عشرة مخترعين صغار
عشرة مخترعين طلاب 2011 في مدرسة عالية يقومون يتحسين الرنين المغناطيسي، والعلاج من السرطان والتفاعل بين الإنسان والروبوت -- في فصول الدراسة ، بطبيعة الحال
وفي خضم مسابقات الرالى بين واختبارات التاريخ ، فإن هؤلاء الطلاب همعشرة من الأذكياء قاموا بدراسة علاجات السرطان بقصد تطويرها، وتنظيف عوادم السيارات ، وتحسين التواصل بين البشر والروبوتات.
أليسون دانا بيك
المدرسة الثانوية : مدرسة ثانوية ميلبورن، ميلبورن بولاية نيوجرسي. الاختراع : الهاتف الذكي واختبار نوعية المياه.
أغرق هطول الامطار عندما كانت أليسون دانا بريك في المدرسة المتوسطة ، في شوارع مسقط رأسها وغمرت به جيدا. وحذر مسؤولون ان الفيضانات قد تتسبب في التلوث من الصرف الصحي الذى يهدد بالخطر إمدادات المياه النقية. "يا صديقي ونادى إلى التساؤل عما إذا كانت هناك طريقة للتأكد من سلامة مياه الشرب" ، وتقول بيك. عندما قررت حتى جوجل للبحث لم يدلنى على أى كشف أوإختبار منزليقد يكون سريعا وسهلا ، فصممت حتى أنشئ واحدا. وبعد أربعة سنوات ، أكملت العمل على تطبيق للهاتف الخلوي الذي يحدد هجريز البكتيريا في عينة من الماء تم تصويرها.
خلافا لمجموعات إختبارات المياه الحالية التي تأخذ 18 ساعة لتقييم المواد الكيميائية الكاملة والمحتوى البكتيري للعينة, بينما اختبار بيك للهاتف المحمول يوفر الجواب ببساطة سواء أكانت العينة ملوثة أوصالحة للشرب على الفور. عهد بيك حتى Colilert - 18، واحد من إختبارات نوعية المياه ، الأكثر شيوعا تتحول إلى اللون الأصفر عند مزجه مع الماء ،الملوث بالبكتيريا ، وحدثا كانت نسبة التلوث بالبكتيريا أكثر ، حدثا كان اللون أدكن. حتى انها وضعت خوارزمية لقراءة وتحليل كثافة اللون الأصفر بالبكسل في عينة من صورة منخفضة الدقة من عينة المياه من هذه المادة الكيميائية . وهي تتعاون حاليا مع قسم ميلبرن شورت هيلز للصليب الأحمر الأمريكي في حقل تجارب النظام.
الكلية : بيك تبدأ سنتها طالبة في جامعة برنستون في خريف هذا العام. وهي تخطط لدراسة الهندسة الكيميائية.
ريان اريكسون
المدرسة الثانوية : مدرسة ثانوية لوس ألاموس، ولوس ألاموس، NM الاختراع : وحدة لتحلية المياه محمولة تعمل بالطاقة الشمسية.
رايان إريكسون قد يعيش في الصحراء المرتفعة ميسا ، ولكن لديه خطط كبيرة للمحيط . في العام الماضي، بدأ إهتمامه بتطوير مشاريع كبيرة لتحلية المياه والتي تزيل الأملاح والمعادن الأخرى من مياه البحر لجعلها صالحة للشرب في بعض الدول مثل الامارات العربية المتحدة واستراليا. لكنه سرعان ما استوعب ان احدا لم يبنى آلة محمولة، لنظام تحلية المياه بأسعار معقولة كما أنه سيتعامل مع مياه البحر التى تغص بملايين البكتيريا الضارة على الرغم من حتى ملايين من الناس ، بما في ذلك أولئك الذين يعيشون في الدول الساحلية، يعانون نقصا في المياه الصالحة للشرب. الجهاز الذي يعمل بالطاقة الشمسية جهاز حجمه ثلاثة أقدام مكعبة يسهل حمله من قبل شخصين ، ويعتمد على مواد متوفرة بسهولة : الرمل، والفحم ، والزجاجات البلاستيكية . ويتم تصفية المياه المالحة من خلال طبقات من الرمل والفحم قبل دخوله غرفة الغليان. ويتم تبريد البخار وجمعه على لفائف المكثف ويتعرض بعد ذلك إلى SteriPEN الذي يقتل البكتيريا الضارة بإستخدام الأشعة فوق البنفسجية. أنظمة أخرى لتحلية المياه المحمولة هي أقل تعقيدا ويمكن إزالة الملح من الماء فقط، وليس من الملوثات الضارة الأخرى. المستوى التالية التى يخطط لها إريكسون , هى لإعادة تصميم النظام لجعله أكثر إدماجا .
