• 斯坦福/伯克利第三期暑期学术课程

  • 工程导论:李培根院士

  • 科学思维与研究方法:国家教学名师 余龙江教授

2018休斯敦大学暑期实习项目(3)

作者:时间:2018-08-18点击数:编辑:文芳

本周是2018年华中科技大学同学来休斯敦大学进行暑期实习的第三周。在导师们和学长学姐们的指导和带领下,大部分同学的项目已经步入正轨。在项目的进程中,我们遇到了许多困难和意想不到的发现,但通过和老师的交流,将困难化成机遇,将新发现当作突破口,我们也在逐渐成长。

个人篇

UH实习日志|李昌

这周是来到休斯顿的第三周。科研工作基本上走上正轨了,导师也从国内回到了实验室。

周一的时候两位师兄向姚老师做了关于一个有机正极材料理论计算的汇报,由于我在之前提出对这方面很感兴趣,所以姚老师让我在一侧旁听。整个汇报过程大概有1个小时左右,中间涉及到的许多学术概念我并不是很能理解,但由于之前在国内做过相关的实验研究,整个实验内容还是基本能够理清楚的。此外,姚老师对师兄的汇报做了大量的点评和指导,对我来说帮助很大。在谈到我未来的研究工作时,姚老师最后决定让我辅助师兄完成这个课题的研究工作。我的主要工作是学习理论计算的方法和技巧,同时用自己之前在国内积累的实验基础收集该材料的实验数据,已验证我们计算出来的结果。实验与理论的结合,这是我自做科研以来最大的目标之一!现在有机会让我去挑战这个目标了。

在接下来的几天,我开始和师兄一起讨论实验计划,以及完成情况。在前两周学习的基础上,我开始实际操作如何计算一个材料的结构,能量等材料的性能。同时,自己也开始动手完成实验的实施和数据的收集。

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总的来说,这周的主要就是明确了自己的工作的方向,而不是像前两周一样单纯的学习东西。

最后说下生活上的事,本周又回到了刚来那会儿的酷热当中,但天空还是依旧的美!小松鼠依旧那么蠢萌!此外,由于UH马上要开学了,我们的宿舍当中开始陆续有人入住了,最后我们决定从本周开始自己做饭吃了,就不再一起合做了。在上周末购置了基本的炊具和食材后,我自己开始每天做健身餐吃了。许久未做的健身也开始要捡起来了!


UH实习日志|张紫荆

来到美国的第三周结束了,初来的兴奋和新鲜感逐渐在消退,学习的紧迫感逐渐增加。

这周开始师兄给我布置了一项任务,是阅读一篇对于固态电池电极材料制备方法改良的文章,希望我弄清楚原理之后,能够试着在我们自己的电池电极材料制备的时候应用。因为我们工作所用的正极材料和电解质与文章中的成分不尽相同,所以首先讨论的是,根据当下工作中的材料来设计的实验当中的原料配比。其次需要探索的是在具体实验过程中每一部分磨粉的时长和力度问题。这个我们计划将在下周的一些列实验中进行探究。

对于实验所用的一些基本仪器比如手套箱,压力机,真空泵,加热台,球磨机等如何工作和使用以及其使用的注意事项的理论知识我已经非常清楚了,但是在实际的操作的时候仍然会出现不少问题。比如,因为力气不足无法把压力机压到要求的力度;因为对材料的纯净度的理解不够到位,所以在配粉,墨粉和压片的过程中难免因为疏忽混入杂质;手套箱的手套对称量的轻小粉末或者因为在手套箱中操作不够熟练,手套箱的手套尺寸对我来说太大而操作不灵活等。这些看似很小的问题都会影响实验的精度,所以要通过大量的练习和思考总结来掌握实验的技能。思考怎样避免静电,怎样手持物品才会更稳定;练习压粉的力量等等。

基本上适应了在实验室的实验和研究的节奏后,我调整自己的作息时间,加入自己其他的学习计划,合理地在实验之外的时间学习英语,准备在美国的英语考试。我们实验室周一到周六都要工作,周六的早上一大早出门比平时时间要早,周末的学校也没有什么人,心情觉得轻松了不少,于是给ECE的大楼正门来了一个特写,结束我本周的生活。


