Ishana库马尔
罗伯特·e·贝尔中学六年级
查帕夸，纽约

颜色在情人眼里:视网膜疲劳对想象的Fechner颜色的作用

项目背景:“我一直着迷于我们复杂的大脑是如何被幻觉欺骗的，”Ishana说。1838年，心理学家古斯塔夫·费希纳(Gustav Fechner)发现，黑白相间的图案有时会让人看到颜色。后来，查尔斯·贝纳姆设计了一个旋转陀螺来产生这种效果。贝纳姆椎间盘有一半是黑色的。另一半是白色和黑色的窄弧。对于这种幻觉发生的原因，目前还没有一个明确的解释。伊莎娜想知道视网膜疲劳是否也起了作用。如果一个人盯着一个明亮的、彩色的区域一段时间，这种现象就会发生。这会使眼睛中检测颜色的特殊细胞(视锥细胞)感到疲劳。在他们恢复之前，正常的颜色感知能力会被抛弃。

策略和结果:伊莎娜收集了10个人的数据，关于他们在贝纳姆圆盘以固定速度旋转时看到的颜色。然后，她让每个人的视锥细胞在30秒、60秒或120秒内检测红色。每次结束后，她都会再次展示贝纳姆的光盘，并询问人们看到了什么。她还注意到最初的颜色在幻觉中恢复需要多长时间。她对检测蓝色的视锥细胞重复了这一过程。她对检测绿色的视锥细胞做了同样的实验。数据显示，在90次试验中，83%的人对颜色的感知发生了变化。但人们报告的变化各不相同。“这表明视锥细胞相互作用，”Ishana说。“具体来说，对于一些受试者来说，贝纳姆圆盘上的所有颜色都改变了，而不仅仅是与饱和锥体对应的颜色。” For other subjects, only the color for the fatigued cones changed. Also, the time for the original colors to return generally got longer as the saturation time increased. But red was an exception. Continued work might lead to better ways to diagnose eye disorders, Ishana suggests.

其他爱好:“没有长笛和击剑，我的生活将毫无意义!”Ishana说。她还积极参加学校的环保俱乐部。

职业兴趣:伊莎娜希望成为一名外科医生。她说:“我希望有一天能进行研究和手术，帮助有神经视觉和其他大脑感知障碍的人。”

Charlotte Lenore Simon Michaluk
8年级，Timberlane中学
新泽西州彭宁顿

模拟滑动蜗牛:用生物模拟减缓气候变化和海洋入侵物种运输

项目背景:夏洛特是当地环保组织的志愿者。她还是一名持证潜水者。这两个领域的经历促使她思考生物污染的问题。当藻类、细菌或藤壶在船体、浮标和水下管道上聚集时，就会发生生物污染。清除黏液和小动物的成本很高。生物污染还降低了船舶的燃料效率。她指出，保护船体的产品不同，但一些旧的产品是有毒的。作为一名潜水员，夏洛特见过许多鱼和其他水生物种有自己的方法来防止生物污染。例如，有些物种会产生黏滑的外壳。有些鲨鱼有像牙齿一样的鳞片，叫做齿。 Charlotte wondered if something similar could keep ship hulls clean.

策略和结果:夏洛特比较了囊螺附着在不同测试表面上的情况。一些表面有金属涂层，而另一些表面有塑料涂层。在测试的普通涂料中，效果最好的是一种名为PDMS的硅树脂。夏洛特还测试了由另一种常见塑料制成的不同鲨鱼状齿状物覆盖的PDMS涂层。大小是基于短鳍灰鲭鲨，大锤头鲨和豹鲨。像短鳍灰鲭鲨这样带齿的PDMS涂层效果最好。水流时，它能赶走大部分蜗牛。但生物污染并不是船舶面临的唯一问题。当流体的摩擦使移动的物体减速时，就会产生阻力。为了对不同的涂层进行测量，夏洛特将每个测试表面放在一个35度的楔形秤上。 She let water flow over each surface at a steady rate. Then she measured the force of the flowing water that was transferred to each surface. Again, the best performance came from the PDMS coating with denticles like the shortfin mako shark.

其他爱好:夏洛特是跆拳道黑带。她还跳舞，积极参加各种运动。她曾出演过多个歌唱和表演角色，其中包括一个电视广告。

职业兴趣:夏洛特希望成为一名材料科学家。她说:“我着迷于那些创造我们的物理世界并使下一代工程设计成为可能的物质。”

朱利安Olschwang
八年级，拉比·雅各布·普莱斯曼学院
加利福尼亚州洛杉矶

和手说话

项目背景:世界上大约5%的人是聋人或有听力问题。根据世界卫生组织的数据，这大约是4.66亿人。朱利安说:“这些人无法轻松地与他们每天遇到的人沟通，比如收银员或老师。”目前已经有了一些可以将手语转换为文本或语音的手套原型。但这些设备通常都太贵了，朱利安说。或者，它们无法携带，也无法向公众提供。他想用容易获得的材料制造一种成本更低的设备。他说，这种设备可以帮助学校里的听障儿童。它也可以在日常生活中帮助其他人。

策略和结果:朱利安的手语手套可以使用他为Arduino电路板编写的软件。这些说明包括美国手语中每个符号或字母的细节。朱利安还在手套上安装了柔性传感器。这种手套“通过传感器上的电阻来测量每根手指弯曲的程度，”他解释道。然后它把电阻转换成一个数字。当手指位置的读数与特定字母或符号的参数一致时，系统将其报告为输出。朱利安说:“我花了五个月的时间才正确地解释了一个字母A。”要做到这一点，需要多次尝试来纠正数百条错误消息。Julian修正了这些错误，并继续进行测试。他还创建了一个故障排除代码。 That tool helped him spot which fingers caused different problems. He hopes to program a glove for the rest of the alphabet, so the glove can become a practical tool. He also hopes to develop an app that can connect with the glove remotely. This would make it easier to use with a mobile phone.

其他爱好:朱利安每天骑滑板大约两个小时。他还经常踢足球、打篮球和拳击。他也会拉小提琴和钢琴。

职业兴趣:朱利安希望成为一名理论物理学家。“我喜欢解决关于宇宙、我们的起源和我们作为一个物种的轨迹的问题，”他说。

Kai Vernooy
易洛魁中学八年级
尼斯卡尤纳，纽约

黑进选举:衡量和解决当今政治制度中的不公正划分选区

项目背景:民主原则认为，每个人的选票应该平等。批评人士说，不公正划分选区与此背道而驰。当选区界线给一个政党或团体带来总体优势时，就会发生不公正划分选区的情况。Kai说:“这让政客们可以选择他们的选民，而不是反过来。”“考188bet金宝搏官网虑到即将到来的选举，这是一个日益紧迫的问题。”各州明年将根据2020年人口普查数据重新划分选区。Kai说，人们通常无法使用不同的方法来标记不公平的投票地图。或者，结果可能不一致。更重要的是，他补充说，目前的方法通常没有考虑到受到不公平选区伤害的社区。他与队友们合作，寻找一种更好的方法来发现不公正划分选区，并研究如何修复它。

策略和结果:Kai和他的队友使用了不同数学领域的工具。他们的一种算法绘制出最佳选区。它的目标是每个地区的人口数量相等。它还试图使选区在地理上紧凑。这是基于每个区域与圆的几何距离。该算法还使用人口普查信息和其他数据来定义社区。凯解释说，这些是“志同道合的选民所在的地理区域”。该算法试图将每个领域的党派倾向的标准差最小化。该团队还编写了算法，对一个州的实际选区进行评级。该计划寻找一个社区中没有被他们所在地区所代表的人的百分比。 If there’s no gerrymandering, that percentage should be minimized across all districts. The team’s tools flagged extreme gerrymandering in a couple of well-known cases. So far, the group has used its program to analyze the voting maps for 26 states. Kai hopes to expand the work to all 50 states after results of the 2020 U.S. census are reported.

