• PL   EN

Abstrakty prac finałowych Polskich Eliminacji EUCYS 2014

Do ostatniego etapu Polskich Eliminacji Konkursu Prac Młodych Naukowców UE (EUCYS) Jury zakwalifikowało 20 znakomitych uczniowskich projektów badawczych. Młodzi Polacy przygotowali, przeprowadzili i opisali swoje badania naukowe jeszcze przed podjęciem studiów na wyższej uczelni. W dniach 21-23 marca 2014 w Centrum Nauki Kopernik odbędzie się Festiwal Młodych Badaczy Odkrycia. Poznamy wówczas reprezentację Polski na wrześniowy finał EUCYS 2014 w Warszawie.

 

1

Adrian Akerman (Tczew)

Metody profilowania treści

Upowszechnienie technologii informacyjnych w niemalże każdej dziedzinie życia spowodowało powstanie ogromnych wolumenów danych. Dzięki wiedzy kryjącej się w historii transakcji, sesjach użytkowników, wynikach badań medycznych, czy danych statystycznych jesteśmy w stanie wyciągać wnioski, znajdować przyczyny, skutki, następstwa i zależności. Możemy diagnozować choroby na podstawie objawów, przewidywać wystąpienie anomalii pogodowych, a nawet wykrywać zagrażające nam ataki terrorystyczne. Potrzeba jedynie efektywnych metod eksploracji danych.

W mojej pracy zaproponowałem rozwiązanie problemu odkrywania wzorców spójnych sekwencji. Są to zależności pomiędzy występowaniem zdarzeń w czasie, znajdowane na podstawie zgromadzonych w bazie danych informacji o przebiegach wydarzeń. Opisałem strukturę, która daje możliwość odnajdywania sekwencji o odpowiednio dużych wartościach wsparcia oraz wiarygodności. Działające na niej algorytmy wykonują się w asymptotycznym czasie O(d*n), bądź nawet O(n) (w zależności od wariantu), gdzie n to długość wprowadzanego przebiegu zdarzeń, a d długość maksymalnego zawartego w nim wzorca. Jest to duża przewaga nad klasycznymi algorytmami, takimi jak FS-miner, którego pesymistyczna złożoność (złożoność w najgorszym wypadku) jest określana jako wykładnicza. Ponadto, moje rozwiązanie cechuje większa adaptacyjność oraz całkowita synchronizacja gromadzonych danych ze strukturą eksploracji, co pozwala na uzyskanie własności online.

Szczególnym zastosowaniem opisanych w mojej pracy rozwiązań jest system profilujący treści dla użytkownika, który został przeze mnie zaimplementowany i jest dostępny pod adresem sommige.com. Program analizuje zachowania użytkowników oraz w oparciu o to rekomenduje każdemu z nich nowe wiadomości.

2

Ewa Berowska (Bielsko-Biała)

Menu obiadowe w ogrodowej restauracji ślinika luzytańskiego, preferencje smakowe Arion Lusitanicus(Arion Vulgaris) w wyborze kilku roślin uprawnych

Praca dotyczy badań nad jednym z najbardziej inwazyjnych szkodników w Polsce – ślimaka Arion lusitaris(ślinik luzytański). Ślinik luzytański jest to gatunek ślimaka pochodzący z półwyspu iberyjskiego. W Polsce pojawił się od niedawna, jednak z uwagi na niemal całkowity brak naturalnych wrogów i sposób rozprzestrzeniania jego populacja na terenie Polski rozrosła się bardzo szybko. Ślinik jest bardzo uciążliwym szkodnikiem zwłaszcza dla przydomowych upraw ogródkowych. Z uwagi na szeroki zakres upodobań pokarmowych hodowla wielu roślin na terenie siedliska tego gatunku jest utrudniona.

Wyniki moich badań obrazują jakie rośliny ogrodowe są szczególnie narażone na uszkodzenia, związane z żerowaniem ślimaka i czy w związku z powyższym ich uprawa nie jest bezcelowa w obszarze występowania ślinika. Moja praca miała charakter porównawczy. Pod uwagę brałam najczęściej hodowane rośliny ogrodowe o różnym stopniu spokrewnienia. Zależnie od składu chemicznego i budowy morfologicznej rośliny, ślimaki wykazywały odmienne zainteresowanie pokarmem.

Moja praca daje tym samym przekrojowe spojrzenie na celowość ewentualnej uprawy danej rośliny w ogródku.

3

Katarzyna Bieluń (Kościno), Anna Fabich (Szczecin)

Jak kataliza międzyfazowa rozwiązuje cząsteczkowe problemy?

Pierwsza myśl po przeczytaniu tytułu to – czy cząsteczki mogą mieć problemy? Otóż, pisząc rozsądne schematy reakcji organicznych, często zakładamy powstanie pożądanych produktów, ale rzeczywistość nie zawsze wygląda tak różowo. Jednym z problemów jest zawada przestrzenna, która występuje, gdy podstawniki utrudniają zajście reakcji. Jednak nie jest to problem nie do pokonania, jak udowodniłyśmy w naszej pracy, wystarczą pewne modyfikacje. Aby jakakolwiek reakcja chemiczna mogła zajść, musi dojść do fizycznego kontaktu pomiędzy reagującymi cząsteczkami. Jest to problemem w przypadku reakcji

z udziałem karboanionów i umiarkowanie polarnych elektrofilowych związków organicznych, np. chlorowcoalkanów, których nie można rozpuścić w jednym rozpuszczalniku. Są to bardzo ważne procesy, gdyż umożliwiają tworzenie nowych wiązań węgiel-węgiel, co jest podstawą syntezy organicznej.

Metodą katalizy przeniesienia międzyfazowego otrzymywałyśmy 2-(2-bromofenylo)-2-propylopentanonitryl, używając do tego wodorotlenku potasu o różnych stężeniach i różnego nadmiaru bromku propylu. W ten sposób uzyskałyśmy czysty chemicznie związek i pokazałyśmy, że jest prostsza i tańsza metoda syntezy di alkilowanej pochodnej FAN z podstawnikiem stwarzającym zawadę przestrzenną w pozycji orto pierścienia benzenowego niż obecnie znana. Dzięki zastosowaniu mocniejszego KOH zamiast NaOH udało się pokonać największy „cząsteczkowy problem”. Ustaliłyśmy też najbardziej optymalne warunki do przeprowadzenia reakcji. Jest to bardzo ważne, gdyż otrzymany przez nas związek jest stosowany m.in. do syntezy leków, więc musi być otrzymywany jak najczystszy, a metoda musi być tania i bezpieczna.

