Čeští studenti excelovali na světové soutěži pro mladé vědce Intel ISEF

Intel ISEF (Intel International Science and Engineering Fair) je největší a jedinou celosvětovou soutěží pro studenty středních škol. Jde o program Společnosti pro vědu a společnost a jeho cílem je inspirovat studenty k řešení náročných otázek vědy a problémů blízké budoucnosti.

·Letošní ročník veletrhu probíhá v kalifornském Los Angeles v termínu od 9. do 13. května. Účastní se ho 1537 studentů středních škol z 65 zemí, kteří zde představí více než 1200 projektů a budou soutěžit o téměř 4 miliony amerických dolarů.Z České republiky se loňského ročníku zúčastnilo osm studentů.

Finalisté Mezinárodního vědeckotechnického veletrhu jsou každoročně vybíráni v přibližně 450 spřízněných soutěžích, které probíhají po celém světě. Vyžaduje se, aby projekty finalistů řešily významné vědecké problémy, které reagují na globální výzvy dnešního světa. Projekty zastupují široké spektrum vědeckých disciplín a jsou posuzovány v následujících kategoriích.

Věda o zvířatech

Věda o zemi

Matematika

Behaviorální a společenské vědy

Energie a doprava

Lékařství a zdravotnictví

Správa životního prostředí

Inženýrství: elektronické i mechanické

Buněčná a molekulární biologie

Fyzika a astronomie

Ekologie

Chemie

Vědy o rostlinách

Počítačová věda

Mikrobiologie

Biochemie

Inženýrství: materiály a bioinženýrství

Společnost pro vědu a společnost (Society for Science & the Public, SSP) je nezisková organizace, jež se angažuje v oblasti vědeckého výzkumu a vzdělávání. Společnost organizuje Mezinárodní vědeckotechnický veletrh od jeho založení v roce 1950.

Ceny Intel ISEF

Sponzorem Intel ISEF je Nadace společnosti Intel, která na ceny věnuje téměř 4 miliony amerických dolarů. Letos bude podruhé v historii předána Cena Gordona Moorea – jde o hlavní cenu ve výši 75 tisíc amerických dolarů. Uděluje ji Nadace společnosti Intel. Dva další finalisté obdrží Cenu společnosti Intel pro mladé vědce ve výši 50 tisíc amerických dolarů.

Z dalších cen udělovaných každoročně na Intel ISEF jmenujme následující:

  • Vítěz kategorie: porota vyhlašuje vítěze jednotlivých kategorií. V každé ze sedmnácti kategorií je vybrán jeden vítěz, který obdrží cenu Intel ve výši 5000 dolarů. Škola, z níž vítěz pochází, navíc dostane grant ve výši 1000 dolarů na výzkum. Z vítězů jednotlivých kategorií vzejde držitel Ceny Gordona Moorea a dva držitelé Ceny společnosti Intel pro mladé vědce.
  • Dudley R. Herschbach SIYSS Award
    Tři vítězové, vybraní z vítězů jednotlivých kategorií, získají možnost účasti na Seaborgově semináři ve Stockholmu, který se koná každoročně u příležitosti udílení Nobelových cen.
  • Zvláštní cena CERN
    Dvanáct finalistů bude mít možnost navštívit ženevské ústředí CERN, Evropské středisko pro jaderný výzkum, kde se setká s vědci a bude moci být u experimentů.
  • Granty
    Společnost Intel nabízí granty pro první, druhé, třetí a čtvrté místo v každé kategorii. Granty jsou ve výši 3000, 1500, 1000 a 500 dolarů.
  • Soutěž Evropské unie pro mladé vědce
    Členové nejlepšího týmu získají účast v Soutěži EU pro mladé vědce. Soutěž je sponzorována Nadací společnosti Intel a účastníkům budou hrazeny veškeré výdaje.
  • Cena Weizmannova vědeckého institutu
    Výbor vybere jednoho z finalistů, který získá stipendium a čtyřtýdenní pobyt ve Weizmannově vědeckém institutu v izraelském Rehovotu.
  • Národní vzdělávací středisko na Tchaj-wanu
    Dva finalisté získají možnost účasti na Mezinárodním vědeckém veletrhu na Tchaj-wanu.

Vedle toho organizace zastupující širokou škálu vědeckých disciplín udělí stovky dalších cen, stipendií a stáží. Celková hodnota těchto programů dosahuje každoročně téměř 4 milionů dolarů.

