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疫情居家隔離期間，很多人都閑不住，在家拍起了視頻。
最近就有這樣一位新晉 YouTuber 在他的頻道 Stuff Made Here 中因硬核投籃而走紅，但其厲害之處不在于投籃技術(shù)，而在于動手能力。
利用蒙特卡羅法+數(shù)控機床，一塊智能曲面籃板就做好了，從此百發(fā)百中不只是說說而已。
這之后，他更是推出了 v2 版本，對籃板進行優(yōu)化。因此網(wǎng)友大呼：NBA 要大結(jié)局了。
打開他的頻道 Stuff Made Here，一行英文首先引入眼簾：
I'm me and i make stuff.（我就是我，做點兒小玩意的我。）
雷鋒網(wǎng)注意到，這個頻道于 2020 年 3 月 4 日發(fā)布了第一條視頻，目前總共有 10 條視頻，不乏 3D 打印、等離子切割、點焊、數(shù)控機床等硬核技術(shù)，已獲得了 16.5 萬訂閱。
而制作百發(fā)百中籃板的視頻是 Stuff Made Here 4 月 16 日發(fā)布的一條時長 21 分 06 秒的視頻，目前播放量已超過 451 萬，也是他播放量最高的一條視頻?？梢娺@位外國“手工耿”正迅速走紅。
那么大神是如何制造籃板的呢？
想造籃板，先得想好要把籃板造成什么形狀、角度如何。同時也要考慮，籃球飛過的軌跡是呈拋物線還是直線，籃球飛行速度是快是慢。
此刻，小哥正面臨著一個“雞與蛋”式的困境——他需要籃板的形狀來算出籃球的軌跡，但同時也需要先知道籃球的軌跡才能算出籃板的形狀。
怎么辦？直接上代碼吧。
接下來要做的就是利用蒙特卡羅法不停地模擬了：從不同位置以各種角度和速度投球，在同一位置投 16 次。
用最小二乘法擬合成光滑曲面后，得出的籃板形狀大致就是這個樣子（關(guān)注這個不規(guī)則體的上表面即可）。
接下來，利用數(shù)控機床開始實際的籃板零部件制造過程。
到這里就只剩下簡單的拼接、安裝流程了。
來試一試！啊，真香！
如上所述，小哥利用到了蒙特卡羅法暴力求解，模擬了從球場的不同位置投籃、接觸到籃板不同位置的很多次（據(jù)說是成千上萬次）進球。
那么何為蒙特卡羅法？
根據(jù)百度百科，蒙特卡羅法（Monte Carlo method）也稱統(tǒng)計模擬法、統(tǒng)計試驗法，屬于計算數(shù)學(xué)的一個分支，于 1950 年提出，是一種把概率現(xiàn)象作為研究對象的數(shù)值模擬方法。
而其中的蒙特卡羅其實是摩納哥的著名賭城，該模擬法為表明賭博的本質(zhì)是隨機抽樣而得名。
據(jù)悉，這一方法在金融工程學(xué)，宏觀經(jīng)濟學(xué)，生物醫(yī)學(xué)，計算物理學(xué)(如粒子輸運計算、量子熱力學(xué)計算、空氣動力學(xué)計算)等領(lǐng)域也得到了應(yīng)用廣泛。
下圖為用這一方法估算 π 值。
【圖源 Wikipedia，by nicoguaro】
此外，想要做出百發(fā)百中的籃板談何容易。
視頻中，這位博主并不是一下子就成功了——發(fā)現(xiàn)用智能籃板也投不中的時候，小哥才發(fā)現(xiàn)忘了考慮籃球的半徑，這也就意味著籃球比原定的路線向前靠了 5-7.5 厘米。因此，小哥把籃筐往前調(diào)整了大約 6.3 厘米，即籃球的半徑長度。這樣問題就解決了。
值得一提的是，小哥還將他用到的一些材料、工具、零部件的亞馬遜購買鏈接全都 po 了出來，其中就包括他最得力的生產(chǎn)力工具 12.9 英寸 256 GB 深空灰色 iPad Pro。
在最新一期視頻中，小哥 cue 到了他的“成名作”。小哥表示，籃球能否直接投進，還是需要一定的人為控制，投平飛球時，并不能保證一定就會投進，因此 v2 版本來了。
v2 明顯要更為靈活一些。
這次小哥打開了思路：一塊智能籃板不一定非得是曲面的，一塊能實時識別出球方向和速度、立即調(diào)整角度、保證進球的平面籃板，才能稱得上是智能。
要做到這些，籃板要能追蹤房間里的一切，判斷出是否有球向它飛來、球在什么軌道上，然后利用這些信息來規(guī)劃如何移動籃板、將球引向籃筐。從把籃球投出去到擊中籃板，只有 600 毫秒的時間，因此這一系列動作要在 600 毫秒內(nèi)完成。
要實現(xiàn)這一目標(biāo)，小哥就得有三個層面的考慮。
第一，機械設(shè)計層面，要讓籃板移動到盡可能多的位置、反應(yīng)也要盡可能快，小哥用到了馬達和傳動軸：
三個馬達：因為不在一條直線上的三個點能確定一個平面，所以小哥用了三個馬達，每個馬達控制一條機械臂；
一條精密滑軸：為了避免籃板過于隨意地?fù)u晃，無法精準(zhǔn)移動，小哥在三個馬達中間加了一條光滑的傳動軸，而連接傳動軸和籃板的，是一個 3D 打印的萬向節(jié)。
值得一提的是，小哥特地將整個裝置做了輕質(zhì)設(shè)計，其中零部件的制造與連接過程還用到了等離子切割和點焊技術(shù)，看來小哥此前發(fā)的視頻也都是在為 V2 做準(zhǔn)備了。
另外，Kinect（Xbox 360 體感設(shè)備）也派上了用場。
第二，視覺識別層面，小哥使用了投射軌跡測算，從房間中一切可能是圓形的圖像中找到籃球（Kinect 可能會將小哥的頭、甚至房間里的垃圾識別成籃球）。
第三，測算層面，小哥解了一個一元二次方程（即彈道的軌跡）。
最后的效果就是這樣的。
v2 視頻一出，網(wǎng)友驚呼這位小哥簡直就是《生活大爆炸》里的霍華德，還有網(wǎng)友直接艾特了手工耿。
當(dāng)然，博主也坦言，目前的系統(tǒng)還是太落后，有時會突然停止運作，但他也還不能搞清一些 bug 出現(xiàn)的原因。不過，博主也在視頻里埋下了彩蛋，再過不久 v3 應(yīng)該也會發(fā)布了。
而對于接下來的 v3，網(wǎng)友預(yù)測：
好了，我知道 v3 是個移動籃筐版本了?。?/p>
小米集團副總裁、技術(shù)委員會主席崔寶秋也表示：
為什么不再硬核一點，通過視覺識別技術(shù)+傳動裝置，讓籃筐上下移動并自動調(diào)整角度，使每個投籃都變成空心球？
那么小哥接下來會做出怎樣的優(yōu)化，我們小小期待一下吧！
引用來源：
[1]https://www.youtube.com/watch?v=vtN4tkvcBMA&feature=youtu.be
[2]https://baike.baidu.com/item/%E8%92%99%E7%89%B9%E5%8D%A1%E7%BD%97%E6%B3%95/1225057?fr=aladdin
[3]https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=14609430
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