الكلية : هذا الخريف ، يفترض أن يدخل إريكسون إلى جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، حيث سيجري دراسة الهندسة الكهربائية.
بارام چاچى
المدرسة الثانوية : المدرسة الثانوية بلانوسينيور الشرقية ، بلانو، تكساس.
الاختراع : نظام الترشيح لثاني أكسيد الكربون من عادم السيارة.
المراهقين الآخرىن ، لدى حصولهم على تصريح التفهم ، كان تفكيرهم فقط حول القيادة للسوق. لكن وراء عجلة القيادة للمرة الأولى ، يكمن بارام چاچى ذى 17 عاما لم يتوقف عن التفكير في العادم. ومنذ ذلك الحين، كان يعمل على نظام فريد لإلتقاط ثاني أكسيد الكربون المقرر تثبيته في نهاية ماسورة العادم. في تصميم چاچى, فإن العادم يدخل إلى حجرة مليئة بالطحالب , التى تستخدم الضوء من صمام ثنائى باعث للضوء, وثانى أكسيد الكربون من عملية التخليق الضوئى. وناتج هذه العملية الماء , والأكسيجين يتم إستقبالهما في علبة مرفقة ، على شكل ملحق في ماسورة العادم. وهناك أنظمة أخرى قيد التطوير تلتقط ثانى أكسيد الكربون داخل مرشحات أومواد كيميائية، والتي يجب التخلص منها. نظام چاچى الطحلبى , يساعد على نموطحالب أخرى. براءة إختراع الجهاز (البراءات لم يبت فيها) ولكنها فازت لدى وكالة حماية البيئة للإستدامة لعام 2011 ه هيرد باتريك بجائزة إنتل الدولية للعلوم والهندسة في شهر مايو.
الطحالب بحاجة حاليا إلى حتى تفرغ جميع ثلاثة إلى خمس أشهر ، ولكن چاچى يعمل على التغيير والتبديل في نوعية الضوء والمواد الكيميائية كى تمتد إلى ستة أشهر. بحيث حتى الوقت الاضافي يتلائم مع الفاصل الزمني لمتوسط فترة تغيير الزيت بحيث يمكن للسائقين مراعاة الإثنين سواء في نفس الوقت.
الكلية : چاچى سيبدأ في كلية أوستن في شيرمان، تكساس ، في خريف هذا العام، حيث يعتزم بصفة كلية التمهيد في برنامج ما قبل الطب.
إدواردوفرنانديز
المدرسة الثانوية :المدرسة الثانوية ،مجتمع كارل هايدن فينيكس، اريزونا.
الاختراع :الذراع الالية المساعدة 3-D.
بعد حتى عرض فرنانديز كيفية اتخاذ ما يعد سيارة بالتحكم عن بعد في سن الخامسة ، لم تكن تلك أداة آمنة. "اللعب ، والبطاريات والمحركات والدوائر : أريد حتى أعهد كيف من الممكن أن عملت جميع هذه الأمور ،" كما يقول. في الصف السابع، انضم إلى فريق الروبوتات التي تبنت من أجل المنافسة الوطنية الأولى. رمى كرات بحجم80 بوصة ثمانية أقدام في الهواء. روبوت آخر يلعب كرة القدم. ساعد أيضا في تصميم وبناء روبوتا مستقلا تحت الماء . ولكن أفضل أعماله حتى الآن، كما يقول ، اتىت عندما قاد بناء ذراع الروبوت EVROV،التى تهدف إلى حمل ونقل المعدات لمساعدة رواد الفضاء في عمليات السير في الفضاء. وهوأيضا إبتكر نظام تكميلى لڤيديوثلاثى الأبعاد يساعد المشغلين على سبر وقياس الأعماق.
الروبوت (وثمنه حوالي 11000 دولار) حصد العام الماضى جائزة مؤسسة كونراد من جوائز الابتكار. والدافع وراء فرنانديز في جزء من عدم اليقين، كان والده , الذى تم ترحيله مؤخرا الى المكسيك. ونطق "عندما وقع ذلك، فإنه حقا أشار إلى حتى الأمور يمكن حتى تتغير بين عشية وضحاها" ، كما يقول. واضاف "انني بحاجة الى العمل بجد والاستفادة بشكل أفضل من وقتي."