4

Bartłomiej Błeszyński (Szczecin)

Ramię wspomagane

Projekt dotyczy zastosowania sygnału elektrycznego pochodzącego z mięśni szkieletowych do sterowania robotycznym ramieniem. Konstrukcja ramienia jest przykładem wykorzystania do tego celu popularnych i tanich elementów elektronicznych.

Zaprojektowany dla potrzeby poprzedniej pracy badawczej (prezentowanej na Festiwalu Odkrycia w 2013 roku) wzmacniacz sygnałów EMG został użyty także w tym projekcie, ale urządzenie rozszerzono o procesor analizujący sygnał i układ wykonawczy. Część realizująca ruch powstała w celu lepszej wizualizacji działania urządzenia. Jest to ramię sprzężone z siłownikiem liniowym zamieniającym ruch obrotowy wału silnika na ruch posuwisto-zwrotny, czyli taki, który idealnie nadaje się do symulowania skurczu i rozkurczu mięśnia. Przetworniki wykorzystują uproszczoną analizę widmową sygnału EMG w celu wyodrębnienia częstotliwości składowej, którą określiłem podczas testów jako najbardziej zależną od napięcia mięśnia.

To połączenie układu wzmacniacza i procesora analizującego sygnał umożliwia zadowalające odwzorowanie ruchu użytkownika. Ze względu na charakter sygnału EMG , który jest obecny tylko podczas napięcia mięśnia, użytkownik musi wykonywać ruch pod dodatkowym obciążeniem. Jest to konieczne aby uzyskać czytelny sygnał i uniknąć błędnych rozpoznań aktywności mięśnia spowodowanych mimowolnymi skurczami. Urządzenie może być zasilane z dwóch źródeł. Część wykonawcza nie wymaga galwanicznej separacji od sieci energetycznej ze względu na oddzielenie przy pomocy transoptorów od części, która podłączana jest do człowieka. Jednakże ze względów bezpieczeństwa podczas testów urządzenie miało zasilanie bateryjne.

5

Bartłomiej Drogoń (Rzeszów)

Występowanie ważek z rodziny gadziogłówkowatych Gomphidae na miejskim odcinku rzeki Wisłok w Rzeszowie

W Polsce do tej pory nie prowadzono intensywnych badań na temat ważek wód płynących na terenie miast. Nie wiadomo więc, na ile miasto ma wpływ na obecność, a zwłaszcza na liczebność rzecznych gatunków. Wisłok w Rzeszowie posiada bardzo zróżnicowany charakter i oprócz odcinków typowo rzecznych, występuje tu zbiornik retencyjny. Dodatkowo brzegi zbiornika przy zaporze oraz rzeki za zaporą są wyłożone betonowymi płytami. Wszystko to bardzo urozmaica charakter cieku, stwarzając różne, częściowo nienaturalne, warunki dla ważek.

Z wyżej wymienionych powodów podjąłem się przeprowadzenia badań występowania ważek z rodziny gadziogłówkowatych (Gomphidae) na miejskim odcinku rzeki Wisłok w Rzeszowie. Monitoring populacji polegający na obserwacji osobników dorosłych czy połowach larw jest w przypadku rodziny Gomphidae niemiarodajny i nie dostarcza wiarygodnych wyników, dlatego metodykę mojej pracy oparłem o zbiory wylinek pozostałych po wylocie imagines. Jest to sposób dostarczający największej ilości rzetelnych danych, jednocześnie bezinwazyjny w stosunku do gatunków i ich siedliska. Wybrałem na Wisłoku 4 odcinki długości 50 metrów, prezentujące różne warunki siedliskowe i średnio co 10 dni dokonywałem na nich kontroli, w czasie których zbierałem wylinki z wynurzonej i przybrzeżnej roślinności, kamieni, korzeni i pni drzew w pasie do około dwóch metrów od brzegu. Przez cały okres badań – od 11 maja do 13 lipca 2012 r. – zebrałem w sumie 458 wylinek. Po oznaczeniu ich, stwierdziłem występowanie trzech gatunków ważek z rodziny Gomphidae: gadziogłówki pospolitej (Gomphus vulgatissimus), trzepli zielonej (Ophiogomphus cecilia) oraz smaglca ogonokleszcza (Onychogomphus forcipatus), którego występowanie wykazałem jako pierwszy na badanym obszarze. Powoduje to przesunięcie północnej granicy jego zasięgu w obszarze Kotliny Sandomierskiej. Ilość wylinek zebranych na poszczególnych stanowiskach oraz w różnych dniach kontroli dostarczyła mi także informacji na temat rozmieszczenia i liczebności gadziogłówkowatych na Wisłoku w Rzeszowie, preferowanych przez nie siedlisk i długości okresu przeobrażania.

Przeprowadzenie takich badań jest stosunkowo proste i możliwe do powtórzenia na innych obszarach Polski, nawet przez osoby bez doświadczenia w tej dziedzinie, a ich wyniki dostarczają interesujących danych nie tylko o populacji ważek, ale także wiele mówią nam o charakterze rzeki i jej stanie ekologicznym.

