ANSÖKNINGAR

The Sustainable Weather Balloon vinner en student ett stipendium på $10 000

Varje dag skjuts tusentals väderballonger upp runt om i världen med hjälp av radiosonder för att mäta tryck, relativ fuktighet och temperatur. Ballonger är dock inte miljövänliga, delvis för att de är gjorda av icke-återvinningsbara material som latex. Dessutom finns det mycket avfall.

Efter några timmar i luften spricker en väderballong och dess radiosonde hoppar i fallskärm till marken. Av de 75 000 radiosonder som lanseras varje år i USA, hittas och returneras endast 20 procent, enligt National Weather Service. Kostnaden för att ersätta dem ökar.


Amon Shuman, Sr. c Robert-Haveman-Gymnasium-skolan i Berlin har uppfunnit miljövänliga, kostnadseffektiva lösningar.

En ung man som håller i en apparat som kallas radiosondeAmon Schumanns väderballongradiosonde är utrustad med solbatteri och GPS.Lynn Bowlby

Schumann byggde en solcellsdriven radiosonde i myntstorlek som väger 4,8 gram – mycket mer kompakt än nuvarande modeller, som väger cirka 96 gram. Väderballongen han designade kan stanna i luften längre än traditionella modeller också.

Hans små radiosonder på ett stort uppdrag presenterades projektet i maj på Regeneron International Science and Engineering Fair som hölls i Atlanta.

Vid en speciell prisutdelning blev Schumann förvånad när det tillkännagavs att hans projekt hade vunnit IEEE President’s Fellowship. Priset instiftades av IEEE Foundation för att uppmärksamma en meriterande student för ett projekt som visar en förståelse för elektrisk eller elektronisk teknik, datavetenskap eller annat IEEE-intresseområde. Stipendiet administreras på uppdrag av IEEE Educational Activities och betalas för fyra års grundutbildning vid universitet. Schumann fick också ett gratis studentmedlemskap i IEEE. Susan K. “Kathy” Earth, 2021 års IEEE-president, gav Schumann årets stipendium.

“Jämfört med att släppa 2 000 till 5 000 ballonger som bara stannar två till tre timmar, kan min ballong stanna i luften i 52 dagar.”

Schumann var motiverad att förbättra radiosonder och väderballonger under ett besök på ett lokalt vädermuseum. Där fick han veta att radiosonder inte har förändrats mycket under de senaste 100 åren.

Naturlig

På grund av ökningen av atmosfärstrycket på hög höjd sprack väderballongerna cirka 35 kilometer bort. För att komma till rätta med problemet använde Schumann lager av folie svetsade tillsammans plus ett uppvärmt teflonhjul för att skapa en ballong som tål högre höjder.

“Jämfört med att släppa 2 000 till 5 000 ballonger som bara stannar två till tre timmar, kan min ballong stanna i luften i 52 dagar, så färre ballonger måste släppas ut”, säger han.

Dess radiosonde ger flera gånger mer data från mätningar per dag än traditionella varannan vecka. Radiosonderna är utrustade med ett solbatteri, som är cirka 20 gram lättare än ett litiumbatteri.

Schumann utvecklade också en kameraexpansionsmodul för att spela in ytterligare data, såsom molnbildning.

“Kameran kan ta flygbilder av molnen”, säger han, “vilket möjliggör en mer exakt bild av deras formation och anslutningar jämfört med ett traditionellt radarsystem.”

Han lade till GPS för att spåra sin radiosonde i realtid. Platsen för radiosonden laddas upp till den ballongflygspårare som han hoppas ska vara användbar för dem som behöver väderdata.

Mjukvaran han designade gör att radioväderdatapaket i realtid kan överföras från hans radiosonde till en analysenhet i hans hem. Uppgifterna skickas sedan till Citizen väderövervakningsprogram, ett volontärbaserat nätverk. Därifrån hänvisas den till National Oceanic and Atmospheric Administration för eventuell användning i allmänna väderprognoser.

Schumann säger att han planerar att studera elektroteknik vid ett tekniskt universitet i Berlin.

Hjärna-dator-gränssnitt

Årets tvåa var Navya Ramakrishnan, senior vid Plano High School i Texas. hennes gränssnitt använder hjärnsignaler för att utföra hushållsuppgifter, som att slå på TV:n.

Ramakrishnans hjärn-dator-gränssnitt är designat för personer med förlamning och neuromuskulära störningar, inklusive amyotrofisk lateralskleros. Hon säger att hennes inspiration kommer från maskinen byggd av Stephen Hawking som använder hans ögonrörelser för att kommunicera.

