Anna Du kõndis Lõuna-Bostonis Castle Islandi rannast, kui märkas rannajoonel laiali puistatud plasti. Ta jõudis alla, et seda korjata, ja sai kiiresti aru, et pisikesi tükke oli palju rohkem, kui ta hakkama saaks.
"Kui ma mõistsin, kui palju tükki seal oli, tundus see võimatu, " ütleb Du, kes oli toona kuuendas klassis.
Kuid Du lähenes probleemile nagu iga hea teadlane - esiteks, tehes väikese uurimistöö. Nii sai ta teada, et ookeanidesse jõuab igal aastal ookeanidesse 8 miljonit tonni plastikut ja see on lisaks juba olemas olevale ilmatu 150 miljonile tonnile tonnile.
Seejärel asus ta töösse millegi ehitamisega, mis aitaks probleemi lahendada: kaugjuhtimisega sõiduk ehk ROV, mis võib liikuda läbi vee ja märgata plasti ookeanipõhjas.
Du on üks konkursi Broadcom Masters 30 finalistist, mis on üks noorte teadlaste, teaduse, tehnoloogia, inseneriteaduse ja matemaatika (STEM) tippvõistluseid maailmas. Konkurss, mida korraldavad sihtasutus Broadcom ning teaduse ja avalikkuse selts, on kestnud kaheksa aastat. Sel aastal nimetati pärast piirkondlikel teadusmessidel võistlemist ligi 5000 kuuendat, seitsmendat ja kaheksandat koolilõpetajat ning neist 2500 kandideeris veebis kaalumiseks. See arv vähenes 300 projektini, mida hüütakse “Broadcom Mastersiks”. Nüüd on 30 parimat finalisti kogunenud Washingtoni DC-sse, et oma projekte tutvustada. Carnegie teadusasutuses kuulutatakse täna välja 25 000 dollari suurune peaauhind ja muud rahalised auhinnad.
Du's ROV on valmistatud PVC-torudega. Inspireerituna igasugustest ROV-dest, nagu näiteks Marsi pinnal luurav Curiosity maandur ja Woods Hole'i okeanograafiainstituudis (WHOI) asuv süvamere arktiline Nereid ROV, on Du ROV-l kaks eraldi süsteemi, navigatsioonisüsteem ja tuvastussüsteem. Navigeerimissüsteem on üsna lihtne: see kasutab vees liikumiseks propellereid ja uudset kombinatsiooni kalastusraskustest ja vahtbasseini ujukitest, mis võimaldavad sellel üles ja alla liikuda.
"Tegelik leiutis on siin sensore, " ütleb robotist ja insener Dana Yoerger, kes teeb koostööd WHOI Nereidiga - ROV-ga, mis läbib arktikas suuri vahemaid ja võõrustab pardal akustiliste, keemiliste ja bioloogiliste andurite komplekti. Hirmutades Nereid, hüüdnimega Du hüüdnimi ROV Nereid Jr., ehkki tema sõidukil on teistsugused oskused kui nimekaimul. “ROV on 12-aastasele kenasti tehtud ja tema oma on üsna kaval, ” lisab Yoerger.
Du nõustub, et tuvastussüsteem on "tegelikult lahe osa". Ta kasutab plasti märgistamiseks suure eraldusvõimega infrapunakaamerat koos kolme erinevat tüüpi valgusega. Du tuvastusmeetodid koosnevad kahest erinevast infrapunavalguse lainepikkusest, mis valgustavad mikroplastide neeldumisspektrit ja muudavad need liivast ja taimeelust eristuvaks. Ta kasutab ka nähtavat valgust, et märgata ebaloomulikke värve, mis võivad plastist eristuda. (Du oli ka üks kümnest selle aasta noore teadlase väljakutse Discovery Education 3M finalistist. Demo näete tema rakenduse videol.) Aparaat tegelikult mikroplastikuid ei kogu, kuid tuvastab siiski, kuhu need kogunevad. Ta on taotlenud ROV funktsionaalsete elementide patenti.
"Tal on muljetavaldav põhiline inseneri-instinkt, et selline probleem lahata ja seejärel sellele järele minna, " ütleb Casey Machado, kes on ka WHOI insener, kes töötab koos Nereidiga. „Ta suutis seda jälgida tehnilise töö, ehituse ja kujundusega, et valmistada toimiv prototüüp, mis on väga lahe. See kõlab lihtsalt, kuid see on tõesti muljetavaldav mõtlemistase. ”
Kui Du esimest korda luges väljakutse leida ookeani mikroplastik, mis erinevalt Vaikse ookeani suurest prügimahustist ei hõlju pinnal, teadis ta, et ROV on ülesande jaoks kõige tõhusam vahend. Veeproovide ämbrite ja ämbrite võtmist ning laboris analüüsimist ei saanud kunagi vajalikus mahus teha. Ta vajas mobiilset laborit, mis suudaks plastikud kohapeal üles leida.
Du on alates viieaastasest külastanud MIT-i avalikke üritusi ja töötubasid, ja seetõttu valis ta nendest sessioonidest, kohalike raamatukogude tegijate laboritest ja YouTubeist insenerioskused, mis on vajalikud ROV ehitamiseks. Ta ütles, et tegelikult on oma seadme veega kaevust liikumine keeruline - isegi kuni PVC-torude koos hoidmiseks õige liimi valimiseni. Enne kui ta lisas näiteks kalastusraskused, pööraks ROV üle, kui ta üritas seda üles ja alla liigutada. Bostoni sadamas oma ROV-d katsetades oli palju katse- ja eksitusvõimalusi.
Du testib Nereid Jr Bostoni sadamas. (Broadcomi meistrid) "Anna on jõud, millega tuleb arvestada - kõik need finalistid on, " ütleb Maya Ajmera, teaduse ja avalikkuse seltsi president ja tegevjuht. “Mis on minu jaoks hämmastav kõigi meie võistlustel osalevate laste jaoks, on see, et nad vaatavad suurtele probleemidele. Nad vaatavad suurt probleemi ja kitsendavad seda seni, kuni jõuavad millegi teostatava juurde, kus nad saavad midagi ära teha. Anna projektiga näete suurt pilti. ”
See on Du kindlasti lühidalt. Küsimustena tulevikuplaanide kohta mainib ta, et soovib kuidagi tegeleda kliimamuutuste mõjudega.
"Eriti kui kliimamuutused leiavad aset kogu maailmas, on minu arvates palju probleeme, mida saaks uute leiutistega lahendada, " ütleb Du. "Praegu keskendun peamiselt ainult plastikutele, sest selleks on veel pikk tee minna."
Nereid Jr jaoks on Du järgmine samm kunstlikult intelligentse süsteemi väljatöötamine, mis võib luua ennustava algoritmi kohta, kus mikroplastikumid tõenäoliselt koonduvad.
Du tunnustab oma vanemaid, kes on aastaid viinud teda nädalavahetustel MIT-i õpilaste teavitustegevustesse, STEM-i vastu huvi tõstmise ja toetamise eest. Ta ütleb, et on saanud seal kohtuda tudengite ja teadlastega ning seetõttu on tema eesmärgid seatud ülikoolis käimisele ja inseneriks saamisele.
"Ma tean, et tahan olla insener, sest mulle meeldib asju ehitada, et aidata lahendada maailmaprobleeme, " ütleb Du. "Kuid ma pole kindel, milline insener ma veel olla tahan."
Oma vanuses on tal piisavalt aega selle välja mõelda.
