器】深入浅出讲解算法与SVPWM技术”)。

控制器是稚晖君在本项目中花费最多精力的部分,即构建一个完整的嵌入式计算机。从在PCB板上焊接芯片和电子元件,移植嵌入式操作系统(采用LiteOS内核的鸿蒙),在其上实现蓝牙协议栈以支持CAN总线,到最后编程实现6轴运动学和动力学的算法(据说还使用了深度学习算法),可以说是真正达到了全栈嵌入式系统工程师的水平。

最后,空间定位装置是稚晖君从之前的一个项目移植过来的,以实现AR人机接口。这个项目本身也很复杂,但显然他至少在无人自行车项目(详见稚晖君的“【自制】我把自行车做成了自动驾驶!!【硬核】”)时期就已经实现了,否则dummy不可能在4个月内完成。

诚如部分业内人士所说,dummy本质上没有什么理论创新和技术创新,其惊爆点在于涉及相当多的技术,一个人要实现它需要具有非常强的学习能力和系统集成能力。此外,国外能够在几个月内以一己之力做出一个类似dummy的机械臂的人也很多(老外爱折腾,一言不合就魔改个蝙蝠侠车,而且从国外的cosplay水平就可见一斑),国人如此惊艳的原因主要是因为国内缺乏动手能力强的人。但是,一个好的工程师,必须进行什么理论创新或技术创新么?

*论发**文对一个职场人来说没多大意义,创造价值才是其核心。而一个产品有没有价值,取决于它是否能比竞争对手更好地满足市场需求,而这往往并非源自使用了什么独家黑科技。靠绝对的技术优势实现垄断是有可能的,但概率很小,因为各家科技公司的工程师都不是傻子,你能学会的技术人家也可以学,在信息交流高度发达的现在,几乎不可能出现某个新赛道让你先偷跑很远其他竞争对手才开始追赶。当然反过来,工程师必须不断追逐前沿技术,不能落伍,所以强大的学习能力就很重要。

高科技公司获得竞争优势的第一条途径,是好的想法。以dummy为例,让机械臂尽可能小就是个非常好的想法——很少有人愿意在家里放一个半吨重的机械八爪鱼,但在桌面上放一个笔记本电脑大小的机械臂就具有一定的实用性了:想象一下你只要下达一条命令,它就可以代替你把桌面整理干净,或者改变桌面各种东西的摆放位置以方便你切换工作状态。

高科技公司获得竞争优势的第二条途径,是好的设计。该设计既涉及美学方面,也涉及人类工程学方面。前面已经提到,“你永远可以信任稚晖君的美感”。这里从人类工程学的角度说下dummy的设计闪光点。dummy最有意思的部分是基于AR技术和PS5手柄实现的人机交互,使用户手指的触觉可以通过蓝牙网络延伸到10米开外,也使用户可以对着屏幕中的虚拟世界来影响现实世界。这样的用户体验能让一些追求酷炫科技感的用户购买,哪怕他/她没想清楚该产品有什么用。

高科技公司获得竞争优势的第三条途径,是好的品控。这来自于对产品成千上万次的打磨所积累的工艺与经验,这些东西完全不够格*论发**文,但却或者进了公司的专利*器武**库,或者被公司视作不传之秘,成为压倒竞争对手的最后一根稻草。当然dummy作为一个demo是缺少这些的,所以说它离产品还差得很远。

上述三条途径,对工程师的要求都是极宽广的知识面和不断闪现的创作灵感,而不是什么理论创新和技术创新的能力。能够看懂那些复杂的技术资料,快速地掌握前沿技术,并将它们应用到产品设计中,就是一个优秀的工程师。所以对于工程师的学历要求,硕士最好,本科够用,专科也行,而博士其实有些浪费。

最后话要说回来,dummy像目前大多数其他同类型机械臂一样,性价比还不足以引爆市场。对普通人来说,与机械臂带来的便利性相比,其价格还是不美好。但你不觉得这种技术发展趋势与之前的某个故事很像么?没错,直到20世纪70年代之前,计算机都还是一个很庞大的东西,价格也不美好,但计算机小型化革命给我们带来了Apple。也许可以期待一下机械臂小型化在未来会给我们带来什么。值得一提的是,沃兹尼亚克的Apple II也只不过是集成了当时最前沿的科技,并没有什么“创新”。在我的印象中,沃兹尼亚克作品无数,但从未发表过一篇论文。

