В нашей стране создаются условия для молодых специа­листов, запускаются программы фундаментальных научных исследований, поддерживается конкурентоспособность в области научных разработок. Для самых юных исследователей организуют и проводят проектные школы. Как разработать рецептуру и технологию производства продуктов с заданными функциональными свойствами? Как спроектировать робот-эвакуатор, который будет определять и выводить транспортное средство из потока? Как создать систему, которая будет прогнозировать чрезвычайные ситуации на основе мониторинга уровня воды в реке? Ответы на эти и многие другие вопросы ребята искали в Зимней проектной школе — 2022, которая прошла в региональном центре выявления и поддержки одаренных детей «Полярис-Адыгея».

Участниками образовательного интенсива стали пятьдесят школьников из разных муниципалитетов республики. Ребята погрузились в командную работу над решением проектных задач по шести направлениям: «Большие данные, искусственный интеллект, финансовые технологии и машинное обучение», «Умный город и безопасность», «Космические технологии», «Генетика и биомедицина», «Беспилотный транспорт и логистические системы», «Агропромышленные и биотехнологии».

Искусственный интеллект

BigData-исследования находятся на стыке наиболее востребованных направлений. Здесь и искусственный интеллект, и машинное обучение, и нейронные сети на службе медицины, биологии, экономики, социологии, логистики, физики, генетики, финансов. Это также сложные алгоритмы для поиска информации в интернете и нестандартные подходы к обеспечению безопасности программно-аппаратной инфраструктуры.

Как рассказал руководитель направления «Большие данные», доцент кафед­ры прикладной математики, информационных технологий и информационной безопасности факультета математики и компьютерных наук АГУ Всеволод Воронов, во всем мире интенсивно развиваются технологии, связанные с применением искусственного интеллекта, в том числе при автоматизации каких-то действий, которые раньше выполнял человек.

Использование современных методов машинного обучения на действительно больших объемах данных позволяет конструировать системы с обширными возможностями.

— Мы работали с нейронными сетями, предназначенными для обработки и генерации текстов и изображений. Речь идет о создании уникального контента, не защищенного авторскими правами. В проекте мы создали телеграм-бот, который благодаря нейронным сетям позволяет генерировать ответы на тестовые вопросы и выбирать наиболее подходящий из них, — поделился ученик 10-го класса СОШ №22 Егор Гречин.

Участники Зимней проектной школы модифицировали под условия проекта нейронную сеть, которая осуществляет генерацию изображений. Благодаря этому ребятам удалось сгенерировать карты местности, которые раньше были плохо размечены в онлайн-картах.

На благо человека

Работа по направлениям «Биотехнологии» и «Агротехнологии» была направлена на получение и расширение знаний в области агрономии и биотехнологии, их основных направлений и методов.

— Биотехнология — это наука об использовании биологических процессов в технике и промышленном производстве. В рамках направления участники изучали создание биофармацевтических препаратов и пищевые биотехнологии. Результатом обучения является разработка пектиносодержащих структур лечебного назначения, а также рецептуры и технологии функциональных пищевых продуктов с заданными свойствами, — рассказали в «Полярисе».

Лаборатория биохакинга образовательного центра «Полярис-Адыгея» сотрудничает с Адыгейской республиканской клинической больницей, в ее банке данных около полутора тысяч образцов ДНК жителей республики. У ребят есть возможность искать генетическую причину заболеваний, изучая реальные болезни реальных людей.

В рамках направления «Агротехнологии» учащиеся ознакомились с особенностями строения и свойств почв, узнали историю выращивания сельскохозяйственных культур и их значение в жизни человека, научились самостоятельно ухаживать за растениями, применять на практике агрономические методы, позволяющие получать более высокие урожаи.

Программа «Генетика и биомедицина» была ориентирована на ознакомление учащихся с современными проблемами, достижениями, методологией генетики, иммуногенетики и биомедицины, возможностями применения знаний на практике.

