美国2011年度十佳中学生发明家

通过严格检测和认真评比，美国推选出2011年10位最佳中学生发明家。他们敢于创新，在改进磁共振成像术、癌症治疗、汽车排气系统清理、人类与机器人之间的互动通信等领域，卓有建树。

No.1：阿利森·德纳·布里克发明：智能手机水质测试仪

读中学时，一次倾盆大雨顿时将布里克家乡的大街小巷，变成了一片汪洋。公共官员警告说，洪水有可能把污水带进供水系统。朋友打电话问她，有没有检查自来水是否安全的方法。

4年后，布里克完成了一项手机应用程序的设计，能判断拍下的水样品图片中细菌的浓度。与目前需要18小时才能确定水样品中化学物质和细菌含量的检测试剂不同，布里克的手机测试系统能够立即提供简单明确的答案：要么水被污染，要么可以安全饮用。她还开发了一种阅读和分析低分辨率的化学水样照片中黄色像素强度的计算方法。

No.2：瑞安·埃里克森发明：便携式太阳能海水淡化装置

瑞安·埃里克森虽然生活在内陆沙漠地区，但却对如何开发利用海洋雄心勃勃，并制订了宏伟的计划。2010年，阿联酋和澳大利亚等国实施的一种大型海水淡化项目引起了他极大的兴趣。该项目用于去除海水中的盐和其他矿物质，使海水可以饮用。

受此启发，他研制了一种能处理海水中有害细菌的自动化便携式海水淡化装置。该装置只有0.085立方米大小，两个人就能轻而易举地抬起，主要由沙、木炭和塑料瓶等现成材料制成。海水经过沙和木炭层层过滤之后，进入一个沸腾室。排出的蒸汽被冷凝管冷却并且由它收集起来，然后暴露在能杀死有害细菌的紫外线下。

No.3：帕拉姆·雅吉发明：汽车尾气二氧化碳过滤系统

别的青少年领到驾证后，想到的只是兜风或驾车去商场。但17岁的帕拉姆·雅吉开车上路时，却忍不住思索汽车排出的废气。他一直在研制一个可以安装在排气管上的二氧化碳捕获系统。在雅吉的设计中，废气进入一个装满藻类的盒子里，利用发光二极管发出的光线进行光合作用，产生的水和氧气最后从排气管上的罐形容器里排出。

其他正在研究的捕获系统使用过滤器或化学品来捕获二氧化碳，这些材料必须不断地更换补充。而雅吉的藻类系统却很简单，只需要种植更多的藻类。在2011年5月举行的英特尔国际科技展览会上，他的发明荣获2011年美国环保局的“帕特里克·H·赫德可持续发展奖”。

No.4：爱德华多·费尔南德斯发明：3-D辅助机械手

自从5岁的爱德华多·费尔南德斯学会了如何把遥控车拆开以后，家里的小玩艺儿就不得安宁了，被拆得七零八落。他说：“不管是玩具，还是电池、电机，我都想知道它们是如何工作的。”

7年级时，他加入了为参加全国第一场比赛而组建的机器人研发团队。在参与设计的机器人中，一个能把20厘米的球形体投掷到2.4米高的空中，另一个会踢足球，还有一个是水下自律式机器人。但

费尔南德斯说，迄今为止最满意的“作品”是他带领研制的EVROV机器手，它能在宇航员太空行走时协助抬起和搬动工具。EVROV机器手2010年获得康拉德基金会的创新精神奖，很引人注目。

No.5：亚历山大·吉尔伯特发明：提高磁共振成像术图像对比度，使诊断更准确的技术

在亚历山大·吉尔伯特大约6岁时，他的一个亲人被诊断出患有多发性硬化症。1年后，这位亲人发现医生们误读了她的磁共振成像术图像。“当时我还小，不能完全理解误诊会给患者带来如此之大的震惊。”他回忆说。

吉尔伯特15岁开始研究磁共振成像技术，高中二年级曾在国家健康研究所实习。在那里，吉尔伯特发现身体每个部分的细胞密度不同，信号强度也不同，如空气的信号强度很淡，骨骼产生的信号图像很睹，脂肪和骨髓产生明亮的图像。他归纳出对这些差异做出解释和提高图像对比度的一整套规则系统，显示难以识别的组织损伤，使医生能够更加准确地发现神经系统疾病的迹象。第二年夏天，吉尔伯特又开发另一种改善磁共振成像术图像对比度的技术，使脑灰质的结构细节显得更加清晰。

