تكنولوجيا المراهقين تقلل من الغرق وتحارب تلوث الهواء
يعد الغرق السبب الرئيسي الثالث للوفيات العرضية على مستوى العالم، وفقًا لمنظمة الصحة العالمية. وتؤثر الوفيات بشكل غير متناسب على المجتمعات ذات الدخل المنخفض والمتوسط، التي تميل شواطئها إلى الافتقار إلى رجال الإنقاذ بسبب محدودية الأموال. وفي العام الماضي، حدثت 104 حالات غرق من بين 120 حالة تم الإبلاغ عنها في الولايات المتحدة، على شواطئ غير مأهولة بالعاملين.
أدى ذلك إلى تغذية مشروع الطائرات بدون طيار لأنجلينا كيم. كيم هي طالبة في السنة الأخيرة في مدرسة بيشوب في لا جولا، كاليفورنيا. وقد تم عرض نظامها للمركبات الجوية بدون طيار (UAV) للتعرف على مخاطر المحيطات والإنقاذ: مشروع النموذج الأولي للطائرات بدون طيار الكشفية والإنقاذ في مايو في معرض ريجينيرون الدولي للعلوم والهندسة (ISEF). في لوس أنجلوس.
حصل مشروع Kim على المركز الأول في مسابقة منحة رؤساء IEEE لهذا العام: جائزة قدرها 10,000 دولار أمريكي تُدفع على مدى أربع سنوات من الدراسة الجامعية. أنشأت مؤسسة IEEE الجائزة لتكريم الطالب المستحق الذي يُظهر مشروعه فهمًا للهندسة الكهربائية أو الإلكترونية، أو علوم الكمبيوتر، أو أي مجال آخر من مجالات اهتمام IEEE. تتم إدارة المنحة من خلال أنشطة IEEE التعليمية.
ولطالما كانت كيم متحمسة لمساعدة المحتاجين، خاصة بعد مرض والدتها عندما كانت كيم طفلة صغيرة.
وتقول: “لقد عقدت العزم على إيجاد طرق لإنشاء مجتمع أكثر أمانًا باستخدام التكنولوجيا طوال حياتي”. “أدركت مع تعمقي في مجال الروبوتات أنه يمكن استخدام التكنولوجيا لحماية الأشخاص في مجتمعي.”
كما حصل كيم والفائزون بالمركزين الثاني والثالث على عضوية مجانية للطلاب في IEEE.
بالإضافة إلى ذلك، بمناسبة مرور ربع قرن على المنحة الدراسية، أنشأت IEEE جائزة الذكرى السنوية الخامسة والعشرين لتكريم المشروع الذي من المرجح أن يحدث فرقًا. كما تم توزيعه في معرض ISEF.
طائرات بدون طيار يمكنها إنقاذ حياة السباحين
ويهدف نظام الطائرات بدون طيار الذي صممته أنجلينا كيم، والذي يتكون من طائرة استطلاع وإنقاذ بدون طيار، إلى منع حالات الغرق على الشواطئ التي لا يوجد بها منقذون.لين بولبي
يتكون نظام الإنقاذ المستقل للطائرات بدون طيار من نوعين من الطائرات بدون طيار: مركبة استطلاع ومركبة إنقاذ. تقوم الطائرة الاستطلاعية بدون طيار بمسح ما يقرب من كيلومتر واحد من الشاطئ، والتقاط الصور وتحليلها بحثًا عن التيارات الساحقة، والتي يمكن أن تكون مميتة للسباحين.
يقول كيم إن الطائرة الاستطلاعية بدون طيار “تطبق نسخة جديدة من إزاحة الإطار التفاضلي ونموذجًا جديدًا لمخاطر العمق”. يقارن الإزاحة الصورة السابقة بالصورة التالية ويلاحظ الاتجاه الذي تتحرك فيه الموجة. تكتشف الخوارزمية تيارات التمزق، وباستخدام نموذج مخاطر العمق، تركز على التيارات القوية في النهاية العميقة، وهي أكثر خطورة. إذا اكتشفت الطائرة الاستطلاعية وجود سباح عالق في مثل هذا التيار، فإنها تستدعي طائرة الإنقاذ بدون طيار. يقول كيم إن تلك الطائرة بدون طيار تسقط جهاز تعويم مزودًا بحبل للرفع ويمكنه سحب السباح المهدد بالانقراض إلى الشاطئ.
