智能家居项目能在科学展上拿奖，靠的是回答出一个数字，而不是让一盏灯亮起来。拍手就亮、挥手就开的作品，评委已经看得太多了。真正拿分的，是一个你能测量的明确问题、一次带对照的公平实验，以及把数据呈现得让人信服的结果。第四学期的展会季已经到了，下面就讲怎样把任何一件已经能跑的作品变成一次真正的实验，另外附上六个可以自行改编的项目提纲。

评委真正在打分的东西

演示说明的是「某件事会发生」。实验回答的是「一件事会不会改变另一件事，以及改变了多少」。大多数智能家居项目丢分，就丢在这道缝里。人一进屋灯就亮，那是演示。「随自然光调光，能不能在不低于可用亮度的前提下降低照明用电？」才是实验。

翻一遍评分细则你会发现，反复出现的总是那几项：一个具体的问题、一个假设、一个用来比较的对照、你固定住的变量、重复测量，以及对数字含义的诚实分析。冲着这些去做，而不是冲着惊艳的那一瞬间。

把「能用」变成一个可测量的问题

挑一个你能标上单位的量，然后把项目设计成一次比较。适合家用作品的量包括：

• 用电量——用设备的额定功率乘以通电时间来估算。要比较两种方案的通电时长，并不需要什么高级电表。
• 响应时间（延迟）——从触发到系统作出反应之间的秒数，用秒表掐，或者用记录下来的时间戳算。
• 可靠性——在设定次数的试验里，它测中了多少次、漏掉多少次、误触发多少次。
• 控制质量——它把目标温度、湿度或亮度稳得有多紧，以及超调有多大。

这里每一项都需要一个基准来比较。「我的风扇很智能」本身什么也没说。「我的风扇把房间温度稳定在比手动开关更窄的区间里」才是可以检验的。

六个智能家居科学展项目

下面每一个都能在一个周末里做出来，再用几个晚上测完。重点在中间两列：把一个可测量的问题和一个诚实的对照配成一对。

项目	可测量的问题	测什么	对照
随自然光调节的照明	自动调光到设定亮度，一天下来是否比固定常亮的灯泡更省电？	通电时长与功率；光照度	同一只灯泡接手动开关
人体感应照明	相比一直开着灯，感应控制能省下多少通电时长？又有多少次漏掉了人？	每小时的通电分钟数；漏触发与误触发	整段时间一直开着的灯
温控风扇	闭环控制是否比人手动开关把目标温度稳得更紧？	温度随时间的变化；超调；处在区间内的时间	由人手动开和关
土壤湿度浇灌	在把土壤湿度维持在健康区间的前提下，按湿度触发浇水是否比每天固定浇水更省水？	用水量；土壤湿度读数	每天固定浇一次
智能热水器定时器	只在设定时段加热，是否比整天保温更省电，同时在洗澡时仍然有热水？	加热通电时长；用水时刻的水温	热水器持续通电
门窗开启报警	系统报告一次开启有多快、有多可靠？	从开启到报警的延迟；漏报与误报	由人守着人工观察

对南非的读者来说，热水器定时器这一项值得单拎出来讲。热水器往往是一个家庭里单项负荷最大的电器，而轮流停电又逼着我们去想电到底用在什么时候，因此把加热挪进几段短窗口的项目，既可测量，又真的有用。

设计一次公平的实验

公平的实验一次只改一个变量，其余一律保持不变。说着容易，做错也容易。让智能版本和对照在相同条件下运行：同一个房间、同一时段、同样的负载、同样的起始温度。然后重复。只跑一次几乎无法向评委说明任何问题，因为一个反常的晚上就能把结论翻过来。每种方案至少跑五到十次，每个读数都带时间戳记录下来。

误差来源也要写下来。一扇忘了关的窗、一个阴天、一个偏暖的下午——把这些点出来，说明你懂自己在做的实验，评委看得见。

把数据讲得让评委信服

一张简单的图胜过一整面文字。把智能版本和对照画在同一张图上，差别一眼就能看出来；下面再附一张原始数据表，免得有人以为你挑了对自己有利的数据。给坐标轴标上名称，写清单位。最后用一句大白话回答你最初的问题，再用一句话说明这个结论的局限。放一张实际装置的照片，而不是网上找来的图，评委就知道这确实是你自己做的。

用什么平台来做

这些项目大多只需要一块单片机和几个传感器：光线传感器、人体感应传感器、温度传感器、土壤探头、干簧管。我们自己用的是sheenbot∞ 开发板，它的输入口够用，板载屏幕还能在实验过程中显示并记录读数；常用的传感器则由商城里的入门套件覆盖。如果你更想在有人指导的情况下做，我们的假期工作坊会带学生把一个可测量的项目从问题一路做到图表。不过上面这些建议对任何开发板都适用——拿分的是实验，不是芯片的牌子。

搭建与测试清单

1. 把问题写成一句带数字的比较。
2. 写下假设，以及什么样的结果能证实或推翻它。
3. 把智能版本和一个能与之并排运行的对照都做出来。
4. 其余条件全部固定：同一个房间、同一时间、同样的负载。
5. 每种方案至少做五到十次试验，每个读数都记录下来。
6. 把实验组和对照组画在一张图里；原始数据表也留着。
7. 写一句话回答问题，再写一句话说明局限。
8. 练一遍两分钟的讲解，要让评委能听懂。

小结

能打动人的项目很少是最花哨的那个。它们靠的是一个锋利的问题、一个诚实的基准，以及一张让答案一目了然的图。从表里挑一个作品，加上对照，认真测一测，你就有了一件评委真正能打分的东西。更多项目记录，可以到新闻中心翻看。

该做多少次试验？

越多越好。至少做五到十次相同的试验，免得一个奇怪的读数左右了结论。除了平均值，也要报告读数的离散程度。

如果智能版本根本没省下什么怎么办？

负面结果也是结果。比起演出来的漂亮胜利，评委更看重一次诚实、做得扎实的实验。解释一下数字为什么会是这样，以及下次你会改什么。

一定要联网或者做个 App 吗？

不用。把数据显示在板载屏幕上、或者把读数写进文件的项目，比依赖评审现场 wifi 不掉线的项目更容易重复运行，也更容易答辩。