6

Aleksandra Dworaczek (Gdynia), Krzysztof Pyrchla (Rumia)

Metoda szacowania głębokości płytkich akwenów na podstawie pomiarów natężenia promieniowania wychodzącego z wody

Obszar płytkiego morza przylegający bezpośrednio do brzegu, zwany przybrzeżem, charakteryzuje się czasowymi zmianami głębokości. Badania wykonywane przez zespół prowadzone były na akwenach przybrzeża, o głębokości oscylującej w granicach 1 m. W obszarach tych zmiany ukształtowania dna są najczęstsze, a pomiary głębokości stwarzają duże trudności. Dane do map batymetrycznych tych rejonów pochodzą najczęściej z ręcznych pomiarów ze względu na liczne problemy z wykorzystaniem urządzeń akustycznych np. sonarów i echosond. Inspiracją do badań zmierzających do odczytania głębokości wprost z obrazów aerofotograficznych było zapoznanie się z ortofotomapami przybrzeża. Eksperymenty prowadzone na sztucznie przygotowywanych zbiornikach wodnych zainspirowały do postawienia tezy, że istnieje możliwość wykonania pomiarów głębokości w obszarach płytkich akwenów za pomocą pomiaru natężenia promieniowania wychodzącego z wody. Badania w celu potwierdzenia lub obalenia przyjętej tezy prowadzono na polskim przybrzeżu Morza Bałtyckiego. W wyniku badań zespół opracował metodę pozwalającą na konwersję zdjęć fotograficznych na mapy batymetryczne. Zarejestrowane na zdjęciach natężenie promieniowania wychodzącego z wody, przy pomocy wcześniej wyprowadzonych wzorów, zamieniano na dane dotyczące głębokości.

Zaproponowana przez zespół metoda pozwala na szybkie wyznaczenie głębokości obszarów przybrzeżnych przy niewielkich nakładach pracy.Podstawowym źródłem danych są ortofotomapy (zdjęcia lotnicze dopasowane do jednolitej skali i wpasowane na punkty osnowy geodezyjnej) przybrzeża. Jedynymi działaniami terenowymi, poza koniecznością posiadania aktualnej ortofotomapy, są pomiary kalibracyjne. Pozwalają one na określenie podstawowych własności optycznych wody i dna na terenie akwenu. Proponowana metoda wykorzystuje te dane w połączeniu z danymi z samej ortofotomapy do tworzenia map głębokości akwenu. Metoda jest cały czas w fazie rozwojowej, lecz dotychczas uzyskiwane wyniki napawają optymizmem. Dokładność wyznaczanych głębokości wynosi średnio ±0,17 m, a maksymalna głębokość do której metoda była sprawdzana to 1,2 m.

7

Krzysztof Eder (Poznań)

Precyzyjne kwantowo-chemiczne studium obliczeniowe nad oddziaływaniami π-π stackingowymi pomiędzy aktywnymi biologicznie

Choroby wirusowe zabierają obecnie gigantyczną ilość istnień, stąd poszukiwanie nowych leków antywirusowych o szerokim spektrum działania stanowi wielkie wyzwanie dla nowoczesnej medycyny i farmakologii. Celem niniejszych badań był opis oddziaływań potencjalnych interkalatorów (trans-resweratrolu i trans-piceatanolu), czyli substancji, których cząsteczki mogą wnikać pomiędzy zasady azotowe kwasu nukleinowego i hamować proces transkrypcji lub nawet niszczyć strukturę samego kwasu, z rybonukleozydami. Proces interkalacji oraz oddziaływania stackingowe, będące jednym z najważniejszych czynników warunkujących jego zajście, były szeroko badane w układach zawierających deoksyrybonukleozydy. Warto zaznaczyć, iż na bazie tego procesu działa wiele nowoczesnych leków antynowotworowych, odznaczających się o wiele niższą szkodliwością dla ustroju niż np. leki alkilujące. Zjawisko to nie było jednak badane w układach zawierających rybonukleozydy.

Stąd, niniejszy projekt jest swoistym przełomem, gdyż stanowi propozycję projektowania zupełnie nowej klasy związków antywirusowych, opierających swoją działalność na mechanizmie niewykorzystanym dotychczas do zwalczania wirusów. Jednak poza gigantyczną wartością dla medycyny stanowi on także szczegółowy opis oddziaływań w niebadanych dotąd układach, oparty na wyrafinowanych metodach chemii kwantowej (między innymi na Teorii Funkcjonału Gęstości – DFT). Poza niesamowicie rozbudowanym aspektem zastosowania, stanowi on zatem osiągnięcie także dla samej nauki. Dla podkreślenia tego faktu warto zwrócić uwagę, że artykuł naukowy, napisany na bazie niniejszych wyników badań, znajduje się obecnie w recenzji w prestiżowym czasopiśmie Structural Chemistry, figurującym na Liście Filadelfijskiej.

8

Dalia Gala (Kielce), Michał Gniewkiewicz (Szydłów), Kinga Szczepaniak (Elbląg)

Zastosowanie metod cytogenetycznych w badaniu podłoża molekularnego chorób człowieka

Fluorescencyjna hybrydyzacja in situi hybrydyzacja do mikromacierzy to nowoczesne techniki cytogenetyczne, które stanowią cenne narzędzie w diagnostyce chorób genetycznych. Ich precyzja i dokładność umożliwiają wykrywanie nawet niewielkich zmian

w ilości materiału genetycznego, które mogą się przyczyniać do różnego rodzaju wad rozwojowych. Podczas stażu w Pracowni Cytogenetyki Molekularnej Zakładu Genetyki Medycznej Instytutu Matki i Dziecka w Warszawie posłużyliśmy się tymi technikami przy diagnozie dziewiętnastoletniego pacjenta, u którego stwierdzono niepełnosprawność intelektualną, padaczkę i wady wrodzone.

Podejrzewaliśmy, że objawy pacjenta są wynikiem zaburzeń genetycznych, chociaż rodzice chłopca nie wykazywali żadnych patologicznych zmian. Naszym celem była identyfikacja i ustalenie przyczyn nieprawidłowości w genotypie pacjenta oraz weryfikacja skuteczności stosowanych metod. Przeprowadzenie porównawczej hybrydyzacji genomowej do mikromacierzy (aCGH) umożliwiło nam wykrycie zmian w ilości materiału genetycznego chłopca: delecji w obrębie długiego ramienia chromosomu 10 oraz duplikacji w obrębie długiego ramienia chromosomu 20. W celu ustalenia, po którym z rodziców zostały odziedziczone te zaburzenia, posłużyliśmy się techniką fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ(FISH). Analiza otrzymanych obrazów wykazała obecność translokacji u matki pacjenta, zaś u ojca nie wykryliśmy żadnych nieprawidłowości.

