前沿热点丨谷歌科学挑战赛上的工程明星

本文选自Engineering期刊2019年第6期

作者：Sean O’Neill

来源：Engineering Stars at Google Science Fair[J].Engineering,2019,5(6):987-988.

什么是“GSF”？

谷歌科学挑战赛（Google Science Fair, GSF），简称“GSF”，是由Google协同维珍银河（Virgin Galactic）、乐高集团、国际地理和科学美国人（Scientific American）联合举办的在线科技竞赛。

GSF开始于2011年，这项一年一度的竞赛面向13~18岁（13~15岁和16~18岁两个年龄段）的青少年开放。参赛者首先从13个确定的主题中选择一个主题，如地球与环境科学、发明与创新、生物学和物理学。这些未来的科学家和工程师需要完成一个由8个部分组成的参赛作品，包括研究的问题和建议、研究方法、结果和结论。

2019年7月，在美国加利福尼亚州山景城谷歌总部举行的最终优胜者评选活动中，来自世界各地的学生展示了他们解决塑料污染等环境问题以及糖尿病和耳聋等健康问题的新方法（如图1）。

图1. 2019年7月，在美国加利福尼亚州山景城谷歌总部举行的最终优胜者评选活动上，GSF的24位参加全球决赛的选手展示了他们的成果。Credit：Google (public domain)。

来自爱尔兰科克郡的Fionn Ferreira获得了谷歌大奖（Google Grand Prize）（如图2）。微塑料颗粒的直径从5 mm到更小尺寸不等，它被小型生物消耗，进而在海洋食物链中积累微塑料已经成为海洋环境面临的一个日益严重的问题。Ferreira利用一系列自制设备，探索了一种从溶液中去除微塑料颗粒的可持续性方法。通过在溶液中加入石油和磁铁矿粉，然后用力摇晃，石油、磁铁矿和塑料颗粒聚集到一起，超过85%的塑料颗粒可以被磁铁去除。

图2. 来自爱尔兰的Fionn Ferreira是2019年GSF的获奖者，他与竞赛评委，即谷歌的首席互联网布道官Vint Cerf一起展示了自己的奖杯。Credit: Google (public domain)。

处于16~18岁年龄组的土耳其选手Tuan Dolmen获得了科学美国人创新奖（Scientific American Innovator Award），他设计的低成本模型可以从风引起的树木振动中获取机械能。农村地区可持续能源生产是“精准农业”的一个关键方面，而“精准农业”通常依赖于农田里低功率的无线传感器网络。Dolmen研制了一种悬臂梁式压电发电机，可以将其连接到树干上，为成套的农业传感器供电，然后无线传输传感器获得的数据。

处于13~15岁年龄组的印度尼西亚选手Celestine Wenardy获得了维珍银河先锋奖（Virgin Galactic Pioneer Award），她为糖尿病患者设计了一种低成本的血糖监测器。印度尼西亚是世界上人口第四大国家，该国II型糖尿病的问题日益严重，而群岛各地医疗保健服务水平的不稳定性使这一问题更加复杂化。Wenardy设计的血糖监测器将热成像技术和光学相干断层成像技术相结合，非侵入性地监测出了患者的血糖水平。

处于16~18岁年龄组的俄罗斯选手Daniel Kazantsev的目标是开发出严谨的技术，以促进使用手语的失聪者与正常人之间的交流。世界卫生组织估计，全球有4.66亿人患有致残性听力损失。Kazantsev设计了一个带有传感器的前臂袖带，该袖带利用肌电图检测前臂肌肉的肌电活动。然后，他利用基于神经网络的计算技术，将传感器原始数据进行转换，用以解读穿戴者的手和手臂做出的手语手势，最后用语言大声地说出手势的含义。

在入围全球决赛的24名青少年中，有13名女生和11名男生。美国工程教育学会（American Society for Engineering Education）的执行理事Norman Fortenberry对决赛选手性别的均衡感到高兴，他认为需要解决的是问题的开放性以及这些问题与工程挑战中人性方面的更大联系，使得GSF这样的竞赛能够吸引更多的女生以及工程领域其他弱势群体成员。英国伦敦帝国理工学院的物理学家Jess Wade表示，“在中国和韩国等国家，孩子们总是在这类竞赛中表现得很优秀，辅导老师在社会上也受到了重视和尊重，并能得到适当的报酬。我们需要在全球范围内共同赞美并支持理科老师，帮助这些老师培养出更多的优秀青少年。”

✎改编丨赵莎莎

改编原文：

Sean O’Neill. Engineering Stars at Google Science Fair[J].Engineering,2019,5(6):987-988.

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