Anna Du gikk langs Castle Island's beach i South Boston da hun la merke til plast spredt på fjæra. Hun rakte ned for å hente den, og skjønte raskt at det var mange flere bittesmå stykker enn hun klarte.
"Da jeg skjønte hvor mange stykker det var, virket det umulig, " sier Du, som gikk i sjette klasse den gangen.
Men Du nærmet seg problemet som enhver god vitenskapsmann - først ved å gjøre litt research. Slik lærte hun at 8 millioner tonn plast havner i verdenshavene hvert år - og det er i tillegg til de enorme 150 millioner tonn som allerede er der.
Så begynte hun å bygge noe som kunne hjelpe med å løse problemet: et fjernstyrt kjøretøy, eller ROV, som kan bevege seg gjennom vann og få øye på plast på havbunnen.
Du er en av 30 finalister i Broadcom Masters-konkurransen, en av de beste konkurransene innen vitenskap, teknologi, ingeniørvitenskap og matematikk (STEM) for unge studenter i verden. Konkurransen, arrangert av Broadcom Foundation og Society for Science and the Public, har pågått i åtte år. I år ble nesten 5.000 sjette-, syvende- og åttendeklassingene nominert etter å ha konkurrert på regionale vitenskapsmesser, og av dem søkte 2.500 online for behandling. Dette bassenget ble innsnevret til 300 prosjekter kalt "Broadcom Masters", og nå er de 30 finalistene for tiden samlet i Washington, DC for å vise frem prosjektene sine. En toppremie på 25.000 dollar, samt andre pengepremier, blir kunngjort i dag på Carnegie Institution for Science.
Du's ROV er laget med PVC-rør. Du er inspirert av ROVs av alle slag, som Curiosity lander som spionerer på overflaten av Mars og havhavet, arktiske Nereid ROV ved Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), Du's ROV har to separate systemer, et navigasjonssystem og et deteksjonssystem. Navigasjonssystemet er ganske enkelt: det bruker propeller for å bevege seg gjennom vannet og en ny kombinasjon av fiskevekter og skumbassengflater som lar den bevege seg opp og ned.
"Den virkelige oppfinnelsen her er sensing, " sier robotiker og ingeniør Dana Yoerger, som jobber med WHOIs Nereid, en ROV som reiser store avstander i Arktis og er vert for en serie akustiske, kjemiske og biologiske sensorer om bord. I ærefrykt for Nereid ga Du kallenavnet ROV Nereid Jr., selv om kjøretøyet hennes har et annet ferdighetssett enn navnebroren. "ROV er fint gjort for en 12-åring og hennes er ganske flink, " legger Yoerger til.
Deteksjonssystemet, er Du enig i, er den "faktisk kule delen." Hun bruker et infrarødt kamera med høy oppløsning sammen med tre forskjellige typer lys for å få øye på plasten. Du's deteksjonsmetoder er sammensatt av to forskjellige bølgelengder av infrarødt lys, som lyser opp absorpsjonsspektrene i mikroplast og får dem til å skille seg ut fra sanden og plantelivet. Hun bruker også synlig lys for å oppdage unaturlige farger som kan gjøre at plasten skiller seg ut. (Du var også en av ti finalister i Discovery Education 3M Young Scientist Challenge i år. Du kan se en demo i applikasjonsvideoen hennes.) Apparatet samler faktisk ikke mikroplasten, men det identifiserer hvor de samler seg. Hun har søkt patent på de funksjonelle elementene i ROV.
"Hun har en imponerende grunnleggende slags ingeniørinstinkt for å bryte ned et problem som dette og deretter gå etter det, " sier Casey Machado, som også er en WHOI-ingeniør som jobber med Nereid. ”Hun klarte å følge det opp med teknisk arbeid, konstruksjon og design for å lage en fungerende prototype, som er veldig kult. Det høres enkelt ut, men det er et tenkningsnivå som er virkelig imponerende. ”
Da Du først leste om utfordringen med å lokalisere havmikroplast som i motsetning til Great Pacific Garbage Patch ikke flyter på overflaten, visste hun at en ROV ville være det mest effektive verktøyet for oppgaven. Å ta bøtter og bøtter med vannprøver og analysere dem i et laboratorium kunne aldri gjøres i den målestokken som trengs. Hun trengte et mobillaboratorium som kunne finne plasten in situ.
Du har deltatt på offentlige arrangementer og workshops på MIT siden hun var fem år gammel, og derfor hentet hun ingeniørkompetansen som er nødvendig for å bygge sin ROV fra disse øktene, produsentlaboratorier på lokale biblioteker og YouTube. Hun sier at det var vanskelig å få enheten til å bevege seg gjennom vannbrønnen - til og med å velge riktig type lim som skal brukes for å holde PVC-rørene sammen. Før hun la til fiskevekter, for eksempel, ville ROV snu når hun prøvde å flytte den opp og ned. Det var mye prøving og feiling da hun testet sin ROV i Boston Harbor.
Du tester Nereid jr. I Boston Harbor. (Broadcom Masters) "Anna er en styrke å regne med - alle disse finalistene er det, " sier Maya Ajmera, president og administrerende direktør i Society for Science and the Public. “Det som er utrolig for meg med alle barna som går gjennom konkurransene våre, er at de ser på store problemer. De ser på et stort problem og begrenser det til de kommer til noe gjennomførbart som de kan gjøre noe med. Med Annas prosjekt kan du se det store bildet. ”
Det er Du i et nøtteskall helt sikkert. På spørsmål om fremtidsplaner nevner hun at hun på en eller annen måte ønsker å ta opp effekten av klimaendringene.
"Spesielt med klimaendringer som skjer over hele verden, tror jeg det er mange problemer som kan løses med nye oppfinnelser, " sier Du. "Akkurat nå fokuserer jeg hovedsakelig bare på plast fordi det fortsatt er en lang vei å gå."
For Nereid jr. Er Dets neste trinn å utvikle et kunstig intelligent system som kan lage en prediktiv algoritme hvor mikroplast sannsynligvis vil samles.
Du krediterer foreldrene hennes, som i årevis har tatt henne med til MITs studentoppsøkende aktiviteter i helgene, for å fremme og støtte hennes interesse for STEM. Hun sier at hun har vært i stand til å møte studenter og forskere der, og som et resultat har sikte på å delta på universitetet og bli ingeniør.
"Jeg vet at jeg vil være ingeniør, fordi jeg liker å bygge ting for å løse verdensproblemer, " sier Du. "Men jeg er ikke sikker på hva slags ingeniør jeg vil være ennå."
I alderen har hun god tid til å finne ut av det.