Określenie funkcji genów obecnych na fragmentach chromosomów, które uległy delecji bądź duplikacji, pozwoliło nam na ocenienie wpływu zaobserwowanych zmian na organizm pacjenta. Wśród genów, których dawka została zmieniona u dziewiętnastolatka, obecne były geny mające istotne znaczenie m.in. w przekazywaniu sygnałów między komórkami i wzroście neuronów. Zaobserwowana przez nas translokacja nie była dotąd opisywana w literaturze naukowej, choć istnieje prawdopodobieństwo, że występuje więcej przypadków tego typu zmian. Znakomitym rozwiązaniem dla innych rodziców, u których podejrzewa się istnienie podobnych utajonych aberracji byłoby stosowanie diagnostyki prenatalnej, która pozwala określić ryzyko pojawienia się wad rozwojowych potomstwa.Dalsze badania nad tego typu przypadkami pozwolą uświadomić społeczeństwu konieczność rozwoju kolejnych technik cytogenetycznych, co przyczyni się do ich ulepszania i rozpowszechniania.

9

Estera Jurczyk (Łękinia), Jakub Pal (Słupsk)

Etiam in caelo– czyli jak badać atmosferę

Każdego dnia na całym świecie wypuszczane są balony meteorologiczne, które służą do zbierania danych pogodowych. Wysyłanie tego typu balonów jest także popularne wśród radioamatorów. My postanowiliśmy zaprojektować sondę stratosferyczną, która mogłaby być zbudowana przez każdego amatora w domu i użyta do samodzielnych badań atmosfery ziemskiej.Głównymi założeniami konstrukcji były prostota konstrukcji, brak konieczności posiadania pozwoleń radiowych, łatwa rozbudowa prototypu o dodatkowe funkcje oraz otwartość projektu, aby każdy mógł odtworzyć naszą pracę samemu w domu.

Prototypy zostały wykonane od początku do końca przez nas, zaczynając od projektu, przez wytrawienie i zmontowanie płytek drukowanych, kończąc na ich oprogramowaniu. Wszystkie prace były wykonywane w warunkach domowych (bez drogiego specjalistycznego sprzętu). Po zmontowaniu sondy, przy użyciu balonu meteorologicznego wypełnionego helem, została ona wysłana do stratosfery, gdzie zebrała interesujące nas dane o temperaturze, wilgotności, ciśnieniu i przyspieszeniu, a także zrobiła zdjęcia. Po osiągnięciu nominalnej wysokości kapsuła opadła łagodnie na spadochronie i została szybko odnaleziona przez ekipę poszukiwawczą.

Przeprowadzone badania pozwoliły wzbogacić swoją wiedzę z zakresu meteorologii, elektroniki, informatyki, a także logistyki. Oprócz rejestrowania standardowych danych meteorologicznych nasza sonda może być wykorzystana do zbierania informacji o promieniowaniu, a także gromadzenia próbek powietrza z różnych warstw atmosfery. Umieszczenie aparatów o wysokiej rozdzielczości pozwala także na wykonywanie zdjęć lotniczych interesujących obszarów, przy zachowaniu stosunkowo niskiego kosztu misji, w porównaniu ze zdjęciami lotniczymi z samolotu lub helikoptera.

10

Bartłomiej Koman (Krasnobród), Maciej Nizioł (Stalowa Wola)

Wpływ izolacji społecznej na zachowanie niezapłodnionych królowych podziemicy zwyczjnej Lasius flavusFabricius

Mrówki należą do owadów, które wykształciły najbardziej zaawansowaną formę życia społecznego.

W obrębie kolonii występują dwie formy samic: królowe, które po zapłodnieniu pełnią funkcje rozrodcze i robotnice, bezpłodne lub znoszące jedynie jaja niezapłodnione, wykonujące różnorodne prace na rzecz kolonii. Poza kolonią, w odosobnieniu, pojedyncza mrówka zazwyczaj nie jest w stanie przeżyć dłuższego okresu czasu. Wpływ izolacji społecznej na przeżywalność, fizjologię i zachowanie osobnika był przedmiotem wielu badań przeprowadzonych z użyciem zwierząt znajdujących się w różnych stadiach rozwoju osobniczego i należących do gatunków o różnym stopniu zaawansowania rozwoju życia społecznego. Także u ludzi odosobnienie negatywnie wpływa na rozwój noworodków i zwiększa śmiertelność osób dorosłych.

Doświadczenia z użyciem mrówek dostarczyły nam już wiele informacji dotyczących skutków izolowania robotnic. Wiadomo na przykład, że robotnice spotykające się po okresie izolacji społecznej wykazują podwyższoną skłonność do angażowania się w trofalaksję – wzajemny kontakt narządów gębowych, któremu towarzyszy wymiana płynnego pokarmu i/lub związków odpowiedzialnych, m. in. za rozpoznawanie współtowarzyszek z własnej kolonii od osobników obcych. Nie ulega wątpliwości, że zapłodnione królowe po locie godowym udają się w poszukiwaniu dogodnego miejsca do założenia nowej kolonii i pozostają same aż do pojawienia się pierwszych robotnic. Do tego czasu brak kontaktów społecznych nie wpływa na nie negatywnie. W naszym doświadczeniu chcieliśmy natomiast sprawdzić, jaki wpływ ma izolacja społeczna na zachowanie niezapłodnionych królowych, jako że w grę wchodziły dwie możliwości: wpływ podobny jak w przypadku robotnic, lub też jego brak wynikający z tego, że niezapłodnione królowe są już przygotowane do izolacji, jaka staje się ich udziałem po zapłodnieniu.

Naszym gatunkiem doświadczalnym była podziemnica zwyczajna (Lasius flavus), gatunek pospolicie występujący w Europie i Ameryce Północnej. Izolacja społeczna polegała na umieszczeniu królowych na okres 3 dni w oddzielnych probówkach z dostępem do wody i pożywienia. Następnie przeprowadziliśmy testy spotkań dwóch osobników. Analiza wyników pokazała, że królowe izolowane wykazywały zwiększoną skłonność do kontaktów społecznych, a zwłaszcza trofalaksji, zatem ich odpowiedzi na izolację społeczną wykazywały podobieństwo do odpowiedzi robotnic.

