06 feb Regeneron International Science and Engineering Fair (ISEF)

V predchádzajúcom článku sme uviedli cesty víťazov z Festivalu vedy a techniky AMAVET 2023 na svetové súťaže a prehliadky. Z pohľadu konkurencie, počtu súťažiacich a úrovne podujatia v AMAVET-e považujeme ISEF za akúsi „olympiádu“ mladých vedcov z celého sveta. Je to celosvetovo uznávaná prestížna vedecká súťaž pre stredoškolákov a je považovaná za jednu z najprestížnejších vedeckých súťaží pre mladých ľudí na celom svete, a to z niekoľkých dôvodov:

1. História a založenie: ISEF bola založená v roku 1950, čo z nej robí jednu z najstarších vedeckých súťaží pre mladých ľudí na svete. Pôvodne sa nazývala National Science Fair a bola premenovaná na International Science and Engineering Fair, keď sa súťaž začala otvárať účastníkom z celého sveta.
2. Rozsah a účasť: Každoročne sa súťaže zúčastní viac ako 1 800 finalistov z približne 80 krajín, regiónov a teritórií. Títo finalisti sú vybraní z miliónov mladých vedcov na celom svete, ktorí sa najprv zúčastnia na afilovaných festivaloch v ich krajine. Ako jediný zo Slovenska má túto afiliáciu Asociácia pre mládež, vedu a techniku AMAVET.
3. Prestíž: Dôvodom, prečo je ISEF považovaná za najprestížnejšiu, je nielen jej dlhá história a globálny dosah, ale aj kvalita a úroveň prezentovaných vedeckých projektov. Súťaž poskytuje platformu pre niektoré z najinovatívnejších a najpokrokovejších vedeckých projektov od mladých vedcov na svete.
4. Kategórie: Na ISEF-e je viac ako 20 kategórií, v ktorých môžu študenti súťažiť. Tieto kategórie pokrývajú široké spektrum vedeckých a inžinierskych disciplín, vrátane, ale nielen, biológie, chémie, počítačových vied, environmentálnych vied, inžinierstva, matematiky, medicíny a zdravotníctva, fyziky a astronómie.
5. Ocenenia a štipendiá: ISEF každoročne udeľuje milióny dolárov na štipendiá a iné ocenenia pre finalistov a víťazov. Tieto ceny poskytujú mladým vedcom nielen uznanie za ich tvrdú prácu a inovácie, ale tiež podporujú ich ďalšie vzdelávanie a kariérny rast v oblasti vedy a inžinierstva.

Vzhľadom na tieto faktory, Regeneron ISEF poskytuje jedinečnú príležitosť pre mladých vedcov z celého sveta, aby prezentovali svoje vedecké práce na medzinárodnej úrovni, stretávali sa s inými mladými vedcami a profesionálmi z oblasti vedy a inžinierstva, a potenciálne zmenili svet svojimi inováciami a výskumom.

V tomto roku podporila účasť Slovákov na ISEF Slovenská akadémia vied s priliehavým podtitulom „Vedecký talent SAV“. Projekty nominované z Festivalu vedy a techniky AMAVET 2023 – Vedecký talent SAV:

Michal Lajčiak, 3. ročník SŠ/Septima, Stredná priemyselná škola, Dubnica nad Váhom: „Návrh systémov na riadenie robotického roja“. Čo hovorí o svojom projekte Michal?

