Компания Google объявила 20 финалистов своего пятого ежегодного конкурса для юных учёных Google Science Fair. Крупнейший онлайн-конкурс для молодых учёных в возрасте от 13 до 18 лет в этом году получил заявки от участников из сотни стран. В своих проектах исследователи стараются решить множество насущных вопросов современности — от диагностики заболеваний и очищения воды до создания алгоритма, автоматизирующего поиск квазаров через гравитационные линзы.

Эти 20 финалистов со своими впечатляющими предложениями будут конкурировать за

• главную стипендию в $50 тысяч,
• 10-дневную поездку на Галапагосские острова,
• возможность побывать на космодроме Virgin Galactic,
• поездку в главный офис LEGO Group в Дании,
• датский парк развлечений LEGOLAND и другие призы.

Корреспондент «Вести.Наука» изучил список основных претендентов на главный приз.

15-летний Анурудх Ганесан (Anurudh Ganesan), ныне гражданин США, предложил идею эффективной транспортировки вакцин.

Когда он был младенцем в Индии, дедушке и бабушке пришлось пронести его 16 километров, чтобы сделать прививку. Но, когда они прибыли в пункт назначения, вакцина испортилась из-за отсутствия охлаждения.

Ганесан выжил, но, когда он услышал эту историю от своей семьи, она произвела на него неизгладимое впечатление.

«Для многих прививка является вопросом жизни и смерти, – говорит молодой человек. – По данным ВОЗ, в 2013 году 1,5 миллиона детей погибли, потому что не получили необходимой и эффективной вакцины, так что я пообещал себе во что бы то ни стало придумать решение».

Большинство вакцин остаются активными при определённой температуре (как правило, достаточно низкой), которую сложно поддерживать в тропических регионах, в особенности, когда работникам здравоохранения приходится преодолевать большие расстояния.

Чаще всего охлаждение осуществляется с помощью льда или электроэнергии. Ганесан же предложил собственную систему, которую назвал VAXXWAGON.

Она основывается на достаточно простой системе охлаждения сжатого газа, которая требует небольшой мощности. С помощью нескольких профессоров Ганесан создал прототип, поддерживающий температуру от 2 до 8 градусов по Цельсию в течение нескольких часов.

Он привёл в действие свою систему с помощью обычного велосипеда, который позволяет вырабатывать энергию на её поддержание. Система VAXXWAGON успешно прошла в общей сложности 200 часов испытаний, как в лабораторных, так и в полевых условиях.

13-летняя школьница из Индии Лалита Парсида Шрипада Шрисаи (Lalita Prasida Sripada Srisai) предложила использовать кукурузные початки для фильтрации воды от загрязняющих веществ: оксидов солей, моющих средств, взвешенных частиц, красителей, масел и некоторых тяжёлых металлов.

«Камера, в которой проложено несколько слоёв из початков кукурузы, способна удалить 70–80 процентов загрязнений, – написала Лалита в своей заявке. – Таким образом, например, можно очищать сточные воды».

18-летний Чжилинь Ван (Zhilin Wang) создал воздушно-цинковый аккумулятор, который, как он надеется, в дальнейшем заменит дорогостоящие литиево-ионные батареи, в настоящий момент используемые для хранения возобновляемой энергии.

«Я обнаружил, что аэрогель из графеновых и углеродных нанотрубок может повысить активность окислительно-восстановительных реакций с участием кислорода, что позволяет сократить потери энергии и повысить эффективность аккумуляторной батареи, – объясняет Ван. – Я надеюсь, что благодаря моему изобретению больше людей получат надёжные источники света, и больше молодых людей смогут учиться».

18-летняя Анела Арифи (Anela Arifi) и 17-летняя Ильда Исмаили (Ilda Ismaili) из Боснии и Герцеговины продемонстрировали, что перья куриц могут использоваться для хранения топлива и производства биотоплива.

Молодые исследовательницы разработали систему из двух реакторов, которая может создавать материал для хранения водорода и биодизельного топлива из куриных перьев.

Использование этой системы, по словам девочек, будет способствовать улучшению состояния окружающей среды, производству более качественного топлива и здоровью будущих поколений.

В попытке решить насущные проблемы современности юные исследователи не обошли стороной и поиск более быстрой, дешёвой и простой диагностики заболеваний.

Кртин Нисиянандам (Krtin Nithiyanandam), 15-летний школьник из Великобритании, родившийся в Индии, разработал зонд на квантовых точках, который способен преодолеть гематоэнцефалический барьер и может использоваться в качестве неинвазивного (без хирургического вмешательства) диагностического средства с повышенной чувствительностью для ранней диагностики болезни Альцгеймера.

