Анна Ду шла по пляжу Замкового острова в Южном Бостоне, когда заметила пластик, разбросанный по береговой линии. Она потянулась вниз, чтобы поднять его, и быстро поняла, что было гораздо больше крошечных кусочков, чем она могла выдержать.
«Когда я понял, сколько их было, это казалось невозможным», - говорит Ду, который в то время учился в шестом классе.
Но Ду подошел к этой проблеме, как любой хороший ученый, сначала проведя небольшое исследование. Вот как она узнала, что 8 миллионов метрических тонн пластика попадают в океаны каждый год - и это в дополнение к колоссальным 150 миллионам метрических тонн, которые уже есть.
Затем она приступила к созданию чего-то, что могло бы помочь решить проблему: автомобиль с дистанционным управлением, или ROV, который может перемещаться по воде и обнаруживать пластик на дне океана.
Ду является одним из 30 финалистов конкурса Broadcom Masters, одного из лучших конкурсов молодых студентов в области науки, техники, техники и математики (STEM). Конкурс, организованный Фондом Broadcom и Обществом науки и общественности, проводится уже восемь лет. В этом году около 5000 шестиклассников, учеников седьмого и восьмого классов были номинированы после участия в региональных научных выставках, и 2500 из них подали заявки на онлайн-рассмотрение. Этот пул был сокращен до 300 проектов, названных «Broadcom Masters», и теперь 30 лучших финалистов в настоящее время собираются в Вашингтоне, чтобы продемонстрировать свои проекты. Главный приз в размере 25 000 долларов, а также другие денежные призы будут объявлены сегодня в Институте науки Карнеги.
Ду РОВ изготавливается из ПВХ труб. Вдохновленный всевозможными ROV, такими как спускаемый аппарат Curiosity, который шпионит на поверхности Марса, и глубоководный арктический Nereid ROV в Океанографическом институте Woods Hole (WHOI), ROV Du имеет две отдельные системы, навигационную систему и систему обнаружения. Навигационная система довольно проста: она использует гребные винты для перемещения по воде и новое сочетание весов для ловли рыбы и плавучих средств из пенного бассейна, которые позволяют ему перемещаться вверх и вниз.
«Настоящим изобретением здесь является зондирование», - говорит робототехник и инженер Дана Йергер, работающая с Норидом ВОЗ, ROV, который путешествует на большие расстояния в Арктике и имеет на борту комплект акустических, химических и биологических датчиков. В восторге от Нереиды, Ду прозвала ее РОВ Нереидом-младшим, хотя у ее машины другой набор навыков, чем у его тезки. «ROV хорошо сделан для 12-летней девочки, и она довольно умна», - добавляет Йергер.
Ду соглашается, что система обнаружения - это «действительно крутая деталь». Она использует инфракрасную камеру с высоким разрешением и три различных вида света для определения пластика. Методы обнаружения Du состоят из двух разных длин волн инфракрасного света, которые освещают спектры поглощения в микропластиках и выделяют их из песка и растений. Она также использует видимый свет, чтобы обнаружить неестественные цвета, которые могут выделить пластмассу. (В этом году Ду также была одним из десяти финалистов конкурса Discovery Education 3M Young Scientist. Вы можете увидеть демонстрацию в ее видеофильме с приложением.) Устройство на самом деле не собирает микропластики, но определяет, где они накапливаются. Она подала заявку на патент на функциональные элементы ROV.
«У нее есть внушительный базовый вид инженерного инстинкта, чтобы разбить проблему, подобную этой, и затем идти за ней», - говорит Кейси Мачадо, который также является инженером ВОЗ, работающим с Нереидом. «Она смогла выполнить это с технической работой, конструкцией и дизайном, чтобы сделать рабочий прототип, что очень круто. Звучит просто, но уровень мышления действительно впечатляет ».
Когда Ду впервые прочитала о поиске океанических микропластиков, которые, в отличие от Большого Тихоокеанского мусорного участка, не плавают на поверхности, она знала, что ROV будет наиболее эффективным инструментом для этой задачи. Взятие ведер и ведер с образцами воды и их анализ в лаборатории никогда не могли быть выполнены в необходимом масштабе. Ей нужна была мобильная лаборатория, которая могла бы найти пластик на месте.
Ду посещает публичные мероприятия и семинары в Массачусетском технологическом институте с пяти лет, поэтому она приобрела инженерные навыки, необходимые для создания своего ROV на этих сессиях, в лабораториях разработчиков в местных библиотеках и на YouTube. Она говорит, что на самом деле заставить ее устройство перемещаться по водяной скважине было непросто - даже до выбора правильного вида клея для соединения труб из ПВХ. Например, прежде чем она добавит весы для рыбалки, РОВ перевернется, когда она попытается переместить его вверх и вниз. Было много проб и ошибок, когда она проверяла свой ROV в Бостонской Гавани.
Ду испытывает Нереида младшего в Бостонской гавани. (Broadcom Masters) «С Анной следует считаться силой - все эти финалисты», - говорит Майя Аджмера, президент и главный исполнительный директор Общества науки и общественности. «Что удивляет меня во всех детях, которые проходят наши соревнования, так это в том, что они смотрят на большие проблемы. Они смотрят на большую проблему и сужают ее, пока не доберутся до чего-то выполнимого, что они могут что-то сделать. С проектом Анны вы можете увидеть общую картину ».
Это Ду в двух словах точно. Когда ее спрашивают о планах на будущее, она упоминает о желании как-то решить последствия изменения климата.
«Особенно в связи с тем, что изменение климата происходит во всем мире, я думаю, что есть много проблем, которые можно решить с помощью новых изобретений», - говорит Ду. «Прямо сейчас я в основном сосредотачиваюсь на пластике, потому что предстоит еще долгий путь».
Для Нереида-младшего следующим шагом Ду является разработка искусственно интеллектуальной системы, которая может создать прогностический алгоритм, в котором микропластики могут агрегировать.
Du выражает благодарность своим родителям, которые в течение многих лет брали ее с собой на работу с студентами MIT по выходным, за то, что она способствовала и поддерживала ее интерес к STEM. Она говорит, что ей удалось встретиться там со студентами и учеными, и, как следствие, она собирается посещать университет и стать инженером.
«Я знаю, что хочу стать инженером, потому что мне нравится создавать вещи, которые помогут решить мировые проблемы», - говорит Ду. «Но я не уверен, каким инженером я хочу быть».
В ее возрасте у нее есть достаточно времени, чтобы понять это.