„Roboti sa v dnešnej dobe neustále integrujú do nových odvetví ako prostriedok zrýchlenia procesov či zvýšenia efektivity. Proces vieme zrýchliť spojením viacerých robotov, vytvorením tzv. roja. Takýto roj je však pomerne náročné riadiť, ak je nutné rozhodovať o jeho činnosti v reálnom čase. Cieľom môjho projektu bolo preskúmať a vytvoriť systém/y na riadenie robotických rojov, ktorý by bol schopný rozhodovať o činnosti roju v reálnom čase, ako aj skonštruovať experimentálny roj, na ktorom by som mohol testovať rôzne úlohy. Rojového robota, resp. agenta (90x90x120mm) som navrhol ako konštrukciu z PCB poschodí doplnenú o 2WD podvozok. Roj môže obsahovať aj tzv. Leader Robota, ktorý môže napr. skladovať agentov alebo plniť inú funkciu v roji. Tohto robota som navrhol ako modulárneho všesmerového robota (podvozok 250x250x150mm), ktorý dokáže po vhodnej modifikácií uschovať až 4 agentov. Leader môže agentom poskytovať dáta zo senzorov – napr. Lidar alebo OAK-D Lite kamera. Kamera umožňuje robotovi využívať strojové videnie, pričom som na nej testoval rôzne voľne dostupné (Mobilnet SSD, Yolo v5) ako aj vlastné modely ML. Po vytvorení hardvéru roja, som začal s jeho programovaním. Študoval som rôzne publikácie o rojoch. Vytvoril som subsystémy roja na hlasovanie (rozhodovanie), komunikáciu (decentralizovaná a centralizovaná), či riadenie (A-star, RL neurónová sieť). Následne som experimentoval a nastavoval jednotlivé metódy na roji. Polohu jednotlivých členov roju som určil pomocou značiek ArUCo. Výsledkom mojej práce sú riadiace metódy či systémy na riadenie robotických rojov, ktoré v blízkej budúcnosti plánujem implementovať na reálny robotický roj využiteľný v reálnom svete.“

Ďalším postupujúcimi sú dvojica autorov Alex Kanderka a Jozef Jabczun – 2. ročník SŠ/Sexta a 3. ročník SŠ/Septima. AMAVET klub č. 957 a Katolícka spojená škola sv. Mikuláša, Duklianska 16, Prešov: „MARS-PCB: Mikrobiálne asistovaná remediácia stabilizovaných polychlórovaných bifenylov.“

Ako svoj projekt prezentujú Alex a Jozef? „Celosvetovo zostáva viac ako 10 miliónov ton materiálov obsahujúcich PCB (Melymuk et al., 2022). Napriek dôrazu na ich likvidáciu je problém kontaminácie pôdy PCB často prehliadaný. Absencia systematickej stratégie zhoršuje environmentálnu a zdravotnú situáciu v zasiahnutých regiónoch. Cieľom nášho projektu bolo navrhnúť efektívne, regeneratívne a ekologické riešenie – MARS-PCBs. Po geochemickej analýze pôdy z postihnutého regiónu sme potvrdili rozsiahlu kontamináciu PCBs. Navrhli sme súčasne využiť fytoremediáciu a sorpciu. Rastliny Lucerna siata (účinnosť 189,4 %) a Sója fazuľová (účinnosť 308,9 %) hyperakumulovali PCBs najmä do koreňovej sústavy a boli vysoko odolné voči znečisteniu aj in situ (PI, RC/ABS, PE). Spolu s vysoko účinným aktívnym uhlím (účinnosť 98,14 %) by sme strategicky spomalili pohyb a biologickú dostupnosť PCBs v pôde (<1 mg/kg). Naviazané PCBs sme podrobili biodegradácii autochtónnymi pôdnymi baktériami, využitím dvoch rôznych prístupov: selektívna metóda s tekutým konzorciom rôznych mikroorganizmov a neselektívna na TSA agarových platniach, kde sú jediným zdrojom uhlíka PCBs. Identifikovali sme štyri druhy baktérií degradujúcich PCB. Plánujeme vyhodnotiť účinnosť biodegradácie a aplikáciu vybraných kultúr na aktívne uhlie obohatené o humínové kyseliny. Tento prístup znižuje náklady na čistenie a likvidáciu kontaminovaných koreňov i sorbentov a umožňuje okamžitú degradáciu PCBs. Nami navrhnutá metóda MARS-PCBs ponúka účinný a úsporný spôsob boja proti kontaminácii pôdy a má potenciál pre reálne využitie v znečistených oblastiach.“

Regeneron ISEF 2024 sa uskutoční 13. – 17. mája 2024 v Los Angeles, USA.