其他爱好:“我最喜欢拉小提琴，”凯说。他还踢足球和排球，还喜欢骑自行车。

职业兴趣:Kai希望成为一名制图师。那项工作涉及制作地图。Kai喜欢这个领域如何将数据的使用与设计和美学结合起来，以传达空间信息。

佐伊斯曼
8年级，美国传统学校
种植园,佛罗里达

测试植物化学物质在雌性和雄性的抗接种特性黑腹果蝇为了发现天然止痛药，减少制药行业的偏见

项目背景:佐伊说:“我想找到一种潜在的阿片类药物替代品，可以平等对待男性和女性。”理想情况下，她希望用植物性化学物质来做到这一点。她还想确保这些化学物质对两性都有帮助。她了解到，平均而言，男性和女性对疼痛的感知往往是不同的。然而，新药的临床试验倾向于使用更多的男性而不是女性。这种习惯源于一个现已被证明是错误的观念，即女性的荷尔蒙周期使她们更难相处。佐伊指出，因此，更多的止痛药是针对男性的。在她看来，这对女性是不公平的。如果不注意有害的副作用，它也会造成危险。

策略和结果:佐伊在雄性和雌性果蝇幼虫身上测试了三种植物基化学物质。水杨苷来自柳树皮和其他一些树木。咖啡因来自咖啡豆、茶叶、可可豆、可乐果和其他来源。最后，肉桂酸来自肉桂和其他一些树木。为了测试每种化学物质，佐伊使用了不同的雄性和雌性幼虫组。她还用对乙酰氨基酚(一种非处方止痛药)治疗了几组男性和女性。对照组男女均不接受治疗。佐伊首先测量了不同组的幼虫对热水的反应温度。另一项测试计算了十组昆虫中每组有多少昆虫飞过一个热点区域，到达一个光源。在第三个测试中，她用一根小细丝戳幼虫。 She noted if the insect reacted to the stimulus within 10 seconds. All three plant-based treatments reduced the male and female flies’ pain compared to the control groups. Among the three plant-based treatments, salicin worked best for both the hot water and the poking tests. Cinnamic acid was the best plant-based treatment to let flies move towards the light.

其他爱好:佐伊自愿参加一个项目，与有特殊需要的孩子建立友谊。她也是“为我们的生命游行”的分会主席。

职业兴趣:“我梦想成为一名儿科心脏外科医生，”佐伊说。她期待着能够帮助挽救病人生命的实际工作。

洛根Silvea
圣三一圣公会学院七年级
佛罗里达州墨尔本

通过Pulfrich效应的感知强度测量眼间信号延迟和光度之间的相关性，注意到眼优势的影响(2年研究-心理适应和视错觉)

项目背景:洛根出生时双眼视力只有20/100。但他直到三年级才意识到这一点。“我能够阅读、打棒球和做许多其他正常的活动，”他解释说。基本上，他的大脑一直在适应和填补许多视觉空白。当洛根了解到这一点后，他对视错觉产生了兴趣。在他的项目中，他测试了一个叫做普尔弗里希效应的现象。它使在平面屏幕上从一边移动到另一边的图像看起来像3D。诀窍是一只眼睛要用深色的滤镜。

策略和结果:普尔弗里希效应起作用是因为大脑如何处理来自眼睛的信号。只对一只眼睛使用较暗的滤光片会导致大脑从那只眼睛获得信息时产生微小的时间延迟。与此同时，大脑正在处理来自另一只眼睛的信号。因此，大脑同时处理两个图像。所以，如果一个钟摆在平面上左右摆动，人的大脑会将其解释为3D运动。洛根把一个可移动的钟摆装在扁平的海报板上。41人戴着不同的太阳镜观看移动的钟摆。每对眼镜让不同程度的光线到达左右眼。洛根报道说，当人们戴着一只眼睛滤镜颜色最深的眼镜观看幻觉时，他们感觉3D效果最强烈。他还发现了这种效果的强度与人们的眼睛优势之间的相关性。 About 60 percent of the subjects perceived the greatest impact when their weaker eye had the darker filter. Better understanding about how the brain deals with visual signals might help to screen and treat various physical and mental conditions, Logan says.

其他爱好:洛根在橄榄球队担任四分卫，在棒球队担任游击手。他还喜欢钓鱼、弹吉他和画海洋风景。

职业兴趣:洛根希望成为一名神经学家。“我想了解我们的大脑是如何接收新信息并解释这些信息的。”

Madilyne Kay Beaudry
圣约瑟夫天主教中学八年级
犹他州的奥格登,纽约州

生物塑料发展;利用堆肥生产乳酸

项目背景:犹他州的人们每天平均每人向垃圾填埋场发送约5磅垃圾。Madilyne说:“其中大部分来自一次性塑料，可以很容易地被生物塑料取代。”生物塑料是由可再生资源的材料制成的，而不是化石燃料。聚乳酸就是一个例子。这种塑料很耐用，可以用于3D打印。她指出，如果分类得当，这些垃圾也可以回收利用。然而，大量PLA来自发酵的玉米或糖。这些作物需要土地来生长，这可能会对环境产生影响。玉米和糖还有其他用途。因此，Madilyne开始用一种本来会被扔掉的东西——堆肥材料——来制造PLA。

策略和结果:玉米或甘蔗中的糖发酵产生乳酸。这是PLA的基本化学组成部分。在她的测试中，Madilyne混合、干燥和研磨生水果和蔬菜材料来模拟堆肥。然后她用了一种叫做乳酸菌buchneri让堆肥混合物中的糖发酵。她解释说，这种细菌从葡萄糖中“每产生一分子乳酸，就产生一分子二氧化碳”。她安装了类似咖啡脱脂器的脱气装置。这些装置会在堆肥混合物发酵时收集二氧化碳气体。然后，她在一盏加热灯下安装了三个脱气器。其中一组是混合了细菌的堆肥，另一组是葡萄糖和细菌，第三组只是细菌，作为对照。Madilyne计算了每个设备收集的二氧化碳的克数。在此基础上，她计算出每种原料能产生多少克乳酸。“堆肥样品的产量是对照的三倍，”她报告说，它产生的乳酸是葡萄糖的1.5倍。

其他爱好:Madilyne喜欢在小路上骑山地自行车，然后在大自然中阅读。她还喜欢写作、艺术和绘画服装。她踢足球，也举重。

职业兴趣:玛迪琳希望成为一名生物医学工程师。她特别希望找到新的方法来帮助有心理健康问题的人。

Amelia Belle Curran
赫伯特·c·胡佛中学八年级
佛罗里达州卡纳维拉尔角

比较废植物油和榨菜的效率、游离脂肪酸百分比和二氧化碳排放量(芸苔属植物carinata)生物柴油

项目背景:阿米莉亚从她父亲那里学到了很多关于汽车发动机和燃料的知识，她父亲是一名退休的赛车手。大多数汽车以汽油为动力。连同其他化石燃料的排放，这些都是人为气候变化的主要驱动因素。“我们必须采取行动，减少我们在地球上的碳足迹，”阿米莉亚说。生物燃料是汽车和卡车的一种可能的替代燃料。生物燃料是由植物和其他生物体的材料制成的。在某些情况下，燃烧它们排放的二氧化碳比普通汽油少。使用生物燃料还可以避免因采矿或钻井而产生的排放物和其他污染。阿米莉亚想比较用两种植物基油自制的生物燃料。埃塞俄比亚芥菜是一种油籽作物，废弃的植物油可用作食用油。