تعمل طائرات الإنقاذ بدون طيار باستخدام دوارات قابلة للإمالة، مما يسمح لها بالتحليق في أي اتجاه واتجاه تحتاجه.
تقول كيم إنها شعرت بالصدمة والسعادة لحصولها على الجائزة: “لقد شعرت وكأنها حلم أصبح حقيقة لأن IEEE كانت المنظمة التي طالما أردت أن أكون جزءًا منها.”
وقد قدمت مشروعها في اجتماعين لـ IEEE هذا العام: مؤتمر IEEE الدولي للتحكم والأتمتة ومؤتمر IEEE الدولي للتحكم الآلي والأنظمة الذكية.
تقول كيم إن بعض العقبات التي واجهتها في مشروعها جعلتها مهندسة أفضل.
وتقول: “إذا سارت الأمور على ما يرام، فلن يكون هناك الكثير لنتعلمه”. “ولكن إذا فشلت – مثل طيران طائرتك بدون طيار عن طريق الخطأ في منزل والديك، كما فعلت أنا – فستحصل على فرص للتعلم.”
تخطط لدراسة الهندسة الكهربائية أو الميكانيكية في الكلية. وتقول إنها ترغب في نهاية المطاف في بناء وإنتاج تقنيات على نطاق واسع تساعد المجتمعات بتكلفة منخفضة.
اكتشاف ثاني أكسيد الكربون في التربة
يقوم جهاز Carboflux من Sahiti Bulusu بقياس وتتبع مستويات الكربون في التربة لجمع البيانات لعلماء المناخ. لين بولبي
يعد ثاني أكسيد الكربون المفرط سببًا رئيسيًا للاحتباس الحراري وتغير المناخ، وفقًا لوكالة ناسا. يعد حرق الوقود الأحفوري مصدرًا بارزًا لثاني أكسيد الكربون، ولكن يمكن أيضًا إطلاقه من الأرض.
“لا يأخذ الناس في الحسبان الكميات الكبيرة من ثاني أكسيد الكربون2 يقول الفائز بالمركز الثاني ساهيتي بوسولو: “إنها تأتي من التربة”. “تدفق الكربون هو المعدل الذي يتم به ثاني أكسيد الكربون2 يتم تبادلها بين التربة والغلاف الجوي، ويمكن أن تمثل 80% من صافي تبادل الكربون في النظام البيئي.
بوسولو طالب في السنة الأخيرة في مدرسة Basis Independent الثانوية في فريمونت، كاليفورنيا.
تبادل الكربون في النظام البيئي هو نقل ثاني أكسيد الكربون بين الغلاف الجوي والبيئة المادية. ولأن التبادل لا يتم حسابه في كثير من الأحيان، فهناك فجوة في البيانات. لتوفير معلومات إضافية، أنشأت Busula شبكة Carboflux.
تم تصميم عقدة الاستشعار لقياس التدفق المعزز لثاني أكسيد الكربون2 وإضافتها إلى الشبكة العالمية لرصد النظام البيئي. يحتوي النظام على ثلاث وحدات فرعية رئيسية: غرفة التدفق، ومجموعة أجهزة استشعار تحت التربة، ووحدة تحكم دقيقة مع وحدة نقل البيانات. تحتوي غرفة التدفق المغلقة على أجهزة استشعار. عندما CO2 يتراكم في الغرفة، ويتم استخدام الزيادة الخطية في تركيز ثاني أكسيد الكربون لحساب تدفق الكربون. تستخدم الوحدة الفرعية الثانية طريقة التدرج، والتي تقيس التدفق باستخدام قانون فيك، بالنظر إلى ثاني أكسيد الكربون2 التدرج في التربة، وضربه بمعامل انتشارية التربة. يتم وضع أجهزة الاستشعار في الأرض على أعماق مختلفة لقياس التدرج.
يقول بولوسو: “يستخدم كاربوفلوكس تركيز الغاز بين الأعماق للتنبؤ بما سيكون عليه تدفق الكربون في التربة”.
