美國2011年度十佳中學生發明家

通過嚴格檢測和認真評比，美國推選出2011年10位最佳中學生發明家。他們敢于創新，在改進磁共振成像術、癌癥治療、汽車排氣系統清理、人類與機器人之間的互動通信等領域，卓有建樹。

No.1：阿利森·德納·布里克發明：智能手機水質測試儀

讀中學時，一次傾盆大雨頓時將布里克家鄉的大街小巷，變成了一片汪洋。公共官員警告說，洪水有可能把污水帶進供水系統。朋友打電話問她，有沒有檢查自來水是否安全的方法。

4年后，布里克完成了一項手機應用程序的設計，能判斷拍下的水樣品圖片中細菌的濃度。與目前需要18小時才能確定水樣品中化學物質和細菌含量的檢測試劑不同，布里克的手機測試系統能夠立即提供簡單明確的答案：要么水被污染，要么可以安全飲用。她還開發了一種閱讀和分析低分辨率的化學水樣照片中黃色像素強度的計算方法。

No.2：瑞安·埃里克森發明：便攜式太陽能海水淡化裝置

瑞安·埃里克森雖然生活在內陸沙漠地區，但卻對如何開發利用海洋雄心勃勃，并制訂了宏偉的計劃。2010年，阿聯酋和澳大利亞等國實施的一種大型海水淡化項目引起了他極大的興趣。該項目用于去除海水中的鹽和其他礦物質，使海水可以飲用。

受此啟發，他研制了一種能處理海水中有害細菌的自動化便攜式海水淡化裝置。該裝置只有0.085立方米大小，兩個人就能輕而易舉地抬起，主要由沙、木炭和塑料瓶等現成材料制成。海水經過沙和木炭層層過濾之后，進入一個沸騰室。排出的蒸汽被冷凝管冷卻并且由它收集起來，然后暴露在能殺死有害細菌的紫外線下。

No.3：帕拉姆·雅吉發明：汽車尾氣二氧化碳過濾系統

別的青少年領到駕證后，想到的只是兜風或駕車去商場。但17歲的帕拉姆·雅吉開車上路時，卻忍不住思索汽車排出的廢氣。他一直在研制一個可以安裝在排氣管上的二氧化碳捕獲系統。在雅吉的設計中，廢氣進入一個裝滿藻類的盒子里，利用發光二極管發出的光線進行光合作用，產生的水和氧氣最后從排氣管上的罐形容器里排出。

其他正在研究的捕獲系統使用過濾器或化學品來捕獲二氧化碳，這些材料必須不斷地更換補充。而雅吉的藻類系統卻很簡單，只需要種植更多的藻類。在2011年5月舉行的英特爾國際科技展覽會上，他的發明榮獲2011年美國環保局的“帕特里克·H·赫德可持續發展獎”。

No.4：愛德華多·費爾南德斯發明：3-D輔助機械手

自從5歲的愛德華多·費爾南德斯學會了如何把遙控車拆開以后，家里的小玩藝兒就不得安寧了，被拆得七零八落。他說：“不管是玩具，還是電池、電機，我都想知道它們是如何工作的。”

7年級時，他加入了為參加全國第一場比賽而組建的機器人研發團隊。在參與設計的機器人中，一個能把20厘米的球形體投擲到2.4米高的空中，另一個會踢足球，還有一個是水下自律式機器人。但

費爾南德斯說，迄今為止最滿意的“作品”是他帶領研制的EVROV機器手，它能在宇航員太空行走時協助抬起和搬動工具。EVROV機器手2010年獲得康拉德基金會的創新精神獎，很引人注目。

No.5：亞歷山大·吉爾伯特發明：提高磁共振成像術圖像對比度，使診斷更準確的技術

在亞歷山大·吉爾伯特大約6歲時，他的一個親人被診斷出患有多發性硬化癥。1年后，這位親人發現醫生們誤讀了她的磁共振成像術圖像。“當時我還小，不能完全理解誤診會給患者帶來如此之大的震驚。”他回憶說。

吉爾伯特15歲開始研究磁共振成像技術，高中二年級曾在國家健康研究所實習。在那里，吉爾伯特發現身體每個部分的細胞密度不同，信號強度也不同，如空氣的信號強度很淡，骨骼產生的信號圖像很睹，脂肪和骨髓產生明亮的圖像。他歸納出對這些差異做出解釋和提高圖像對比度的一整套規則系統，顯示難以識別的組織損傷，使醫生能夠更加準確地發現神經系統疾病的跡象。第二年夏天，吉爾伯特又開發另一種改善磁共振成像術圖像對比度的技術，使腦灰質的結構細節顯得更加清晰。