策略和结果:首先，阿米莉亚制造了生物燃料。她从埃塞俄比亚芥菜种子中提取油。她还清理了废弃的植物油，并调整了游离脂肪酸的水平。接下来，阿米莉亚将每种油与氢氧化钠、甲醇和甘油三酯反应。这个过程为她的两种生物燃料产生了脂肪酯。一旦燃料被制造出来，阿米莉亚将其与典型的汽车汽油进行比较。首先，她测试了燃料的能量含量。她在茶烛台里燃烧了少量的每种燃料。火焰上方放着一罐水。过了一会儿，她把火熄灭了。 She measured the change in the water’s temperature. Then she converted that into units of energy called joules. Amelia’s waste oil fuel wouldn’t burn. The gasoline produced more energy than the mustard seed oil fuel. However, that difference wasn’t statistically significant. In another round of tests, Amelia collected smoke from the burning fuels. Then she figured out how much carbon dioxide was emitted. Her fuel made with mustard seed oil gave off significantly less carbon dioxide than the gasoline.

其他爱好:“我从三岁起就开始跳舞了，”阿米莉亚说。她的其他爱好是弹钢琴、弹吉他和在唱诗班唱歌。

职业兴趣:阿米莉亚对犯罪和变态心理学特别感兴趣，她想从事刑事司法方面的职业。

宝琳·维多利亚·阿拉萨斯·埃斯特拉达
花岗岩岭中学七年级
加州弗雷斯诺

利用定制红外传感漫游者实时检测植物干旱胁迫

项目背景:波林说:“在加州，长期干旱正成为一种常见现象。”加州中央谷有时遭受的打击尤其严重。该地区出产美国大部分的杏仁。那里的农民还种植大量的葡萄和其他水果和蔬菜。波林希望帮助农民更有效地管理用水。来自植物叶片的红外能量可以显示出它所遭受的干旱胁迫的程度。但是商用红外相机很贵。而使用它们的计算机系统往往不能提供足够的细节。他们在逐像素计算植物叶冠的温度时遇到了麻烦。波林着手开发一个成本更低、性能更好的系统。

策略和结果:波琳自己做了红外摄像机。她把它安装在她之前制造的遥控飞行器上。她还设计了一台车载电脑来配合摄像头。她的程序利用辣椒植物的红外图像信息来计算出植物的作物水分胁迫指数(CWSI)。为了测试这个系统，她在花盆里种了八株辣椒。她给植物不同数量的水，导致不同程度的干旱胁迫。波林指出，CSWI读数与土壤湿度水平之间存在很强的负相关关系。然后她把盆栽植物放在加州州立大学弗雷斯诺分校的一个研究区。她用她的漫游者收集田野植物的额外数据。她还将作物水分胁迫指数结果与实测土壤湿度进行了比较。 “The rover worked well and its camera gave higher-resolution images than an expensive commercial camera,” Pauline reports. Remote operation of the rover can also minimize person-to-person contact in the field. “That matters during a health emergency, such as the COVID-19 pandemic,” she says.

其他爱好:“我喜欢跳芭蕾，”波琳说。它教会了我重要的生活技能，比如永不放弃，永远尽她最大的努力。“这也让我可以通过身体表达自己，”她补充道。波琳还游泳、跑田径和越野。她还会弹钢琴和中提琴。

职业兴趣:波琳希望成为一名肿瘤学家。那是专门治疗癌症的医生。

安妮塔Gaenko
八年级，克莱格中学
安阿伯，密歇根州

并非所有的黄色都是姜黄:设计分析化学方法和光度电路来检测姜黄中的铬酸铅掺假

项目背景:姜黄是印度、南亚其他地区和加勒比地区许多食谱中使用的一种香料。科学家们也在研究这种香料的各种医疗用途。然而，安妮塔了解到，并不是所有的姜黄都是纯净的。印度的一些供应商在加工过程中使用铬酸铅。这种添加剂使香料的黄色更加明亮，但它也添加了一种具有毒性的先导化合物。但是人们怎么知道他们的姜黄是否被掺假了呢?安妮塔说:“我想到用化学方法来确定某种姜黄样品是否被污染了。”她与aksharcowlagi合作，将这个想法付诸实践。

策略和结果:该团队测试了两种检测姜黄中铬酸铅的方法。一种方法是在姜黄样品中加入氯漂白剂与水混合。“漂白剂会使姜黄变白，但不会漂白铬酸铅，”安妮塔解释说。另一种测试方法是使用酶化学。姜黄中的一种化合物在碱性环境下会变红。铬酸铅会使使尿素产生氨的酶失活，氨是一种碱。因此，研究小组推断，含有铬酸铅的样品应该能够阻止姜黄、尿素和脲酶的混合物变红。每种方法都需要观察颜色的强度。该团队建造了一个设备来测量这一点。光线穿过样品溶液和蓝色滤光片。 A photoresistor measures the intensity of the light, and the device converts that to numerical information. The device then compares the number to a threshold level for contamination. A contaminated sample makes a red light come on. Of the two approaches, the bleaching method worked much better, Anita and Akshar report. Its results could only be two shades of color, versus a wider range.

其他爱好:安妮塔说:“我最喜欢的课外活动是弹钢琴、跳舞和写作。”她目前正在南印度学习一种舞蹈风格。

职业兴趣:安妮塔希望成为一名生物医学工程师。“我喜欢工程和计算机科学项目，我对医学和细胞生物学感兴趣，”她说。

JT Mulvihill
八年级，亚利桑那大学预科-奥克兰
亚利桑那州钱德勒

足球头盔衬里和涂层的设计，最大限度地减少旋转和线性冲击力

项目背景:JT喜欢踢足球。但严重的眼疾使他的一只眼睛在法律上失明。虽然他不能再踢足球了，但他正在利用科学和工程技术留在比赛中。他想做一个更安全的橄榄球头盔。去年，他研究了可以缓冲冲击的材料。今年，他用自己选择的材料设计了一种头盔内衬和涂层。我们的目标是最大限度地提高头盔抵御不同力量的能力。这包括直接的正面撞击，这是线性的力量。它还包括旋转力或扭转力。当头盔受到撞击时，这些力会使头盔滑到一边。

策略和结果:JT用一种粘弹性凝胶聚合物(一种塑料)衬里和涂覆了几个标准的足球头盔。弹性指的是一种材料在受到压力后反弹到其原始形状的能力。visco-意思是某种东西是粘性的，或者是不流动的。他把加速度计放在一个测试头里。这些设备测量加速度的变化，并帮助检测位置的变化。然后他用实验室的钟摆以不同的速度摆动第一个头盔。经过多次试验，他调整了下一个测试头盔的设计。然后，他戴着头盔以不同的速度进行了多次试验。他用第三顶头盔重复了这个过程。第四个头盔模型有外部涂层，但没有内部衬里。 Weight seemed to affect how well the helmets performed. “The lighter exterior coated helmet performed the best out of all the helmets,” JT reports. His next step would be to experiment with a honeycomb design for the lining or coating. He hopes it will lighten the helmet’s weight, while still providing protection for the wearer.

