18-latek zdobył główną nagrodę. Jego origami może pomóc budować satelity i schronienia

Hikaru Kuribayashi wygrał 100 tys. dolarów za program pozwalający przewidywać, w jaki sposób mogą składać się złożone konstrukcje przypominające origami. Młody Japończyk połączył zainteresowanie tradycyjną sztuką składania papieru z zaawansowaną matematyką i programowaniem. Jego rozwiązanie może w przyszłości pomóc projektować między innymi rozkładane elementy satelitów, urządzenia medyczne oraz przenośne schronienia dla osób poszkodowanych w katastrofach.

Hikaru Kuribayashi pochodzi z Sapporo na japońskiej wyspie Hokkaido. W maju 2026 roku, mając jeszcze 17 lat, zdobył główną nagrodę George D. Yancopoulos Innovator Award podczas międzynarodowych targów nauki i inżynierii Regeneron ISEF w Phoenix. Obecnie ma 18 lat. W rywalizacji uczestniczyło ponad 1700 młodych naukowców reprezentujących 64 kraje, regiony i terytoria.

Zwycięski projekt powstał z obserwacji przyrody. Podczas wędrówek po lasach i górach Hokkaido nastolatek przyglądał się liściom, płatkom kwiatów oraz skrzydłom owadów. Zauważył, że wiele naturalnych struktur składa się i rozkłada według praw przypominających techniki stosowane w origami.

– Wyobraźcie sobie maleńką biedronkę. Wykorzystuje ona wzory origami, aby składać i rozkładać skrzydła – tłumaczył Hikaru Kuribayashi.

Origami nie jest dla niego tylko sztuką

Zainteresowanie składaniem papieru pojawiło się u Hikaru już w dzieciństwie. Podstaw origami nauczyła go babcia. Przez kolejne lata coraz lepiej poznawał sposoby tworzenia skomplikowanych modeli, ale dopiero w szkole średniej zaczął zastanawiać się nad ich naukowym znaczeniem.

Ważną inspiracją okazał się starszy kolega ze szkoły, który połączył grę na skrzypcach z badaniami dotyczącymi piękna muzyki. Hikaru zaczął wtedy szukać dziedziny, która w podobny sposób łączyłaby jego zainteresowania z nauką. Odpowiedź znalazł w naturze oraz origami.

Młody badacz dostrzegł, że składane konstrukcje nie muszą ograniczać się do papierowych figurek. Ich zasady są już wykorzystywane w inżynierii, architekturze, robotyce i technologiach kosmicznych. Elementy o dużych rozmiarach mogą być transportowane w kompaktowej formie, a następnie rozkładane dopiero w miejscu, w którym są potrzebne.

Jednym z przykładów są panele i żagle słoneczne umieszczane na satelitach. Podczas startu rakiety muszą zajmować jak najmniej miejsca, ale po dotarciu na orbitę powinny rozłożyć się do pełnych rozmiarów. Podobne mechanizmy mogą znaleźć zastosowanie w implantach medycznych, konstrukcjach ratunkowych i urządzeniach transportowanych na trudno dostępne obszary.

Sześć miesięcy pracy nad własnym symulatorem

W 2025 roku Hikaru rozpoczął pracę nad programem komputerowym analizującym możliwe sposoby składania złożonych struktur. Oprogramowanie przygotował w języku Julia, wykorzystywanym między innymi do obliczeń naukowych i analizy danych. Budowa oraz testowanie systemu zajęły mu około sześciu miesięcy.

Największym wyzwaniem było uwzględnienie ogromnej liczby możliwych ruchów. Dotychczasowe sposoby modelowania często pozwalały prześledzić tylko jedną ścieżkę składania albo nie obejmowały wszystkich konfiguracji, które może przyjąć elastyczny materiał.

To istotny problem, ponieważ rzeczywiste struktury nie zawsze poruszają się w idealny i całkowicie przewidywalny sposób. Skrzydło owada, giętki panel czy rozkładana konstrukcja mogą się chwilowo wyginać, skręcać i odkształcać. Klasyczny model nie zawsze potrafi uwzględnić wszystkie takie zachowania.

Hikaru zastosował metodę Markov Chain Monte Carlo, określaną skrótem MCMC. Zamiast osobno obliczać każdą możliwą drogę, algorytm pobiera próbki z wielu potencjalnych konfiguracji. Na ich podstawie pozwala oszacować najbardziej prawdopodobne wyniki i zbadać znacznie większą przestrzeń możliwych ruchów.

Program poprawnie przewidział znane już rozwiązania, w tym sposób składania skrzydła biedronki. Według organizatorów konkursu metoda może zostać wykorzystana także do analizowania innych mechanizmów, które da się przedstawić jako układ punktów i łączących je linii.