Его метод потенциально может позволить выявить заболевание за 10 лет до того, как проявятся первые симптомы.

«Я выбрал именно болезнь Альцгеймера для своего исследования, потому что был очарован неврологией и работой мозга. Этот недуг убивает больше людей ежегодно, чем рак молочной железы и рак простаты вместе. Также он считается величайшей медицинской проблемой XXI века, – говорит Кртин. – Мой метод ранней диагностики может помочь семьям подготовиться к будущему и обеспечить больного лучшими существующими препаратами. Благодаря конъюгированным флуоресцентным наночастицам, мой зонд может быть использован для выявления болезни неинвазивно».

Диагностике болезни Альцгеймера посвятила свою работу и 13-летняя американка Аника Чирла (Anika Cheerla). Она попыталась создать универсальный инструмент для быстрой и точной диагностики.

В ходе научной работы Аника использовала нейронные сети и тестировала различные структуры, алгоритмы, скрытые нейроны и наборы функций. Её конечная цель — создать классификатор, который будет наиболее точно диагностировать болезнь Альцгеймера у пациента.

16-летний Адриэл Сумазипала (Adriel Sumathipala) из США разработал способ диагностики кардиологических заболеваний.

По его словам,

существующие в настоящее время стандартные способы диагностики очень дороги, сеансы проводятся редко и основаны на лабораторных технологиях, ориентирующихся на один биомаркер. Сумазипала же предлагает способ диагностики с использованием нескольких биомаркеров, отличающийся простотой, портативностью, высокой скоростью и исключительно низкой стоимостью.

Оливия Халлиси (Olivia Hallisey), 16-летняя жительница США, предложила проект стабильной и хранимой при комнатной температуре системы для анализа на наличие вируса Эбола.

Этот способ базируется на стабилизирующих свойствах фиброина — шёлка, который позволяет отказаться от заморозки и обнаружить антигены вируса при помощи воды. Карта с цветовым индикатором позволяет быстро, точно и недорого диагностировать эболавирус в течение 30 минут, ещё до проявления симптомов заболевания.

В двадцатку финалистов также попал и представитель России. 15-летний Алексей Тарасов из города Одинцово представил проект «Троичные логические элементы на базе МОП дискретных транзисторов».

Он сосредоточился на целесообразности применения троичной логики в современных цифровых вычислительных системах. По его мнению, это поможет увеличить производительность и повлияет на будущее электронной промышленности.

Наш соотечественник надеется, что в будущем он продолжит образование в МГТУ им. Баумана.

«Могу сказать, что мной всегда двигало желание создать что-то новое. Модернизировать что-либо. В связи с этим свою дальнейшую деятельность я бы хотел связать именно с разработкой электроники,– говорит Алексей. – В этом конкурсе я вижу возможность привлечь внимание специалистов к своему проекту. Проект такой сложности останется лишь проектом при отсутствии должной поддержки. Для меня победа в этом конкурсе — это возможность углубить свои знания в области электроники».

16-летний Вэйтун Чэнь (Weitung Chen) из Тайваня предложил одноресурсную систему позиционирования, представляющую собой магнитную сферу, которая получает данные о положении объекта в сферической системе координат.

13-летняя Изабелла О’Брайен (Isabella O’Brien) из Канады задалась целью проверить, поможет ли утилизация ракушек, остающихся после промышленного отлова, снизить эффект подкисления океана.

Ежегодно в результате вылова моллюсков остаются миллионы тонн раковин, насыщенных углекислотой, которые можно было бы вернуть в океан для стабилизации уровня pH. Опыты, проведённые девушкой, продемонстрировали повышение уровня pH и снижение уровня деградации раковин в течение 12 недель.

Это происходит благодаря тому, что карбонат кальция, в высоких дозах содержащийся в порошке из ракушек, действует как щелочной буфер.

В финал также прошли и другие школьники из США, Великобритании, Франции, Канады, Литвы, Тайваня и Сингапура. Юные учёные задавались вопросами

• автоматизированного поиска квазаров при помощи гравитационных линз в проекте Sloan Digital Sky Survey,
• определяли содержимое бутылок, постучав по ним,
• разрабатывали конденсаторы для получения воды из воздуха и переработки не питьевой воды в питьевую,
• пытались автоматически генерировать вопросы по учебным материалам, выращивали овощи с помощью смартфона,
• изучали влияние нанотехнологий на природу, разрабатывали композитные материалы для удаления из воды токсинов различных классов,

а также

• разрабатывали устройства для выявления паразитов в крови посредством смартфона.

Награждение победителя пройдёт 22 сентября 2015 года в штаб-квартире компании Google в Маунтин-Вью, штат Калифорния.