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科学之美:解决问题,发现奇迹

一组2022年博通大师国际代表在佐治亚州亚特兰大实地考察期间了解植物
博通大师国际代表在前往亚特兰大植物园期间了解植物。 科学学会提供

写的安妮卡s Hipple说道客人的博客

12日,在美国佐治亚州亚特兰大市中心CNN中心的奥姆尼酒店,来自世界各地的20名中学生展示了2022年奥运会的参赛项目博通国际大师这是一个为期5天的体验项目,面向数学、应用科学、技术和工程领域的新星。

代表们来自14个国家和一个地区,他们的项目同样多样化,从植物学研究到数学、古生物学,再到努力解决特定的社会或医学问题。

Anushka Tonapi进行了一个关于海威龙分形的抽象项目。来自印度的13岁的Anushka解释说:“分形是一种复杂的几何图形,一个相似的图形在无限的尺度上重复自己。”highway Dragon Fractal是通过复制和旋转线段并将它们连接到一起,形成三角形而创建的。Anushka改变三角形的角度,研究了分形的形状和图案的影响。

“数学很难,你只能接受它,”她说。“我认为一旦你了解了它,一旦你跨越了阻碍你看到它的美丽,它就是美丽的。这在全世界都是适用的——很多人在微芯片和计算机中使用分形。”

促进健康

一些代表使用技术来解决健康问题。来自沙特阿拉伯的13岁的塔拉·巴赫什(Talah Bakhsh)开发了一款应用程序,帮助青少年应对新冠肺炎封锁带来的心理健康问题。来自美国的13岁的Keshvee Sekdha和Nyambura Sallinen开发了一款应用程序,使用图像分类、呼吸分析和症状调查来检测肺癌,准确率高达89.7%,对患者考虑是否就医和医生考虑是否安排后续检查都很有用。

另一名14岁的美国代表朱迪·白(Judy Bai)也关注肺癌问题,她使用各种数据库确定了与肺癌患者中与covid相关的较高发病率和死亡率有关的几个基因。“这些基因编码表面活性剂蛋白质,它们结合细胞壁,使呼吸更容易,”朱迪解释说。“我发现,当肺癌患者的表面活性物质基因表达量较低时,COVID更容易侵入身体并造成破坏。”

神秘的大脑

来自台湾的14岁的曹hishsueh Tsao关注的是身体的另一个部位:大脑。“我想成为一名神经学家,因为大脑仍然是神秘的,我们可以探索它,帮助人们,”他说“我的项目是用脑电波来控制小型机器人汽车,并识别不同的人。我们希望在未来我们可以用脑电波来驾驶轮椅。”

Anushka Tonapi和Ava McGurk在佐治亚州亚特兰大举行的2022年博通大师国际项目上合影
来自北爱尔兰的14岁的艾娃·麦格克研究了颜色是否会影响我们对味觉的感知。她与另一位2022年博通大师国际代表Anushka Tonapi合影。 科学学会提供

14岁的艾娃·麦格克(Ava McGurk)研究的是大脑的另一个方面,她研究的是颜色是否会影响我们对食物味道的感知。来自北爱尔兰的代表使用各种颜色和味道的组合来确定人们是否能够在没有视觉线索的情况下正确识别味道。她解释说:“我的目标是确定我们是否可以操纵大脑来感受一些实际上不存在的东西。”她发现,当颜色和味道不匹配时,人们通常很难识别,但当有外部刺激,如PowerPoint幻灯片或音乐时,味道的识别率会上升。艾娃说:“我认为这可能对肥胖等各种问题的治疗有益,我想进一步发展我的研究,为那些遭受长时间COVID症状的人,他们仍然不能品尝。”

科学在家里

一些代表的项目涉及他们在个人生活中遇到的具体问题。André 14岁的Melgarejo Grave在墨西哥养了很多马,他发现95%的马的蹄子不平衡,当它们的马蹄铁不合适时,容易受伤。André开发了一种技术,通过在计算机程序MATLAB中使用算法分离RGB图像来提高拟合。用户只要将马蹄的照片上传到应用程序中,就可以找到适合马的理想尺寸和鞋码。

