在这十名才华横溢的学生之间，在为学校助威和历史考试的间隙，他们正在改进癌症治疗、净化汽车尾气系统，并改善人与机器人之间的交流。
ALLISON DANA BICK
高中：美国新泽西州米尔本市米尔本高中。
发明：智能手机水质检测器
当艾莉森·达娜·比克还在上初中时，一场倾盆大雨淹没了她家乡的街道，并淹没了当地的水井。公共官员警告说，洪水可能将污水带入了供水系统。“我的朋友打电话问我，是否有办法检测自来水的安全性，”比克说。当谷歌搜索显示没有快速简便的家用检测方法时，她决定自己创造一种。四年后，她完成了一款手机应用程序的开发，该程序可以测定水样照片中细菌的浓度。与目前需要18小时才能评估水样完整化学和细菌含量的水质检测套件不同，比克的手机检测可以立即提供一个简单的答案——受污染或可饮用。比克知道，最常用的水质检测剂之一 Colilert-18 在与受细菌污染的水混合时会变黄；细菌越多，颜色越深。因此，她开发了一种算法，用于读取和分析低分辨率水样化学照片中的黄色像素强度。她目前正与美国红十字会米尔本短丘分会合作，对该系统进行现场测试。
大学：比克将于今年秋季进入普林斯顿大学开始她的本科学习。她计划攻读化学工程专业。
RYAN ERICKSON
高中：美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯市洛斯阿拉莫斯高中。
发明：便携式太阳能海水淡化装置
瑞安·埃里克森可能住在一个高地沙漠台地上，但他对海洋有着宏伟的计划。去年，他对大型海水淡化项目产生了浓厚的兴趣——这些项目可以去除海水中的盐和其他矿物质，使其可以饮用——这些项目在阿联酋和澳大利亚等国家非常普遍。但他很快了解到，还没有人制造出一种便携式、自动化、价格合理的淡化系统，该系统还能去除海水中的有害细菌——尽管有数百万人，包括沿海国家的人们，缺乏安全的饮用水。他的太阳能设备是一个三英尺立方体，可以轻松地由两人携带，它依赖于易于获得的材料：沙子、木炭和塑料瓶。海水首先通过沙子和木炭层进行过滤，然后进入沸腾室。蒸汽被冷却并收集在冷凝盘管上，然后暴露于 SteriPEN，用紫外线杀死有害细菌。其他便携式海水淡化系统则不太复杂，只能去除水中的盐分，而不能去除其他有害污染物。埃里克森的下一步是重新设计该系统，使其更加紧凑。
大学：今年秋季，埃里克森将进入加州大学圣迭戈分校，攻读电气工程专业。
PARAM JAGGI
高中：美国德克萨斯州普莱诺市普莱诺东部高中。
发明：CO
EDUARDO FERNANDEZ
高中：美国亚利桑那州凤凰城卡尔·海登社区高中。
发明：3D辅助机械臂
埃迪·费尔南德斯在五岁时就学会了拆解遥控汽车，从此再也没有什么小玩意是安全的。“玩具、电池、马达、电路：我想知道它们是如何工作的，”他说。七年级时，他加入了一个为全国 FIRST 竞赛建造机器人的团队。一个参赛作品可以将80英寸的球投掷到八英尺高的地方。另一个参加了足球比赛。他还帮助设计和建造了一个水下自主机器人。但他表示，他迄今为止最好的工作是领导建造了 EVROV 机器人手臂，该机械臂旨在举起和移动仪器，以协助宇航员进行太空行走。他还创建了一个配套的3D视频系统，可以帮助人类操作员在船内远程操作该机械臂时估算深度。他去年在康拉德基金会创新精神奖上展示了这款机器人（及其近11,000美元的价格标签）。费尔南德斯的部分动机来自于不确定性——他的父亲最近被驱逐到墨西哥。“当这件事发生时，我真的意识到事情会一夜之间改变，”他说。“我需要更加努力，更好地利用我的时间。”
大学：费尔南德斯将于秋季进入亚利桑那州立大学，攻读机械工程专业。
ALEXANDER GILBERT
高中：美国华盛顿特区圣奥尔本斯学校。
发明：改进 MRI 对比度以获得更准确的诊断
亚历克斯·吉尔伯特大约六岁时，他的一位亲人被诊断出患有多发性硬化症。一年后，她发现医生误读了她的 MRI 结果。“我太小了，我不认为我完全理解（误诊）是多么令人震惊，”吉尔伯特说。15岁时，他开始研究磁共振成像技术，高中二年级后，他在美国国立卫生研究院实习。在那里，他开发了一种改进 MRI 图像对比度的方法，以便医生能够更准确地发现神经系统疾病的迹象。磁共振成像系统激发质子，并记录其自旋减慢的模式——这就是产生图像的原因。但身体各部分的细胞密度会改变信号强度：空气和骨骼产生微弱的信号和暗淡的图像。脂肪和骨髓产生明亮的图像。吉尔伯特编写了一个算法，可以根据这些差异来改进图像对比度，从而有助于显示难以发现的组织损伤。第二年夏天，在波士顿的麻省总医院，吉尔伯特又开发了一种改进 MRI 图像对比度的方法。他发现，通过注射一种与核酸结合的染料，灰质的结构细节会更清晰。
大学：吉尔伯特即将开始他在麻省理工学院的第一年本科学习。他计划主修物理学或生物物理学。
MATTHEW FEDDERSON AND BLAKE MARGGRAFF
高中：美国加利福尼亚州拉斐特市阿卡拉内斯高中。
发明：基于锡的癌症治疗
