2018休斯敦大学暑期实习项目（4）

综述篇

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四周。不觉时间已过去一个月，项目上各位同学都渐渐步入正轨，各种做实验中充斥的酸甜苦辣，伴以周末德州免税日的狂欢，或许这就是生活吧！

个人篇

UH实习日志|李昌

本周是来到休斯顿的第四周。本周导师出差去了，但我们还是基本按照正常的作息时间开展各自的实验工作。

我这周的主要任务是将有机材料Li2DHBQ的几个实验数据测试出来，以便完成与之后的数据模拟结果的比对和验证。因此，这周和往常不同的是我大部分时间得穿梭在实验的各个角落，而不是和前几周一样单纯的坐在办公室里对着计算机工作7，8个小时。

基于上周合成出的粉末样品，我这周只需要完成后续的电极片制作，电池安装以及最后的测试过程。整个实验过程与我之前在国内所做的研究大致类似，只是由于实验设备上的少许差别，需要我重新进行实验设备使用的training，以及实验细节的注意。其中最重要的可能就是手套箱的使用，尤其是在传送东西进出手套箱时的排气，排水等方面的细节。好在自己之前有过相关的研究，自己能比较快速的掌握设备的使用，没有耽误太多的时间。Training之后就是正常的实验过程了，在师兄的指导下，花了大概3天的时间完成所需数据的收集。

除了实验部分的研究，本周的理论计算的学习自己也没有落下。这周自己在不停调整之前模拟过程的各个输入参数，以求获得更准确的结果，最终目的就是获得能量更低的晶体结构。

科研之外没有太多新的东西，每天的生活比较单一，早九晚六，晚上自己做当天晚上和第二天中午的饭。唯一不同的就是这周UH这边开学了，我们的寝室里住进两个新室友，又是一波交朋友，练口语的好机会！

UH实习日志|张紫荆

本周迎来了UH的开学，所以本来空荡荡只住着我一个人的公寓里搬进来了两个女生，冷清的公寓也一下子热闹了一些起来。她们搬进公寓的第一天已经到了傍晚，没来得准备自己的晚饭，于是我做饭以后就邀请她们两人一起来吃饭，品尝中餐。边吃边聊，我知道了她们的专业年级，各自讲了一些自己的作息习惯。聊天过程中得知她们两个都是转学生，都是在一个大学读了两年之后，转学到休斯顿大学，并且其中一个女生还换了专业，同时她在学校餐厅工作兼职赚一些生活费。相比之下，我觉得她们两个比我独立得多，并且在自己的未来选择上更加自由。中国的学生往往会考虑到家长的意见，而她们则告诉我她们更加侧重于倾听自己内心的想法。

这周是我独自做饭的第一周，觉得缺少了很多动力，总是自己随便做一点饭吃饱，并不像以前几个人一起做饭的时候那样要精心构思菜谱和营养均衡，考虑更多的则是怎样快速解决午饭晚饭节约更多时间。

在学习上这周将上周提出的想法进行了实验，来验证之前读到的文章中提出的方法运用在我们自己的材料上是否可以发挥作用。后来又根据师兄的要求做了一个正极材料配比改变的梯度实验，并且根据实验的结果来做出合理的解释和猜想。

P.S. 休斯顿的蓝蟹真便宜！

UH实习日志|关晨宇

   在休斯顿的第四周，暑期科研实习开始进一步深入到固定课题的层面。按照上周Dr. Brankovic的要求，周一一大早从进实验室的门我就开始忙着洗瓶子配溶液。因为课题组从事的工作是nanofabrication的性质的缘故，考虑到任何一个小小的失误都可能在纳米世界里造成灾难性的扰动进而影响整个实验的表现结果，所有的实验步骤，包括最开始的配制溶液，我都打起了一百二十分的精神一丝不苟地进行。总体来说，这样的基础操作还是不足以对我造成什么困扰的，但不得不提配制实验溶液过程用到的铂金和无机强酸之首的高氯酸确实是非常令人印象深刻的。

    之后是漫长的化学反应的过程。教授的初衷大概在于探究溶液的pH这样的基础因素对Pb在金表面的欠沉积过程的影响，因此出于控制变量的考虑我们需要不断控制溶液的pH值并重复性地做沉积过程的循环伏安图，以期能找出些许即使很细微的变化。这样的工作总是枯燥和费时的，在此过程中我也想过这样的重复性工作为何还没能被机器取代？无论如何，这个实验最终进行了整整两个工作日，拿到14张CV图的时候自豪感竟油然而生起来。