11

Wojciech Lasoń (Trzebinia)

Samoorganizujące się peptydy wiązane jonami rtęci (II) i miedzi (II) jako modele natywnych białek

Białka, czyli struktury występujące we wszystkich komórkach żywych, spełniają w organizmach wiele istotnych funkcji. Mogą być one na przykład katalizatorami (przyspieszać lub umożliwiać zajście konkretnych reakcji chemicznych) oraz wykonywać zadania obronne. Wyizolowane przez człowieka używane są do wykrywania obecności wirusa HIV. Odtworzenie takich skomplikowanych struktur z użyciem mniejszych cząsteczek może pomóc lepiej poznać mechanizmy biochemiczne i umożliwić projektowanie nowych zespołów cząsteczek o niespotykanych dotąd właściwościach. Jak do tej pory znamy kilka metod pozwalających budować cząsteczki białek, ale nie potrafimy ich znacząco modyfikować. To dlatego, że nie znamy dokładnie mechanizmu, który pozwala białku przyjąć określony kształt (strukturę). W jaki sposób stworzyć prostsze cząsteczki mogące naśladować białka? W moim projekcie starałem się zrobić to, używając cząsteczek podobnych do białek, ale znacznie mniej skomplikowanych.Nazywamy je peptydami. Badałem, czy za pomocą jonów metali możliwe jest łączenie się kilku peptydów ze sobą w większe konstrukcje.

Udało mi się ustalić, że krótkołańcuchowe peptydy zaprojektowane tak, aby chętnie przyjmowały strukturę hydrofilowo-hydrofobowej helisy mogą istotnie w sposób selektywny łączyć się z jonami metali ciężkich. Odkryta przeze mnie struktura wykorzystuje dwa niezależne miejsca wiązania: jon miedzi (II) łączy się prawdopodobnie poprzez atom azotu na C-końcu peptydu oraz jon rtęci (II) wykorzystujący prawdopodobnie atom siarki. Opisane miejsca wiązania i możliwość dużych zmian budowy cząsteczek peptydów (zmian sekwencji aminokwasowej) umożliwiają tworzenie się wielu różnych struktur. Możliwe jest mieszanie ich ze sobą i po dodaniu jonów metalu wyszukiwanie układów o pożądanych właściwościach. Jest to zatem potencjalna metoda wyszukiwania ściśle pasujących do siebie cząsteczek (przeciwciało – antygen).

12

Monika Leończyk (Słupsk)

Wielkie znaczenie owadów, czyli wpływ trzmieli ziemnych na pomidory zwyczajne

Około 80% gatunków roślin potrzebuje zapylenia przez owady, aby mogły wydać owoce i nasiona. Jesteśmy uzależnieni od owadów zapylających, a one umierają – w coraz większej skali.

Wiosną 2013 r. zauważyłam drastyczny spadek ilości trzmieli w moim przydomowym ogródku kwiatowym. Po zapoznaniu się z licznymi źródłami, dowiedziałam się, że ich populacja faktycznie w ciągu ostatnich lat zmniejszyła się o szokujące 90%!

W związku z niekorzystną tendencją (poszukiwanie miejsca do założenia gniazda przeżywa tylko ok. 20-30% samic) zaprojektowałam budkę dla trzmieli, która w łatwy sposób pomogłaby w ochronie populacji tego owada. Przeprowadziłam badania z wykorzystaniem zaprojektowanej przeze mnie budki. Polegały one na sprawdzeniu wpływu owadów zapylających na jakość i ilość szklarniowego pomidora zwyczajnego (najpopularniejszego w Polsce) oraz porównaniu zysków z ich sprzedaży. Badania miały również na celu wywnioskowanie, czy trzmiele ziemne mają większe szanse na przetrwanie coraz gwałtowniej następujących zmian środowiska przyrodniczego niż pszczoły miodne.

Jak się okazało w szklarni, w której znajdowały się trzmiele, ilość zebranych pomidorów była o ok. 30% większa, niż w tunelu pozbawionym naturalnych zapylaczy. Zyski ze sprzedaży warzyw wzrosły natomiast o 1490 zł. Pomidory były lepszej jakości, miały ładniejsze kształty i większe rozmiary. Jedna rodzina trzmieli może zastąpić pracę człowieka na terenie o wielkości 20–25 arów, ograniczając tym samym stosowanie sztucznych środków wspomagających.

W celu rozszerzeniu swoich badań zapoznałam się z badaniami, jakie miały miejsce w Stanach Zjednoczonych i zaprojektowałam unowocześniony projekt budki. Został on pomalowany na niebiesko, ponieważ te barwę preferują trzmiele. Badania z wykorzystaniem nowego projektu planuję wiosną 2014 r.

W swojej pracy przeprowadziłam również liczne sondaże ankietowe, wywiady, a także nawiązałam kontakt m.in. z Fundacją Greenpeace, Anthonym McCluskey’m z organizacji „The Bumblebee Conservation Trust” i George’em Pilkingtonem – angielskim ekologiem, pisarzem i zwycięzcą „Green Apple Award for Best Environmental Practice” za pracę dotyczącą zagadnienia trzmieli.

13

Dominik Łukowiak (Świebodzin)

Apelatywizacja nazw własnych o proweniencji literackiej (na materiale z języka ogólnego i slangu uczniowskiego)

Tematyka pracy koncentruje się wokół apelatywizacji, jednego z mechanizmów językowych, którego istota polega na przenikaniu nazw własnych do sfery nazw pospolitych. Proces ten występuje w wielu współczesnych językach świata, a także w ich odmianach środowiskowych, m.in. w slangu uczniowskim. Głównym obszarem moich zainteresowań były eponimy (czyli wyrazy powstałe w wyniku apelatywizacji), wywodzące się z dziedziny literatury. Badania nad słownictwem apelatywnym o proweniencji literackiej stały się punktem wyjścia do analizy wpływu, jaki wywiera literatura na zasób leksykalny polszczyzny. Zjawisko opracowałem na materiale z języka ogólnego, uzupełniając go przykładami z mowy uczniowskiej. Wśród zebranego materiału językowego znalazły się nie tylko jednostki jednowyrazowe i derywaty słowotwórcze, ale też wyrażenia — tzw. frazeologizmy eponimiczne.