Informace o účastnících z České republiky

Ústřední komise SOČ a Asociace pro mládež, vědu a techniku Amavet o.s. vybraly společně s partnerem soutěže, společností Intel, a garantem soutěže, jímž je NIDM MŠMT, na základě doporučení odborných porot celkem šest prací, z toho pět individuálních a jednu práci týmovou. Autoři těchto prací dostali možnost obhajovat 9. až 13. května svoje projekty ve finále soutěže Intel ISEF v kalifornském Los Angeles. Celkem se letošního ročníku ISEF zúčastní sedm studentů z České republiky.

Základní hodnotící kritéria pro výběr finalistů při posuzování jejich soutěžních prací a jejich prezentací byla následující:

  1. zařaditelnost práce do vyhlášených oborů zahraničních soutěží
  2. přínos práce – myšlenka, nápad, novost prezentovaných výstupů
  3. znalost angličtiny a úroveň prezentace

Individuální práce:

Autor: Tomáš Svoboda
Název práce: Přenosný rentgen a CT skener
Škola: Střední průmyslová škola elektrotechnická Brno

Projekt se zabývá návrhem a provedením přenosného rentgenu a CT skeneru. Jako rentgenový zářič je použitý zářič z vyřazeného zubařského rentgenu. Je propojený s digitální kamerou, která poskytuje snímky ve vysokém rozlišení. Celé zařízení je řízeno mikroprocesorem tak, že pořízené snímky jsou ukládány na běžné paměťové karty. Pro PC autor napsal program, který z těchto snímků dokáže generovat CT snímky. Funkčnost zařízení autor testoval na snímcích přerušeného vlákna v pojistce nebo přerušeného vývodu mikroprocesoru. To naznačuje možné využití přístroje k detekci skrytých poruch. Ale také při výuce, v medicíně. Důležitá je snadná přenositelnost přístroje, takže je možné jej využít například přímo u dopravních nehod.

Autor: Filip Naiser
Název práce: Eye-Controlled Cursor
Škola: Gymnázium Aloise Jiráska v Litomyšli

Tento software umožňuje uživateli ovládat kurzor myši pouze pomocí pohybů oční snímaných webkamerou, která je nějakým způsobem uchycena k hlavě (např. jepřipevněna k čepici, která se jednoduše nasadí na hlavu).

Prvotním impulsem k zahájení práce byl záměr usnadnit a zprostředkovat komunikaci handicapovaným osobám. Byl jsem si vědom existence podobných zařízení (ovšem neviděl jsem je používané v praxi), cílem tedy bylo vytvořit cenově dostupný a v praxi uplatnitelný software. Použití běžných algoritmů (např. detekce hran (Canny, Sobel...) a následné porovnávání obrazu a masky CrossCorrelation etc. nebylo kvůli časové náročnosti a pro daný problém nízké úspěšnosti možné.

Musel jsem vymyslet nějaký vlastní způsob detekce směru pohybu. V první fázi pouze statistickým porovnáváním dat se snímky vytvořenými v kalibraci, později však přišla na řadu detekce zornice a zavřeného oka. Vyhodnocený směr, intenzita a při zavření oka časový interval pak předává parametry funkcím pro práci s myší. Pohybovat se lze v osmi směrech (vhodné pro softwarovou klávesnici) či joystickově. Zavření oka v závislosti na časovém intervalu pak spouští funkce levý/pravý click a drag&drop. Eye-Controlled Cursor začínají využívat lidé s motorickým postižením. Především díky nízkým nákladům, možnosti použít obyčejné PC a také proto, že dokáže nahradit celou myš a obsahuje softwarovou klávesnici. Je možné, že najde své uplatnění i v průmyslu (ovládání zařízení, kde není prostor, nebo čas pro ovládání myši či klávesnice).

Autor: Tereza Agáta Veselá
Název práce: Porovnání kvality spermatu u mužů dle věku, povolání a místa bydliště
Škola: Gymnázium Brno-Řečkovice

Práce je zaměřena na téma mužské fertility, která patří k často zmiňovaným civilizačním problémům. Zaměřila jsem se na porovnání kvality spermatu u mužů dle věku, povolání a místa bydliště. Pracovala jsem asi se 4000 vzorky, z nichž jsem asi 100 zpracovala sama. Mezi porovnávanými parametry ejakulátu byl objem, koncentrace spermií, podíl progresivně pohyblivých spermií, podíl nepohyblivých spermií a také morfologie.