其他爱好:JT喜欢流滑板。这就像在人工冲浪机上冲浪、玩滑板或冲浪。“我住的地方离市政拥有的FlowRider只有几英里远，我可以一直骑!他说。

职业兴趣:JT希望成为一名海洋生物学家。“我一直对海洋、它的生态系统、后海湾和鲨鱼着迷，”他说。

新浪肖恩·卡萨扬
八年级，拉恩特拉达中学
加州门洛帕克

心跳生物识别认证:基于人工智能深度学习的心音认证系统

项目背景:数据泄露每年给个人和企业造成数十亿美元的损失。更好的数字安全系统可以帮助降低这些成本。除了简单的用户名和密码外，生物特征认证是一种额外的层。这是“我们的身体特征被用来证明我们的身份的过程，”新浪说。现有的系统专注于指纹、声音、虹膜和其他特征。新浪开始基于人们的心跳声做类似的事情。“我们的心音是独一无二的，但不能被改变或伪装，”他说。去年，他研究了一种更经济高效的方法来进行心电图或超声心动图的采集。这些心脏电信号的记录反映了各种健康状况。

策略和结果:“我设计并构建了一个人工智能系统来记录、处理、训练和识别心音，”新浪说。AI是人工智能的缩写。首先，他制作了一个电子听诊器，用来检测人的心跳声。他对三个人休息时的心跳进行了数字录音。他对这些数据进行了放大，同时去除了高于一定水平的声音。然后他使用一种算法将声音转换成频率数据。他使用软件从声音数据中识别出各种特征。新浪随后利用这些功能训练了一个人工智能模型。每一轮训练都帮助模型提高了将心跳声与人匹配的准确性。训练结束后，他用新的心跳声音数据集对模型进行了测试。 The system correctly identified all three people from their heartbeats, he reports. For future studies, he would include more participants. He also would test if the system could still work well if the heart sounds were recorded under different conditions.

其他爱好:“我最喜欢的活动之一是水球，”新浪说。他还喜欢野外滑雪。他解释说:“你把登山皮绑在滑雪板上，然后爬上山，而不是坐缆车。”他还会游泳，并练习韩国武术Kuk Sool Won。

职业兴趣:新浪希望成为一名电气工程师。该领域“结合了技术、工程和数学的元素，可以应用于科学领域的许多情况，”他说。

约书亚·w·考克斯
七年级，七叶谷中学
特拉华,俄亥俄州

升空!利用声波寻找火箭

项目背景:我热爱太空，从天体物理学到阿波罗计划，”约书亚说。他还对他父亲在本田公司担任音响工程师的工作感兴趣。这让他开始思考声音如何帮助定位物体。例如，当潜艇使用声纳时，它们从物体上反射声波，以找出水下可能存在的危险。约书亚决定看看他能否根据火箭发射的声音，找出火箭是从哪里发射的。他说，类似的方法也可以帮助军事基地保护自己。这个项目让他可以用麦克风和分贝读数进行实验。这将给他一个发射模型火箭的机会。

策略和结果:约书亚知道用麦克风测量的声压与声源的距离有关。他还能够测量距离发射源一米远的火箭模型的声压等级。这些信息可以帮助他利用麦克风的分贝读数计算出它与声源的距离。此外，他知道一个物体的声音会在不同的地点、不同的时间到达麦克风。这可以让他知道声音是从哪个方向传来的。他将四个麦克风分别放置在他的测试区域的南北东西各一米的地方。然后，他在试验区的不同地方放置了一个装有火箭模型的发射台。在每一个地点，他都用卷尺和指南针来测量距离和从中心出发的方向角度。然后，他发射了一枚火箭，记录下每个麦克风的分贝读数。约书亚根据麦克风的读数进行了计算。 Then he compared the results to his manual measurements. The calculations didn’t exactly match up. But they were generally within 10 percent of the actual measurements, he says.

其他爱好:约书亚说:“我学击剑是因为我喜欢剑术。”他是一个狂热的科幻小说迷。他还喜欢画画、折纸和乐高积木。

职业兴趣:乔舒亚希望成为一名天体物理学家。“我喜欢天体物理学、天文学、空间科学、物理和数学。”

伊珊阿卢瓦利亚
斯托勒中学八年级
俄勒冈州的波特兰

基于动态时间翘曲的不同天气条件下轮胎-路面摩擦实时检测系统

项目背景:当一层水使车辆轮胎失去牵引力时，就会发生打滑。我几年前就经历过。“前一秒我们还在高速公路上正常行驶，下一秒我们就滑到路边了，”他回忆道。他说，已经设计了一些预警系统，但已被证明不是很可靠。伊山决定设计自己的预警系统。它可以检测到摩擦力的减少，并在汽车开始打滑前通知驾驶员。他决定在一个使用三轴加速度计的系统中使用机器学习。那个装置可以测量重力引起的加速度变化。这反过来又提供了有关设备方向或定位的信息。

策略和结果:伊山项目的模拟“汽车”是一个附带轮胎的木制装置。为了模拟汽车在路上行驶，他把装置放在跑步机上，这样轮胎就可以旋转。他在轮胎轮轴附近放置了一个3轴加速度计。该设备与Arduino可编程电路板相连。然后连接到他的电脑上。我还在跑步机上安装了一个带小管子的软管。这让他能够模拟小雨和大雨。他收集了100到200个数据，这些数据与跑步机在不同天气条件和速度下的摩擦计算有关。然后，他使用一个机器学习工具包来训练他的预警系统的人工智能模型。他用时间序列比较的算法进一步调整了模型。 Its purpose was to reduce meaningless “noise” from the accelerometer’s data. Then Ishan tested his warning system. He created a series of weather conditions and speeds. Then he checked the model’s predictions. His final model had an accuracy rate of 81 percent.

其他爱好:“我喜欢做木工，”伊山说。“这是关于精确的，但也关于让你的创造性肌肉即兴发挥。”他打篮球和网球。他还积极参与一个名为Token的非营利组织。该组织为发展中国家患有慢性疾病的人提供财政帮助。

职业兴趣:伊珊希望成为一名机械工程师。“我一直对利用设计原则和机械过程来构建日常使用的新系统和设备感兴趣。”

西班牙Bhethanabotla
华金·米勒中学七年级
圣何塞，加利福尼亚州

AI EYE:视障人士的导航辅助工具

项目背景:阿尼什说:“视障人士面临的主要问题之一是无法有效地在周围环境中导航。”遗憾的是，现有的解决方案对许多人来说成本太高。或者，它们不能有效地警告人们道路上的障碍。阿尼什曾读到过帮助盲人出行的数字手杖，但他想知道还能做些什么。他说:“没过多久，我就开始考虑制造护目镜和头盔，让盲人能够看到东西。”然后他开始设计人工智能眼。该头盔将使用人工智能向用户提供关于周围环境的实时反馈。它还会对佩戴者面前的物体发出警报。

策略和结果:阿尼什的AI Eye头盔使用了一个叫做树莓派4的小型计算机微控制器。它还有一个全视传感器摄像头。超声波传感器可以测出物体的距离。还有一个小扬声器向佩戴者提供反馈。Anish用一个名为TensorFlow的开源机器学习平台设计了AI Eye的设备。Anish用他家里的物品和他在网上找到的照片来训练这个系统。这项工作教会系统将事物分为五类。这些类别包括车辆、食品、动物、电子产品和家用设备。在测试中，AI Eye在识别车辆方面表现最佳。成功率为90%。 The lowest accuracy rate, for animals, was still 84 percent. Just as importantly, the device spotted obstacles 100 percent of the time, Anish reports. Parts for the device cost $120. That makes it “more cost-effective than existing products, ensuring that all visually impaired people can afford a better navigation system,” Anish says.