النظام مؤتمت ويوفر البيانات في الوقت الحقيقي من خلال وحدات التحكم الدقيقة والمودم. وتقول إن الجهاز يدرس تدفق التربة، سواء فوق الأرض أو تحتها.
وتقول: “إنه قادر على التوسع محليًا وعالميًا، مما يساعد في تحديد مصادر الكربون المحلية ومصارف الكربون”. ويمكن للبيانات أيضًا أن تمنح العلماء منظورًا عالميًا واسع النطاق.
توصلت بولوسو إلى فكرتها بمساعدة المرشدين والأساتذة هيلين دالكه وإلعاد ليفينتال.
“لقد أخبروني عن نقص البيانات العالمية لتدفق الكربون، وعن فكرة إنشاء شبكة لثاني أكسيد الكربون2 يقول بولوسو: “أجهزة استشعار التدفق”. “هذه البيانات ضرورية لنمذجة المناخ واستراتيجيات التخفيف.
“لم أكن أعتقد أنني سأكون متحمسًا جدًا لمشروع ما. أنا أحب العلوم، لكنني لم أعتقد أبدًا أنني سأكون شخصًا يجلس تحت المطر والبرد لساعات محاولًا حل مشكلة ما. لقد استثمرت كثيرًا في هذا المشروع، وقد وصل حتى الآن.”
يخطط بولوسو للحصول على شهادة جامعية في علوم الكمبيوتر أو العلوم البيئية. وتقول إنها أيًا كان المجال الذي تختاره، فإنها تريد تحسين البيئة بالتكنولوجيا التي تبتكرها.
حصلت على منحة دراسية بقيمة 600 دولار لمشروعها.
اتصالات يمكن الوصول إليها لمرضى التصلب الجانبي الضموري
يستخدم Gaze Link، الذي طورته Xiangzhou Sun، تطبيقًا للهاتف المحمول وكاميرا وذكاءً اصطناعيًا لمساعدة المصابين بالتصلب الجانبي الضموري على التواصل من خلال حركات أعينهم. لين بولبي
يتطوع شيانغتشو “جوناس” صن لمساعدة الأشخاص المصابين بالتصلب الجانبي الضموري، المعروف أيضًا باسم مرض لو جيريج. بعد أن أمضى صن وعائلته بعض الوقت في مساعدة مرضى التصلب الجانبي الضموري ومساعدة مقدمي الرعاية في هونغ كونغ والولايات المتحدة، ألهمه إنشاء تطبيق جوال لمساعدتهم. وهو أحد كبار الطلاب في مدرسة ويب في كاليفورنيا، في كليرمونت.
أثناء عمله التطوعي، لاحظ أن مرضى التصلب الجانبي الضموري يواجهون صعوبة في التواصل بسبب المرض.
ويقول: “يدمر مرض التصلب الجانبي الضموري الخلايا العصبية في الجسم، ويفقد المرضى تدريجياً القدرة على المشي وتحريك أيديهم والتحدث”. “كان هدفي مع Gaze Link هو إنشاء تطبيق للهاتف المحمول يمكنه مساعدة مرضى التصلب الجانبي الضموري على كتابة الجمل بأعينهم فقط ودون مساعدة خارجية.”
يستخدم تطبيق الهاتف الذكي منخفض التكلفة التعرف على إيماءات العين، وتوليد الجمل بتقنية الذكاء الاصطناعي، وقدرات تحويل النص إلى كلام للسماح للأشخاص ذوي الإعاقة المرتبطين بمرض التصلب الجانبي الضموري (ALS) باستخدام الكاميرا الأمامية لهواتفهم للتواصل.
يعمل Gaze Link الآن بثلاث لغات: الإنجليزية والماندرين والإسبانية.
يتم تعيين إيماءات عين المستخدمين على الكلمات والنطق، ويتم دمج ميزة التنبؤ بالكلمة التالية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي.
إن شغف صن بمشروعه واضح.
يقول: “كانت اللحظة المفضلة لدي عندما أحضرت نموذجًا أوليًا من Gaze Link إلى أحد القائمين على الرعاية من جمعية التصلب الجانبي الضموري، وقد شعروا بسعادة غامرة”. “كانت تلك اللحظة عاطفية للغاية بالنسبة لي لأنني كنت مدفوعًا بهؤلاء المرضى. لقد أعطاني شعورًا كبيرًا بالإنجاز لأنني تمكنت أخيرًا من مساعدتهم.