Nazwy własne z obszaru literatury, podlegając apelatywizacji, zwiększają zasób ekspresywnej leksyki potocznej związanej przede wszystkim z charakterystyką człowieka (hamletczłowiek niezdecydowany’, panglossobłędny optymista’, tartuffeświętoszek’ itd.). Apelatywizacja jest też jednym ze sposobów pomnażania zasobu słownego socjolektów. Zebrany zasób eponimów obecnych w mowie uczniów pokazuje, że młodzi użytkownicy języka niezbyt często sięgają do zasobów literatury. O ile jakaś postać zdobędzie sławę, nierzadko opacznie rozumianą, wówczas jej nazwa staje się podstawą kolejnego eponimu używanego w języku młodzieżowym lub szkolnym. Wielokrotnie młodzi twórcy eponimów odwołują się do metafory i metonimii, pozwalających na przesunięcia semantyczne. Łączy się to często z nacechowaniem ekspresywnym, sięganiem po ironię i negatywnym wartościowaniem.

Praca porządkuje problematykę apelatywizacji nazw własnych w polszczyźnie oraz stanowi próbę kompleksowego zgromadzenia eponimów z zakresu literatury. Jej celem jest przybliżenie użytkownikom języka zasad procesu i ukazanie etymologii często nieświadomie używanych wyrazów.

14

Dominik Madej (Grabów nad Pilicą)

Wpływ CO2na przebieg reakcji karbonylowania aniliny mieszaniną CO/O2w obecności katalizatorów palladowych

Moczniki, jako grupa związków chemicznych o zróżnicowanych właściwościach, znajdują wiele zastosowań w przemyśle chemicznym. Wykorzystuje się je w produkcji barwników celulozy, antyoksydantów dodawanych do benzyny, żywic syntetycznych, a także jako produkty pośrednie w procesach otrzymywania pestycydów i herbicydów. Pochodne moczników stosuje się także w produkcji klejów, lakierów, kauczuków, farb, sztucznych skór, pianek i włókien poliuretanowych. Ze względu na aktywność biologiczną, moczniki i ich pochodne wykorzystywane są również w syntezie leków, m.in. środków przeciwpadaczkowych, inhibitorów proteazy wirusa HIV, a także środków nasennych.

Większość obecnie stosowanych przemysłowych metod otrzymywania aromatycznych moczników, a także karbaminianów i izocyjanianów, oparta jest na użyciu toksycznego fosgenu, będącego jednocześnie jednym z czynników odpowiadających za korozję aparatury. Dlatego tak ważne jest opracowywanie nowych, przyjaznych środowisku metod karbonylowania związków aromatycznych oraz poszukiwanie odpowiednich dla nich katalizatorów, które byłyby nie tylko efektywne, ale również nieskomplikowane strukturalnie.

W ramach mojego projektu badawczego przeprowadziłem optymalizację warunków ważnej przemysłowo reakcji karbonylowania aniliny do N,N’-difenylomocznika mieszaniną CO/O2w obecności dwutlenku węgla, kompleksu chlorku palladu z pirydyną jako katalizatora oraz układu kokatalitycznego Fe/I2/Py (Py – pirydyna). Ponadto, dla zoptymalizowanych warunków reakcji z kompleksem PdCl2Py2przeprowadziłem reakcje z serią 11 kompleksów PdCl2z pochodnymi pirydyny w celu zbadania wpływu właściwości elektronowych podstawników i ich pozycji w pierścieniu aromatycznym na przebieg procesu karbonylowania.

Przeprowadzona przeze mnie optymalizacja warunków procesu umożliwiła zredukowanie objętości tlenku węgla z ok. 90% do ok. 40% obj. całej fazy gazowej, co przyczyniło się do zmniejszenia toksyczności stosowanych substratów. Wyeliminowano również toksyczną pirydynę. Ponadto, stwierdzono, że zależność pomiędzy zasadowością wybranych katalizatorów palladowych a wydajnością produktu głównego jest wysoce skomplikowana, lecz wskazuje na możliwość realnego zastosowania CO2w obecnych syntezach przemysłowych z udziałem katalizatorów palladowych lub opartych na reakcjach karbonylowania.

15

Joanna Olszewska (Korzybie), Adrianna Wąsińska (Słupsk)

Lucidus Saccusv.1.2 Torba bezpieczeństwa

Prezentowany projekt to torebka przyszłości; torebka, którą każda kobieta powinna posiadać dla swojego bezpieczeństwa, zdrowia oraz oszczędności czasu.

Nowatorskim, podstawowym elementem wyposażenia torby jest oświetlenie wnętrza na bazie obwodu złożonego z połączonych szeregowo: wyłącznika kołyskowego, baterii oraz diod LED. Wmontowana lampa solarna może posłużyć jako alternatywne, przyjazne środowisku źródło energii. Przedstawione rozwiązanie ma za zadanie ułatwić codzienne życie milionom kobiet, które tracą czas i stresują się, nie mogąc odnaleźć pożądanego przedmiotu w ciemnym, przepełnionym wnętrzu torebki.

Lucidus saccus może również stać się nieocenioną pomocą w walce z kradzieżami. Klatka Faradaya, wszyta w kieszeń torby, skutecznie zabezpiecza zbliżeniowe karty kredytowe czy paszporty biometryczne przed możliwością sczytania z nich danych przez osoby niepożądane – co przy dzisiejszej technice i jej dostępności nie wymaga ani szczególnej wiedzy, ani sprytu. W celu zabezpieczenia przed utratą całej torby wraz z zawartością, w podszewkę wszyty został alarm dźwiękowy, który – nawet jeśli nie odstraszy złodzieja – to na pewno zwróci na niego uwagę.

Dodatkowo, aby uniknąć zgubienia drobnych przedmiotów o dużym znaczeniu, takich jak klucze, w torebce umieszczone zostały zaczepy z samozwijaczami, dzięki którym ryzyko, że coś wypadnie z torby i zagubi się lub stanie się zdobyczą kogoś nieuczciwego, zostaje zminimalizowane.