الكلية : فرنانديز يفترض أن يتوجه الى جامعة ولاية أريزونا في الخريف لدراسة الهندسة الميكانيكية.
أليكساندر جيلبرت
المدرسة الثانوية : مدرسة سانت ألبانز، واشنطن العاصمة.
الاختراع : تحسين التباين في التصوير بالرنين المغناطيسي للحصول دقة أكثر في التشخيص .
عندما كان اليكس جيلبرت يبلغ من العمر ست سنوات، تم تشخيص قريب له بحالة من التصلب المتعدد. وبعد سنة ، اكتشف ان الاطباء قد أساؤا تفسير نتائج التصوير بالرنين المغناطيسي. "كنت صغيرا جدا ، عن إدراك كيف من الممكن أن حتى التشخيص الخاطئ يمكن حتى يؤدى إلى صدمة [التشخيص الكاذب] ، ويقول جيلبرت. في سن ال 15، بدأت في دراسة تكنولوجيا التصوير المغناطيسي، وبعد سنته الثانية في المدرسة الثانوية ، كان لديه منحة تدريب في المعهد الصحى الوطنى . ثم طور حينئذ تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي لتحسين صورة عن طريق التباين التصويرى وذلك يمكن الممارسين من تحديد أدق لعلامات أومظاهر الأمراض العصبية. الرنين المغناطيسي والتصوير يثير البروتونات ويسجيل الأنماط التى بدورها تبطئ من الدوران، وهذا ما يعطي الصورة وضوحها. ولكن كثافة الخلايا من جميع جزء من أجزاء الجسم تغير من شدة الإشارة : الهواء والعظام تنتج إشارات ضعيفة وصورا مظلمة. الدهون والنخاع تنتج صورا مشرقة. خط جيلبرت خوارزمية لحساب لتلك الخلافات ولتحسين تباين الصورة، والتي يمكن حتى تساعد في الكشف عن البقع الصعبة للأنسجة التالفة .
الصيف المقبل، في مستشفى ماساتشوستس العام في بوسطن ، وضعت جيلبرت أسلوب آخر لتحسين التباين في صور الرنين المغناطيسي. حيث جد أنه من خلال الحقن يالصبغة التى يمكن حتى تتحد مع الأحماض النووية، وتعطى تفاصيلا هيكلية في المادة الرمادية لتبدوأكثر وضوحا.
الكلية : جيلبرت على وشك حتى يبدأ سنته الدراسية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. انه يعتزم بصفة رئيسية دراسة الفيزياء أوالفيزياء الحيوية.
ماثيوفريدرسون وبلاك مارجراف
المدرسة الثانوية : Acalanes الثانوية ، لافاييت ، ولاية كاليفورنيا.
الاختراع : علاج للسرطان مبنى على القصدير (الأنتيمون).
ماثيوفريدرسون وبلاك مارجراف دأبوحتى ينفخوا في الأمور في خلفية منزلهم معا منذ الصف الخامس. واضاف " كلا منا إمتلك أبوين صبورين جدا" ، ويقول مارجراف. في السنة الأولى من المدرسة الثانوية ، دخلوا في عالم التجريب الرسمي. وذكر المفهم حتى دروع القصدير المعيبة في محطات الطاقة النووية كانت على نحوما تضخم الإشعاع.
وتساءل فريدرسون ومارجراف اللذين كان أفرادا من العائلة الذين كانوا قد اشتبكوا مع السرطان ، عما إذا كان من الممكن استخدام القصدير لإنشاء جرعة ثانوية من الأشعة السينية التي من شأنها حتى تزيد من الجرعة الأولية، مما يجعل العلاج الإشعاعي أكثر فعالية.
في مختبر البيولوجيا في المدرسة الثانوية ، حقن الطلاب جزيئات صغيرة جدا من القصدير الى ورم ناتج من محاكاة جزيئات مصنوعة من الخميرة. وعندما تضرب الأشعة السينية المعدن ،فإن موجة ثانية من الإشعاع تنتج مثل التى تنتج في الدروع النووية المعيبة، ولكن هذه المرة تتعرض الخلايا السقمية إلى موجة جديدة من الإشتعال .وينتج بذلك اغتال الخلايا المعالجة أكثر من 20 في المئة أكثر من العلاجات الإشعاعية التقليدية، فقط بكلفة إضافية 60 سنتا لكل مريض. وهكذا وضع ماثيوفريدرسون وبلاك مارجراف خطة لاختبار العلاج على الخلايا البشرية عندما ننتقل إلى كلية..