“Det var definitivt utgångspunkten när jag funderade på ett sätt att ha en universell maskin för att underlätta kommunikationen för ALS-patienter”, säger Ramakrishnan. Istället för att använda ögonrörelser använder hon hjärnvågor som mäts med ett EEG-headset för att bedöma aktivitet.

Student som bär ett snöre som identifierar henne som en ISEF-finalist.Andraplatsens mottagare Navya Ramakrishnan skapade ett hjärn-datorgränssnitt för att hjälpa människor med förlamning och neuromuskulära störningar att utföra hushållsuppgifter som att sätta på en tv. Lynn Bowlby

Hon fann att en topp i EEG-data, P300-signalen, inträffar som svar på en händelse. Med hjälp av en datorskärm skapade hon en visuell visning av vanliga hemautomationskommandofraser. BCI-systemet är kopplat till hemkretsen som styr belysning, apparater etc. Kommandot utförs genom trådlös överföring till den del av kretsen som styr den uppgiften.

När användare ser sitt önskade kommando blinka på monitorn, räknar de mentalt tills det stannar – vilket utlöser ett svar och skapar en P300-signal. BCI-systemet bestämmer vilket kommando som lyser vid tidpunkten för signalen.

“Låt oss säga att användaren vill tända en lampa. Varje gång kommandot ‘Lights on’ blinkar på skärmen ber jag dem att räkna i huvudet”, förklarar hon. “Räkna kommer att generera detta “Åh, där är det lyser upp kommando, svar och kommer att generera denna topp i EEG-data.

“I huvudsak, vad mitt system gör,” säger hon, “är att fråga: ‘Var uppstod dessa P300-signaler?’

Ramakrishnan sa att hon skulle gå på Harvard i år för att ta en examen i datavetenskap med koncentration i åtanke, hjärna och beteende.

Leukemi upptäckt

Adelle Jia Xin Yong, Jr. c Westlake High School i Austin, Texas, belönades hon på tredje plats Smart Leukemia Labs-projektet. Hennes bärbara mikroskop och diagnostiska verktyg upptäcker noggrant och snabbt akut lymfatisk leukemi.

Kvinnlig student som håller ett svart bärbart mikroskop och diagnostiskt verktyg.Adelle Jia Xin Yong fick tredje plats för sitt bärbara mikroskop och diagnostiska verktyg som noggrant och snabbt upptäcker akut lymfatisk leukemi från en droppe blod.Lynn Bowlby

Uppfinningen är kompatibel med smartphones. Ett fäste förstorar en droppe blod på ett objektglas från 0,5 millimeter upp till 1000 gånger. En app som använder objektdetektering, bildigenkänning och semantisk segmentering identifierar onormala blodkroppar för att diagnostisera leukemi.

Yong säger att hennes uppfinning kombinerar hennes passion för att hjälpa samhället och förbättra tillgången till sjukvård.

“I sjunde klass hade jag en vän som tyvärr hade leukemi”, säger hon. “När jag såg henne gå igenom behandlingen, undrade jag hur människor som inte hade tillgång till den teknik hon hade kunde få behandling eller till och med en diagnos.”

Yongs diagnostiska verktyg riktar sig till dem som bor i underbetjänade regioner. Det kostar cirka $28 att tillverka och använder billiga material, av vilka de flesta kan hittas i hemmet, som en metallnål och ett litet plaströr.

När Yong hörde hennes namn ropas upp på mässan blev hon chockad, säger hon.

“ISEF är en riktigt stor sak”, säger hon. ”Jag var nöjd med min uppfinning, men jag visste inte att jag skulle vinna något. Jag är bara helt överlycklig.”

Yongs pappa introducerade henne för teknik. 2020 lärde hon sig hur man kodar genom att titta på YouTube-videoklipp.

Hon grundade GStar, en klubb på hennes gymnasieskola som fokuserar på att stärka kvinnor inom naturvetenskap, teknik, teknik och matematik.

Hon säger att hon hoppas kunna gå på läkarutbildningen och bli läkare. Hennes mål är att göra sin patenterade prototyp till en livskraftig produkt med hjälp av tillverkare och laboratorier.

https://spectrum.ieee.org/2022-ieee-presidents-scholarship-recipients

Botón volver arriba

Ad blocker detected

You must remove the AD BLOCKER to continue using our website THANK YOU