Pasaulio sveikatos organizacijos duomenimis, skendimas yra trečia pagrindinė atsitiktinių mirčių priežastis pasaulyje. Mirtys neproporcingai paveikia mažas ir vidutines pajamas gaunančias bendruomenes, kurių paplūdimiuose dėl ribotų lėšų dažniausiai trūksta gelbėtojų. Praėjusiais metais 104 nuskendo žmonės iš 120, apie kuriuos pranešta Jungtinėse Valstijose, paplūdimiuose be darbuotojų.
Tai paskatino Angelinos Kim drono projektą. Kim yra vyskupo mokyklos La Jolla mieste, Kalifornijoje, vyresnioji. Jos autonominių nepilotuojamų orlaivių (UAV) sistema, skirta vandenynų pavojaus atpažinti ir gelbėti: Skautų ir gelbėjimo UAV prototipo projektas buvo pristatytas gegužės mėnesį Regenerono tarptautinėje mokslo ir inžinerijos mugėje (ISEF). Los Andžele.
Kim projektas užėmė pirmąją vietą šių metų IEEE prezidentų stipendijų konkurse: 10 000 JAV dolerių prizas, mokamas už ketverius bakalauro studijų metus universitete. IEEE fondas įsteigė apdovanojimą nusipelniusiam studentui, kurio projektas parodo elektros ar elektronikos inžinerijos, informatikos ar kitos IEEE interesų srities supratimą. Stipendiją administruoja IEEE edukacinė veikla.
Kim jau seniai buvo motyvuota padėti tiems, kuriems jos reikia, ypač po jos motinos ligos, kai Kim buvo mažas vaikas.
„Visą gyvenimą buvau pasiryžusi rasti būdų, kaip sukurti saugesnę bendruomenę naudojant technologijas“, – sako ji. „Daugiau įsigilinęs į robotiką, supratau, kad technologija gali būti naudojama siekiant apsaugoti mano bendruomenės narius.
Kim ir antrosios bei trečiosios vietos stipendijų laimėtojai taip pat gavo nemokamą IEEE studento narystę.
Be to, siekdama pažymėti stipendijos ketvirtį amžiaus, IEEE įsteigė 25-mečio apdovanojimą, skirtą pagerbti projektą, kuris gali turėti įtakos. Jis taip pat buvo išduotas ISEF.
Dronai, galintys išgelbėti plaukikų gyvybes
Angelinos Kim autonominė bepiločių orlaivių sistema, susidedanti iš žvalgybinio ir gelbėtojo drono, siekia užkirsti kelią skendimui paplūdimiuose, kuriuose nėra gelbėtojų.Lynn Bowlby
Autonominė UAV gelbėtojų sistema susideda iš dviejų tipų dronų: žvalgybinio laivo ir gelbėjimo laivo. Skautų dronas apžiūri maždaug 1 kilometrą kranto linijos, fotografuoja ir analizuoja, ar nėra srovių, kurios gali būti mirtinos plaukikams.
Skautų dronas „diegia naują diferencialo rėmo poslinkio versiją ir naują gylio rizikos modelį“, – sako Kim. Poslinkis palygina ankstesnį vaizdą su kitu ir pažymi, kokia kryptimi juda banga. Algoritmas aptinka plyšimo sroves ir, naudodamas gylio rizikos modelį, sutelkia dėmesį į stiprias sroves gilumoje, kurios yra pavojingesnės. Jei žvalgybinis dronas aptinka tokioje srovėje pakliuvusį plaukiką, jis iškviečia gelbėjimo droną. Šis dronas numeta plūduriavimo įtaisą, aprūpintą pakeliama virve, ir gali nutempti pavojuje esantį plaukiką į krantą, sako Kim.
Gelbėjimo bepiločiai orlaiviai veikia su palenkiamais rotoriais, todėl jie gali skristi bet kokia kryptimi ir kryptimi.
Kim sako, kad gavusi apdovanojimą buvo šokiruota ir entuziastinga: „Jaučiausi kaip svajonės išsipildymas, nes IEEE buvo organizacija, kurios dalimi visada norėjau būti“.
Šiais metais ji pristatė savo projektą dviejuose IEEE susirinkimuose: IEEE tarptautinėje valdymo ir automatizavimo konferencijoje ir IEEE tarptautinėje automatinio valdymo ir intelektualiųjų sistemų konferencijoje.
Kim sako, kad dėl kai kurių kliūčių, su kuriomis ji susidūrė vykdydama savo projektą, ji tapo geresne inžinieriumi.
„Jei viskas klostysis puikiai, nebus daug ko mokytis“, – sako ji. „Bet jei tau nepavyks – pavyzdžiui, netyčia įskridęs droną į savo tėvų namus, kaip tai padariau aš – turėsi galimybių mokytis.