一组2022年博通大师国际代表在乔治亚州亚特兰大与一座雕像合影
Broadcom MASTERS国际代表在项目周期间通过他们的研究项目和文化相互联系。 科学学会提供

14岁的露西·奇瓦卡来自津巴布韦,那里经常停电,导致她的手机没电,影响她接入Wi-Fi和完成作业。她说:“我们会有几个小时,有时是几天,无法恢复供电。”“这就成了一个问题,所以最终我不得不想出一种可以自力更生的方法。”露西开发了一款手机,它可以在使用过程中向充电宝发送能量,需要时可以用同一款充电宝充电。

来自南非的代表,14岁的Chaylin Myburgh对停电也很熟悉。在她的项目中,她试图确定哪种材料能在太阳能热水器中最有效地导热。她比较了四种材料,确定铝罐效果最好,其次是钢罐、玻璃罐,最后是硅胶水瓶。Chaylin的希望是,使用可回收材料“将帮助低收入人群使用太阳能作为一种可替代的、负担得起的热水方式。”

与此同时,14岁的Chananrat Tiranumpongvanich,又名Janja,从她家在泰国的橡胶树种植园中获得了灵感。她家卖的是固体乳胶,而其他农民卖的是液体乳胶,后者用途更广,价格也更高。在她的项目中,她测试了不同的方法,通过阻止细菌的生长和导致固化的pH值的增加来防止乳胶过早固化。

植物和香水

不少代表进行了与植物有关的项目。来自美国的13岁的马塞勒斯·麦卡莱布将五种不同的维生素——维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素D1和维生素C——注入萝卜植株中,观察哪种能让萝卜长得更快。他发现维生素B6的效果最好。“我的假设是,维生素B6对这些植物是最好的,因为它有助于你的心脏和循环;这可能有助于植物保留更多的水分,”马塞勒斯解释说。

在大西洋的另一边,来自爱尔兰的14岁的格蕾丝·赫弗南(Grace Heffernan)研究了胡桃酮(一种在黑胡桃树上发现的化感化合物)对日本紫藤(一种快速生长的入侵物种)生长的影响。她用胡桃醇蒸馏了三种不同的溶液,然后把它们喷洒在不同的紫花上。她总结道:“我喷过的紫菀还没有长回来,但是这个地区有其他的紫菀已经长回来了,所以我有根据的猜测是黑核桃树抑制了紫菀的生长。”

在西班牙,14岁的罗克López Fernández研究香水,并使用家乡加利西亚地区发现的本土和外来植物的精油自制香水。我不只是想做香水,”他说。“我想解释一些关于它们的事情,特别是该地区的入侵植物破坏生态系统的问题。”

大大小小的生物

来自巴西的13岁的Bernardo Camargo从小就对恐龙很感兴趣,他希望最终能成为一名古生物学家。“古生物学家只用化石和骨头来描述我们星球的历史,我认为这是不可思议的,”他说。然而,贝尔纳多也看到了现代技术的增强作用。他的项目使用3D建模和虚拟现实作为工具,以一种更容易理解的方式研究遥远的过去。

13岁的捷克代表扬·马塞尔(Jan Macel)被一种截然不同的生物吸引了,他对这种微小的水虫非常着迷格里lacustris——也被称为common pond skater或common water黾——以及它在水面上滑行的方式。简研究了这种昆虫的身体结构,测量了它六条腿上的毛发,并将它们与蟑螂的腿进行了比较。他发现,滑冰选手能够在水上有效地移动,这要归功于他们腿上高密度的毛发。

总体而言,今年Broadcom MASTERS国际代表所代表的多样性和质量研究令人印象深刻,也鼓舞人心。未来,世界肯定会从这些才华横溢的年轻科学家、程序员、数学家和工程师那里听到更多。

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