总之,评价一位工程师的作品,仅考虑其理论创新性和技术创新性,是相当naive的。

接下来谈谈如何成为“野生钢铁侠”。首先,这确实需要一定的天赋,动手能力和对技术的理解力从K12时期就能看出来。如果你小时候对积木、模型车、编程玩具之类的没有感觉,那建议你不要选择走工程师这条路。稚晖君在这方面的天赋确实惊人,对得起华为给他的“天才少年”的称号。但如果你在这方面有一定天赋,用不着达到所谓“天才”的级别,只要选择了正确的学习方法和成长路径,也可以成为合格的工程师。

这里要强调的是,中国学生所面对的最大的坑,是目前的高等教育其实无法满足培养合格工程师的需要。大学4年那个节奏真的是慢悠悠的:大一的时候学微积分和线性代数。大二的时候学概率论和离散函数。微分方程?常微大三上,偏微那得安排到大三下去了。至于理论力学和控制论什么时候能看懂,那你考研究生呗。这是理论方面。至于技术方面,大一有工程制图——学点皮毛;大一有C语言——学点皮毛;大二有数电模电——学点皮毛;大三有自动控制——学点皮毛……总而言之,按照这种玩法,你博士毕业混到30多岁,也别想凑够dummy背后所需的全部知识和技能。

在这种环境下,正确的学习方法是啥呢?那就是别花太多精力在应付课业和考试上。自学,自学,自学(重要的事情说三遍)。理论课尽可能早学。技术课,上一门工程制图,不要满足于考了多少分,而要争取把CAD掌握了;上一门C语言,不要满足于考了多少分;而要争取真的会用C语言编写程序……依此类推。不要浪费时间和精力,做每一个项目都认认真真,不论成败都要有收获。

我不喜欢称稚晖君为“天才”,这并不是因为我不承认他的才华,而是因为这个名号容易吓退他的同龄人,并成为后者躺平的借口。学习不是“天才”的特权。也许你的天赋没有那么强,学习进度不如稚晖君的1/2、1/3甚至1/10,但这不妨碍你一步一个脚印地形成积累。也许你终生无望成为一个全栈式工程师,那你就专精于某一个方向,然后与人组队形成“野生钢铁侠”团队。成为不了年薪300万的工程师,成为年薪50万的工程师也是个很好的选择啊。

做技术的人,要团结,也要有胸襟。要勇于承认人家比自己强,且还应该为此感到高兴。因为高科技项目很少有能单打独斗的,制造业更是必须军团作战。每个将军都要从士兵做起,而尊敬强者,与强者共同战斗,从强者身上学习,才是自己变强的正确道路。“一人为龙众人为虫”的天性,宁愿蛋糕变小也要自己分得最大一块的狭隘,是中国人这么聪明高科技项目却做不过欧美日的最重要原因。

值得一提的是,稚晖君是电子科大毕业的,不是什么C9牛校,也没有什么Top10留学经历。他这么聪明的人,如果愿意去刷题,愿意去应试,想上清北复交很难么?但他显然没有去当个刷题匠,把课余精力都放到自己的兴趣爱好上了。你觉得他没进清华亏了么?其实未必,进清华的都是些考霸题霸,所以期末考试也比较难,为了GPA他未必还有时间和精力自学。塞翁失马,焉知非福?所以拼命适应应试教育,盲目追逐所谓的名校光环,真的有意义么?

国家禁止高考补习班,就是希望K12的学生把课余精力都放到自己的兴趣爱好上。为啥就是不听呢?一张大学文凭真能管一辈子么?

最后,一个人要想获得成功,一定要有自己的主见,也要有足够的定力。知乎上有这样一个问题:“怎么总感觉有双无形大手在把年轻人逼入制造业?”吐槽的人异常的多。然而稚晖君就身在制造业,本科还是公认的“坑”专业“生物医学工程”。也许在这些吐槽的人眼中,只有计算机和金融才勉强称得上好专业。但事实上,世界500强排名前列的高科技公司中,苹果、丰田、大众、三星、戴姆勒、华为、通用、索尼、强生等等都是制造业。制造业做得好,一样能获得丰厚的利润,员工的待遇也自然会提高。国内制造业这么苦逼,是因为水平不够吃不到肉只能喝汤而已。

在2000年前后的中国,计算机专业与非计算机专业的工科生毕业后的薪资待遇没有多大区别。目前码农的腰杆硬起来了,得感谢马爸爸、马叔叔、……等一帮企业家从发达国家那里抢来了一块互联网的市场。然而现在明眼人应该看得出来,互联网已经开始走下坡路了,而冉冉升起的是一些制造业公司,比如无人机、电动车。所以不要问什么专业紧俏,三十年河东三十年河西。任何技术行业,你做到头部自然就富有且体面,所以应该扪心自问的是自己擅长什么,愿意在哪个方向扎下根来。