马特·费德森和布莱克·马格拉夫从五年级开始就在后院一起炸东西。“我们都有非常有耐心的父母，”马格拉夫说。在高三那年，他们进入了正式实验的世界。一位老师提到，核电站中使用的一种有缺陷的锡基屏蔽材料不知何故会放大辐射。费德森和马格拉夫，他们都有家人与癌症作斗争，想知道锡是否可以用来创造次级剂量的 X 射线，以增强初始剂量，从而使放疗更有效。在他们高中生物实验室里，学生们将微小的锡颗粒注入用酵母制成的模拟肿瘤中。当 X 射线照射到金属上时，它会产生类似有故障的核盾牌的第二波辐射，但这次会额外杀死细胞。这种治疗方法比常规放疗多杀死20%的细胞，而每位患者的成本仅为60美分。费德森和马格拉夫计划在进入大学后对人类细胞进行治疗测试。
大学：费德森将在伊利诺伊大学学习一年，并计划转入麻省理工学院。马格拉夫将进入圣路易斯华盛顿大学。
JAO-KE CHIN-LEE
高中：美国纽约州纽约市斯图伊文森高中。
发明：人机语音交互的主动降噪技术
自从2006年第一次看了关于 DARPA 无人驾驶汽车挑战赛的电视节目后，Jao-ke Chin-Lee 就一直对人工智能着迷。在高中时，她申请了麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室的暑期研究项目，并最终参与了一个名为 Pokey 的自动叉车的项目，这是该实验室当年的一项主要项目。机器人很难处理人类语言的细微语调，尤其是在有很多背景噪音的情况下。Pokey 被设计用于建筑工地，无法区分语音命令和与人类语音频率相同的环境噪音。在自学了必要的数学和计算机科学知识应用于语音处理后，Chin-Lee 开发了一种过滤背景噪音的算法。该程序有超出 Pokey 的潜在应用；例如，她希望有一天将其集成到语音控制的轮椅中。
大学：今年秋季，16岁的 Chin-Lee（她跳过了小学一年级）将开始她在哈佛大学的第一年本科学习，她计划攻读计算机科学和机器学习专业。
JAVIER FERNANDEZ-HAN
高中：美国德克萨斯州康罗市家庭学校。
发明：一体化废物、食品和能源系统
在参观2005年日本万国博览会时，哈维尔·费尔南德斯·汉和他的家人看到了“无国界医生”搭建的一个模拟难民营。“我不知道人们生活在那种没有饮用水、食物和住所的环境中，”他说。“我意识到我想专注于可持续生活系统。”2009年，15岁的他开始将现有的和改造过的设备，如水泵和冲水厕所，整合到一个针对发展中国家难民营和小村庄的一体化系统中。他的发明除了其他功能外，还能处理污水，将甲烷等有害气体转化为藻类的燃料，并产生可供牲畜食用的氧气和藻类生物质。同年晚些时候，他因该设备获得了阿绍卡·莱姆森卓越奖。后来，他开始思考：如果他一个人就能创造出这个系统，那么一个发明家团队又能做什么呢？他创立了两个组织，“无国界发明家”和“创新基金会”，让青少年们共同解决饥饿、教育机会匮乏和空气质量差等问题。
大学：费尔南德斯希望在斯坦福大学攻读工业设计专业。
GABRIEL SEE
高中：美国华盛顿州萨米什市艺术与理性复兴学校。
发明：用于自动化 DNA 组装的乐高机器人
九岁时，加布里埃尔·西就加入了他的高中的机器人团队。到了11岁，他已经掌握了他所在学区提供的所有高中科学和数学课程，并进入了华盛顿大学的本科和研究生课程。西曾与几个商用液体处理系统合作——这些设备使用机械臂和电动移液器以精确的量测量、转移和控制液体——但他知道这些设备10,000至50,000美元的价格标签使得除了一些最富有的实验室外，没有人负担得起。因此，他在大学病理学实验室发明了一个简单的系统，该系统使用乐高Mindstorm可编程积木玩具。一年之内，他完成了使用卡内基梅隆大学机器人实验室的固件和自己编写的软件的系统。它可以处理低至五微升（略大于圆珠笔尖）的液体，这是 DNA 组装等项目所需的量。该系统的成本仅为750美元，使其成为小型大学和初创公司的负担得起的选择。该设备在麻省理工学院2009年的 iGEM 竞赛中获得了银牌。
大学：西还需要学习开车和参加舞会，但他已经希望在麻省理工学院攻读计算生物学专业。
SARA VOLZ
高中：美国科罗拉多州科罗拉多斯普林斯市夏延山高中。
发明：提高藻类生物燃料的效率
萨拉·沃尔兹坚称她不是一个“时髦”的科罗拉多青少年。她和家人一起徒步、滑雪和露营，但她更喜欢花时间做实验。沃尔兹很早就决定要为摆脱化石燃料消耗做出贡献，并在七年级开始研究替代燃料。作为一名高中新生，她在阅读了几篇关于藻类基燃料的期刊文章后，开始测试大麻籽油作为潜在的生物燃料来源。在与当地的替代燃料能源公司和实验室交流，熟悉该领域和设备后，她在家里安装了一个光生物反应器和一个新的藻类培养基。她操纵了生长条件，限制了藻类的氮供应，并怀疑这种操纵增加了酶的转录，该酶使藻类积累更多的油。“整个想法很有吸引力，”她说，“用水上的浮渣制造油。”接下来，她将测试酶基因的额外拷贝是否会导致藻类产生更多的油，这意味着每英亩的产量更高。
大学：沃尔兹希望进入一所具有强大研究重点的常春藤盟校或小型文科学院。她计划攻读生物化学或分子生物学专业。
