Micii români geniali: au inventat bacteria magnetică și cresc siguranța la volan

De la culturi de bacterii magnetice care absorb poluarea, mănuşa cu senzori folosită la monitorizarea progresului în recuperarea medicală, aplicaţii ale polimerilor în robotică și medicină, sistemul care oferă siguranță la volan, până la dispozitivul pentru detectarea obstacolelor de către persoanele cu deficienţe de vedere, acestea sunt proiectele elevilor români care merg la competiția din SUA.

Zece liceeni din Bucureşti, Eforie Sud şi Suceava îşi vor prezenta proiectele absolut fenomenale la Intel International Science and Engineering Fair (Intel ISEF), cea mai mare competiţie de ştiinţă și inginerie din lume dedicată elevilor de liceu.

Utilizarea dispozitivelor electronice pentru detectarea obstacolelor de către persoanele cu deficienţe de vedere

Echipa formată din Paul Paraschiv (17 ani), Andreea Petrișor (16 ani) și Răzvan Badea Armeanu (17 ani), elevi în clasele a-X-a și a XI-a la Liceul Teoretic “Carmen Sylva” din Eforie Sud, participă cu un proiect ce include dispozitive care vor putea ajuta persoanele cu deficiențe de vedere să se miște mai ușor și în siguranță.

Dezvoltarea dispozitivelor a fost făcută folosind feedback-ul primit de la persoane cu deficiențe de vedere pentru a crea un algoritm care să îi ajute în mișcare. Dispozitivul are inclus un buton de calibrare manuală și permite stabilirea unei distanțe de avertizare în funcție de necesitățile persoanei cu dizabilități. De asemenea, un buton de panică a fost inclus pentru a putea fi utilizat în cazul în care persoana cu deficiențe de vedere se rănește. Astfel, un serviciu de ambulanță va primi un mesaj prin GPS cu coordonatele acestuia/acesteia.

În plus, elevii au dezvoltat o aplicație pentru smartphone cu ajutorul căreia se realizează comunicarea între telefon și dispozitiv prin Bluetooth. Această aplicație este proiectată special pentru necesitățile persoanelor nevăzătoare. Pentru ca dispozitivul să nu atragă atenția celor din jur, cei trei elevi au dezvoltat un sistem de alertă prin vibrații.

Recuperarea medicală cu ajutorul senzorilor piezoelectrici

Ana Maria Tudorache și Miruna Ojoga, ambele în vârstă de 16 ani, reprezintă Centrul Alexandru Proca pentru Iniţierea Tinerilor în Cercetarea Ştiinţifică din cadrul Institutului Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Inginerie Electrică ICPE-CA. Ambele sunt eleve la Liceul Teoretic Internațional de Informatică București.

Proiectul lor, “Medical Rehabilitation: Sensors & Monitoring”, include trei dispozitive cu senzori piezoelectrici care măsoară forța musculară a celui care le folosește atunci când sunt conectate la un osciloscop.

Mănușa, primul dispozitiv, este utilă în cadrul recuperării medicale a pacienților cu paralizii pentru a observa progresul efectuat de aceștia în urma tratamentului și pentru a ajuta medicii să stabilească următoarea etapă a recuperării. Cele mai frecvente exerciții efectuate cu mănușa sunt cele de prindere sau de apăsare. O extensie a mănușii sunt degetele cu senzori, care sunt mai ușor de aplicat și pot fi folosite și la pacienții cu grade de spasticitate mai ridicate. Funcționează pe același principiu ca mănușa, exercițiile fiind asemănătoare.În paralel cu mănușa, cele două eleve au creat un tub cu senzori piezoelectrici, exercițiile efectuate cu acest dispozitiv având ca obiect mobilitatea mușchilor mâinii și, în același timp, forța musculară pe care o au pacienții. Tinerele susțin că au ales să dezvolte acest proiect deoarece până acum nu a existat un instrument special pentru monitorizarea pacienților în timpul recuperării medicale.