Krótki sondaż przeprowadzony w II Liceum Ogólnokształcącym w Słupsku oraz wśród przypadkowych przechodniów wykazał, że zaproponowane rozwiązania znacząco poprawiłyby codzienne życie kobiet i mężczyzn.

Lucidus saccus to model torebki przyjaznej środowisku. Użytkowniczkom może zredukować wiele stresujących sytuacji, przyczynić się do poprawy bezpieczeństwa oraz oszczędności czasu.

16

Kinga Panasiewicz (Hrubieszów)

Synchronizacja interregionalna w mózgu człowieka

Mózg to ważące około półtora kilograma „centrum dowodzenia” naszego organizmu. Ten niesamowity i tajemniczy organ potrafi pisać zapierające dech w piersiach symfonie, tworzyć genialne teorie fizyczne, dawać życie przełomowym ideom, jak również snuć plany zbrodni. Mózg człowieka to wszechświat, który składa się z wielu wyspecjalizowanych regionów, jednostek, które muszą się ze sobą komunikować, abyśmy mogli prawidłowo funkcjonować w otaczającym nas świecie. Elementy te integrują się dzięki synchronizacji wyładowań komórek nerwowych – zjawisko to często określane jest mianem unikalnego języka mózgu.

Liczne badania wykazały, że u osób cierpiących z powodu chorób psychicznych i neurologicznych obserwuje się zaburzoną synchronizację impulsów nerwowych. Szczególnie długodystansowy transfer danych, np. pomiędzy ośrodkami znajdującymi się w różnych półkulach mózgowych, jest zaburzony. Innymi słowy, w schorzeniach neuropsychiatrycznych ośrodki w mózgu mają trudności w dogadywaniu się. Zagadnienie to jednak wykracza poza granicę deficytów poznawczych w chorobach mózgu – trudności w ustanawianiu pewnych synchronicznych procesów w naszej sieci neuronalnej są podawane jako źródło deficytów poznawczych każdego człowieka.

Realizując swój projekt postanowiłam przyjrzeć się bliżej unikalnemu „językowi mózgu” oraz sprawdzić, czy w jakikolwiek sposób nasze czynności mogą zwiększyć synchronizację interregionalną w mózgu. Okazało się, że zaprojektowana na potrzeby projektu terapia kognitywna przyczyna się do poprawy zdolności umysłowych, a także dzięki badaniom EEG zaobserwowałam jak zmieniła się bioelektryczna czynność mózgu.

Wraz z drastycznym wzrostem liczby osób cierpiących z powodu chorób psychicznych i neurologicznych, wzrasta również zapotrzebowanie na nowe metody leczenia i prewencji tych zaburzeń. Być może w przyszłości terapia zaproponowana przeze mnie zostanie wykorzystana właśnie w tym celu.

17

Kamil Rychlewicz (Łódź)

Bramki unarne w logice wielowartościowej

Bramki logiczne są jednymi z najbardziej podstawowych elementów elektronicznych. Są to małe układy, które mają jedno wyjście i kilka wejść, mogących przyjmować wartości zero-jedynkowe, przy czym sygnał na wyjściu bramki jest pewną ustaloną funkcją wartości podanych na wejścia. W zależności od użytej funkcji, rozważać możemy różne rodzaje bramek logicznych. Przy ich użyciu można budować dużo bardziej złożone układy, poprzez łączenie wyjść pewnych bramek z wejściami innych. Analogicznie jak bramki, takie układy posiadają wejścia, na które mogą być podawane sygnały o wartości zero-jedynkowej, oraz wyjścia, które emitują sygnały zależne od sygnałów podanych na wejścia. Układy takie znajdują się praktycznie we wszystkich współczesnych urządzeniach.

W swojej pracy rozważam określone rodzaje bramek: bramkę AND, realizującą logiczną funkcję koniunkcji, bramkę OR, realizującą logiczną funkcję alternatywy, oraz bramki unarne (o jednym wejściu), w tym bramkę NOT, realizującą logiczną funkcję negacji. Dla każdej liczby wejść próbuję znaleźć najmniejszą liczbę bramek unarnych, jaka potrzebna jest do skonstruowania (przy użyciu, poza bramkami unarnymi, jedynie bramek AND i OR) układu logicznego, który posiada wyjścia realizujące wszystkie możliwe funkcje wejść. Następnie problem ten uogólniam na przypadek logiki wielowartościowej, gdzie sygnały mogą przyjmować więcej niż dwie różne wartości. Okazuje się między innymi, że zwiększenie możliwej liczby wartości powyżej dwóch ma znaczący wpływ na potrzebną liczbę bramek – dla logiki o więcej niż dwóch wartościach rośnie ona, co jest zaskakujące, dużo szybciej w zależności od liczby wejść, niż w przypadku logiki dwuwartościowej.

18

Jerzy Szuniewicz (Poznań)

Wykorzystanie przestrzennego modulatora światła do optymalizacji procesu sprzęgania pojedynczych fotonów do światłowodów jednomodowych

Zgodnie z prawem Moore’a liczba tranzystorów w układach scalonych podwaja się co około 18 miesięcy. Oznacza to, że cały czas minimalizuje się tranzystory. Aktualnie najmniejsze komercyjne ścieżki tworzone są w technologii 22 nm, czyli są 30 razy mniejsze od długości fali światła czerwonego! Minimalizacja ma jednak swoją granicę, wielkość i już niebezpiecznie się do niej zbliża. Bardziej więc opłaca się poszukać nowocześniejszej, szybszej metody na obliczenia. Tu z pomocą przychodzi coraz bardziej popularna fizyka kwantowa. W oparciu o efekty kwantowe można rozwiązywać niezwykle złożone problemy w dużo prostszy sposób.