Pb UPD on Au/Mica CV系列

   要想成为一名合格的化学生，一个基本素养就是要在进行完实验后在第一时间内处理数据并试图总结出一些结论，于是在进行完上述实验的周四我便开始了这样的工作。考虑到周五还要在组会上总结成ppt的形式展现出来，我也就不自觉感到紧迫起来。使用专业的数据处理软件Origin Pro倒不是什么困难的事情，反倒是卸载干净自己电脑上的破解软件再重新下载注册正版软件颇费了一番功夫，各种原因就按下不表了吧。至于处理出的数据，即便是自己认为已经很完美了，在做slides时还是被中国学姐指出了各种需要修改的细节。这样一直忙活到周四深夜，终于第一次做出了所谓的English-version PPT。但直到周五我才忽地想到另外一个更让人捉急的问题，对于我这样的non-native speaker来说，第一次要完全把土耳其小哥认为非常crazy的长达25页的ppt完全自如地展示出来是一个多么巨大的挑战呀。于是整个周五直到开组会前我都在向ppt里不停地塞标注以尽量降低自己在展示过程中出现卡壳地概率。这样的努力终于是有回报的，人生第一次地Pure-English presentation出乎意料地得到了教授和研究生前辈们的一致点赞，瞬间自信心爆棚地感觉。

First presentation in English

   不过更讽刺地，用教授的话说是”Your presentation is so impressive, but the experiment result  is not that perfect.”听到这里心里凉了半截， 果然失败来的猝不及防呀，想了想或许是做实验时氮气瓶不给力的原因，那么下周继续吧。

UH实习日志|赵隽逸

 其实本周的实验进展并不是很理想，因为上周吧表征实验部分做得差不多了，原本打算本周做现象应用的实验，但是遇到了瓶颈问题，到本周结束也没能解决。但是，本周我的心智得到了很大的提升，让我对科研究竟是什么？究竟应该如何做科研？等问题有了全新的，颠覆性的认识。

  由于遇到了瓶颈问题，已经连续几天都没有进展了，于是我主动向正在香港科技大学读博的研究高分子材料的姐姐请教，与她讨论了一下有关与ferrofluid不浸润的材料的问题。不禁感叹，一名真正的成功的科研工作者靠的不是单打独斗，而是合作共赢。往往解决问题的关键点，不是那些最表层的现象，往往是那些从一开始就被忽略，就被你否定，甚至你从来没有注意过的不起眼的东西。起初我分析认为，ferrofluid的主要成分是石油，它是非极性物质，所以理论上，他应该是和极性的物质不浸润。所以我读了很多文献寻找疏油材料，比如：铜，PMMA，特氟龙等，但是我做实验，发现实际实验结果却是都很浸润，一时陷入了僵局。姐姐敏锐地发现，问题的关键可能是出在表面活性剂上。我们知道，表面活性剂是由一亲水的极性端和一亲油的非极性端构成，由于四氧化三铁纳米颗粒无法与石油很好的混溶，所以在生产时，会加入表面活性剂，从而降低石油的表面张力，实现均匀混溶，所以这就导致整体ferrofluid表现出既亲水又亲油的特性。这也就导致无论是极性材料还是非极性材料，ferrofluids都会很好的浸润。听到这，顿觉茅塞顿开，醍醐灌顶！！！

  姐姐的一席话，让我仿佛在密布的乌云下看到一缕阳光，指引了我接下来的研究方向。

（ps. 终于见到了传说中买设备送零食的ThorLabs公司送的零食大礼盒）

UH实习日志|梁子云

这是我来到休斯敦的第三周，休斯敦大学作为一个研究型大学，学生中有很大部分是研究生，每天可以感受到浓厚的科研氛围。

因为休斯敦大学邻近计算机大厂，使得信息科学的相关科系也实力雄厚。我就是在休大的在计算机实验室中工作并从事机器学习深度学习的工作。

这周学习了训练神经网络，决策的方法， 核函数，分类，PCA等。学会了如何给数据分类，如何评价数据error的大小。

SVM的基本思想，是得到一个large margin classifier，即得到一个分界面，使得训练集中的任意一个样本能够在尽可能地正确分类的情况下，距离这个分界能够尽可能的大，换言之，即是令最小的几何间隔能够尽可能地大，其中 是函数的参数， 是样本的特征向量， 是分界面的参数。因为总可以通过适当地调整比例来使得值在某一个范围内。我们可以通过拉格朗日对偶来对问题进行求解。