No.6：馬特·費得遜和布萊克·馬格拉夫發明：治癌新療法

5年級以來，馬特·費得遜和布萊克·馬格拉夫課余時間總在后院里鼓搗一些發明。升入高中一年級后，他們鄭重其事地進行實驗和研究。有一次，一位老師提到核電廠用錫做成的管座屏蔽存在缺陷，在某種程度上使輻射放大。正巧當時兩家都有癌癥患者，正在接受治療。他們想知道，能否把錫用作增加×射線初始劑量的次要劑量，使放射治療更有效。在生物實驗室里，馬特和布萊克把錫的微小顆粒注射到一個用酵母做成的模擬腫瘤中。當X射線擊中錫金屬時，它像核電廠錫做成的管座屏蔽一樣再次產生一輪輻射，但這次卻殺滅了額外的癌細胞。與常規放射治療相比，這種治療新法能使死亡的癌細胞增加20％，而每個病人的治療費用僅為60美分。

No.7：饒克·欽李發明：主動消除噪音，實現人類與機器人的語音交互作用

饒克·欽李自從2006年觀看了美國國防部高級研究計劃局的無人駕駛汽車挑戰賽的電視節目之后，便迷上了人工智能這個領域。中學時，她申請了一個在麻省理工學院的計算機科學和人工智能實驗室的暑期研究計劃——研發自動叉車“波基”(Pokey)，這是該實驗室當年的主要項目之一。

設計Pokey機器人的目的在于讓它去建筑工地工作，可它在處理人類語言的微妙語型變化時，尤其是在出現很多背景噪聲的情況下，存在很大的困難，無法區分口頭指令和與人類語音頻率相同的環境噪聲。在自學了如何把必要的數學和計算機科學運用到語音處理后，饒克·欽李開發出一種把背景噪聲過濾掉的新技術。它具有極大的應用潛力，不僅僅適用于Pokey叉車機器人。她希望有一天能利用這種新技術，開發出許多人工智能的產品，例如用音頻控制的輪椅。

No.8：哈維爾·費爾南德茲漢發明：多功能廢物、食品和能源系統

在日本參觀2005年世界博覽會時，哈維爾·費爾南德茲漢和他的家人碰巧訪問了“無國界醫生組織”策劃的模擬難民營。他深有感觸地說：“我不知道人們在沒有飲用水、食物和住所的情況下如何生活，我意識到以后要把研究重點放在可持續生活系統上。”

2009年，15歲的哈維爾開始把像水泵和沖水廁所一類現有的和改進的設備，整合成適合難民營和發展中國家小村莊使用的多功能系統。他的其他發明涉及到污水的處理，把包括甲烷在內的有害氣體變為藻類燃料，生產氧氣和能夠喂養牲畜的藻類。由于成績顯著，他獲得了“阿育王勒梅森優秀獎”。哈維爾還創建了“無國界發明家”和“創新鑄造廠”兩個青少年科研組織，他們在一起共同探討和研究饑餓、缺乏受教育機會和惡劣空氣質量等問題。

No.9：加布里埃爾·西伊發明：滿足DNA自動化組裝等項目要求的廉價液體處理新系統

9歲時，破格讀中學的加布里埃爾·西伊就加入了學校的機器人研發團隊。有一次，加布里埃爾參與了幾個商業液體處理系統的研究工作，這是使用機器臂和機械化吸量管測量、傳送和精確控制液體量的設備。它價格昂貴，高達1萬～5萬美元，一般的實驗室買不起。在大學的病理實驗室，加布里埃爾使用樂高可編程結構玩具指令發明了一個簡單的系統。在1年之內，他用卡耐基梅隆大學機器人實驗室硬件和自己編制的軟件完成了該系統的研發。它可以傳輸低至5微升液體量，以滿足像DNA自動化組裝等項目的要求。該系統成本僅750美元，普通大學和剛創業的公司都能負擔得起。該設備榮獲麻省理工學院2009年國際遺傳工程機器設計競賽的銀牌獎。

N.10：薩拉·沃爾茲發明：提高藻類生物燃料的效率

在很小的時候，沃爾茲就下決心要幫助人類廢除化石燃料。7年級時，她開始研究替代燃料。進入高一后，沃爾茲閱讀了有關藻類燃料的幾篇文章，開始測試麻籽油作為潛在生物燃料的可能性。她向本地的替代燃料能源公司和實驗室請教，使自己對有關的領域和設備熟悉起來，隨后建起了能在家里栽培藻類的光生物反應器和一種新型媒介。她操縱藻類的生長條件以限制氮素供應，認為這種操縱能提高一種酶的轉錄，這種酶也許可使藻類生產更多石油。下一步，沃爾茲將測試酶的轉錄是否會使藻類生產更多的石油，這將意味著提高每畝的石油產量。