Na lepšej budúcnosti vedy a techniky sa podieľajú aj slovenskí žiaci a študenti

Festival vedy a techniky (FVAT) je podujatie pre mladých ľudí pracujúcich vo svojom voľnom čase na vynálezoch či výskumoch, ktoré zlepšujú každodenný život. Stretnutie žiakov a študentov prebieha pravidelne už 24 rokov a naposledy sa uskutočnilo koncom minuloročného novembra. „Festival je výborná príležitosť prepájať žiakov stredných, ale aj základných škôl s vedcami zo SAV a univerzít, vytvoriť medzi nimi osobnejší vzťah a priblížiť im slovenskú vedu, aby sme pre nich zatraktívnili prírodovedné a technické odbory,“ uvádza Dávid Richter, riaditeľ žiackych súťaží AMAVET (Asociácie pre mládež, vedu a techniku) a organizátor Festivalu vedy a techniky. Mladých vynálezcov a výskumníkov si v AMAVET-e veľmi vážia, a preto im dávajú možnosť svoje projekty prezentovať v zahraničí, napríklad v USA, v niekoľkých európskych krajinách či v Rusku. Z posledného ročníka postupuje 17 mladých vedcov do celosvetových súťaží a v tomto článku predstavujeme spomedzi týchto prác tri ambiciózne projekty.

Výrobník plastu pre 3D tlač z PET fliaš

Autorom nápadu zameniť pôvodnú náplň do 3D tlačiarne za materiál z PET fliaš je stredoškolák Michal Trúchly zo Strednej priemyselnej školy dopravnej v Trnave. Pri úvahe o nie vždy efektívnej recyklácii všadeprítomného odpadu z plastových fliaš sa rozhodol vyskúšať ich potenciál v rôznych súčiastkach. Program pre 3D tlač prispôsobil novému materiálu z fliaš tak, aby z neho dokázal vytlačil rozličné produkty. „Prestavoval som hlavne teplotu, rýchlosť tlače a množstvo materiálu, ktorý sa má vytlačiť,“ popisuje stredoškolák.

Počas výskumu zistil, že PET sa len nepatrne líši od bežnej náplne do 3D tlačiarne. Oproti nej však vyzdvihuje pevnosť recyklovaných fliaš v namáhaných častiach: „Podarilo sa mi vytlačiť viacero ozubených kolies, ktoré slúžili ako náhrada za originálny diel a sú použiteľné napríklad pri oprave mixéra. Vyšlo mi aj zopár nádob pre dekoratívny účel, ale aj na potraviny, napríklad v podobe misiek na ovocie, čo iné plasty nedovoľujú. Taktiež som z neho skúsil vyrobiť samotné súčiastky 3D tlačiarne, nakoľko materiál odoláva vysokým teplotám,“ tvrdí Michal. Okrem environmentálneho aspektu ho teší aj fakt, že recykláciou plastových fliaš v 3D tlači sa dokážu znížiť náklady na výrobu niektorých súčiastok.

Mimo tejto práce sa Michal venuje 3D tlači už približne päť rokov a vlastní tri 3D tlačiarne. Naučil sa vyrobiť 3D tlačiareň na mieru, naprogramovať jej softvér a upraviť elektroniku: „Nemám problém vytlačiť podľa požiadavky akékoľvek konštrukčné súčiastky. Vyskúšal som si aj zložitejší projekt – vyrábal som časti pre autá, presnejšie mriežky do nárazníka.“ Z Festivalu vedy a techniky postúpil na ruskú vedeckú súťaž Vernadsky National Contest. „Dúfam, že sa mi podarí úspešne reprezentovať svoju školu, organizáciu AMAVET a hlavne našu krajinu,“ dodáva Michal.

Porovnanie komerčných a prírodných dezinfekčných prípravkov a ich vplyv na mikroorganizmy

Aktuálna epidemiologická situácia podnietila Lauru Ivančovú a Katarínu Fabuľovú sa zaujímať o hygienické návyky v spoločnosti spojené s antibakteriálnymi prostriedkami. Odpoveď na otázku, či ide u účinnosti dezinfekčných prípravkov len o marketingový ťah, sa rozhodli nájsť porovnaním vlastnoručne vyrobených produktov s tými, ktoré sú dostupné na trhu.

Na Festival vedy a techniky si prichystali sprej z esenciálneho oleja z levandule, výťažok z aloe vera a kubánskeho oregana. Aby bol sprej správnej konzistencie, obsahoval tiež benzylalkohol a glycerín. Keďže s projektom postupujú na americkú súťaž ISEF, ktorá sa koná v prvej polovici mája, rozhodli sa vyrobiť ešte mydlo a krém z kávy, levandule a cesnaku: „Káva má mierne dezinfekčné účinky, ale hlavne sme ju chceli využiť ako píling. Tým, že komerčné gély veľmi vysušujú ruky, tak sme skúšali vynájsť produkt, ktorý by bol nielen dezinfekčný, ale aj šetrný k pokožke,“ tvrdia mladé výskumníčky.