其他爱好:“我最喜欢的爱好之一是立方，”阿尼什说。他收集了大约20种魔方。他的其他爱好包括篮球和网球。

职业兴趣:阿尼什希望成为一名天文学家。他喜欢这个领域结合了数学、物理和其他科学方面。他说，天文学还探索了一些基本问题。这些问题包括“我们是孤独的吗?”以及“宇宙真的无限吗?”

对于车辆科尔伯特
怀阿基亚中学七年级
小矿脉,夏威夷

台站

项目背景:“多年来，冰川融化和压实的越来越多，”Rylan说。当冰川顶部的冰和雪的重量压向底部时，就会发生压实。随着气候变化的持续，世界各地的许多冰川都在缩小。“真正重要的是，还要多久才会没有冰川，我们还有时间做出改变吗?”他问道。他读到过一个实验，一位科学家在实验中观察泡好的大米在浸泡和加压时泡沫是如何破裂的。他说:“我想知道如果我用刨冰重现这个实验会发生什么。”

策略和结果:赖兰用刨冰在烧杯里的砂砾上模拟冰川。他泵入一些冷水，把烧杯放在冰箱里。一台与显微镜相连的摄像机记录了冰在20分钟内是如何凝结的。他这样做了三次。然后，他在温水和无水的情况下重复了这个过程。接下来，Rylan分析了数据。冰的压实速率不是恒定的。压实在过程的早期比后期进行得更快。他解释说:“这是因为底部冰的空间更小，因为它下沉的空间更小。”他指出，没有水的冰压实最慢。 He also calculated that glaciers should compact 0.77 percent faster for each degree that the temperature goes up. For a future experiment, he might set up microscopes to examine both the top and bottom of a simulated glacier. That would let him see how the ice compacts in different parts of a glacier.

其他爱好:瑞兰喜欢棒球和篮球。他还吹萨克斯风，是童子军的活跃分子。

职业兴趣:Rylan希望成为一名统计学家，或者可能成为另一种类型的数学家或物理学家。“我喜欢数学，我喜欢和数字打交道，喜欢思考这些数字意味着什么。我也喜欢和数据打交道，让数据变得容易理解。”

Akshar Cowlagi
八年级，克莱格中学
安阿伯，密歇根州

并非所有的黄色都是姜黄:设计分析化学方法和光度电路来检测姜黄中的铬酸铅掺假

项目背景:印度、南亚其他地区和加勒比地区的许多食谱中都使用姜黄。科学家们也在研究这种香料的各种医疗用途。然而，阿克沙尔了解到，并非所有的姜黄都是纯净的。印度的一些供应商在加工过程中使用铬酸铅。这种添加剂使香料的黄色变亮，但它也有毒性作用。“在所有掺假物中，铬酸铅是最危险的，”他说。他与Anita Gaenko合作，为人们寻找一种方法来检测他们的姜黄是否被污染了。

策略和结果:该团队测试了两种检测姜黄中铬酸铅的方法。一种方法是在姜黄样品中加入氯漂白剂与水混合。漂白剂会使姜黄变白，但不会改变铬酸铅的颜色。另一种测试方法是使用酶化学。姜黄中的一种化合物在碱性环境下会变红。铬酸铅会使使尿素产生氨的酶失活，氨是一种碱。因此，研究小组推断，含有铬酸铅的样品应该能够阻止姜黄、尿素和脲酶的混合物变红。每一种方法都需要观察颜色的强度，该团队制造了一个设备来测量。光线穿过样品溶液和蓝色滤光片。光敏电阻器测量光的强度，然后该装置将其转换为数值信息。 The device then compares the number to a threshold level for contamination. A contaminated sample makes a red light come on. Of the two approaches, the bleaching method worked much better, Akshar and Anita report. Its results could only be two shades of color, versus a wider range.

其他爱好:阿克沙尔最喜欢的运动是网球。他还踢足球和游泳。他喜欢科学奥林匹克竞赛，也非常喜欢编码和构建电子电路的挑战。

职业兴趣:阿克沙尔希望成为一名软件工程师。“我可以帮助设计和应用软件来创造游戏，”他说。“听起来是不是很有趣?”

理查德·邓
ACCESS学院七年级
俄勒冈州的波特兰

仿人机器人演员的量子运动和情感

项目背景:理查德看过一个视频，视频中有人像机器人一样随着音乐跳舞。然后他想到了真正的机器人是如何跳舞的。它们的动作通常有些重复，这可能会让观众感到无聊。他意识到，原因在于他们的编程。经典类型的编程通常只允许使用一系列单向逻辑门的每个决策产生一个结果。理查德推断，像这样用于量子计算的编程将允许更多的可能性。这样一来，机器人的动作就更难以预测，也更有趣。他决定，如果跳舞的机器人的动作能与音乐同步就更好了。

策略和结果:常规的“经典”编程可以让机器人为一首歌跳一支舞，理查德说。而且，在一首歌的每个时间间隔中，该程序最多只能控制三个马达。实际的量子计算机需要非常低的温度和严格控制各种部件的条件。然而，有一些用于普通计算机的工具使用了类似于量子计算机的逻辑。理查德用那些工具工作。他的程序将歌曲的音符转化为类人机器人的指令。这些指令可以控制机器人上的多个电机。因此，该机器人可以比普通机器人做更广泛的运动。多达5个马达可以在歌曲的每个时间间隔内改变不同部分的位置。理查德的程序还控制着机器人如何表达情感。 As a result, he says, “the same quantum circuit can generate two different dances — a happy dance and a sad dance.” He believes a similar approach also could make a robot do practical tasks. “My next step would be to implement speech and image recognition so that the robot will be able to take orders from its ‘master,” he says.

其他爱好:足球是理查德最喜欢的课外活动。他还喜欢击剑、游泳、篮球、田径和越野。他也弹钢琴。

职业兴趣:理查德希望成为计算机工程师。“我的整个目标是创造一个具有人工智能的机器人，让它像人类一样行动，做人类能做的事情。”

Abhijeet Ghosh
道根中学六年级
玛丽埃塔,格鲁吉亚

利用人工智能(AI)和机器人技术回收

项目背景:Abhijeet非常热衷于回收利用。回收减少了浪费，对环境也有积极的影响。但是，他说，“我看到人们不够小心，没有把垃圾放入正确类型的垃圾箱。”所以，一些普通的垃圾进入回收容器，不同类型的可回收物经常混合在一起。手工整理是很耗时的。这个过程容易出现人为错误，一些污染物可能是危险的。“如果有一个智能垃圾桶帮你分类垃圾，不是更方便更容易吗?”他问道。他开始用机器人和人工智能(AI)来完成这项工作。

策略和结果:Abhijeet编写了一个计算机程序来处理谷歌的TensorFlow图像分类模型。然后他用数百张垃圾图片训练模型。训练教会模型识别六类废物。然后，他测试了该系统对日常垃圾进行分类的能力，并附上了不属于训练过程的图片。接下来，Abhijeet将他的人工智能模型与机器人相结合。它的部件包括乐高头脑风暴组件、一个相机、传感器和一个树莓派。树莓派是“一个信用卡大小但功能强大的电脑，”Abhijeet解释道。当有人把垃圾放在机器人上时，运动探测器会告诉机器人。机器人给废物拍了一张照片。它的人工智能模型决定了物品的垃圾类型。 Then the robot dumps the waste into its proper bin. When Ahibjeet tested the robot, it correctly classified 90 out of 104 items. He thinks a computer with more processing power would have been able to use more images for the training process. An autofocus or near-focus camera could also improve accuracy, he thinks.

