Anna Du käveli Linnasaaren rannalla Etelä-Bostonissa, kun huomasi muovilevyn hajallaan rantaviivaa. Hän nousi alas hakemaan sitä, ja huomasi nopeasti, että siellä oli paljon pienempiä kappaleita kuin pystyy käsittelemään.
"Kun tajusin kuinka monta kappaletta oli, se vaikutti mahdottomalta", Du sanoo, joka oli tuolloin kuudennessa luokassa.
Mutta Du lähestyi ongelmaa kuin mikä tahansa hyvä tiedemies - ensin tekemällä pienen tutkimuksen. Siksi hän oppi, että valtamereihin päätyy vuosittain 8 miljoonaa tonnia muovia tonnia - ja se on sen lisäksi mahtava 150 miljoonaa tonnia, joka on jo siellä.
Sitten hän työskenteli rakentamassa jotain, joka voisi auttaa ratkaisemaan ongelman: kauko-ohjattava ajoneuvo tai ROV, joka voi liikkua veden läpi ja havaita muoveja valtameren pohjalla.
Du on yksi 30 Broadcast Masters -kilpailun 30 finalistista, joka on yksi huipputekniikan, tieteen, tekniikan, tekniikan ja matematiikan (STEM) kilpailuista nuorille opiskelijoille maailmassa. Kilpailu, jonka järjestävät Broadcom-säätiö sekä Tiede- ja yleisöjärjestö, on ollut käynnissä kahdeksan vuotta. Tänä vuonna lähes 5000 kuudennen, seitsemännen ja kahdeksannen luokan tutkijaa nimitettiin kilpailun jälkeen alueellisilla tiedemessuilla, ja niistä 2500 haki verkossa vastikkeeksi. Kyseinen joukko kavennettiin 300 projektiin, jonka nimi on “Broadcom Masters”, ja nyt 30 parhainta finalistia kokoontuu tällä hetkellä Washington DC: hen esittelemään projektiaan. 25 000 dollarin pääpalkinto sekä muut rahapalkinnot julkistetaan tänään Carnegie Institute for Science -tapahtumassa.
Duin ROV on valmistettu PVC-putkista. Kaikenlaisen ROV: n, kuten Marsin pinnalla vakoilevan Curiosity-laskeuttajan ja Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) syvänmeren arktisen Nereid ROV: n innoittamana, Du: n ROV: lla on kaksi erillistä järjestelmää, navigointijärjestelmä ja ilmaisinjärjestelmä. Navigointijärjestelmä on melko yksinkertainen: se käyttää potkuria liikkua veden läpi ja uudenlainen yhdistelmä kalastuspainoja ja vaahto-allas kelluvia, jotka antavat sen liikkua ylös ja alas.
"Oikea keksintö on sensorointi", sanoo robotti ja insinööri Dana Yoerger, joka työskentelee WHOI: n Nereidin kanssa, ROV: lla, joka kulkee suuria matkoja arktisella alueella ja tarjoaa isäntäsarjan akustisia, kemiallisia ja biologisia antureita. Nereid kunnioittaen Du sai lempinimensä ROV Nereid Jr. -rekisteriksi, vaikka hänen ajoneuvossaan olisi erilainen taito kuin sen nimimerkissä. "ROV on hienosti tehty 12-vuotiaalle ja hänen oma on melko fiksu", Yoerger lisää.
Du on sitä mieltä, että ilmaisujärjestelmä on "todella viileä osa". Hän käyttää korkearesoluutioista infrapunakameraa kolmen erityyppisen valon kanssa muovin havaitsemiseen. Du: n havaitsemismenetelmät koostuvat kahdesta erilaisesta infrapunavalon aallonpituudesta, jotka valaisevat mikroplastisten absorptiospektrit ja erottavat ne hiekasta ja kasvien elämästä. Hän käyttää myös näkyvää valoa havaitsemalla luontaisia värejä, jotka saattavat tehdä muovista erottuvan. (Du oli myös yksi kymmenestä tämän vuoden Discovery Education 3M Young Scientist Challengen finalistista. Voit nähdä demon hänen sovellusvideossaan.) Laite ei itse kerää mikromuoveja, mutta se tunnistaa, mihin ne kerääntyvät. Hän on hakenut patenttia ROV: n toiminnallisille elementeille.
