Študentskí vedci riešia otázky skutočného sveta

Študentskí vedci riešia otázky skutočného sveta

Tento týždeň sa študenti prírodných vied zišli v Pittsburghu na finále o medzinárodný veľtrh vedy a techniky Intel , súťaž, ktorú založila Spoločnosť pre vedu a verejnosť. Takmer 2 000 študentov zo 75 krajín prišlo prezentovať svoje projekty – a sú ďaleko od explodujúcich sopiek alebo modelov Zeme z papierovej hmoty, ktoré by im mohli prísť na um.

[ Byť vedcom (a držiteľom patentu) v každom veku. ]



Ira sa rozpráva s dvomi z týchto finalistov, vrátane Everetta Krolla, juniora zo Stillwater Area High School z Woodbury v Minnesote, ktorý vytvoril a otestoval cenovo dostupnú 3D tlačenú protetickú nohu, a Alyssu Rawinski, juniorku zo strednej školy Monte Vista, ktorá študovala uskutočniteľnosť použitia múčnych červov na recykláciu plastov.

MolecularConceptor pokračoval v diskusii s Krollom a Rawinskim, aby sa o nich a ich projektoch dozvedel viac. Prečítajte si nižšie!

Alyssa Rawinski. Kredit: Matt H. King

Alyssa Rawinski

Žiak 11. ročníka strednej školy Monte Vista v Colorade

V skratke, aký je váš projekt?
Cieľom môjho projektu bolo pokúsiť sa nájsť ekologickejší spôsob, ako znížiť hromadenie plastov pomocou múčnych červov na biodegradáciu plastov. Moja štúdia analyzovala polystyrén a dva plasty, ktoré neboli testované, polypropylén a polyetylén s nízkou hustotou.

Prečo ste sa rozhodli preskúmať túto otázku?
Veľa som počul o škodách, ktoré spôsobujú plasty v oceáne. Poškodzuje to ekosystémy a takmer 300 druhov v oceáne a chcel som zistiť, či môžem urobiť niečo, aby som tomu zabránil, aj keď žijem ďaleko od oceánu. Keďže plasty, ktoré končia v oceáne, pochádzajú zo súše, znamená to, že riešenie musí začať aj na súši, a tak som si myslel, že by som mohol pomôcť nájsť riešenie a zmeniť.

[ Ďalšie úplne prírodné riešenie recyklácie? Enzým. ]

Akú prekvapivú vec ste sa počas experimentu naučili?
Najväčším prekvapením bolo, že múčne červy skutočne konzumujú viacero druhov plastov. Vo všeobecnosti som bol prekvapený, že tieto múčne červy jedia veľa rôznych vecí – a niekedy sú tak trochu tvrdohlavé a trochu nepredvídateľné.

V mojom počiatočnom nastavení som na ich uloženie používal plastové zásuvky a v zásuvkách boli oddeľovače z alobalu na oddelenie skupín červov, ale začali žuť alobal. Nechcel som to, takže som ich musel presunúť do sólo pohárov. Ďalšou vecou, ​​ktorú som chcel zabezpečiť, bola vlhkosť červom vložením mokrých kúskov pemzy do každého z pohárov. Ale potom, čo žuvali alobal, rozhodol som sa to otestovať a žuvali aj pemzu. Takže so mnou nespolupracovali naozaj dobre, ale nakoniec som na to prišiel [s nastavením sólo pohára].

Ďalším veľkým prekvapením bolo, že najefektívnejšia bola zmes plastu a zemiakov. Zemiaky poskytovali múčnym červom živiny, takže boli zdravšie, no napriek tomu sa rozhodli konzumovať plasty.

[ Ako začala Jane Goodallová. ]

Ak by ste mohli mať večeru s akýmkoľvek vedcom (žijúcim alebo mŕtvym), kto by to bol a prečo?
Práve teraz poviem Jane Goodall, pretože je skutočne zanietená pre svoju prácu a robí to celý život. Pracuje so zvieratami, na ktorých mi naozaj veľmi záleží. Tiež vie veľa o svojom odbore a myslím si, že ma môže skutočne inšpirovať, aby som našiel to, čo ma nadchlo, pretože to stále hľadám.

Everett Kroll. Poďakovanie: Christine Kroll/s láskavým dovolením Spoločnosti pre vedu a verejnosť

Everett Kroll

Žiak 11. ročníka na Stillwater Area High School v Minnesote

V skratke, aký je váš projekt?
Vytvoril som protetiku štvrtej úrovne, ktorú možno 3D vytlačiť za približne 10 dolárov, čo je zlomok prehnane vysokej ceny [za protetiku], aby som oslovil širší okruh ľudí. Toto sa uskutočnilo pomocou aplikovanej fyziky a matematiky, aby sa vytvorila a dosiahla vyššia úroveň biokompatibility, aby bola výhodnejšia pre osoby po amputácii.