其他爱好:Abhijeet说:“我最大的爱好之一是让我的房子变得智能化。”他的一些电脑程序通过语音控制设备。其他例程告诉设备同时执行多个任务。他弹钢琴、弹吉他，还在唱诗班唱歌。

职业兴趣:“我一直想成为一名医生，”Abhijeet说。他特别想成为一名神经外科医生。“我喜欢做精确的、有挑战性的工作。”

Vivaana哈弗
7年级，大都会地区学者学院
夏洛特，北卡罗来纳州

利用农工业废物提高油脂生产栅藻dimorphus作为可持续的生物燃料原料

项目背景:Vivaana说:“我父亲在印度的家乡有很多糖厂，它们把成堆的甘蔗渣倾倒在工厂外面。”甘蔗渣是工厂从植物原料中榨汁后留下的果肉。而且有很多这样的果肉:工厂每加工10吨甘蔗就生产3吨左右，她说。但是废物中仍然有一些能量。农业也从高粱中产生大量的果肉废物。这种物质仍然有一些能量含量。Vivaana想知道这些废物是否可以帮助生产生物燃料，作为化石燃料的替代品。如果是这样的话，它们可以帮助减少温室气体的排放，而温室气体是人类活动引起的气候变化的驱动因素。

策略和结果:Vivaana处理了多果肉的甘蔗和高粱废料，这样她就可以从中提取糖分。这包括研磨和蒸汽处理干甘蔗渣。然后她用一种酶来促进水解，水解是一种化学反应，水会破坏一个或多个化学键。Vivaana还在生长培养基中培养了一种藻类。这种藻类能产生可用于制造生物燃料的脂质。她添加了不同剂量的植物废糖，然后比较了藻类的脂质生产。结果表明，每种甘蔗糖的最佳浓度为15克/升。大概是每夸脱半盎司。更多的试验比较了用相同剂量的甘蔗渣糖喂养的藻类和三个对照组的脂质产生情况。以任何一种甘蔗渣糖为饲料的藻类在三种培养样品中平均产生最多的脂类。 Algae fed with glucose from refined sugar had roughly eight percent more biomass. The bagasse sugars could effectively be used to help produce biofuel, Vivaana concludes.

其他爱好:Vivaana研究印度斯坦古典音乐。她还喜欢和爸爸打羽毛球。

职业兴趣:“我想从事纳米医学的事业，”Vivaana说。该领域的人们使用十亿分之一米大小的材料来治疗疾病。

瑞安Honary
六年级，飞马学校
加州亨廷顿

用于野火/COVID-19早期检测和增长预188bet金宝搏官网测的机器学习驱动物联网传感器网络

项目背景:2018年，野火席卷了加州的大片地区。其中一场名为“营火”(Camp Fire)的袭击造成80多人死亡。它还摧毁了数千座建筑。大部分破坏和许多人的死亡发生在最初的几个小时内。“早期发现是至关重要的，”瑞安说。事实上，随着气候变化的持续，野火在全球范围内正成为越来越严重的问题。然而，依靠卫星或地质站的高端摄像机的系统成本很高。瑞安指出，要广泛部署这些系统也很困难。他开始设计一个低成本的预警系统，可以在世界各地使用，包括发展中国家。

策略和结果:瑞恩的野火探测系统使用无线太阳能传感器网络。其中包括火灾探测器和配备树莓派微型计算机的迷你气象站。无线通信将车站和火灾探测器与另一台计算机连接起来。电脑通过手机应用程序分析数据并报告。瑞恩用机器学习编程了该系统。他使用真实世界的野火数据进行训练，并使用独立的谷歌地球数据进行测试。他比较了该系统的不同版本，看看哪个版本能最准确地预测野火。他还旨在降低误报率。瑞恩选择的最优版本可以预测野火，准确率接近71%。报告的误报率不到17%。瑞恩在室外用一个小型火灾探测器网络和一个小型气象站测试了该系统。 Within seconds of a flame being lit near a fire detector, an alert with the location popped on Ryan’s phone screen. The system can be adapted for other purposes, Ryan adds. To show that, he replaced fire detectors with fever-detecting cameras. A similar system might help track COVID-19 or other diseases.

其他爱好:“我最喜欢的运动是网球，”瑞安说。他还喜欢其他各种运动。他还会弹钢琴和吉他，并在唱诗班唱歌。

职业兴趣:瑞恩希望成为一名环境工程师。随着人口的增加，人们将需要更多的资源。“他们的活动将给环境带来更大的压力，”他说。

谢尔比Hoobler
凯里初中七年级
夏安,怀俄明州

让海狸坝的类似物来改变土壤湿度吧

项目背景:海狸在它们生活的地方筑水坝来阻挡水。在这个过程中，它们会改变景观，导致附近土壤积聚更多水分。谢尔比想知道，在她家附近的一条小溪上，类似的概念是否也能有所帮助。这条河，干溪，已经受到侵蚀和其他退化。当这些事情发生时，较深区域与较浅区域的比例会发生变化。地下水位会下降。河岸附近的湿地会干涸。这种影响会伤害生物群落。谢尔比指出，敏感的水生物种尤其处于危险之中。她说，除非采取措施，否则随着夏安镇的继续发展，干溪镇的有害影响将会恶化。

策略和结果:去年，谢尔比与拉勒米县自然保护区的人们一起调查干溪河道。数据显示了地下水位下降到原来河床以下的地方。它显示了水池-来福序列——较深的区域先于较浅的区域——可能有助于恢复。根据数据，谢尔比选择了五个地点作为“海狸坝的类比”。她收集了这些地点土壤湿度的基线数据。然后她在这些地方建造了五座人工海狸水坝。她把木桩钉进了河道的宽度。然后，她在其中编上柳枝，用石头和青苔填补漏洞。从去年10月到去年11月，她五次访问这些大坝，并测量了每个大坝附近多个地点的土壤湿度。谢尔比说:“数据显示，在每个海狸水坝模拟区域周围，土壤湿度百分比平均增加了4%到45%。” She has left her structures in place, so she can see how they help the channel and vegetation over time.

其他爱好:谢尔比踢足球，跑越野。她还喜欢远足、骑马、打猎、钓鱼，弹钢琴和拉中提琴。

职业兴趣:“我想成为生物学家或牧场主，”谢尔比说。她特别渴望更多地了解怀俄明的环境。“如果我能理解土地利用和自然之间的平衡，那么我就能在照顾好我的牧场的同时成功地经营牧场。”

卢卡斯卡茨
华金·莫拉加中学六年级
东湾,加州

电动汽车用球形全向电机

项目背景:2017年，固特异轮胎公司宣布了一种汽车轮胎的新概念。它的形状像一个球体，而不是甜甜圈，它适用于可以四面八方移动的汽车。卢卡斯和固特异公司的人谈了谈，得知轮胎只是一个概念。他解释说:“固特异正试图激励其他人来制造能运行它的发动机。”卢卡斯一直在独立思考做一个电动滑板。他的模型将有一个球形轮胎，由发动机推进。他还在YouTube上看过一个关于圆珠笔的视频，圆珠笔有一个重量转移轴承。这些想法使他设计了一种电机，可以用于固特异的概念轮胎，或者他的滑板的想法。

策略和结果:电动机用磁铁和电磁铁工作。静止的部分叫做定子，旋转的部分叫做转子。在标准电磁铁中，电磁铁的磁场每转半圈就翻转一次。相反的极相互吸引，相同的极相互排斥，所以转子又转了半转。这个过程不断重复。卢卡斯设计的电机有一个固定在车架上的定子。它的转子是球形的。那个球体也充当一个球形的轮子。卢卡斯的设计用一个可释放的轴来稳定转子。它用磁铁将旋转转子连接到车架上。 Lucas’s working prototype currently rotates in only one direction. Making it work in all directions will require multiple releasable axles. For that, the motor will need magnets around the rotor’s equator and in the upper half of the stator. Lucas will also need sensors and a microprocessor for control. “Through this project, I am one step closer to achieving my dream of omni-directional vehicles,” Lucas says. “I envision that the first product for my spherical motor and wheel will be the electric skateboard of the future,” he adds.