الكلية : فريدرسون يحضر جامعة إلينوي لمدة سنة ويخطط للإنتنطق إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. أما مارجراف فسيدخل جامعة واشنطن في سانت لويس.
جو- كي تشين لي
المدرسة الثانوية : مدرسة ثانوية ستايفسنت، نيويورك، NY
الاختراع : أحدث إلغاء الضوضاء للتفاعل الإنسان الآلي على الكلام.
منذ حتى شاهدت لأول مرة برنامج تلفزيوني حول المنافسة التى قادتها "داربا" DARPA للتحدي الكبير حول السيارات بدون سائق في عام 2006 ، وقد فتنت , هكذا نطقت جو- كه تشين حول تصورها لموضوع الذكاء الاصطناعي. في المدرسة الثانوية تقدمت بطلب لصيف برنامج الأبحاث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا علوم الحاسب الآلي ومختبر الذكاء الاصطناعي ، وأنهت العمل على رافعة شوكية مستقلة تعهد باسم بوكى
وهى واحدة من المشاريع الرئيسية في المختبر في تلك السنة. الروبوتات تستغرق وقتا عصيبا في معالجة الإلتواءات الخفية من لغة الإنسان، وخصوصا عندم وجود الكثير من الضوضاء في الخلفية . بوكى قد صممت للعمل في مواقع البناء، وليس لديها قدرة على التفريق بين الأوامر المنطوقة والضجيج المحيط الذي يمتلك نفس الترددات كما للكلام البشري. وبعد حتى درست بنفسها كيفية تطبيق الرياضيات وعلوم الحاسب الآلي اللازمة لمعالجة الكلام، وضعت لي تشين خوارزمية بتصفية ضجيج الخلفية. البرنامج له تطبيقاته المحتملة ولا يقتصر على بوكى فقط، ونطقت إنها تأمل في البناء عليه في يوم من الأيام ليعمل بخصوص الكراسي المتحركة التي يديرها الصوت، على سبيل المثال.
الكلية : هذا الخريف ، سيكون لدى شين لي 16 عاما ، التى ستتغيب عن الصف الأول، وتبدأ سنتها طالبة في جامعة هارفارد ، حيث أنها تخطط لدراسة علوم الحاسوب وتفهم الآلة.
خافيير فرنانديز- هان
المدرسة الثانوية : Homeschool، كونروي، تكساس.
الاختراع : الكل في واحد النفايات والمواد الغذائية ونظام الطاقة.
أثناء زيارته لمعرض العالمي لعام 2005 في اليابان، واتى خافيير فرنانديز هان وعائلته في مخيم للاجئين عبر دعوة قام بها أطباء بلا حدود. "لم أكن أعهد حتى الناس يعيشون في ظروف مثل تلك ، من دون مياه صالحة للشرب ولا الغذاء ولا المأوى" ، كما يقول. "أدركت أنني أريد الهجريز على نظم المعيشة المستدامة." وفي عام 2009، وفى عمر يناهز 15 عاما ، بدأ بدمج الأجهزة القائمة وتعديلها مثل ضخ المياه ومرحاض دافق في نظام الكل في واحد للاجئي المخيمات والقرى الصغيرة في العالم النامي. من بين مهام أخرى ، اختراعه يتعامل مع الصرف الصحي ، وتحويل الغازات الضارة بما في ذلك غاز الميثان الى وقود للطحالب، وتنتج الأوكسجين والطحالب الكتلة الحيوية التي يمكن حتى تكون علفا للماشية. في وقت لاحق من ذلك العام، وفاز في جائزة التميز ميلسون أشوكا للجهاز الذى إبتكره. وسرعان ما بدأت أتساءل : إذا كان هوالذي إبتكر هذا النظام بنفسه ، وماذا يمكن لفريق تام من المخترعين حتى يعملوا،يا ترى؟ لقد أسس مجموعتين ، المخترعين والإبداع بلا حدود ، ومؤسسة الإبداع التى تتعاون في الولوج في مشاكل المراهقين مثل الجوع ، ونقص فرص الحصول على التعليم ، وسوء نوعية الهواء.
الكلية : فرنانديز هان يأمل في دراسة التصميم الصناعي في جامعة ستانفورد.