Informatyka kwantowa i kryptografia kwantowa niosą ze sobą ogromny potencjał, wiele ich metod jest już skutecznie wykorzystywanych komercyjnie. Wiele spośród efektów kwantowych najłatwiej jest zaobserwować wykorzystując pojedyncze fotony. Aby sprawnie stosować fotony muszą być one sprzęgnięte (wprowadzone) do światłowodów. Sprzęganie do światłowodów, zwłaszcza jednomodowych, nie jest jednak proste, to na tym etapie następują największe straty fotonów w eksperymentach takie światłowody wykorzystujących. W moim projekcie zajmuję się optymalizacją sprzęgania fotonów do światłowodów. Do tego celu używam przestrzennego modulatora światła sterowanego algorytmem genetycznym. Wybrałem właśnie ten ewolucyjny model optymalizacji, gdyż nie wymaga on prawie w ogóle informacji o rozwiązywanym problemie. Jest to bardzo ważne, ponieważ jest wiele czynników wpływających na sprzęganie. Na bazie algorytmów genetycznych stworzyłem program dostosowany do specyfiki eksperymentu. Zwiększenie ilości sprzęganych fotonów jest kluczowe z uwagi na znaczne ułatwienie i przyspieszenie eksperymentów potencjalnie z takich fotonów mogących korzystać .

Zastosowałem dobrze znaną metodę optymalizacyjną, a innowacyjność pracy wynika z połączenia przestrzennej modulacji pojedynczych fotonów oraz algorytmów genetycznych. Uzyskane wyniki jasno pokazują potencjał metody w wielu zastosowaniach, szczególnie bazujących na pojedynczych fotonach.

19

Mateusz Szyszkowski (Ziębice)

Struktura i kształt izolacji termicznej wzorowanej na budowie sierści niedźwiedzia polarnego

Niedźwiedzia polarnego natura obdarzyła mechanizmem ochrony cieplnej, który stał się inspiracją dla powstania izolacji transparentnych. Jego sierść jest biała, pojedyncze włosy przezroczyste, a skóra czarna. Dzięki temu, futro działa jak kolektor słoneczny pobierając energię z promieniowania słonecznego i kumulując ją w skórze.

Badania mechanizmu działania izolacji transparentnych prowadzone są od 80-tych lat XX wieku, natomiast innowacyjne podejście do zagadnienia polega na zastosowaniu w/w zjawiska do celów ocieplania ścian północnych budynków. Pomysł polega na wykorzystaniu energii odbitej od białej, odbijającej przegrody np. ściany oporowej, muru ogrodzenia – dostarczanej do izolacji ściany. Ponieważ kształt i inne parametry techniczne komórek izolacji mają znaczący wpływ na konwekcyjną wymianę ciepła przyjęto do badań formę kulistą, dzięki której promienie słoneczne podlegają wielokrotnemu odbiciu, co zwiększa ilość kumulowanej energii wewnątrz izolacji. Pozytywnym aspektem podejścia do zjawiska jest fakt, że w przypadku elewacji północnych nie istnieje problem przegrzewania się ścian. Istotnymi zagadnieniami do dalszych badań są: wielkości parametryczne przegród odbijających promieniowanie oraz ich lokalizacja względem elewacji.

Termoizolacja budynków, celem poprawienia ich bilansu energetycznego, obejmowała tej pory całą – ciągłą izolację zewnętrzną wokół obiektu. Natomiast niniejszy projekt skupia się tylko na ścianach pozbawionych bezpośredniego nasłonecznienia.Próby polowe przeprowadzone na prostych modelach, wykonanych z dostępnych materiałów dostarczyły pozytywnych wyników.

20

Andrzej Żak (Warszawa)

Wpływ języka polskiego na zagrożony wymarciem etnolekt wymysiöeryś

Praca oparta jest na badaniach terenowych przeprowadzonych przez autora w 2013 roku w Wilamowicach. Zachodniogermański etnolekt wilamowski (wymysiöeryś) o niezwykle archaicznym charakterze (używany jedynie przez około 50 osób tylko w jednej miejscowości na świecie) jest poważnie zagrożony wymarciem. Jako jedna już z ostatnich „germańskich wysp językowych”, stanowi on fenomem na językowej mapie Polski. Przyjmuje się, że etnolekt wilamowski wywodzi się z dialektów średnio-wysoko-niemieckich, jednak wśród samych Wilamowian przeważa przekonanie o ich flamandzkim czy nawet anglosaskim pochodzeniu. Przez wiele lat po II wojnie światowej w Wilamowicach istniał niepisany zakaz używania etnolektu. Użytkownicy wilamowskiego przestali się nim posługiwać, co doprowadziło do przerwania międzypokoleniowego przekazu. Dziś jest on zagrożony wymarciem.

Przedmiotem językoznawczej analizy są jednostronne kontakty językowe wilamowskiego z polszczyzną. Autor skupia się na oddziaływaniu języka polskiego na wilamowską leksykę (grupując leksemy w tzw. pola semantyczne zawierające wyrazy mieszczące się w podobnym kręgu znaczeniowym) i wilamowski system gramatyczny (analizuje na przykład zagadnienie podwójnej negacji). Szczególnie ciekawa jest obecność wołacza, którą można tłumaczyć wpływem języka polskiego i występowanie rozbudowanych konstrukcji antroponimicznych (tzw. przydomków) tworzonych w celu odróżnienia od siebie osób o takim samym imieniu i nazwisku. Analiza materiału (zebranego podczas wywiadów z użytkownikami etnolektu) pozwoliła na sformułowanie wniosków dotyczących kontaktów językowych wilamowskiego i polskiego, które mogą być wykorzystane na przykład w procesie rewitalizacji etnolektu wymysiöeryśprowadzonym między innymi w ramach programu „Ginące języki. Kompleksowe modele badań i rewitalizacji” pod patronatem Uniwersytetu Warszawskiego. W ramach rewitalizacji planowane jest wprowadzenie nauczania wilamowskiego w szkole (trzeba zaznaczyć, że już dzisiaj uczą się go dzieci na dodatkowych zajęciach). Pomocne w tym będą wnioski z pracy, będzie można bowiem zastanowić się, czy zasadne jest wprowadzanie wilamowskich neologizmów w miejsce używanych dziś polonizmów (podobne procesy obserwuje się na przykład w przypadku etnolektu kaszubskiego) i jak bardzo w języku zakorzenione są dane słowa czy konstrukcje pochodzące z języka polskiego. Na ten temat autor pracy ma zamiar wygłosić referat na konferencji „Endangered Languages Comprehensive Models for Research and Revitalization”, która odbędzie się w dniach 11–13 czerwca w Wilamowicach.

 

więcej o Konkursie Prac Młodych Naukowców UE

Back to top