Anna Du szła wzdłuż plaży Castle Island w południowym Bostonie, kiedy zauważyła plastikowe porozrzucane na brzegu. Sięgnęła, by go podnieść, i szybko zdała sobie sprawę, że jest o wiele więcej drobnych kawałków, niż mogła znieść.
„Kiedy zdałem sobie sprawę, ile jest elementów, wydawało się to niemożliwe”, mówi Du, który był wówczas w szóstej klasie.
Ale Du podszedł do problemu jak każdy dobry naukowiec - po pierwsze, przeprowadzając małe badania. W ten sposób dowiedziała się, że 8 milionów ton plastiku trafia do oceanów każdego roku - i to oprócz ogromnych 150 milionów ton metrycznych, które już tam są.
Potem zajęła się budowaniem czegoś, co mogłoby pomóc rozwiązać problem: zdalnie sterowany pojazd lub pojazd ROV, który może poruszać się w wodzie i dostrzegać tworzywa sztuczne na dnie oceanu.
Du jest jednym z 30 finalistów konkursu Broadcom Masters, jednego z najlepszych konkursów naukowo-technicznych, inżynieryjnych i matematycznych (STEM) dla młodych studentów na świecie. Konkurs organizowany przez Fundację Broadcom oraz Society for Science and the Public trwa od ośmiu lat. W tym roku prawie 5000 szóstej, siódmej i ósmej równiarki zostało nominowanych po konkurowaniu na regionalnych targach nauki, a spośród nich 2500 osób złożyło wniosek online. Pula ta została ograniczona do 300 projektów nazwanych „Broadcom Masters”, a teraz 30 najlepszych finalistów jest obecnie zebranych w Waszyngtonie, aby zaprezentować swoje projekty. Główna nagroda w wysokości 25 000 $, a także inne nagrody pieniężne zostaną ogłoszone dziś w Carnegie Institution for Science.
ROV Du jest wykonany z rur PVC. Zainspirowany przez wszelkiego rodzaju ROV, takie jak lądownik Curiosity, który szpieguje na powierzchni Marsa i arktyczny głębinowy ROV Nereid w Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), RO's Du ma dwa oddzielne systemy, system nawigacji i system wykrywania. System nawigacji jest dość prosty: wykorzystuje śmigła do poruszania się po wodzie, a także nowatorską kombinację obciążników wędkarskich i pływających basenów z pianki, które pozwalają mu poruszać się w górę i w dół.
„Prawdziwym wynalazkiem jest tutaj wyczuwanie” - mówi robota i inżynier Dana Yoerger, która współpracuje z Nereid WHOI, ROV, który pokonuje duże odległości w Arktyce i jest wyposażony w zestaw czujników akustycznych, chemicznych i biologicznych. Z podziwem dla Nereid Du nazwała ją ROV Nereid Jr., mimo że jej pojazd ma inny zestaw umiejętności niż jego imiennik. „ROV jest ładnie wykonany dla 12-latka, a jej jest całkiem sprytny”, dodaje Yoerger.
System detekcji, Du zgadza się, jest „naprawdę fajną częścią”. Używa kamery na podczerwień o wysokiej rozdzielczości wraz z trzema różnymi rodzajami światła, aby dostrzec plastik. Metody wykrywania Du składają się z dwóch różnych długości fal światła podczerwonego, które oświetlają widma absorpcyjne w mikroplastyce i wyróżniają je na tle piasku i roślin. Wykorzystuje również światło widzialne, aby dostrzec nienaturalne kolory, które mogą wyróżnić tworzywa sztuczne. (Du była także jedną z dziesięciu finalistek konkursu Discovery Education 3M Young Scientist Challenge w tym roku. Możesz zobaczyć demo w jej filmie aplikacyjnym.) Aparat faktycznie nie zbiera mikroplastików, ale identyfikuje, gdzie się gromadzą. Złożyła wniosek o patent na funkcjonalne elementy ROV.
„Ma imponujący podstawowy instynkt inżynieryjny, aby rozwiązać taki problem, a następnie go rozwiązać” - mówi Casey Machado, która jest także inżynierem WHOI współpracującym z Nereid. „Była w stanie śledzić prace techniczne, konstrukcję i projekt, aby stworzyć działający prototyp, co jest bardzo fajne. Brzmi prosto, ale poziom myślenia jest naprawdę imponujący. ”
Kiedy Du po raz pierwszy przeczytała o wyzwaniu polegającym na zlokalizowaniu oceanicznych mikroplastików, które w przeciwieństwie do Great Pacific Garbage Patch, nie unoszą się na powierzchni, wiedziała, że ROV będzie najbardziej wydajnym narzędziem do tego zadania. Pobieranie wiader i wiader próbek wody i analizowanie ich w laboratorium nigdy nie byłoby możliwe do uzyskania wymaganej skali. Potrzebowała mobilnego laboratorium, które mogłoby znaleźć tworzywa sztuczne na miejscu.
Du bierze udział w publicznych wydarzeniach i warsztatach w MIT, odkąd skończyła pięć lat, dlatego też nauczyła się umiejętności inżynieryjnych niezbędnych do zbudowania swojego ROV podczas tych sesji, warsztatów w lokalnych bibliotekach i YouTube. Mówi, że faktyczne poruszenie urządzenia przez wodę było trudne - nawet wybór odpowiedniego rodzaju kleju do połączenia rur PVC. Na przykład, zanim dodała ciężarki do wędkowania, ROV przewracał się, gdy próbowała go przesuwać w górę i w dół. Podczas testów ROV w Boston Harbor było wiele prób i błędów.
Du testuje Nereid Jr. w Boston Harbor. (Broadcom Masters) „Anna jest siłą, z którą należy się liczyć - wszyscy ci finaliści są” - mówi Maya Ajmera, prezes i dyrektor generalny Society for Science and the Public. „To, co zdumiewa mnie w przypadku wszystkich dzieci, które przechodzą nasze konkursy, to to, że patrzą na duże problemy. Patrzą na duży problem i zawężają go, dopóki nie osiągną czegoś, co da się zrobić. Dzięki projektowi Anny możesz zobaczyć duży obraz. ”
Na pewno to Du w pigułce. Zapytana o plany na przyszłość, wspomina, że chce jakoś zająć się skutkami zmian klimatu.
„Zwłaszcza w związku ze zmianami klimatu na całym świecie, myślę, że istnieje wiele problemów, które można rozwiązać za pomocą nowych wynalazków”, mówi Du. „Obecnie koncentruję się głównie na tworzywach sztucznych, ponieważ przed nami jeszcze długa droga”.
Dla Nereid Jr. kolejnym krokiem Du jest opracowanie sztucznie inteligentnego systemu, który może stworzyć algorytm predykcyjny, w którym mikroplastiki mogą się agregować.
Du dziękuje rodzicom, którzy od lat zabierają ją w weekendy na zajęcia studenckie MIT, za wspieranie i wspieranie jej zainteresowania STEM. Mówi, że była w stanie spotkać tam studentów i naukowców, w wyniku czego jej celem było uczęszczanie na uniwersytet i zdobycie tytułu inżyniera.
„Wiem, że chcę zostać inżynierem, ponieważ lubię budować rzeczy, które pomogą rozwiązać problemy świata”, mówi Du. „Ale nie jestem jeszcze pewien, jakim inżynierem chcę być.”
W jej wieku ma mnóstwo czasu, aby to zrozumieć.