Ako pôsobia jednotlivé produkty, zisťovali Laura a Katarína cez odtlačky rúk na živnej pôde a porovnávali, ako veľmi sa odlišujú vzorky bez dezinfekcie a s použitím antibakteriálnych prípravkov. „Zistili sme, že komerčné dezinfekcie skutočne zabíjajú 99 % baktérií, ale taktiež obsahujú chemikálie, ktoré vysušujú pokožku na rukách. Koža si na prítomnosť látok z dezinfekcií zvykne a potom prestane produkovať vlastnú ochranu. Dospeli sme k záveru, že používanie gélov by malo byť skôr príležitostné,“ vysvetľujú, „z výskumu zároveň vyšlo, že nami vyrobené prípravky sú síce menej účinné, ale šetrnejšie k pokožke. Kombinovaným používaním nášho mydla, krému a spreju je možné docieliť rovnaký efekt účinnosti ako komerčnou dezinfekciou. Výhodou našich výrobkov je to, že pochádzajú z bežne dostupných surovín, a tak si ich ktokoľvek môže vyrobiť doma,“ tešia sa dievčatá z dostupnosti ich nápadu. Tiež upozorňujú na to, že mnohým ochoreniam predídeme správnym umývaním rúk mydlom aj bez následného použitia antibakteriálnych prípravkov.

Katka s Laurou sa jednohlasne zhodli v tom, že projekt získal na kvalite aj vďaka pomoci ich pani učiteľky Miriam Feretovej zo Spojenej školy sv. Mikuláša v Prešove: „Sme jej veľmi vďačné za to, že nás usmerňovala v práci a že nám ochotne dohadovala schôdzky na univerzitách v Košiciach, kde sme realizovali náš výskum. Jej prístup je úžasný a veľmi si ho vážime.“

Efektívna kamera s akcelerátorom násobenia tenzorov a optimalizovanou
architektúrou konvolučnej neurónovej siete

Konvolučná neurónová sieť (CNN) je pre laika pomerne neznámy termín, avšak vo svete technológie veľmi rozšírenou metódou riešenia rozličných problémov, ktoré sa týkajú každodenného života dvadsiateho prvého storočia. Využíva sa na rozpoznávanie tváre, samoriadiace automobily vďaka CNN segmentujú objekty premávky a v medicíne sa ňou rozpoznávajú abnormality ako sú napríklad rakovinové nádory. V priemysle dokáže zisťovať vady výrobkov a v poľnohospodárstve je využívaná pri zbere plodov, pretože dokáže extrahovať informácie z obrázkov. Už dnes je technológia pomerne precízna, avšak stredoškolákovi Jakubovi Gálovi zo Strednej priemyselnej školy strojníckej a elektrotechnickej v Nitre chýba dostatočná rýchlosť pri presnosti detekcie objektov. V projekte preto skonštruoval vlastnú CNN, ktorú použil na svojom robotovi. Jeho súčasťou je aj kamera, ktorá s konvolučnou neurónovou sieťou úzko spolupracuje.

„Robota som vytvoril na súťaž Junior Open Socker, kde hrajú proti sebe autonómni roboti futbal a cieľom je nastrieľať čo najviac gólov do súperovej bránky. Aby to robot dokázal, musí vedieť detegovať pozície objektov nachádzajúcich sa na hracej ploche, teda loptu, bránky, spoluhráča a súperových robotov. Na to používam kameru, ktorej obraz následne spracúvam prostredníctvom vlastnej architektúry CNN, vďaka čomu má moje riešenie vyššiu presnosť. Následne som vytvoril aj vlastnú kameru, ktorá sa dá použiť na riešenie veľkého počtu problémov v strojovom videní a robotike,“ popisuje autor projektu. Téme sietí sa Jakub venuje už dlhodobo a projekt ďalej rozvíja nielen pre postup do medzinárodnej súťaže EUCYS: „Celá moja práca je open source (voľne prístupný software, pozn. red.) a nájsť ju môžete na tejto stránke. Už dnes pomáha rôznym vedcom vo svete, záujem o ňu prejavil napríklad americký profesor na navigáciu dronov. V budúcnosti chcem sprístupniť kameru komerčne s nádejou, že prispeje k efektívnejším technologickým riešeniam, ktoré sa môžu odraziť na rýchlejších zariadeniach s vyššou presnosťou najmä v autonómnej robotike,“ hovorí Jakub.

O intelektuálnom prínose Festivalu vedy a techniky nepochybujú ani samotní súťažiaci. Lauru s Katarínou nadchlo, koľko ambicióznych mladých ľudí sa okolo nich pohybovalo a so smiechom spomínajú na podujatie: „Keď sme prišli k projektom o fyzike, veľmi nás inšpirovalo nadšenie našich kolegov. Síce sme im takmer nič nerozumeli, ale veľmi sa nám páčil ich zápal nám svoju prácu priblížiť. Festival vedy a techniky je jeden z našich najlepších zážitkov.“ Michala potešila komunikácia s hodnotiacou komisiou, ktorá bola síce prísna, avšak stále veľmi priateľská. Jakub tvrdí, že sa mu naskytla možnosť spoznať odborníkov z rôznych oblastí a na festivale sa cítil príjemne: „Som vďačný, že AMAVET organizuje takúto skvelú súťaž, čím dáva možnosť žiakom prezentovať svoje práce aj na svetových súťažiach,“ uzatvára. Všetci súťažiaci momentálne zdokonaľujú svoje práce, aby ich mohli v čo najlepšej forme predstaviť na medzinárodných podujatiach, ktoré ich čakajú o pár mesiacov.

Postup projektov súťažiacich na medzinárodné súťaže

Ďalšie zaujímavé projekty a postup všetkých výhercov 24. ročníka Festivalu vedy a techniky môžete nájsť na tomto odkaze: https://www.festivalvedy.sk/wp2/festival-vedy-a-techniky-amavet-2021-vysledky-24-rocnika/.