今年春运 “AI医生”看护这座跨海大桥******

　　◎本报记者 矫 阳

　　杏林公铁大桥是进出厦门岛的唯一跨海铁路通道。从远处眺望，大桥犹如一条巨龙卧于海面之上，连接岛屿与大陆。进出鹭岛的铁路客货运输，都要通过这座大桥。

　　桥梁安全维护是重中之重。“即便几毫米的测量误差，都会成为影响铁路安全的巨大隐患。”中国铁路南昌局集团有限公司厦门工务段桥隧检测小组桥梁工安少帅说。

　　2023年春运，这座跨海大桥的维护用上了“AI医生”。

　　立在海上的桥墩，时刻经受着海浪冲刷。“冲刷面过深会影响桥梁安全，必须按时测量河床断面变化，对比历年数据，保障运输安全。”作业时，安少帅与工友格外小心谨慎。

　　每天上午10时，安少帅和工友们都会穿好救生衣，带齐作业设备，登上船只，驶向杏林公铁大桥。

　　高速航行的船上，迎面吹来的海风直钻衣领，湿冷彻骨。

　　到达作业地点后，安少帅即刻将一艘如模型般的小船放入水中。“这是用来测绘河床断面的‘神器’——无人测绘船。”安少帅说。

　　以往，检测小组开展测绘，都是借助水深探测仪，人工探入水中进行断面测量。“铁路桥大多架于江海之上，受环境影响，测量不确定因素太多。”安少帅说，有时风大，上船后人都站不稳，更别提操作设备了。

　　2022年，厦门工务段开始运用无人技术进行桥隧维护。

　　通过卫星定位系统，按既定测线巡航，无人测绘船分别测量3条测线河床断面，并同步采集三维坐标，通过数据算法绘制河床断面图，实现“肌理脉络”一目了然。

　　有了直观图示，便能综合分析河床断面变化，制定精准的养护维修方案。

　　鹰厦铁路蜿蜒于崇山峻岭、河山峡谷之中，且坡度陡峭，山上浮石众多。除了对河床断面进行测量外，桥隧检测小组还要翻山越岭，排查山体护坡和水下桥墩的安全隐患。

　　在山体巡检中，“AI医生”再一次“大展身手”。

　　山脚下，一阵“嗡嗡”声响起，只见安少帅熟练操纵着无人机环绕飞行，悬停在病害山头。随着不断调整的摄像角度，通过三维视角，危岩等潜在隐患一目了然。

　　以往人力爬山巡查，检测小组队员每天只能翻两座山，不仅效率低，排查也不够全面。“现在仅半天就能全方位无死角地完成两座山的查危工作。”安少帅兴奋地说。

　　山体检查完成后，安少帅与工友又带上“新型蛙人”，马不停蹄地前往篁渡桥进行水下探测，重点对铁路桥墩裂痕、孔洞、基础掏空等病害进行细致检查。“水下机器人安全性高，既可以实现全天候持续作业，又避免了传统蛙人在恶劣环境下作业的高风险。”安少帅说。

　　春运期间，铁路运输任务繁重。

　　“有了‘AI医生’帮忙，工作更快捷，和家人团聚的机会也多了。”说起无人技术，安少帅十分喜悦。(科技日报)

绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”？******

　　又到了四年一度的世界杯

　　不知道大家是否还记得

　　2018届世界杯中

　　葡萄牙和西班牙相遇的小组赛

　　C罗在最后时刻力挽狂澜

　　踢出被解说员叹为

　　“翩若惊鸿，宛若蛟龙”的

　　“C型”任意球，扳平比分

　　被踢出的球为什么会迅速升降？

　　又为什么会“拐弯”呢？

　　首先我们来了解一下任意球

　　任意球是啥？

　　任意球是罚球的一种。它是一种在足球（或手球）比赛中发生犯规后重新开始比赛的方法。

　　任意球分两种：直接任意球，踢球队员可将球直接射入犯规队球门得分；间接任意球，踢球队员不得直接射门得分，球在进入球门前必须被其他队员踢或触及。判罚前场任意球后会使用一种泡沫喷剂划定球的摆放位置，以及人墙的站位，发任意球时需要用手触球，然后在裁判哨响后踢球。

　　香蕉球？能吃吗？

　　事实上，C罗踢出的这种任意球在足球比赛中并不少见。

　　在1997年，在巴西对法国的一场足球比赛中，巴西足球运动员Roberto Carlos，在没有通向球门的直接路线的情况下，从35米外开出一个任意球。他的射门使球飞过球员，并在快要出界的时候急转向左，砸入球门。

　　图源：网络 香蕉球图解

　　球的突然拐弯让在场球员，特别是法国守门员根本来不及反应。这个史上最漂亮，最具标志性和最违反物理学定律的任意球，被叫作“香蕉球”。法国物理学家对此研究了数年，终于用“马格努斯效应”解释了这个问题。

　　马格努斯效应

　　图源网络

　　当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象。这是流体力学中的一种现象。

　　图源：陕西师范大学物信院 马格努斯效应示意图

　　旋转物体之所以能在横向产生力的作用，是由于物体旋转可以带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小。

　　是不是听得云里雾里？

　　香蕉球轨迹

　　球在气流中运动时，如果其旋转的方向与气流同向，则会在球体的一侧产生低压，而球体的另一侧则会产生高压。运动员的用力方向朝右，所以足球逆时针旋转。拐点处足球左侧产生低压，右侧产生高压，这样就导致足球存在横向的压力差，并形成向左侧的力。

　　图源：NKPhysics

　　根据物理公式，距离越远，速度越慢，球偏离角度也就越大。因此，我们能看到在香蕉球运行的末尾时刻，会发生更剧烈的偏转，给守门员一个巨大的“惊吓”。

　　我也能踢出和C罗一样的球吗？

　　回到文章开头提到的C罗“力挽狂澜”的任意球，这一球不止踢出了上述“香蕉球”的概念，同时也混合了“电梯球”，即指大力踢出的足球，下落很快，像是从电梯上下坠，它实际上是高速飞行的足球受到重力和大雷诺数阻力下的运动轨迹。

　　图源： 中国物理学会期刊网 皮尔洛的“电梯球”

　　葛惟昆教授解释说：“踢出电梯球的一大关键要素，就是球的初始速度要快。”要踢电梯球，球的初始速度应该接近150公里/小时，没错，就是一辆车在高速公路上狂飙的速度。

　　图源：科学世界

　　研究人员在进行场景模拟时发现，要想让100公里/小时以上速度的任意球避开人墙（假定在距离约9米远的位置有5名身高1.8米的对方球员并排）成功射门，球离开地面时与地面的夹角必须控制在15°～17°之间，也就是仅有2°的精度范围（在距离球门25米的位置，踢出转速为每秒8转的侧旋弧线的情况）。

　　如果是足球，以每小时90千米的速度每秒旋转8转，球会在这个距离内弯曲3米以上。

　　图源见水印

　　而踢出弧线的关键在于，落脚点在偏离球心的位置，偏离球心的幅度越大，球的转速越快。有研究人员称，安德烈亚皮尔洛等优秀的任意球球员会使球的旋转轴倾斜角度大于侧旋，让马格努斯力倾斜向下发挥作用，从而踢出“球速快、大幅弯曲的同时又急剧下沉的”球路。

　　资料来源：科学世界、中国物理学会期刊、科技日报、天津科普说、NKPhysics

　　整理：董小娴