Aplicațiile polimerilor în robotică și în medicină

Dan Andrei Corbeanu (17 ani), elev la Colegiul Național “Tudor Vianu” din București în clasa a-XI-a, merge la Intel ISEF în acest an cu un proiect bazat pe compararea, în urma unui studiu, a diferitelor tipuri de polimeri pentru a identifica, în final, aplicațiile lor în robotică și în medicină.În ceea ce privește aplicațiile în domeniul recoltării de energie, elevul bucureștean a făcut diferite teste pe material, pentru a vedea cum proprietățile fizice afectează transformarea energiei mecanice în energie electrică și a creat diferite structuri care să modifice felul în care forța mecanică acționează polimerul astfel încât să amplifice recoltarea energiei.

Pentru aplicațiile din domeniul roboticii și medicinei, mai ales pentru cele cu mușchi artificiali, principala problemă în acționarea polimerilor este nevoia de voltaje foarte mari. Soluția găsită este crearea unui mușchi format din mulți polimeri foarte subțiri, uniți printre niște electrozi polimerici cu concentrații mari de carbon sau nanotuburi de carbon (pentru a îmbunătăți conductivitatea electrozilor).

Bacteria magnetică care curăță mediul înconjurător

Cristian Ionuţ Costin şi Elena Yuan Feng Yuan, ambii în vârstă de 16 ani sunt elevi în clasa a-X-a la Liceul Teoretic Internațional de Informatică București. Ei participă la Intel ISEF cu proiectul “Bacteria magnetică”. Acesta reprezintă un ansamblu de nanoparticule magnetice care au proprietatea de a se orienta după câmpul magnetic pentru a găsi hrană.

Aplicaţia bacteriei magnetice este legată de depoluarea mediului. Folosind cultura de bacterii magnetice, cei doi elevi au observat că acestea pot absorbi diferiţi coloranţi, cristalul violet în cazul lor. În urma unui experiment, ei au observat că grupul de bacterii magnetice absorb colorantul din jurul lor.

Sistemul care oferă siguranță la volan

O mare parte dintre accidente sunt cauzate de neatenția șoferului, dintre acestea: 12% din totalul accidentelor mortale se datorează utilizării telefonului în timpul condusului, 7% se datorează coliziunilor cu alte obiecte, 2% ajustării muzicii și 18,6% din totalul accidentelor se produc din cauza oboselii șoferului. În ciuda faptului că, pe timp de noapte, traficul este cu 60% mai scăzut, 40% din totalul accidentelor mortale se produc atunci, susțin Tudor Andronic (17 ani) și Raul-Alexandru Hănțăscu (16 ani), elevi în clasa a-X-a la Colegiul Național “Petru Rareș” din Suceava.Cei doi elevi au dezvoltat proiectul “Driving Assistant” prin care urmăresc rezolvarea acestor probleme. Șoferul nu va mai fi nevoit să utilizeze telefonul în timpul condusului, deoarece funcțiile de bază ale acestuia vor fi transferate în sistemul dezvoltat de ei. În același timp utilizatorul va putea să controleze muzica prin gesturi și să răspundă vocal la mesaje, păstrându-și astfel atenția asupra drumului.

Cu ajutorul unor camere, starea șoferului este monitorizată și sunt detectați pietonii, bicicliștii și alte mașini. Dacă șoferul prezintă semne de oboseală sau adoarme la volan, acesta va fi atenționat printr-un semnal sonor.

Șoferii pot observa obiectele nesemnalizate pe timp de noapte, pe o rază de aproximativ 50 de metri. Un algoritm decide în ce situații este necesară atenționarea șoferului în legătură cu prezența unui obstacol, pe baza unui sistem de lumini.

Aceasta este cea mai numeroasă participare a României la Intel ISEF de până acum. Ediția din acest an a Intel ISEF are loc în perioada 8 – 13 mai în Phoenix, Arizona, Statele Unite ale Americii.

În 2013, marele premiu al competiției Intel ISEF, Gordon E. Moore, în valoare de 75.000 de dolari, a fost câștigat de Ionuț Budișteanu, din Râmnicu Vâlcea, pentru proiectul său bazat pe inteligență artificială, mașina fără șofer.