UH实习日志|关晨宇

已经是抵达休斯顿的第三周,无论是从生活上还是从学习上都渐渐形成了自己的节奏。经过了上一周的集中阅读文献和学习实验仪器操作方法,渐觉自己可以独立上手一个项目了,于是这一周一直在有意无意提醒mentor要多分配给我一些由我独立完成的实验,但这里我似乎忘记了做化学实验的一个大忌:做实验万不可操之过急,掌握原理才是首要也是最重要的步骤。于是在周二经历了一次实验失败之后开始思考是不是该做些什么以彻底了解电化学原理以及电化学沉积方法之间的相互联系。那就先重新从电化学领域的Bible——Electrochemical Methods Fundamentals and Applications》读起吧,另外为了能更清楚实验室的具体工作,我还从研究生学长那里讨来了两位alumni的毕业论文。事实证明进行这样的工作是十分必要的,读过了两篇文献并巩固了电化学原理之后我尝试着第一次将近年来流行的思维导图嵌入自己的工作流中,也正是凭着这份思维导图我彻底理清了电化学沉积过程中UPDSLRR以及Electroless deposition之间的种种联系,也从原理层面弄懂了自己实验失败的原因。

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第一次将思维导图嵌入工作流中

这样之后进行实验就顺利很多了,这周没有学习太多的表征仪器的操作,但只进行的一个SLRR实验就足够让这周过得有意义了。SLRR全名Surface Limited Redox Replacement,最先便是由Dr. Brankovic提出的,也正是凭借着这样的发现以及之后对此方法进行了系统化研究的贡献,Brankovic教授及其所在的实验室成为了该领域的权威并得到国际电化学学会同仁的一致认可,这也是为什么我认为能在这样领先的实验室学习并掌握这样的技能意义重大了。而谈到做实验的具体细节,不得不说仅凭着金、铂这样的贵金属和高纯度高氯酸这样的强酸的高配置也足够让人印象深刻了,更不用提实验室需要用到的超纯无氧环境,因此其难度也可想而知。所幸有mentor在一旁的指导和自己对概念的深刻理解,这一次意义重大的实验是成功了的,为此我还特地对比了此次试验图表和大约20年前教授发表的关于此方法的第一篇论文里的相关图表,相似度也是令人感动地高呢。

周五下午例行组会结束后竟然被教授点名叫到了办公室,惊喜之余又有一些紧张,按理说这应该是要分配实验项目的,但苦于自己英语水平还未达到熟练交流的程度,因此也是有些胆怯的。在他办公室,教授让我先探索一个新项目的实验条件,在谈到设计实验控制溶液pH这一步时,教授甚至让我当场在办公室的白板上计算了起来。这样的工作对中国学生来说并不算太困难,但这样的考核方式还是挺让人耳目一新的。

按这样的进度,下周就要开始新课题了吧,困难总归是存在且不可预见的,但想想这样克服困难提升自己的过程也是很有趣呀不是吗?

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总是要经历风雨才能见彩虹吧,而且有时还会是双彩虹呢

UH实习日志|赵隽逸

整体来说,美国这边的老师搞科研都是很努力地,尤其是这边的中国老师,更是卖命。这边几乎所有的中国老师都要求每周上六天班,而且对学生也是非常push。在国内可能一学期也见不到导师一两次;在这边,几乎每隔一两个小时老师就会去实验室溜达一圈,询问一下大家的工作进展,并对具体各个课题做一些具体的指导。可以说,在这边一天见导师的次数比国内一学期见到的次数还要多。所以我几乎毫无机会偷懒,因为每当老师来实验室巡视,就要向他汇报最新的实验进度或者新的idea。所以,几乎我一整天都会处于一种很紧张的状态,随时准备迎接老师的到来,丝毫不敢松懈,可能你偷懒刷一下手机,老师就已经悄无声息地站到你背后了。(嗯,颇有一番高中的时候和同位说悄悄话,要时刻盯着后门的窗户,生怕被老师抓到的感觉)。

可以说,整个实验室的师兄师姐的工作状态都很紧凑,大家不是在做实验,就是在去实验室的路上。即便中午吃饭的时间,也都会在看文献,抑或大家一起探讨实验中遇到的各种问题。吃完午饭,有的人就直接去实验室继续做试验,有的会在桌子上趴一会。一般这个时间老师也会来办公室巡视一番,看看大家的时间进度,帮大家解决一下遇到的难题。虽然大家可能都在从事着不同的课题研究,但是都会很努力地帮其他组解决问题。

老师时不时就会通过邮件的形式给我发一些推荐阅读的文献。每一篇文献动辄十几页,甚至有几十页长的,满篇的学术词汇着实让我读起来很吃力,我也在努力培养自己阅读英文文献的能力,毕竟这是将来成为一名出色的科研工作者必备的基本素质。老师会来检查每一篇文献的阅读成果,与其说检查,不如说是探讨。老师会坐到我身边,让我说一下感想和启发,然后对于我理解不够恰当的地方做解释,对我的idea做科学的评估。同时,老师也会训练我独立查阅文献的能力,老师会给我一个主题,让我自己去查阅文献,尤其是那些理论推导比较多的文章,一个公式可能就要推导一上午。