Zaawansowane algorytmy bez wyręczania się sztuczną inteligencją

Choć Hikaru uczył się programowania już w szkole podstawowej, realizacja projektu okazała się znacznie trudniejsza niż jego wcześniejsze doświadczenia. Młody naukowiec korzystał z materiałów przeznaczonych dla studentów i uczestniczył w zajęciach laboratoryjnych na Uniwersytecie Tokijskim.

Wielokrotne testowanie programu ujawniło liczne błędy, które trzeba było samodzielnie odnajdywać i poprawiać. Kuribayashi zdecydował, że nie będzie wykorzystywał generatywnej sztucznej inteligencji do pisania kodu. Uznał, że narzędzia te mogą popełniać pomyłki, a ich odpowiedzi i tak wymagają dokładnego sprawdzania przez człowieka. Cały kluczowy kod opracował więc samodzielnie.

Nie oznacza to odrzucenia nowych technologii, lecz świadomą decyzję dotyczącą sposobu prowadzenia badań. Dla młodego programisty ważne było zrozumienie każdej części rozwiązania i zachowanie pełnej kontroli nad wykonywanymi obliczeniami.

Praca wymagała cierpliwości, ponieważ usunięcie jednego problemu nie zawsze oznaczało zakończenie testów. Każda poprawka mogła ujawnić kolejne nieprawidłowości. Ostatecznie program osiągnął poziom, który pozwolił zaprezentować go przed międzynarodowym jury.

Od skrzydeł owadów do schronień ratunkowych

Badanie ma praktyczny potencjał szczególnie ważny dla Japonii, kraju regularnie dotykanego przez trzęsienia ziemi i tsunami. Po katastrofie potrzebne są konstrukcje, które można szybko dostarczyć na miejsce, łatwo rozłożyć, a jednocześnie zapewnić poszkodowanym wystarczającą przestrzeń i bezpieczeństwo.

Tradycyjne namioty i schronienia często wymagają kompromisu. Konstrukcja może być lekka, ale mało odporna, albo wytrzymała, lecz trudna w transporcie. Rozwiązania inspirowane origami mogą pomóc połączyć niewielkie rozmiary po złożeniu z dużą powierzchnią i stabilnością po rozłożeniu.

Program Hikaru nie jest jeszcze gotowym projektem konkretnego schronienia czy urządzenia. To narzędzie, które może pomóc inżynierom sprawniej poszukiwać nowych wzorów i przewidywać zachowanie składanych materiałów. Analizowanie rozwiązań wypracowanych przez naturę może prowadzić do konstrukcji lżejszych, bardziej funkcjonalnych i lepiej dopasowanych do trudnych warunków.

Podobne zasady mogą być wykorzystywane przy projektowaniu urządzeń medycznych umieszczanych w ciele pacjenta. Niewielki element mógłby zostać wprowadzony w formie złożonej, a następnie bezpiecznie rozwinąć się do odpowiedniego rozmiaru. Organizatorzy konkursu wskazują również na technologie satelitarne oraz rozkładane systemy przeznaczone do pracy w przestrzeni kosmicznej.

Główna nagroda w największym konkursie dla młodych naukowców

Regeneron International Science and Engineering Fair jest jednym z największych międzynarodowych konkursów naukowych dla uczniów szkół średnich. Finał edycji 2026 odbył się w maju w Phoenix w Arizonie. Uczestnicy zaprezentowali projekty z dziedzin obejmujących między innymi fizykę, matematykę, chemię, medycynę, ochronę środowiska i informatykę.

Łączna wartość nagród przyznanych finalistom przekroczyła 7 mln dolarów. Hikaru otrzymał najważniejsze wyróżnienie oraz 100 tys. dolarów. Jego badania zdobyły ponadto pierwszą nagrodę w kategorii fizyki i astronomii, z którą związane było dodatkowe 6 tys. dolarów.

Nagroda była dla niego spełnieniem marzenia. O możliwości udziału w ISEF dowiedział się jeszcze jako uczeń ósmej klasy. Od tamtego momentu chciał znaleźć się w gronie finalistów, choć nie spodziewał się, że zajmie pierwsze miejsce.

Po powrocie ze Stanów Zjednoczonych sukces świętował razem z rodziną i dziadkami. Podkreślał również znaczenie pomocy otrzymanej od nauczycieli, opiekunów naukowych oraz bliskich. Ważną częścią wyjazdu była dla niego możliwość spotkania rówieśników z różnych części świata i poznania ich pomysłów na rozwiązywanie problemów.

Źródło: businessinsider.com