حصلت صن على منحة دراسية بقيمة 400 دولار لحصولها على المركز الثالث.
ويقول إنه يخطط لاستخدام خبرته الهندسية لمساعدة الأشخاص ذوي الإعاقة. وهو شغوف بالتصميم والفنون البصرية أيضًا، ويقول إنه يأمل في دمجهما مع مهاراته الهندسية.
Gaze Link متاح من خلال Google Play.
طريقة شاملة للرمز
يوفر AuralStudio الخاص بـ Abhisek Shah طريقة للمبرمجين ذوي الإعاقة البصرية للبرمجة باستخدام لغة Rattle التي كتبها، والتي يمكن قراءتها بصوت عالٍ.لين بولبي
مُنحت جائزة الذكرى السنوية الخامسة والعشرين، وقدرها 1000 دولار أمريكي، لأبيشيك شاه، وهو طالب في مدرسة جرين ليفل الثانوية في كاري بولاية نورث كارولاينا.
في العام الماضي، عانى شاه من مشكلة مؤقتة في الرؤية، مما جعل النظر إلى شاشة الكمبيوتر شبه مستحيل، حتى لفترة قصيرة. بعد ذلك، أثناء زيارته لعائلته في وطنه الهند، حصل على فرصة للتفاعل مع بعض الطلاب في مدرسة للفتيات المكفوفات.
ويقول إنه خلال تفاعلاته مع الطلاب، أدرك أنهم مصممون ومندفعون ويريدون أن يكونوا مستقلين ماليًا. لم يفكر أحد حتى في العمل في مجال برمجة الكمبيوتر، معتقدًا أن ذلك محظور بسبب إعاقته البصرية، كما يقول.
وتساءل عما إذا كان هناك حل يمكن أن يساعد المكفوفين على البرمجة.
“كيف يمكننا إعادة تصميم وإعادة التفكير في الطريقة التي نبرمج بها اليوم؟” لقد سأل نفسه قبل أن يبتكر AuralStudio الخاص به. لقد أدرك أنه يستطيع الاستفادة من شغفه بالبرمجة بشكل جيد وأنشأ تطبيقًا برمجيًا لأولئك الذين يعانون من ضعف دائم في الرؤية.
تسمح بيئة تطوير AuralStudio الخاصة به للمبرمجين ذوي الإعاقة البصرية بكتابة النماذج الأولية وإنشائها وتشغيلها واختبارها.
يقول شاه: “تم تصميم كل هذا لمساعدة الأشخاص ذوي الإعاقة على تعلم البرمجة”.
إنه يلغي الحاجة إلى لوحة المفاتيح والماوس لصالح لوحة التحكم المخصصة. يتضمن خيار الصوت فقط لأولئك الذين لا يستطيعون استخدام أيديهم.
يستخدم اختبار Rattle، وهي لغة برمجة ابتكرها شاه ليتم قراءتها بصوت عالٍ، سواء من الكمبيوتر أو من المبرمج. يستخدم AuralStudio أيضًا الرسوم البيانية غير الدورية لتقديم التعليمات البرمجية، مما يجعلها أسهل وأكثر سهولة. كتب شاه خوارزمية تصحيح تلقائي مكونة من جزأين لمنع الهوموفونات والمتجانسات من التسبب في الأخطاء. تم ذلك من خلال دمج الذكاء الاصطناعي في التطبيق.
استخدم شاه لغات البرمجة Rust وC وJavaScript وPython. كان Raspberry Pi هو الجهاز الأساسي.
لقد عمل مع الطلاب ضعاف البصر من مدرسة الحاكم مورهيد في رالي، كارولاينا الشمالية، وقام بتعليمهم أساسيات البرمجة.
يقول: “كان الطلاب متحمسين جدًا للتعلم”. “إن رؤية شغفهم وإصرارهم وطبيعة عملهم الجاد كان أمرًا يثلج الصدر للغاية وربما كان أفضل جزء من هذا المشروع.”
يقول شاه إنه يخطط لدراسة علوم الكمبيوتر والأعمال.
ويقول: “إن أي شيء أقوم ببنائه سيكون له هدف نهائي وهو تحسين حياة الآخرين”.