总的来说,感觉每天都很忙碌,有时候早晨起晚了也来不及做太丰盛的早餐,经常只能吃馒头。中午晚上也往往只能吃麦当劳(其他的吃的都比较贵,学校的食堂也很贵)。每天最大的乐趣就是下班回家路上随手拍一下好看的云彩。

UH实习日志|梁子云

这是我来到UH的第二周,在这一周中,我主要进行了神经网络的学习。首先,我了解了神经网络的结构,计算,模型等。其次我学习了它的cost functionfoward propagation algorithmbackpropagation algorithm等算法和具体的实现过程。最后,我用forwardpropagation让它实现了区分手写数字,并用backpropagation algorithm获取神经网络的参数。

首先,我使数据以20*20像素图像的形式可视化。

cost function和梯度函数向量化和正则化。为了做到one-vs-all算法,要训练多个训练器,并用fmincg函数优化算法。最后对给定图像中的数字进行预测和学习。接下来,我提高了算法的难度,运用神经网络来训练之前相同的样本。


神经网络如今已经应用到智能汽车的自动驾驶等问题中,解决了很多突破性的难题。



在这一周中,我也开始逐渐适应了美国的生活。在国外生活是对自己的一个巨大考验。从未下过厨房的我已经可以在晚上自己做饭并准备第二天的午餐。我也逐渐适应了美国的气候和环境。在这个过程中,我收获的不仅仅是知识和学习,我也在各个方向提高着自己的生活能力。希望自己能在这个过程中不断收获、成长。

UH实习日志|熊雨琴

在新的一周,我继续学习斯坦福大学的机器学习课程,现在已经进行到第十周的学习。课程总共十一周,所以我将进行最后课程的学习和总复习。

机器学习的算法分为监督式学习和无监督式学习,在这周之前,我一直学习的是监督式学习。所谓监督式学习与无监督式学习的区别就在于监督式学习用来训练算法的数据库是带有标签的(标签是指数据的判断结果,比如某一个数值、属于哪一类、是正还是负等),而无监督学习所训练的是没有标签的数据。这种学习方式的主要算法有clusteringK-means Algorithm)、Principal Component Analysis (PCA) algorithmAnomaly detectionMultivariate Gaussian)、Recommender Systems


Clustering的应用

上述都是一些比较常见和实用的算法,在最后两周的课程中,课程没有设置编程作业,吴恩达老师主要介绍了几种其他的算法及应用,比如在线学习、怎么从大量数据中学习还有我现在正在学习的photo OCR技术。

Photo OCR技术可以应用于图像中文本的识别(见下图)。第一步先检测文本的位置,这步可以用Sliding window detection 来处理,类似于用一个矩形的小窗从上到下、从左到右扫描一遍,将小窗中内容进行检测判断是否是文本,并将判断为是的部分连接起来。下一步是提取出有文本的地方,用字母大小的小窗扫描,通过判断小窗中间竖线部分是否有字来判断是否为间隙来分割。最后将分割后的图片一一检测对应相应的字母。


UH实习日志|李宛泽

周一到了实验室之后,我便开始着手进行上周布置好的实验。首先是向实验室学长问明白了如何使用监测漏水的传感器,这个传感器可以检测是否漏水以及开始漏水的时间。但是传感器布线的要求所限,我必须要用两个零件夹着导线。实验装置图如下:

之后我将整个装置放置于水中2小时,然后查看漏水情况:

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非常悲剧的是漏水现象十分严重,基本上可以说漏了半零件的水,但是为了确保不是由于传感器自身导线引起的泄露,我又去掉传感器试了一遍,结果是虽然泄漏量大大减小了,但是仍然十分可观,恐怕是要进行重新设计了。

另外,上周另外一个教授来实验室进行检查,针对之前测设的fishhunter传感器定位不准的问题,他说可能是由于GPS需要在空旷地放置一段时间再进行测试,我今天找了一片空地测试了一下,结构依然不准,打算之后向教授汇报下这个问题。


因为Becker教授改了这周约谈的时间,因此我较早就到了学校。约谈时我们主要交流了我最近的工作进展,还有面临的问题。首先是对于之前测试结果不佳的fishhunter传感器的再测试,这次我把它放到空旷处1个小时,但是它的定位仍然不准。



之后我又向他展示了上周完成的PVA溶解实验的视频,其中有一个现象让教授非常感兴趣,在PVA溶解的过程中,有一块材料卷了起来,教授让我研究下这个机理,并争取在他下周去德国开会之前交给他。

另一件事情就是对于PVA溶解的实验,PVA溶解后会吸水膨胀,因此之前设计的用来增大内表面积的结构很快就不起作用了。教授提出了一个外层壁厚,内层壁薄的结构,可以加工出来研究一下。

最后Becker教授说他会在周五给我介绍另一位教授,与他交流一下,并发给了我两篇论文让我研究。


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