2023年3M国际青年科学家挑战赛赛事安排说明

3M国际青年科学家挑战赛 是一项激发和挑战中学生创造性思维，并鼓励运用STEM的知识去解决现实问题的比赛。比赛最早是在1999年由 Discovery Communications 首次发起，2008年 Discovery Education 与3M携手合作，旨在培养下一代问题解决者，并为学生提供了直接与3M科学家合作的独特机会。

3M青年科学家挑战赛每年举办一次，邀请5-8年级的学生提交1-2分钟的视频，介绍解决日常问题的独特解决方案，展示利用科学技术创新创造的能力，最终获胜者将有机会赢得接受科学家一对一的研究指导和 25,000 美元大奖。之前的挑战赛曾涌现出许多创造性的解决方案，包括节水、噪声污染、能源消耗和提高公共交通效率等。2023留学汇“小小科学家”一对一独家科学指导方案，旨在激发学生们对科学的兴趣，独立完成一项属于自己的小作品并提交参加3M科学赛。

# 比赛时间 #

挑战开始：2022 年 12 月 7 日

挑战结束：2023 年 4 月 27 日

决赛入围者和国家优异奖获得者公告：2023 年 6 月

决赛：2023 年 10 月

获奖名单公布：2023 年 10 月

# 适合学生 #

在美国50个州就读的，想要用科学和创新解决现实世界的问题，5-8年级学生们。

# 竞赛内容 #

参加挑战赛不需要制作原型机或依赖高端实验室，学生围绕解决一个对他们、学校、家庭或社区产生积极影响的问题，用手机或简单的数码相机创作1〜2分钟的视频，交流想法背后的科学，评委根据创造力、科学知识和有效的沟通技巧进行评判。

# 推荐主题 #

比赛不限制参赛作品主题，推荐以STEM领域为主导，你将如何：

改善未来的生活

改善人类健康

改善安全性

改善流动性

改善地球环境

改善能源消耗

改善社区

……

# 竞赛奖项 #

Grand Prize Winner 大奖获得者

Two Runner-Up Prizes 杰出获胜者

Improving Lives Award 最佳改善生活奖

Finalists 决赛入围者

State Merit Winners 州赛获胜者

Honorable Mention 荣誉获胜者

# 评分设置 #

创造力（占分数的 30%）

独创性和创新思维。

科学知识（占分数的 30%）

将 STEM 原则应用于真正的挑战。

说服力和有效沟通（占分数的 20%）

展示热情和研究。

整体表现（占分数的 20%）

连接所有点以激励他人。

# 参赛收获 #

1、竞争超级大奖，奖金25,000美元，这将是你人生中一次难忘的科学研究学习经历；

2、决赛入围者们将有机会跟随著名的3M高管和科学家一对一学习交流；

3、找到志同道合的小伙伴们，参与这项活动的同学们都是对科学活动充满热情的；

4、在这项活动过程中，你将突破现实教室的壁垒，走进联动的新世界；

5、你的竞争对手的创新想法，真的会对现实世界产生影响带来改变；

6、决赛入围者将他们的视频比赛创意呈现给杰出的评审团；

7、在这项互动中没有传统的教科书，你可以天马行空，发挥你的创造力和想象力；

8、决赛入围者们将有机会会见3M的高管和科学家们；

9、这项活动将带领你走进科学世界，并成为你的活动履历中重要的一项，对你的升学和科学学习之路产生重要影响；

10、在这里，你将有可能会成为美国的下一位杰出青年科学家。

# 往届获奖作品 #

Marietta在全国青年科学家比赛中获得第二名，他制作了一份能够帮助视力有问题的人轻松烹饪的项目，而获得大赛第二名，并同时获得大赛的改善生活奖。

Mahapatra 因其名为“基于机器学习的优化烹饪操作的无障碍友好指导系统”的项目获得了第二名和公众投票奖，该项目部署了边缘计算和先进的视觉算法，以帮助视力障碍人士轻松烹饪。新闻稿称，这名青少年的灵感来自他的姑姑，姑姑因青光眼导致失明而不得不放弃做饭。

Mahapatra 今年早些时候申请了这项挑战，并被选为全国申请者中的前 10 名决赛选手。Mahapatra 说他计划成为生物科学领域的计算生物学家/数据科学家。

他在他的3M 传记页面上说：“我对机器学习领域产生了非常强烈的热情，并且真的想解决现实世界的问题并发明新的功能和解决方案。”

Kriesh Tivare获得电动汽车充电科学实验奖

Kriesh Tivare 全国“3M 青年科学家挑战赛”中获得了弗吉尼亚州优异奖，他进行了一项实验，该实验研究了如何在道路上使用线圈为玩具车提供动力来实现非接触式充电。

“它基本上是在汽车驶过时给汽车充电，”Kriesh Tivare说。在他的获奖实验中，Kriesh 解释了如何通过轮胎按压道路上的开关来闭合电路并使用电磁感应为车辆供电，而不是让固定充电站恢复供电。