جابرييل سى
المدرسة الثانوية : مدرسة النهضة للفنون والمنطق، Sammamish بواشنطن.
الاختراع : روبوت ليجولتجميع الحمض النووي الآلي.
في سن التاسعة ، كان غابرييل قد انضم إلى فريق مدرسته الثانوية للروبوتات. وعند بلوغه الحادية عشرة، فقد أتقن جابرييل سى جميع دورة في المدرسة الثانوية للعلوم والرياضيات المتوفرة في دائرته وسجل في المقررات الجامعية والدراسات العليا في جامعة واشنطن. جابرييل سى عمل مع عديد من الأنظمة التجارية لمعدات تناول السوائل وهى الأنظمة التي تستخدم الأذرعة الروبوتية والماصات الآلية لقياس ونقل ووسائل التحكم في دقة الكميات، ولكن من المعلوم حتى هذه المعدات تتكلف مابين $ 10،000 -- ثمن 50000 $ ذلك جعلهم لا يمكنهم تحمل جميع تلك الكلفة بالنسبة لتلك المختبرات. ، إلى غير ذلك في مكان كمختبر فهم الأمراض في الجامعة، قام جابرييل سى بإختراع نظام سهل يستخدم ليغواللعب Mindstorm البناء للبرمجة. وفي غضون سنة، انتهى النظام باستخدام البرامج الثابتة FIRMWARE من مختبر جامعة كارنيجي ميلون لبرمجيات الروبوتات والجزء الذى خطه بنفسه.إنه يستطيع نقل أقل من سن القلم الجاف (أكبر قليلا من رأس قلم) ، (الكمية التي يتطلبها مشروع مثل تجميع الحمض النووي. وتكلف النظام فقط 750 دولار ، مما يجعلها في متناول الجامعات الصغيرة والشركات المبتدئة. وفاز الجهاز بالميدالية الفضية في مسابقة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا iGEM 2009.
الكلية : غابرييل ما زال يحتاج الى تفهم القيادة والذهاب الى حفلة موسيقية، لكنه يأمل بالعمل لدراسة فهم الأحياء الحسابي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
سارة فولز
المدرسة الثانوية : مدرسة ثانوية جبل تشيني، كولورادوسبرينغز في ولاية كولورادو
الاختراع : تحسين كفاءة الوقود الحيوي الطحالب المستمدة.
سارة فولز تصر على انها ليست مجرد مراعقة "مقددة " من كولورادو. انها تصعد إلى المرتفعات وهجرب الزلاجات، ووتبيت في المخيمات مع عائلتها، لكنها بدلا من جميع هذا كانت تفضل تمضية وقتها في إجراء التجارب. قررت فولز في سن مبكرة أنها ترغب في الدراسة في مواضيع تختص باستهلاك الوقود الأحفوري ، وعندما كانت في الصف السابع ، بدأت بدراسة أنواع الوقود البديلة. وكطالبة في المدرسة الثانوية، ونطقت انها بدأت اختبار زيت القنب كمصدر من مصادر الوقود الحيوي المحتملة , قبل قراءة الموضوعات الصحفية حول إستخدام الطحالب كوقود مدرج في القائمة. وبعد التحادث مع الشركات المحلية للطاقة البديلة حول إمكانية تكيفها مع الوقود والمعامل إلى إندماجها في الميدان والمعدات ، وانها قد قامت بإعداد مجموعة من بإعداد photobioreactor وبيئة فريدة تسهم في نموالطحالب في المنزل . انها تلاعبت بالظروف وذلك للحد من إستهلاك الطحالب لغاز النيتروجين، وتسقطت حتى ذلك التلاعب يسهم في نسخ كمية أكبر من انزيم تمكن الطحالب لجمع المزيد من النفط. "الفكرة كلها جذابة جدا" ، كما تقول فولز ، أى "جعل النفط من حثالة بركة". التالي انها يفترض أن تختبر ما إذا كانت النسخ الإضافية من جينات الانزيم ستكون سببا في الطحالب لانتاج المزيد من النفط ، وهوما يعني زيادة الغلة من النفط للدونم الواحد.
الكلية : فولز ترغب حضور جامعة اللبلاب أوالمدرسة الصغيرة الليبرالية للفنون مع الهجريز على البحوث المدعومة. وهي تخطط لدراسة البيولوجيا الجزيئية أوالكيمياء الحيوية.
- http://www.popsci.com/science/article/2011-08/high-school-inventors-2011?page=1