Nejprve jsem provedla vyšetření přibližně 100 spermiogramů. Výsledky jsem zaznamenala do formulářů, poté do počítačové databáze a nakonec do tabulek v Excelu. Vytvořila jsem 50 grafů, každý jsem podrobně popsala.

Z porovnávání vyšlo, že všechna tato kritéria významně ovlivňují parametry spermiogramu.S věkem se kvalita ejakulátu zhoršuje nejvíce. Muži, kteří vykonávají psychicky náročná a sedavá povolání, mají horší parametry spermiogramu, než muži, kteří vykonávají práci v pohybu a jsou na čerstvém vzduchu. Jako nejhorší vyšla z celkového porovnání profese vědeckého pracovníka a umělce.

Z posledního porovnání - dle místa bydliště - vyšla také jistá závislost. Je však nejméně výrazná ze všech závislostí. Lze ale tvrdit, že muži z okresů s lepšími životními podmínkami a tudíž i zdravějším životním prostředím, mají kvalitnější ejakulát. Naopak muži, žijící v oblastech s větší průmyslovou výrobou, mají ejakulát méně kvalitní. Muži s nejlepší kvalitou ejakulátu jsou v okresech Ústí nad Orlicí a Uherské Hradiště.

V práci jsem splnila dané cíle. Porovnala jsem spermiogramy dle daných kritérií a z výsledků získala potřebné závěry.

Autor: Charlota Blunárová
Název práce: Dětský mobilní telefon EFFY
Škola: Gymnázium Vyškov

Cílem práce bylo navrhnout design dětského mobilního telefonu, který bude splňovat estetické i ergonomické požadavky, a vyrobit jeho model. Mobilní telefon je určený dětem předškolního a školního věku prvního stupně základní školy, tedy od 6 do 11 let. 3D vícedílný model mobilního telefonu EFFY byl vytvořen ve studentské verzi programu Autodesk Inventor 2010. Metodou Rapid Prototyping byl vytisknut master model, pro který byly vyrobeny silikonové formy. Z nich se následně technologií vakuového odlévání plastů odlily všechny části. Česká firma zabývající se výrobou mobilních telefonů vybavila tento telefon elektronickou jednotkou tak, aby vznikl funkční prototyp telefonu.

Autor: Erika Gedeonová
Název práce: Nové způsoby v diagnostice Asthma Bronchiale
Škola: Sportovní gymnázium Kladno

Práce se zabývá přípravou a charakterizací imunomagnetických nanočástic, které slouží k separaci biomarkerů Asthma Bronchiale – cysteinylovaných leukotrienů z kondenzátu vydechovaného vzduchu. Na klinických testech bylo prokázáno, že koncentrace biomarkerů u zdravých pacientů byly podstatně odlišné od koncentrace lidí s Asthma Bronchiale. Výzkum je užitečný tím, že pomáhá najít způsob, jak vyrobit specifické diagnostické pásky, které by byly laicky použitelné a dokázaly s využitím vydechovaného vzduchu zachytit počáteční stádium této nemoci.

Kolektivní práce

Autoři: Marek Kovář, Tomáš Peták
Název: Studie struktury a mechanických vlastností reaktorové oceli pro VVER 440 a výpočet životnosti jaderných reaktorů
Škola: Gymnázium Karla Sladkovského, Praha 3

V miniprojektu jsme uskutečnili kompletní metalografický rozbor oceli 24CrMoV5-5 (žárupevná Cr-Mo-V konstrukční ocel - velmi podobná originální reaktorové oceli) a teoretický vypočet stanovení životnosti tlakovodní reaktorové nádoby VVER-440 typu 213. Z důvodu nedostupnosti originálního materiálu jsme použili tuto ocel doporučenou KMAT FJFI. Naše roční projektová práce probíhala za spolupráce FJFI ČVUT Praha, JE Temelín a Škoda JS Plzeň. Motivací naší práce bylo získat nové informace a zkušenosti z oboru materiálového inženýrství a jaderné energetiky.

Provedli jsme tepelné zpracování materiálu, vytvořili metalografické výbrusy, které jsme pozorovali pod metalografickým optickým mikroskopem (použití stereologie) a pod elektronovým řádkovacím mikroskopem, kde jsme zjišťovali přechody tvárného a křehkého lomu a jejich inicializaci. Vytvořili jsme fotografie lomů a struktury materiálu. Na základě Charpyho zkoušky vrubové houževnatosti jsme získali přechodovou křivku a určili přechodovou teplotu na 44,5°C, pomocí které jsme provedli teoretický výpočet životnosti reaktorové nádoby. Zjistili jsme, že velmi důležitý byl vliv tepelného zpracování a chemického složení materiálu na jeho mechanické a fyzikální vlastnosti. Všechny naměřené a vypočtené hodnoty jsme porovnávali s materiálovým listem a vědeckými výzkumnými výsledky v daném oboru.