Kolegijoje ji planuoja studijuoti elektros arba mechanikos inžineriją. Galiausiai ji sako, kad norėtų kurti ir masiškai gaminti technologijas, kurios padėtų bendruomenėms už mažą kainą.
Anglies dioksido aptikimas dirvožemyje
Sahiti Bulusu Carboflux prietaisas matuoja ir seka anglies kiekį dirvožemyje, kad surinktų duomenis klimatologams. Lynn Bowlby
Pasak NASA, per didelis anglies dioksido kiekis yra pagrindinė visuotinio atšilimo ir klimato kaitos priežastis. Deginant iškastinį kurą yra svarbus anglies dioksido šaltinis, tačiau jis taip pat gali išsiskirti iš žemės.
„Žmonės neatsižvelgia į didelius CO kiekius2 kurie kilę iš dirvožemio“, – sako antrosios vietos laimėtojas Sahiti Busulu. „Anglies srautas yra greitis, kuriuo CO2 yra keičiamasi tarp dirvožemio ir atmosferos ir gali sudaryti 80 procentų grynosios ekosistemos anglies mainų.
Busulu baigia Basis Independent vidurinę mokyklą Fremonte, Kalifornijoje.
Ekosistemos anglies mainai – tai anglies dioksido perdavimas tarp atmosferos ir fizinės aplinkos. Kadangi į mainus dažnai neatsižvelgiama, yra duomenų spragų. Norėdami suteikti papildomos informacijos, Busula sukūrė Carboflux tinklą.
Jutiklio mazgas skirtas matuoti padidintą CO srautą2 ir įtraukti į Pasaulinį ekosistemų stebėjimo tinklą. Sistemą sudaro trys pagrindiniai moduliai: srauto kamera, požeminio jutiklio matrica ir mikrovaldiklis su duomenų perdavimo bloku. Uždaroje srauto kameroje yra jutikliai. Kai CO2 kaupiasi kameroje, anglies srautui apskaičiuoti naudojamas tiesinis anglies dioksido koncentracijos padidėjimas. Antrasis subvienetas naudoja gradiento metodą, kuris matuoja srautą pagal Ficko dėsnį, žiūrint į CO2 gradientą dirvožemyje ir padauginus jį iš dirvožemio difuzijos koeficiento. Jutikliai įdedami į žemę skirtinguose gyliuose, kad būtų galima išmatuoti gradientą.
„Carboflux naudoja dujų koncentraciją tarp gelmių, kad prognozuotų, koks būtų dirvožemio anglies srautas”, – sako Bulusu.
Sistema yra automatizuota ir teikia duomenis realiu laiku per mikrovaldiklius ir modemą. Prietaisas tiria dirvožemio srautą tiek virš žemės, tiek po žeme, sako ji.
„Jis gali būti padidintas vietiniu ir pasauliniu mastu“, – sako ji, „padedant tiksliai nustatyti vietinius anglies šaltinius ir anglies absorbentus“. Duomenys taip pat gali suteikti mokslininkams plataus masto pasaulinę perspektyvą.
Bulusu savo idėją sugalvojo padedama mentorių ir profesorių Helen Dahlke ir Elad Levintal.
„Jie papasakojo apie pasaulinių anglies srauto duomenų trūkumą ir CO tinklo idėją2 srauto jutikliai “, – sako Bulusu. „Šie duomenys reikalingi klimato modeliavimui ir mažinimo strategijoms.
„Nemaniau, kad būsiu tokia aistringa projektui. Man patinka mokslai, bet niekada nemaniau, kad būsiu žmogus, kuris valandų valandas sėdės lietuje ir šaltyje, bandydamas išsiaiškinti problemą. Buvau labai investuotas į šį projektą, ir jis atėjo taip toli.
Bulusu planuoja siekti informatikos ar aplinkosaugos mokslų. Kad ir kurią sritį pasirinktų, ji sako, kad savo kuriamomis technologijomis nori pagerinti aplinką.
Už savo projektą jai buvo skirta 600 USD stipendija.
Prieinamas ryšys ALS sergantiems pacientams
„Gaze Link“, sukurta Xiangzhou Sun, naudoja mobiliąją programėlę, fotoaparatą ir dirbtinį intelektą, kad padėtų ALS sergantiems žmonėms bendrauti akių judesiais. Lynn Bowlby
Siangdžou „Jonas“ Sun savanoriškai padeda žmonėms, sergantiems šonine amiotrofine skleroze, dar žinoma kaip Lou Gehrig liga. Po to, kai Sun ir jo šeima skyrė laiko padėti ALS sergantiems pacientams ir globėjams Honkonge ir JAV, jis buvo įkvėptas sukurti mobiliąją programėlę, kuri padėtų jiems. Jis yra vyresnysis Webb mokyklos Kalifornijoje Klaremonte.
Savanoriaudamas jis pastebėjo, kad ALS sergantiems pacientams dėl šios ligos sunku bendrauti.