以下是这周做的一部分小程序

1.通过K-means算法进行图像压缩

原始128*128

K-means算法压缩后  

2.进行数据压缩

数据压缩前

Computed eigenvectors of the dataset  

目前我已经适应了在美国的生活，每天会自己做健康的午餐和晚餐。在学习科研的同时注意身体健康，让自己的学习生活更高效。这三周的国外生活经历也让我自己的生活能力得到了很大的提升。我也发现了自己在英语口语方面和native speaker相差甚远。希望在下周的学习生活中进一步提高自己的各方面能力。

UH实习日志|熊雨琴

这周，导师来实验室更加频繁了。每天中午，在和实验室的两位博士交流之后，老师都会来查看我的进度并且给出一些建议。这周三，我完成了coursera上的机器学习课程，学习了大部分机器学习算法的思路，之前一直蒙着一层神秘面纱的人工智能、图像识别、深度学习等概念在我脑海里也逐渐清晰起来，原来人工智能也没有那么难嘛！这门课程我前前后后花了大概有三个星期，终于结束的时候还是有一种不舍的感觉，觉得还有很多算法我没有了解到，想获得更多的机器学习的知识和案例。

在我结束这门课之后，我开始学习做一个项目的编程。在我看了两天python的教程觉得没有什么实际用途之后，实验室的博士Aryan告诉我专门去学习python是没有必要的。他说他刚开始学习机器学习的时候，也曾经花了一天的时间来学python，但是后来实际应用时发现根本没有必要，因为你所用的代码都可以在Google上查到，并且python是一种高级语言，命令的实现只需要很少的代码(相对于C++)。他建议我直接自己开始用Tensorflow搭建一个算法网络的框架，再用PyCharm实现。我打算下周和老师谈一下我的项目，并开始这项工作。

PyCharm是一种Python IDE，带有一整套可以帮助用户在使用Python语言开发时提高其效率的工具，比如调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制。此外，该IDE提供了一些高级功能，以用于支持Django框架下的专业Web开发。

TensorFlow是一个开放源代码软件库，用于进行高性能数值计算。TensorFlow最初是由 Google Brain 团队（隶属于 Google 的 AI 部门）中的研究人员和工程师开发的，可为机器学习和深度学习提供强力支持，并且其灵活的数值计算核心广泛应用于许多其他科学领域。

UH实习日志|李宛泽

本周由于becker教授出差，因此时间安排比较宽松。上周周末我把溶解展开结构的实验情况录了一段视频发给了Becker教授，他希望我能再进一步，考虑能否利用这样的结构展开一个正方体，或者十二面体。我对此进行了一系列的实验，但是效果都不是十分理想，对于立方体，各个表面之间的连接处如何连接需要进行设计，否则的话很容易出现在溶解过程中结构垮塌的现象。

   星期二一位组内的研究生学长对我现在在做的结构也十分感兴趣，因此他对我的实验过程提供了许多建议，关于连接处的设计，他建议我直接用水沾湿连接表面，用PVA局部溶解产生的黏性连接。同时建议我将正方体分成八个部分，再连接成一个整体。之后我根据这些建议进行了一次实验，效果还是很不错的：

              溶解前                                   溶解后

同时，针对之前设计的传感器外壳出现的漏水情况，我也相应进行了重新设计，改变了橡胶圈的位置，希望这次能够成功。

另外，由于在之前的实验中，PVA存在溶解过慢的问题，经常是溶解一小块PVA就要数个小时，为了加速溶解，我设计了一套非常简单的搅拌装置，并建好模型，不过具体该如何控制电机还需要进一步的研究。

周四的上午，实验室的学长教了我如何使用激光切割机，切割机的加工速度要比3D打印机快得多，但是限制也很多，只能加工平面结构的零件。周五的时候研究了一天如何采用arduino控制步进电机，到最后还是没能成功，但总体而言，这一周还是收获颇丰的。