IEEE SSCS与EPICS合作推动服务学习：从巴基斯坦智能盲文系统到泰国水稻节水技术

《IEEE Solid-State Circuits Magazine》：SSCS Partners With EPICS in IEEE to Support Service Learning Projects Impacting Both Students and Communities [Society News]

为解决盲童教育资源匮乏及水稻种植水资源浪费问题，IEEE SSCS与EPICS合作支持学生开展服务学习项目。在巴基斯坦，团队开发了结合边缘AI与语音交互的智能盲文学习系统“BrailleGenAI”；在泰国，团队则研发了基于LoRa通信的自动水位控制系统。这些项目不仅解决了社区的实际需求，也培养了学生的工程实践能力，体现了技术服务于人类福祉的宗旨。

　　

论文解读

在当今科技飞速发展的时代，如何将前沿的工程技术应用于解决社会实际问题，并在此过程中培养下一代工程师的社会责任感与创新能力，是学术界与产业界共同关注的焦点。IEEE（电气与电子工程师协会）旗下的Solid-State Circuits Society (SSCS) 与 Engineering Projects in Community Service (EPICS) 项目强强联合，正是这一理念的杰出实践。该合作旨在通过支持学生主导的服务学习项目，将固态电路与系统技术应用于社区服务，为解决全球性的社会挑战提供创新方案。

为了回答如何通过技术手段实现教育公平与农业可持续发展的问题，研究人员依托EPICS in IEEE这一平台，支持了多个学生团队开展项目。其中，来自巴基斯坦的学生团队针对盲童学习资源匮乏的问题，开发了名为“BrailleGenAI”的智能盲文学习系统；而来自泰国的学生团队则针对水稻种植中的水资源浪费问题，开发了用于交替干湿灌溉（AWD）技术的自动水位控制系统。这些项目不仅成功解决了社区的实际需求，也为学生提供了宝贵的工程实践机会，充分体现了技术服务于人类福祉的宗旨。相关成果与项目进展发表于《IEEE Solid-State Circuits Magazine》。

主要技术方法

本研究主要依托学生团队开展的社区服务项目，采用的技术方法包括：

1. 1.
   边缘人工智能与嵌入式系统：在巴基斯坦的“BrailleGenAI”项目中，团队利用摄像头进行触觉盲文积木的识别，并集成文本转语音技术提供实时音频反馈，构建了集边缘AI、生成式AI与嵌入式系统于一体的交互式学习平台。
2. 2.
   物联网与无线通信技术：在泰国的自动水位控制系统中，团队采用内置LoRa模块的Mesh Node T114微控制器，实现了农田环境下的远距离、低功耗通信，解决了传统通信方式在广阔农田中的覆盖难题。
3. 3.
   传感器与执行器控制：针对泰国农民使用的四英寸窄管，团队选用了高精度的红外水位传感器进行水位测量，并设计了继电器电路来控制水泵的启停，实现了水位的精确自动控制。

研究结果

1. 教育公平的桥梁：巴基斯坦的智能盲文系统

在巴基斯坦，超过150万盲人中，许多儿童难以获得充足的学习资源。为解决这一问题，来自Mehran大学和IEEE卡拉奇分部的学生团队发起了“BrailleGenAI”项目。该系统被设计为一个高科技交互式盲文学习工具，专为盲童设计。其核心原理是利用摄像头识别儿童放置的触觉盲文积木，并通过文本转语音技术提供实时音频反馈。

该系统集成了多种游戏化学习模块，包括“单词游戏”、“方程式游戏”、“形状游戏”、“讲故事”、“问答”以及“动物声音识别”。这些模块旨在支持识字、算术、逻辑推理和音频识别能力的培养。系统还会根据得分、速度和错误率追踪学生的表现，并通过连接的应用程序将数据分享给看护人或教师。项目负责人Kainat Fizzah Muhammad表示，该系统不仅仅是盲文学习工具，更是盲童独立探索和享受识字的途径。

该项目与专注于包容性教育的非营利组织HANDS Welfare Foundation Pakistan合作，确保了解决方案能够真正满足视障社区的实际需求。团队获得了EPICS in IEEE和SSCS提供的9,152美元资助，用于采购高性能硬件、制作原型以及组织社区访问。未来，团队计划继续在社区部署BrailleGenAI模型，并在合作学校进行可用性测试，最终完善面向看护人和教育者的进度监控仪表盘。

2. 测试水域：泰国水稻农场的创新控制系统

作为全球主要稻米生产国之一，泰国面临着水资源短缺的严峻挑战。为了帮助农民更有效地利用水资源并实现可持续耕作，来自Rajamaangala University of Technology Thanyaburi (RMUTT) 和IEEE泰国固态电路分会的学生团队开发了“用于交替干湿灌溉（AWD）技术的自动水位控制系统”。

该项目的核心是解决AWD技术实施中的精确水位控制难题。AWD是一种可持续的水稻种植方法，有助于节约用水并减少甲烷排放，但其有效实施依赖于田间精确的水位控制系统。团队负责人Teeraphat Thongchern解释道，他们选用了内置LoRa模块的Mesh Node T114微控制器，以实现高效的远距离通信。针对农民使用的四英寸窄管，团队选用了高精度的红外水位传感器进行水位测量。系统根据传感器接收到的数据，通过设计的继电器电路控制水泵，确保水泵的最佳运行状态。

该项目于2023年10月启动，与Pathum Thani的稻米研究中心合作进行。通过该项目，学生不仅掌握了硬件设计技能，还提升了团队协作、批判性思维以及与非技术利益相关者（如农民）沟通的能力。未来，团队计划扩大系统的通信范围并降低成本，以惠及更多农民，最终目标是促进环境可持续性，并通过技术改善水资源管理，提高农民的生计。

结论与讨论

本研究通过展示IEEE SSCS与EPICS in IEEE合作支持的两个具体项目，有力地证明了服务学习模式在连接工程教育与社区服务方面的巨大潜力。这些项目不仅解决了盲童教育和水资源管理这两个紧迫的社会问题，更重要的是，它们为工程专业学生提供了将理论知识应用于解决现实世界挑战的宝贵机会。

在巴基斯坦的“BrailleGenAI”项目中，学生团队成功地将边缘AI、生成式AI和嵌入式系统技术融合，创造了一个能够提供实时反馈的交互式学习环境。这不仅提升了盲童的学习体验，也为教育工作者提供了有效的评估工具。在泰国的自动水位控制系统中，学生团队利用LoRa通信和传感器技术，为农民提供了一种低成本、高效率的水资源管理方案，直接促进了可持续农业的发展。

这些项目的成功实施，离不开EPICS in IEEE和SSCS提供的资金、资源和指导。正如EPICS in IEEE委员会主席Pedro Wightman所言，这种合作对于学生团队创造符合社会技术范围的解决方案至关重要。同时，IEEE Solid-State Circuits Directions委员会主席Kaushik Sengupta教授也指出，这种伙伴关系使SSCS能够坚定地履行其服务人类、产生全球影响的承诺。

综上所述，本研究展示了固态电路与系统技术在社会服务领域的广阔应用前景。通过支持学生主导的服务学习项目，学术界不仅能够培养出更具社会责任感和创新能力的工程师，还能直接为社区带来积极的技术变革，最终实现技术服务于人类福祉的终极目标。