Anna Du gik langs Castle Islands strand i det sydlige Boston, da hun bemærkede plast spredt på kystlinjen. Hun rakte ned for at hente den, og indså hurtigt, at der var mange flere små stykker, end hun kunne håndtere.
”Da jeg indså, hvor mange stykker der var, syntes det umuligt, ” siger Du, der var i sjette klasse på det tidspunkt.
Men Du nærmede sig problemet som enhver god videnskabsmand - først ved at forske lidt. Sådan lærte hun, at 8 millioner ton plast ender i verdenshavene hvert år - og det er ud over de enorme 150 millioner metriske ton, der allerede er der.
Derefter begyndte hun at arbejde på at bygge noget, der kunne hjælpe med at løse problemet: et fjernbetjent køretøj, eller ROV, der kan bevæge sig gennem vand og opdage plast på havbunden.
Du er en af 30 finalister i Broadcom Masters-konkurrencen, en af de bedste konkurrencer inden for videnskab, teknologi, teknik og matematik (STEM) for unge studerende i verden. Konkurrencen, arrangeret af Broadcom Foundation og Society for Science and the Public, har kørt i otte år. I år blev næsten 5.000 sjette, syvende og ottendeklassinger nomineret efter at have konkurreret på regionale videnskabsmesser, og af dem ansøgte 2.500 online til behandling. Denne pulje blev indsnævret til 300 projekter kaldet "Broadcom Masters", og nu er de 30 finalister i øjeblikket samlet i Washington, DC for at vise deres projekter. En toppræmie på $ 25.000 samt andre kontante præmier vil blive annonceret i dag på Carnegie Institution for Science.
Du's ROV er lavet med PVC-rør. Inspireret af ROV'er af alle slags, som Curiosity lander, der spionerer på overfladen af Mars og det dybe hav arktiske Nereid ROV ved Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), har Du's ROV to separate systemer, et navigationssystem og et detektionssystem. Navigationssystemet er temmelig enkelt: det bruger propeller til at bevæge sig gennem vandet og en ny kombination af fiskevægte og skumbassinflåd, der giver det mulighed for at bevæge sig op og ned.
”Den egentlige opfindelse her er sensing, ” siger robotiker og ingeniør Dana Yoerger, der arbejder med WHOIs Nereid, en ROV, der rejser store afstande i Arktis og er vært for en række akustiske, kemiske og biologiske sensorer om bord. I ærefrygt for Nereid kaldte Du hende ROV Nereid Jr., selvom hendes køretøj har et andet kvalifikationssæt end dets navnebror. ”ROV er pænt gjort for en 12-årig, og hendes er ganske klog, ” tilføjer Yoerger.
Du er enig i, at detektionssystemet er den "faktisk seje del." Hun bruger et infrarødt kamera med høj opløsning sammen med tre forskellige slags lys til at få øje på plasten. Du's detektionsmetoder er sammensat af to forskellige bølgelængder af infrarødt lys, der belyser absorptionsspektre i mikroplast og får dem til at skille sig ud fra sandet og plantelivet. Hun bruger også synligt lys til at opdage unaturlige farver, der muligvis får plasten til at skille sig ud. (Du var også en af ti finalister i Discovery Education 3M Young Scientist Challenge i år. Du kan se en demo i hendes applikationsvideo.) Apparatet samler faktisk ikke mikroplastikken, men det identificerer, hvor de samler sig. Hun har ansøgt om patent på ROV's funktionelle elementer.
”Hun har en imponerende grundlæggende form for ingeniørinstinkt til at nedbryde et problem som dette og derefter gå efter det, ” siger Casey Machado, der også er en WHOI-ingeniør, der arbejder med Nereid. ”Hun var i stand til at følge op med det tekniske arbejde, konstruktion og design for at lave en fungerende prototype, hvilket er meget sejt. Det lyder enkelt, men det er et tænkningsniveau, der er virkelig imponerende. ”
Da Du først læste om udfordringen med at lokalisere havmikroplast, som i modsætning til Great Pacific Garbage Patch ikke flyder på overfladen, vidste hun, at en ROV ville være det mest effektive værktøj til opgaven. At tage spande og spande vandprøver og analysere dem i et laboratorium kunne aldrig gøres i den nødvendige skala. Hun havde brug for et mobilt laboratorium, der kunne finde plasten in-situ.
Du har deltaget i offentlige begivenheder og workshops på MIT siden hun var fem år gammel, og derfor hentede hun de nødvendige tekniske færdigheder til at opbygge sin ROV fra disse sessioner, producentlaboratorier på lokale biblioteker og YouTube. Hun siger, at det faktisk var vanskeligt at få hendes enhed til at bevæge sig gennem vandbrønden - selv ned til at vælge den rigtige slags lim, der skulle bruges til at holde PVC-rørene sammen. Før hun føjede fiskevægte, for eksempel, ville ROV'en vende, da hun forsøgte at bevæge den op og ned. Der var meget prøve og fejl, da hun testede sin ROV i Boston Harbor.
Du tester Nereid Jr. i Boston Harbor. (Broadcom Masters) ”Anna er en styrke, man skal regne med - alle disse finalister er, ” siger Maya Ajmera, præsident og administrerende direktør for Society for Science and the Public. ”Det, der er utroligt for mig ved alle de børn, der gennemgår vores konkurrencer, er, at de ser på store problemer. De ser på et stort problem og indsnævre det, indtil de kommer til noget gennemførligt, som de kan gøre noget ved. Med Annas projekt kan du se det store billede. ”
Det er Du i et nøddeskal med sikkerhed. Når hun bliver spurgt om fremtidige planer, nævner hun, at hun på en eller anden måde ønsker at tackle effekterne af klimaændringer.
”Især med klimaændringer, der sker overalt i verden, tror jeg, at der er en masse problemer, der kan løses med nye opfindelser, ” siger Du. ”Lige nu fokuserer jeg hovedsageligt kun på plast, fordi der stadig er en lang vej at gå.”
For Nereid Jr. er Du's næste trin at udvikle et kunstigt intelligent system, der kan skabe en forudsigelig algoritme, hvor mikroplast sandsynligvis vil samles.
Du krediterer hendes forældre, der i årevis har taget hende til MITs studerende til at opsøge aktiviteter i weekenderne for at fremme og støtte hendes interesse for STEM. Hun siger, at hun har været i stand til at møde studerende og videnskabsmænd der, og som et resultat har sine seværdigheder sat sig på at gå på universitetet og blive en ingeniør.
”Jeg ved, at jeg vil være ingeniør, fordi jeg kan godt lide at bygge ting, der hjælper med at løse verdensproblemer, ” siger Du. ”Men jeg er ikke sikker på, hvilken slags ingeniør jeg vil være endnu.”
I sin alder har hun masser af tid til at finde ud af det.