"Hänellä on vaikuttava perustyyppinen tekninen vaisto hajottaa tällainen ongelma ja jatkaa sen jälkeen", sanoo Casey Machado, joka on myös WHOI-insinööri ja työskentelee Nereidin kanssa. ”Hän pystyi seuraamaan tätä teknisen työn, rakentamisen ja suunnittelun avulla tekemällä toimivasta prototyypistä, joka on erittäin siistiä. Se kuulostaa yksinkertaiselta, mutta ajatustaso on todella vaikuttavaa. ”
Kun Du kertoi ensimmäistä kertaa haasteesta löytää valtameren mikromuovit, jotka, toisin kuin Suuri Tyynenmeren roskapiste, eivät kellu pinnalla, hän tiesi, että ROV olisi tehokkain työkalu tehtävään. Vesinäytteiden ja kauhojen ottamista ja niiden analysointia laboratoriossa ei voida koskaan tehdä tarvittavassa mittakaavassa. Hän tarvitsi liikkuvan laboratorion, joka löytäisi muovit paikan päällä.
Du on osallistunut julkisiin tapahtumiin ja työpajoihin MIT: ssä viiden vuoden ikäisenä, ja niinpä hän valitsi näiden istuntojen, paikallisten kirjastojen valmistajien laboratorioiden ja YouTube: n insinööritaidot ROV: n rakentamiseksi. Hänen mukaansa laitteen hankkiminen liikkumaan veden läpi on hankala - jopa valita oikea liima, jota käytetään pitämään PVC-putket yhdessä. Ennen kuin hän lisäsi esimerkiksi kalastuspainoja, ROV kääntyi yli, kun hän yritti siirtää sitä ylös ja alas. Oli paljon kokeiluja ja virheitä, kun hän testasi ROV: taan Bostonin satamassa.
Du testaa Nereid Jr.: ta Bostonin satamassa. (Broadcom-mestarit) "Anna on voima, jonka kanssa on otettava huomioon - kaikki nämä finalistit ovat", sanoo Maya Ajmera, Tiede- ja yleisöseuran toimitusjohtaja. ”Mikä on hämmästyttävää minulle kaikista lapsista, jotka käyvät läpi kilpailumme, on se, että he katsovat suuria ongelmia. He katsovat suurta ongelmaa ja kaventavat sitä, kunnes he pääsevät johonkin toteutettavissa olevaan, johon he voivat tehdä jotain. Annan projektin avulla voit nähdä suuren kuvan. ”
Se on Du pähkinänkuoressa varmasti. Kysyttäessä tulevaisuuden suunnitelmista hän mainitsee haluavansa jollain tavoin puuttua ilmastonmuutoksen vaikutuksiin.
"Erityisesti ilmastonmuutoksen tapahtuessa ympäri maailmaa, mielestäni on olemassa monia ongelmia, jotka voitaisiin ratkaista uusilla keksinnöillä", Du sanoo. "Tällä hetkellä keskityn pääasiassa vain muoviin, koska tie on vielä pitkä tie kuljettavana."
Nereid Jr.: lle Du: n seuraava askel on kehittää keinotekoisesti älykäs järjestelmä, joka voi luoda ennustavan algoritmin siitä, missä mikromuovit todennäköisesti aggregoituvat.
Du kiittää vanhempiaan, jotka ovat jo vuosien ajan viettäneet hänet MIT: n opiskelijoiden tiedotustoimintaan viikonloppuisin, STEM-mielenkiinnon edistämisestä ja tukemisesta. Hänen mukaansa hän on voinut tavata siellä opiskelijoita ja tutkijoita, ja sen seurauksena hän on asettanut tavoitteensa käydä yliopistossa ja tulla insinööriksi.
"Tiedän, että haluan olla insinööri, koska pidän asioiden rakentamisesta auttaa ratkaisemaan maailmanongelmat", Du sanoo. "Mutta en ole varma, millainen insinööri haluan olla vielä."
Hänellä on iässään paljon aikaa selvittää se.