其他爱好:“去年我开始学习如何滑滑板，我真的很喜欢，”卢卡斯说。他的其他爱好还包括手球、足球、网球、篮球和打铁。

职业兴趣:卢卡斯希望成为一名机械工程师。“我的热情一直都是工程和建造东西。”

Snigtha Mohanraj
7年级，工程与科学大学区际磁铁学校
西黑文，康涅狄格州

有机聚合物去188bet金宝搏官网除水溶液中微塑料的效果

项目背景:斯尼格塔说:“我们的水可能看起来很干净，但实际上，许多塑料微粒污染了它。”那些都是非常非常小的塑料碎片。它们几百年都不会降解，而且可能含有或吸引有害化学物质。它们也会在某些生物体内积聚。在访问印度期间，斯尼格塔看到一些净水工艺使用了Nirmali种子。种子来自一种树。她认为，这可能是一种处理微塑料的环保方法。具体来说，它们可以作为凝结剂，或凝块剂，使塑料碎片凝结在一起。她说:“这激发了我们测试不同天然凝血剂的想法，看看哪一种最有效。”

策略和结果:斯尼格塔说，用于处理水的凝固剂通常带有正电荷。将它们与带负电荷的微塑料混合会使塑料变得疏水。然后塑料就会聚集在一起并沉淀下来。Snigtha用三种天然凝固剂进行了实验:Nirmali种子、虾壳和木薯皮。她把原料研磨和筛分。然后她用磁力搅拌器在水中搅拌。她过滤了凝结剂。然后，她在烧杯里放入混合了普通微塑料的水，对每一种塑料进行测试。一种是高密度聚乙烯(HDPE)。另一种是低密度聚乙烯(LDPE)。 The other two types of plastics were polypropylene and polystyrene. After each test, she used a microscope to count microplastics filtered out of the water samples. She also tested the turbidity, or cloudiness, of the treated water. She made a simple spectrometer, which is used to analyze samples based on different wavelengths of light. The cassava peels worked best among the three treatments. “These samples were less turbid and had the least number of microplastics remaining in them,” Snigtha says.

其他爱好:Snigtha喜欢看奇幻冒险电影。它们“带你与角色一起踏上美丽的旅程，”她说。骑马、排球、体操、弹钢琴和拉小提琴是斯尼格塔喜欢做的几件事。

职业兴趣:Snigtha希望成为一名工业工程师。在她看来，“工业工程是工程与商业的结合。”

对Pallapothu
哈克学校七年级
圣何塞，加利福尼亚州

利用人工智能进行预测:利用卷积神经网络进行计算机视觉糖尿病眼病诊断

项目背景:“失明的主要原因是一种叫做糖尿病视网膜病变的疾病，”安妮卡说。这种病影响眼睛的血管。目前，这种疾病的检测可能很复杂。需要有人对位于眼睛后部的视网膜拍摄特殊的数码照片。然后必须由训练有素的临床医生对图像进行评估。这两个过程都需要特殊的技能。而且，即使制作了数字图像，对它们进行审查也往往需要时间。此外，许多地区没有足够的受过专门训练的眼科医生。这对发展中国家来说是个大问题。在美国的农村地区也是如此。 Anika wondered if artificial intelligence, or AI, could help detect the disease. That way, more people could get timely treatment to save their eyesight.

策略和结果:安妮卡设计了一个人工智能程序来发现糖尿病视网膜病变。该程序可以判断数字图像是否显示出患病的眼睛。如果是，程序结果将显示其严重性。为了建立她的人工智能模型，她使用了一个开源平台和开源库。她还从一个公开的数据库中下载了25000张人类视网膜的图像。她调整了图像的大小，并让她的程序给图像贴上标签。标签上标明了图像是否显示出患病的眼睛，以及疾病的严重程度。安妮卡用24500张图像训练她的人工智能模型。在最初的训练之后，她调整了程序以减少错误。然后，她让模型对训练数据进行多次检查。 Additional tweaks taught the model which parts of an image were more important. “The final trained program had an accuracy rate of 95 percent,” Anika reports. She believes the program could also be modified to diagnose other types of eye disease.

其他爱好:安妮卡是跆拳道三级黑带。她还跳Odissi，一种印度舞蹈。她也喜欢未来问题解决者俱乐部，以及演讲和辩论。

职业兴趣:“我想成为一名计算机科学家，”安妮卡说。她希望为更好的医疗保健开发计算机科学解决方案。

伊莉斯意大利船级社
八年级，伊奥拉湖特许学校
佛罗里达州奥兰多市

数据访问权限

项目背景:父母经常不小心把年幼的孩子锁在车里。如果汽车过热，儿童将面临严重伤害或死亡。伊莉斯家的一个朋友有一次不小心把她的孩子和她的钥匙都锁在车里了。这位朋友立刻看到了危险，报了警。如果汽车过热，孩子可能会受伤甚至死亡。伊莉斯说:“她报了警，但最后不得不打破她的窗户，因为时间太长了。”她看到了另一个女孩的项目，可以打开汽车里的风扇。但孩子还在里面。伊莉斯着手设计一个能把孩子救出来的方案。

策略和结果:伊莉斯说:“我把一个婴儿汽车座椅重新设计，让锁在车里的孩子可以使用。”首先，她增加了一个压力传感器和一个温度传感器。当车内温度达到预设水平时，温度传感器就会被激活。如果发生这种情况，如果一个孩子坐在座位上，蜂鸣器就会熄灭，灯就会闪烁。“但这个项目的不同之处在于，车窗会变低，”Elise说。这是因为该系统还连接到控制电动汽车车窗马达的马达。放下的窗户让凉爽的空气进入车内。这也使车外的人更容易营救孩子。Elise使用一系列if/then语句编写Arduino电路板来控制一切。她测试了自己的设计，以确保它能在该工作的时候工作，但不会发出错误的警报。 She also made sure the buzzers were loud enough to draw attention in someplace like a parking garage. That increases the chances that someone passing by will spot the locked car and provide help.

其他爱好:伊莉斯喜欢踢足球和打篮球。她还活跃在当地的男孩女孩俱乐部。她还志愿加入了一个名为“清洁世界”的回收组织。

职业兴趣:伊莉斯希望成为一名幻想家。她说，从事这种职业的人“可以想出前人从未做过的新事物，然后实现它。”

塞巴斯蒂安斯基德莫尔
六年级，Altamont学校
阿拉巴马州伯明翰市

醋和土壤:模拟火星土壤中土壤酸化促进生长

项目背景:“我看了这部电影火星我喜欢在另一个星球上种植地球植物的想法，”塞巴斯蒂安说。事实上，一些科学家已经开始考虑如何在火星的温室里种植作物。但他指出，那里的土壤富含高氯酸盐，“使土壤具有毒性和碱性。”pH值为8.3或更高。“大多数地球作物在较低的土壤pH值下生长得更好，”塞巴斯蒂安说。他知道酸能中和碱。他还指出，“醋会与漂白剂发生强烈反应，漂白剂是地球上常见的高氯酸盐。”他想知道醋的使用是否有助于未来火星温室里的植物生长。

策略和结果:塞巴斯蒂安使用了一种名为MMS-1的模拟火星土壤混合物来测试pH值的改变会如何影响种子的发芽和生长。他算出了将混合物的pH值改变到不同水平需要多少醋。然后，他设置了几组装有两种莴苣种子的试验花盆。一组是未改变的MMS-1混合物。另一组将MMS-1混合物调整到pH值7.2。第三组混合MMS-1后将pH值调整为6.5。第四个对照组使用pH值为6.5的Miracle-Gro盆栽混合物。塞巴斯蒂安给这些植物等量的光照和水。然后，他对这些植物的发芽和生长进行了四周的监测。他报告说，最好的发芽和生长发生在使用Miracle-Gro土壤混合物的地球上。 Among the simulated Martian soils, the Buttercrunch lettuce sprouted and grew significantly better in the mix adjusted to a 7.2 pH, versus the other MMS-1 mixes. Results for the Red Velvet variety were less clear.