Protetika úrovne štyri je najvyššou úrovňou protetiky dolných končatín. Úroveň štyri je schopná olympijskej aktivity, takže čokoľvek, čo je beh, skákanie, akákoľvek aktivita s vysokou záťažou s veľkou silou. Má tiež najväčšiu biokompatibilitu a najmenší vplyv na degradáciu chôdze.

Prečo ste sa rozhodli preskúmať túto otázku?
Veľmi ma zaujala 3D tlač v makerspace mojej školy, čo je miesto s 3D tlačiarňami a CNC strojmi – proste miesto, kde môžu deti vyjadriť svoju zvedavosť a začať svoju inžiniersku zdatnosť... Jedného dňa som práve hľadal 3D tlačené projekty a Narazil som na 3D vytlačenú ruku. A začal som premýšľať o rukách a o tom, akú veľkú časť sveta to môže ovplyvniť. Pozrel som sa do rôznych štatistík o protetike a zistil som, že protetické chodidlá – konkrétnejšie transtibiálne protetiky, ktoré sú priamo pod kolenom – sú najbežnejšie amputácie na svete. To bol môj minuloročný projekt. Tento rok som sa zameral len na chodidlo, aby som mohol osloviť väčší okruh ľudí, pretože ak máte amputáciu pod pásom, budete potrebovať chodidlo, a keďže amputácie dolnej končatiny tvoria veľkú väčšinu protetiky na svete to bolo skvelé miesto na ďalší výskum. Som dosť zvedavý na strojárstvo a milujem 3D tlač, takže to bol práve tento druh skvelých križovatiek rôznych oblastí, ktoré ma zaujímajú.

[ Pre týchto bio-botov je squishy lepší. ]

Akú prekvapivú vec ste sa počas experimentu naučili?
Koľko neúspechov môže pochádzať z niečoho, v čo ste si mimoriadne istí. Prvý dizajn, ktorý som urobil, som si povedal: „Toto bude prvotriedny dizajn. Tento bude fungovať. Som taký nadšený.' Robil som toľko výskumov a potom som sa na to postavil a rozbilo sa to a porezalo mi to nohu. To ma veľmi prekvapilo. Myslel som si, že to bude oveľa jednoduchšie, ako to bolo.

Je len prekvapujúce, koľko inžinierstva ide do niečoho, čo vyzerá tak jednoducho, ale v skutočnosti je mimoriadne komplikované. Rovnako ako moja [protetická] noha, nie sú tam žiadne pohyblivé časti, nie je tam elektrina, nie je tam žiadny motor ani nič podobné. Vyzerá to veľmi jednoducho, je to len tvar, ktorý vyzerá ako noha, ale musíte urobiť viac pomocou počtu premenných a lineárnej algebry a len spustiť výpočty a všetky tieto rôzne križovatky veľmi zložitých princípov a technických cieľov a situácií. – a jednoduchý problém sa stáva oveľa ťažším. Je to len jeden tvar, pevný tvar a jeho výroba mi trvala viac ako 20 mesiacov.

Ak by ste mohli mať večeru s akýmkoľvek vedcom (žijúcim alebo mŕtvym), kto by to bol a prečo?
Hneď, keď si povedal, že som začal premýšľať o tom, ako by som to mohol obísť, ako keby som mohol ísť na večeru s piatimi rôznymi vedcami, ako napríklad speed dating. Takže len tri minúty s jedným vedcom...Buď mladý Stephen Hawking, keď bol ešte v Oxforde, len preto, že keď bol vo svojej skoršej práci, bol veľmi filozofický a myslím si, že zapojiť sa do rozhovoru o zmysle určitého života prostredníctvom vedy by bolo celkom cool. Alebo Albert Einstein v strednom veku po úplnom zatmení, keď bola dokázaná jeho teória [všeobecnej relativity]. Myslím, že by z toho bol veľmi nadšený.

Ale myslím si, že moja posledná odpoveď by bola Neil deGrasse Tyson, pretože je jednoducho veľmi filozofický a je to proste skvelý človek a schopný vysvetliť takmer všetko, na čo by som mohol byť zvedavý. Myslím, že je veľmi známy tým, že je veľmi otvorenou a šťastnou osobnosťou, ktorá je veľmi vtipná a myslím si, že by sme spolu vychádzali veľmi dobre.

Tieto rozhovory boli upravené kvôli priestoru a prehľadnosti.

*Oprava 21.5.2018: V predchádzajúcej verzii tohto článku bola nesprávne uvedená časť Rawinského experimentálneho nastavenia. Použila „pemzu“, nie „humus“.