No.6：马特·费得逊和布莱克·马格拉夫发明：治癌新疗法

5年级以来，马特·费得逊和布莱克·马格拉夫课余时间总在后院里鼓捣一些发明。升入高中一年级后，他们郑重其事地进行实验和研究。有一次，一位老师提到核电厂用锡做成的管座屏蔽存在缺陷，在某种程度上使辐射放大。正巧当时两家都有癌症患者，正在接受治疗。他们想知道，能否把锡用作增加×射线初始剂量的次要剂量，使放射治疗更有效。在生物实验室里，马特和布莱克把锡的微小颗粒注射到一个用酵母做成的模拟肿瘤中。当X射线击中锡金属时，它像核电厂锡做成的管座屏蔽一样再次产生一轮辐射，但这次却杀灭了额外的癌细胞。与常规放射治疗相比，这种治疗新法能使死亡的癌细胞增加20％，而每个病人的治疗费用仅为60美分。

No.7：饶克·钦李发明：主动消除噪音，实现人类与机器人的语音交互作用

饶克·钦李自从2006年观看了美国国防部高级研究计划局的无人驾驶汽车挑战赛的电视节目之后，便迷上了人工智能这个领域。中学时，她申请了一个在麻省理工学院的计算机科学和人工智能实验室的暑期研究计划——研发自动叉车“波基”(Pokey)，这是该实验室当年的主要项目之一。

设计Pokey机器人的目的在于让它去建筑工地工作，可它在处理人类语言的微妙语型变化时，尤其是在出现很多背景噪声的情况下，存在很大的困难，无法区分口头指令和与人类语音频率相同的环境噪声。在自学了如何把必要的数学和计算机科学运用到语音处理后，饶克·钦李开发出一种把背景噪声过滤掉的新技术。它具有极大的应用潜力，不仅仅适用于Pokey叉车机器人。她希望有一天能利用这种新技术，开发出许多人工智能的产品，例如用音频控制的轮椅。

No.8：哈维尔·费尔南德兹汉发明：多功能废物、食品和能源系统

在日本参观2005年世界博览会时，哈维尔·费尔南德兹汉和他的家人碰巧访问了“无国界医生组织”策划的模拟难民营。他深有感触地说：“我不知道人们在没有饮用水、食物和住所的情况下如何生活，我意识到以后要把研究重点放在可持续生活系统上。”

2009年，15岁的哈维尔开始把像水泵和冲水厕所一类现有的和改进的设备，整合成适合难民营和发展中国家小村庄使用的多功能系统。他的其他发明涉及到污水的处理，把包括甲烷在内的有害气体变为藻类燃料，生产氧气和能够喂养牲畜的藻类。由于成绩显著，他获得了“阿育王勒梅森优秀奖”。哈维尔还创建了“无国界发明家”和“创新铸造厂”两个青少年科研组织，他们在一起共同探讨和研究饥饿、缺乏受教育机会和恶劣空气质量等问题。

No.9：加布里埃尔·西伊发明：满足DNA自动化组装等项目要求的廉价液体处理新系统

9岁时，破格读中学的加布里埃尔·西伊就加入了学校的机器人研发团队。有一次，加布里埃尔参与了几个商业液体处理系统的研究工作，这是使用机器臂和机械化吸量管测量、传送和精确控制液体量的设备。它价格昂贵，高达1万～5万美元，一般的实验室买不起。在大学的病理实验室，加布里埃尔使用乐高可编程结构玩具指令发明了一个简单的系统。在1年之内，他用卡耐基梅隆大学机器人实验室硬件和自己编制的软件完成了该系统的研发。它可以传输低至5微升液体量，以满足像DNA自动化组装等项目的要求。该系统成本仅750美元，普通大学和刚创业的公司都能负担得起。该设备荣获麻省理工学院2009年国际遗传工程机器设计竞赛的银牌奖。

N.10：萨拉·沃尔兹发明：提高藻类生物燃料的效率

在很小的时候，沃尔兹就下决心要帮助人类废除化石燃料。7年级时，她开始研究替代燃料。进入高一后，沃尔兹阅读了有关藻类燃料的几篇文章，开始测试麻籽油作为潜在生物燃料的可能性。她向本地的替代燃料能源公司和实验室请教，使自己对有关的领域和设备熟悉起来，随后建起了能在家里栽培藻类的光生物反应器和一种新型媒介。她操纵藻类的生长条件以限制氮素供应，认为这种操纵能提高一种酶的转录，这种酶也许可使藻类生产更多石油。下一步，沃尔兹将测试酶的转录是否会使藻类生产更多的石油，这将意味着提高每亩的石油产量。