其他爱好:塞巴斯蒂安用自己的钱买了一台3D打印机，在新冠肺炎大流行期间一直在销售各种产品。这些产品包括口罩用的耳罩，牙医用的面罩扩展器，以及带有手机架的墙上插座插头。

职业兴趣:塞巴斯蒂安计划成为生物医学工程师。他非常感谢帮助他控制胰岛素水平的胰岛素泵，他希望开发更多的创新来保持人们的健康。

乔安娜孙
基石学校八年级
德克萨斯州圣安东尼奥

益生菌和二甲双胍对秀丽隐杆线虫在缺氧室治疗后:第二年

项目背景:益生菌是可以提供健康益处的活细菌或酵母菌。去年，乔安娜研究了小蛔虫，以测试某些益生菌在感染后的帮助作用。蛔虫,秀丽隐杆线虫通常被用作研究生物和健康的动物模型。她的团队发现，一些益生菌在感染后对蠕虫有帮助，但其他益生菌是有害的。今年，乔安娜想知道益生菌是否有助于预防或治疗缺血性心脏病。当血液和氧气太少到达心脏时，这种疾病就会发生，这会导致心脏病发作。这种疾病会损害心脏或脑组织。当必要的血液循环恢复时，更多的伤害可能会发生。这叫做缺血再灌注损伤。

策略和结果:乔安娜增长秀丽隐杆线虫用琼脂培养基和一些添加的细菌作为食物的盘子上的蛔虫。她用益生菌治疗了三组蠕虫，每组使用不同类型的益生菌。另外两组服用了不同剂量的二甲双胍。糖尿病患者经常服用这种药物来降低心脏病发作的风险。对照组的蠕虫没有服用任何益生菌或药物。乔安娜在治疗两到五天后收集了蠕虫存活和移动能力的数据。这些数据反映了与对照组相比，每种治疗的相对安全性。然后乔安娜造成了类似于缺血再灌注损伤的损伤。她将每只虫子置于低氧环境中20小时。她收集了蠕虫生存和移动能力的数据。 Then she saw how their condition changed a day after oxygen levels became normal again. The helpful effects of one probiotic were comparable to the higher dose of the prescription medicine. Another type of probiotic was somewhat less helpful. And the third probiotic didn’t seem to help at all.

其他爱好:“我最喜欢吹长笛，”乔安娜说。她还会跳芭蕾，喜欢花样滑冰、体操、排球、网球和游泳。

职业兴趣:乔安娜希望成为一名医生。“我曾多次成为哮喘、湿疹和严重过敏的患者，我希望能够帮助其他有类似情况的人。”

Agastya曾经
瑟古德·马歇尔中学八年级
加利福尼亚州圣地亚哥

使用模拟网络环境量化搜索顺序偏差对投票偏好的影响

项目背景:Agastya经常使用谷歌News和其他在线网站来了解政治。他试图找到关于时事的两党评论。后来他了解到，一些政客声称谷歌的在线搜索结果可能存在偏见。2019年底，《华尔街日报》报道称，对谷歌搜索算法的调整似乎是为了塑造结果。结果与阿加斯蒂亚有关。在线搜索的结果会影响人们在寻找信息时看到的内容。但Agastya也想知道搜索结果出现的顺序。这会影响投票偏好和人们对不同候选人的信任吗?他决定一探究竟。

策略和结果:阿加斯提亚进行了两组调查。这些人阅读假想候选人的传记。茱莉亚·希拉德的原型是卡玛拉·哈里斯。“罗纳德·布什”的原型是唐纳德·特朗普。接受调查的人阅读了真正的总统候选人乔·拜登和唐纳德·特朗普的简介。所有调查小组的人首先回答他们是否信任每个候选人。他们还记录了他们是否可能投票给他或她。然后，所有的调查参与者都回顾了网上搜索候选人的模拟结果。每组中一个组的列表在保守和自由内容之间来回切换。每组的另外两组先看自由派或保守派的材料。 And two more groups in each set saw mostly similar rankings. For those groups, however, the third and 23^{理查德·道金斯}结果交换了。然后，人们再次被问及他们是否信任并可能投票给每位候选人。“搜索顺序偏差确实对投票偏好有统计学上的显著影响，”Agastya报告说，在“交换”组中，这种影响甚至更大。

其他爱好:“我最喜欢的爱好是卡纳蒂克长笛，”阿加斯提亚说。他曾在全国比赛中演奏过这种乐器，并获得过最高荣誉。他还打篮球和羽毛球，并志愿参加了一个帮助印度农村儿童的组织。

职业兴趣:阿加斯提亚希望成为一名心理学家。他说:“我一直在思考人们为什么会有这样的行为。”

安琪拉詹
洛根山中学七年级
犹他州洛根

高效降解塑料的新型土壤微生物的发现

项目背景:安吉拉说:“不难相信，如果塑料垃圾不被有效降解，地球很快就会被塑料垃圾覆盖。”自20世纪50年代以来，数十亿吨塑料被生产出来。在大多数情况下，人们只使用一次塑料。然后，大部分的垃圾最后都被扔进了垃圾填埋场。一旦到达那里，一些废物可能需要数百年的时间才能分解成它们的基本化学组成部分。安吉拉很想找到并设计新的微生物，将油基塑料废物转化为环保材料。“作为第一步，这个项目旨在发现能够有效降解塑料的微生物菌株，”她说。

策略和结果:安吉拉开始了她的工作，从犹他州北部的一个垃圾填埋场获取土壤样本。垃圾填埋场含有大量的塑料。因此，她认为，一些微生物可能已经进化到可以“吃掉”这些废物。换句话说，他们可以从将塑料的化学物质分解成更小的化学单位中获得能量。她在土豆葡萄糖汤中培养土壤样本中的微生物。然后她把一些微生物放在低盐培养基上。她只给微生物喂食LDPE。那是一种叫做低密度聚乙烯的普通塑料。当时，LDPE是微生物唯一的碳来源。所以，只有能从中获得能量的微生物才能存活。 Gene sequencing in a lab let Angela identify three of those microorganisms. She also used lab methods to confirm that the three types of fungus she found were in fact degrading the plastic. The most efficient fungus was a strain of曲霉属真菌terreus．安吉拉了解到以前的研究人员已经发现它可以降解塑料。但正是她的研究首次发现了其他两种真菌也有降解塑料的能力。她说。

其他爱好:“我最喜欢的运动是网球和足球，”安吉拉说。她还会弹钢琴和中提琴。

职业兴趣:安吉拉希望成为一名环境工程师。她对设计环保产品特别感兴趣。她还希望开发出处理现有污染物的新方法。