„ALS pažeidžia kūno neuronus, o pacientai palaipsniui praranda gebėjimą vaikščioti, judinti rankas ir kalbėti”, – sako jis. „Mano tikslas su Gaze Link buvo sukurti mobiliąją programą, kuri padėtų ALS sergantiems pacientams įvesti sakinius tik akimis ir be išorinės pagalbos.
Pigioje išmaniojo telefono programėlėje naudojamas akių gestų atpažinimas, dirbtinio intelekto sakinių generavimas ir teksto į kalbą galimybės, kad su ALS susieti negalią turintys žmonės galėtų bendrauti su savo telefono priekine kamera.
„Gaze Link“ dabar veikia trimis kalbomis: anglų, mandarinų ir ispanų.
Naudotojų akių gestai susieti su žodžiais ir tarimu, taip pat įtraukta AI kito žodžio numatymo funkcija.
Sun aistra savo projektui yra apčiuopiama.
„Mano mėgstamiausia akimirka buvo, kai atnešiau Gaze Link prototipą prižiūrėtojui iš ALS asociacijos, ir jie labai apsidžiaugė“, – sako jis. „Ta akimirka man buvo tikrai emocinga, nes mane motyvavo šie pacientai. Man suteikė didžiulį pasiekimo jausmą, kad pagaliau galėjau jiems padėti.
Už trečiąją vietą Sun gavo 400 USD stipendiją.
Jis sako, kad planuoja panaudoti savo inžinerines žinias, kad padėtų žmonėms su negalia. Jis taip pat yra aistringas dizainui ir vaizduojamiesiems menams ir sako, kad tikisi juos sujungti su savo inžineriniais įgūdžiais.
„Gaze Link“ pasiekiama per „Google Play“.
Įtraukiantis kodavimo būdas
Abhiseko Shaho „AuralStudio“ programuotojams, turintiems regėjimo sutrikimų, suteikia galimybę koduoti jo parašyta Rattle kalba, kurią galima perskaityti garsiai.Lynn Bowlby
25-mečio apdovanojimas, kurio suma – 1 000 USD, buvo įteiktas Abishek Shah, Green Level High School, Cary, NC, vyresniajam.
Praėjusiais metais Shahas turėjo laikiną regėjimo problemą, dėl kurios net trumpam buvo beveik neįmanoma žiūrėti į kompiuterio ekraną. Po to, lankydamas šeimą Indijoje, jis turėjo galimybę pabendrauti su kai kuriais mokiniais aklų mergaičių mokykloje.
Bendraudamas su studentais, jis sako, kad suprato, kad jie yra ryžtingi ir veržlūs, ir norėjo būti finansiškai nepriklausomi. Niekas net nesvarstė apie kompiuterių programavimo karjerą, tačiau manė, kad dėl regėjimo sutrikimų tai yra draudžiama, sako jis.
Jis svarstė, ar yra sprendimas, kuris padėtų akliesiems koduoti.
„Kaip galime pertvarkyti ir permąstyti, kaip šiandien koduojame? – paklausė jis savęs prieš kurdamas savo „AuralStudio“. Jis suprato, kad gali panaudoti savo aistrą kodavimui ir sukūrė programinę įrangą tiems, kurių regėjimo sutrikimai yra nuolatiniai.
Jo „AuralStudio“ kūrimo aplinka leidžia regėjimo negalią turintiems programuotojams rašyti, kurti, paleisti ir išbandyti prototipus.
„Visa tai buvo sukurta siekiant padėti neįgaliesiems išmokti koduoti“, – sako Shahas.
Tai pašalina klaviatūros ir pelės poreikį, o pasirenkamas valdymo pultas. Tai apima tik balso parinktį tiems, kurie negali naudotis savo rankomis.
Bandomoji vieta naudoja „Rattle“ – programavimo kalbą, kurią Shahas sukūrė garsiniam skaitymui tiek iš kompiuterio, tiek iš programuotojo. „AuralStudio“ taip pat naudoja aciklinius dviženklius kodui pateikti, kad būtų lengviau ir intuityviau. Shahas parašė dviejų dalių automatinio taisymo algoritmą, kad homofonai ir homonimai nesukeltų klaidų. Tai buvo padaryta integruojant AI į programą.
Shahas naudojo programavimo kalbas Rust, C, JavaScript ir Python. Raspberry Pi buvo pagrindinė aparatinė įranga.
Jis dirbo su regėjimo negalią turinčiais studentais iš Rolio, NC, gubernatoriaus Morehead mokyklos, mokydamas juos programavimo pagrindų.
„Mokiniai taip troško mokytis“, – sako jis. „Pamatyti jų uolumą, kruopštumą ir darbštumą buvo labai širdžiai miela ir turbūt geriausia šio projekto dalis.
Shahas sako planuojantis studijuoti informatiką ir verslą.
„Viskas, ką aš sukursiu, turės galutinį tikslą pagerinti kitų gyvenimą“, – sako jis.