Anna Du se je sprehajala po plaži Castle Island v Južnem Bostonu, ko je opazila plastiko, raztreseno na obali. Dosegla je dol, da ga je pobrala, in hitro ugotovila, da je veliko več drobnih kosov, kot jih zmore.
"Ko sem ugotovil, koliko kosov je bilo, se mi je zdelo nemogoče, " pravi Du, ki je bila takrat v šestem razredu.
Toda Du je k problemu pristopil kot vsak dober znanstvenik - najprej z malo raziskovanja. Tako je izvedela, da 8 milijonov metričnih ton plastike konča v oceanih vsako leto - in to je poleg ogromnih 150 milijonov metričnih ton, ki so že tam.
Nato se je lotila gradnje nečesa, kar bi lahko pomagalo rešiti težavo: vozilo na daljinsko upravljanje ali ROV, ki se lahko premika skozi vodo in v tleh plastiko na oceanskem dnu.
Du je eden izmed 30 finalistov tekmovanja Broadcom Masters, enega najboljših tekmovanj iz znanosti, tehnologije, inženirstva in matematike (STEM) za mlade študente na svetu. Tekmovanje, ki ga organizirata Fundacija Broadcom in Društvo za znanost in javnost, poteka že osem let. Letos je bilo po tekmovanjih na regijskih znanstvenih sejmih nominiranih skoraj 5000 šestih, sedmih in osmih razredov, od tega 2.500, ki so se prijavili na spletu. Ta skupina se je zožila na 300 projektov, imenovanih "Broadcom Masters", in trenutno se 30 najboljših finalistov zbira v Washingtonu, DC, da bi predstavili svoje projekte. V Carnegie Institution for Science bodo danes razglasili najvišjo nagrado v višini 25.000 dolarjev, pa tudi druge denarne nagrade.
Du's ROV je izdelan s PVC cevmi. Navdušen nad različnimi vrstami ROV, kot je pristanek Curiosity, ki vohuni na površju Marsa in globokomorskem arktičnem Neretidu ROV pri oceanografski ustanovi Woods Hole (WHOI), ima Du's ROV dva ločena sistema, navigacijski sistem in sistem zaznavanja. Navigacijski sistem je precej preprost: za premikanje po vodi uporablja propelerje in novo kombinacijo ribiških uteži in plovnih bazenov, ki mu omogočajo premikanje gor in dol.
"Pravi izum je zaznavanje, " pravi robotičarka in inženirka Dana Yoerger, ki sodeluje s WHOI-jevim Nereidom, ROV-jem, ki potuje velike razdalje po Arktiki in na krovu gosti nabor akustičnih, kemičnih in bioloških senzorjev. Du je v strahu do Nereida dobila vzdevek ROV Nereid Jr., čeprav ima njeno vozilo drugačen nabor spretnosti kot svoje soimenjake. "ROV je lepo narejen za dvanajstletnika in njegov je precej pameten, " dodaja Yoerger.
Sistem za zaznavanje, se strinja Du, je "pravzaprav kul del." Za opazovanje plastike uporablja visoko ločljivo infrardečo kamero in tri različne vrste svetlobe. Du-jeve metode zaznavanja so sestavljene iz dveh različnih valovnih dolžin infrardeče svetlobe, ki osvetlijo absorpcijske spektre v mikroplastiki in izstopajo iz peska in rastlin. Uporablja tudi vidno svetlobo, da opazi nenaravne barve, zaradi katerih lahko plastika izstopa. (Du je bil tudi letos eden izmed desetih finalistov na temo Young Scientist Challenge Discovery Education 3M. Demonstracijo si lahko ogledate v njenem videoposnetku.) Naprava dejansko ne zbira mikroplastike, vendar vseeno ugotovi, kje se kopičijo. Prijavila je patent za funkcionalne elemente ROV.
"Ima osupljiv osnovni inženirski instinkt, da tako težavo razreši in nato reši, " pravi Casey Machado, ki je inženir WHOI, ki sodeluje z Nereidom. "To ji je lahko sledila s tehničnimi deli, konstrukcijo in zasnovo, da bi naredila delujoč prototip, kar je zelo kul. Sliši se preprosto, a raven razmišljanja je res impresivna. "
Ko je Du prvič prebrala izziv pri iskanju oceanske mikroplastike, ki za razliko od velikega pacifiškega smetišča ne plava po površini, je vedela, da bo ROV najučinkovitejše orodje za to nalogo. Vzeti vedra in vedra vzorcev vode in jih analizirati v laboratoriju nikoli ne bi bilo mogoče izvesti do potrebnega obsega. Potrebovala je mobilni laboratorij, ki bi lahko našel plastiko in situ.
Du se že od petih let udeležuje javnih dogodkov in delavnic na MIT-u, zato je na teh sejah izbrala inženirske veščine, potrebne za izdelavo ROV-a, laboratorij za izdelovalce v lokalnih knjižnicah in YouTubu. Pravi, da je bilo pravzaprav težavno doseči njeno napravo, da se premika po vodni vodi - tudi vse do izbire pravega lepila, s katerim se PVC cevi držijo skupaj. Preden je na primer dodala ribiške uteži, bi se ROV prevrnila, ko bi jo poskusila premikati gor in dol. Med preizkušanjem ROV-a v pristanišču Boston je bilo veliko preizkušenj in napak.
Du testira Nereida Jr. v Boston Harboru. (Broadcom Masters) "Ane je treba upoštevati - vsi ti finalisti so, " pravi Maja Ajmera, predsednica in izvršna direktorica Društva za znanost in javnost. "Kar se mene tiče vseh otrok, ki gredo na naša tekmovanja, je, da gledajo na velike težave. Gledajo na velik problem in ga zožijo, dokler ne pridejo do nečesa izvedljivega, s čimer lahko nekaj storijo. Z Aninim projektom lahko vidite veliko sliko. "
To je Du na kratko. Na vprašanje o prihodnjih načrtih omenja, da želi nekako rešiti posledice podnebnih sprememb.
"Zlasti s podnebnimi spremembami, ki se dogajajo po vsem svetu, mislim, da je veliko težav, ki bi jih bilo mogoče rešiti z novimi izumi, " pravi Du. "Trenutno se osredotočam predvsem na plastiko, saj je še dolga pot."
Za Nereid Jr. je naslednji korak Du razvoj umetno inteligentnega sistema, ki lahko ustvari algoritem predvidevanja, kje se bo mikroplastika verjetno združila.
Du zasluga njenim staršem, ki jo že več let ob koncih tedna vodijo na MIT-ove študentske dejavnosti, za spodbujanje in podporo zanimanja za STEM. Pravi, da se je tam lahko srečala s študenti in znanstveniki, zato je obiskovala univerzo in postala inženirka.
"Vem, da želim postati inženir, ker rad gradim stvari, s katerimi bi reševal svetovne težave, " pravi Du. "Nisem pa prepričan, kakšen inženir bi še želel biti."
Pri svojih letih ima dovolj časa, da to ugotovi.