Kriesh 是在他的家人外出旅行并且不得不为他们通常每天充电的特斯拉 Model 3 的充电站寻找和消磨时间时想到的。在 2019 年去波士顿的一次家庭旅行中，里程焦虑很明显，因为他们必须每五到六个小时休息一次，需要 45 分钟到一个小时来充电。

“在商场里，有一个专门用于……充电的地方，很多充电站已经投入使用，”他说，对比了充电站和加油站的数量。

Kriesh 使用钓鱼竿在小型 PVC 管道上缠绕数百次线圈，创造了自己的材料。

他使用频率发生器为道路模型上的线圈供电，并使用示波器测量感应的功率，并尝试使用不同的线圈和频率以最大限度地提高效率。

在麦克莱恩的 Cooper 中学上八年级，Kriesh 喜欢历史和数学课，并且可以将自己视为一名天文工程师，发现行星或寻找太空中的生命。

非接触式充电——Kriesh 在他的参赛作品中使用的术语——正在成为现实。例如，ElectReon Wireless Ltd. 公司已在以色列和瑞典的公共道路上为公共汽车和卡车部署了其技术。

加利福尼亚的研究人员在1970 年代和 1980 年代检查了这项技术，并最终测试了运动中的电动汽车。一个1992年的报告调查通电高速公路的可行性指出道路感应器将花费“每车道英里数百万美元”，但对于车辆设备的成本是“相当多的不确定性”在那个时候。

康奈尔大学的一个研究小组由电气和计算机工程副教授 Khurram Afridi 领导，一直致力于改进电动汽车的道路充电技术，他们说这些技术可以用于从电气化高速公路到支持制造仓库中的自动叉车和机器人。

Afridi在有关该技术的视频中表示，对需要维修的基础设施进行变革的时机可能是正确的。

Kriesh 有兴趣继续他的实验，研究 5G 信号如何允许道路线圈在没有压力板的情况下为车辆充电，从而避免他的模型车需要通过开关。

“未来，5G网络将取代道路内的开关，瞬间激活道路中的线圈，”克里什在比赛视频中说。“动态充电可能是智能无人驾驶汽车的一个充满希望的未来。”

2020冠军介绍

14岁女孩因新冠潜在疗法研究

获得2020青年科学家挑战赛冠军

美国德克萨斯州一位名叫Anika Chebrolu的14岁女孩在一项全美青年科学家挑战赛中夺魁，并获得25,000美元的奖金。她希望能够通过这项研究，为对抗新冠病毒提供潜在的治疗方法。

Anika的项目展示（来源：youngscientistlab.com）

Anika Chebrolu是美国尼尔森中学的一名学生。她的父亲Srivasa Bhushan Chebrolu医生，毕业于海得拉巴的奥斯马尼亚医学院（Osmania Medical College），是一名肾病专家。

Anika Chebrolu在采访时说：“在我小的时候，我爷爷总是鼓励我学习科学。他是一位化学教授。他总是告诉我学习所有关于科学的东西。随着时间的推移，我越来越喜欢科学。”

这也是Anika Chebrolu喜欢科学研究并参加 3M青年科学家挑战赛 的原因。

Anika Chebrolu究竟做了怎样的研究？具体又得到什么结果呢？

这个项目，从病毒进入细胞的刺突蛋白——血凝素蛋白着手。

在病毒侵染细胞的时候，血凝素蛋白能够帮助病毒进入。如果抑制该蛋白，能够帮助阻隔病毒侵入细胞的第一阶段。

如果找不到治疗新冠病毒的特效药，那么从病毒的普遍特性入手，也是潜在的治疗方案。

而Anika Chebrolu的工作，便是选择找出了血凝素蛋白的最佳结合分子。

研究的过程一共分为了以下几步：

先导步：从rcsb PDB数据库下载了血凝素蛋白的文件，并用FT map工具分析了治疗热点，选取了下图位点。

第一步：使用ZINC database中选取250000个分子。

第二步：使用CLC Drug Discovery Workbench进行初步的分子对接，使用该软件寻找前100个对治疗热点亲和力最强的分子。

第三步：使admetSAR测试100个结合分子，最后只有6个通过了测试。

第四步：使用Pyrex软件对6个分子进行全面且深入的能量测试。

第五步：最终发现亲和力最强的先导分子。

这种先导分子，可以选择性结合新冠病毒的突刺蛋白，或能成为新冠肺炎疗法。

Anika Chebrolu说，获得奖项和头衔是一种荣誉，但她的工作尚未完成。她的下一个目标是与科学家和研究人员一起努力，将她的研究发展为真正可行的治疗方法。

参考文献：

https://www.newsindiatimes.com/americas-future-seven-indian-american-middle-schoolers-among-top-10-in-young-scientists-challenge/

https://www.youngscientistlab.com

https://edition.cnn.com/2020/10/18/us/anika-chebrolu-covid-treatment-award-scn-trnd/index.html?utm_term=link&utm_source=twCNNi&utm_content=2020-10-19T16%3A45%3A07&utm_medium=social