V naší práci jsme se také detailně zajímali o svědečný program TRN typu VVER 440 (i 1000), kde jsme se pokusili o ucelené sepsání této problematiky ze znalostí, které jsme získávali nejen na jednotlivých výzkumných pracovištích, ale i z praxe (jaderné elektrárny).

V závěru můžeme konstatovat, že námi zkoumaná ocel by v podmínkách panujících uvnitř reaktorové nádoby dlouho neodolávala, jelikož je to ocel určená pro tlakovodní nádoby, ale bez radiačního zatížení.

Musíme říci, že obdobné práce jsou velmi důležité pro vytvoření nových lepších typů reaktorové ocelim jako například EUROFER, který je nyní ve fázi vývoje.

Studie je zdařilým příspěvkem k problematice bezpečnosti a ekonomičnosti provozu jaderných zařízení v oblasti výroby elektrické energie. Především v souvislosti k současnému celosvětově rostoucímu ekonomicko-politickému zájmu o rozvoj jaderné energetiky je problematika zvyšování životnosti jaderných reaktorů při zachování spolehlivé bezpečnosti jeho provozu velmi aktuální. Vliv neutronového záření na změny mechanických vlastností materiálu reaktorové nádoby není z vědeckého hlediska experimentálně ani teoreticky dostatečně zmapován, přestože je jeho vliv na pružnostně - pevnostní vlastnosti reaktorové oceli dominantní. Hlubším poznáním vlivu neutronových fluencí na změny strukturních vlastností materiálů bychom výrazně přispěli k prodloužení životnosti TRN při zajištění bezpečnosti jejich provozu.

Úspěchy studentů z ČR v soutěži Intel ISEF (od roku 2005)

2010

Patrik Čermák, Střední průmyslová škola elektrotechnická v Pardubicích, 3. místo v kategorii Materiály a bioinženýrství za projekt Perspektivní termoelektrické teluridy

Jan Paták, Martin Ron a Jan Mareš, Gymnázium v Sušici, 3. místo v kategorii týmových projektů oboru mechanického inženýrství za projekt Vertikální navíjecí stroj řízený počítačem

2009

Marek Votroubek, Petr Bubeníček a Jan Král, Gymnázium Litomyšl, 1. místo v kategorii týmových projektů za práci EiMSA Robot

Jan Nezval, SOŠ průmyslová a SOU strojírenské Prostějov, 4. místo v kategorii hlavních cen oboru elektrické a mechanické inženýrství za práci Robot na ohýbání drátů

Jan Justra, Gymnázium Brno-Řečkovice, Zvláštní cena National Collegiate Investors and Innovators Alliance/Lemelson Foundation v oboru ekologie za práci Obsah antibiotik ve vodě

Vojtěch Vít a Štěpán Šindelář, Gymnázium Arabská, Praha 6, Zvláštní cena asociace počítačových firem v oboru počítačová věda za práci Smart Framework – řešení pro nové webové projekty

2007

Tomáš Nezval, SOŠ průmyslová a SOU strojírenské Prostějov, 3. místo v kategorii hlavních cen v oboru elektrické a mechanické inženýrství za práci Automatický rybář řízený dvěma mikrokontroléry PIC 16F876A

2005

Zuzana Tvarůžková z Kroměříže 1. místo v kategorii hlavních cen v oboru botanika za práci Fungicidní účinnost rostlinných extraktů na houbové choroby obilnin v in vivo kulturách a jejich vliv na intenzitu fluorescence a dynamiku nárůstu sušiny zrna pšenice ozimé

Marek Blahuš, Gymnázium Uherské Hradiště, 4. místo v kategorii hlavních cen v oboru počítačové vědy, zvláštní cena American Association for Artificial Intelligence za práci Identifikace jazyka textu statistickými charakteristikami

Jan Šváb z Prahy, 4. místo v kategorii hlavních cen v oboru inženýrství a zvláštní cena za práci Elektronické řešení optického datového pojítka SLDL10M v1.3 pro

Témata článku: Microsoft Office, Excel, Los Angeles, Cern, Grant