Фото Татьяна Дубовик

— Каждый из нас уникален. Эту уникальность в человека закладывает в том числе его геном, который во многом определяет предрасположенность к тем или иным болезням. Говоря образным языком, наша ДНК — это как цепочка звеньев. От того, в какой последовательности эти звенья будут располагаться, зависит то, как мы будем выглядеть, думать, насколько быстро будем бегать и чем будем болеть в старости. До 60% всех наших заболеваний можно объяснить генетической предрасположенностью, остальные 40% — питанием и образом жизни. Иногда в этой цепи случается сбой, происходит замена звеньев, которая порождает неправильно работающую клетку, и в будущем мы получаем какое-то хроническое заболевание. Вот почему усредненное лечение часто не дает желаемого результата — мы слишком индивидуальны и каждому требуется персональный подход, — отметил старший научный сотрудник отдела медико-биологических проблем НИИ комплексных проблем АГУ, заведующий лабораторией биохакинга Дмитрий Шумилов.

Участники направления выполнили десять проектов. Из них три работы направлены на поиск генов-кандидатов повышенного риска развития бронхиальной астмы, которые можно использовать в качестве маркеров ранней диагностики и как мишени для терапии. Еще пять проектов направлены на изучение молекулярно-генетических предикторов (предиктор — средство прогнозирования. — Прим. ред.) атеросклероза. Два исследования — о патологии беременности.

— Наша группа изучала факторы, которые влияют на течение и развитие ишемической болезни сердца. Один из таких факторов — единичные нуклеотидные замены. Наше исследование очень важно, так как показатели смертности и инвалидизации трудоспособного населения в России достаточно высоки. Сейчас медицина вышла на новый уровень, поэтому изучение нуклеотидных изменений является важным этапом в понимании патогенеза этой болезни, — объяснила ученица 11-го класса СОШ №34 Анна Дорошенко.

Беспилотники

В лаборатории промышленной робототехники велась работа над созданием беспилотного роботизированного эвакуатора для вывода транспортного средства из потока автомобилей. Ребята выбрали именно этот проект, поскольку во всем мире наблюдается рост автомобильного трафика и любая техническая поломка или ДТП могут стать препятствием для большого количества автомобилистов. Создание беспилотного роботизированного эвакуатора поможет в краткие сроки разрешить данную проблему и может стать частью общей системы служб МЧС или служб помощи на дорогах. Индустриальным партнером проекта выступил Майкопский машиностроительный завод, который производит манипуляторы различного назначения.

Школьникам вполне по силам спроектировать и построить беспилотники для автоматического мониторинга местности, создания 3D-карт, точного земледелия, доставки небольших грузов, обеспечения связи на удаленных территориях и многого другого. Однако можно не только создавать, но и изобретательно приспосабливать существующие промышленные беспилотники к решению конкретных задач.

— У беспилотных летательных аппаратов большое будущее, поскольку их ждет работа в области связи, транспорта, сельского хозяйства, картографии и мониторинга разного рода. Эти несложные устройства могут сильно облегчить человеческий труд, — отметили в «Полярисе».

Создание беспилотников для разных целей требует ярких идей и конструкторских решений, использования новых устройств связи, энергетических и автоматизированных систем, новых материалов и алгоритмов управления как отдельными аппаратами, так и их группами.

— Школьникам вполне по силам спроектировать и построить беспилотники для автоматического мониторинга местности, создания 3D-карт, точного земледелия, доставки небольших грузов, обеспечения связи на удаленных территориях и многого другого. Однако можно не только создавать, но и изобретательно приспосабливать существующие промышленные беспилотники к решению конкретных задач, — добавили в «Полярисе».

Космические технологии

Современная космонавтика решает в основном прикладные задачи: фотографирует Землю из космоса, обеспечивает навигацию и связь. Огромное количество исследователей и инженеров работают над созданием новых материалов для космоса, производством компонентов спутников на орбите, разрабатывают интеллектуальные алгоритмы управления группами космических аппаратов и их автоматического обслуживания, ищут методы борьбы с космическим мусором, предлагают новые сервисы на основе результатов космической деятельности — космических снимков, навигации и связи.

— Мы готовим детей к пониманию того, с какими вопросами сталкивается космическая система. Например, откуда и когда запустить спутник, чтобы он попал на нужную орбиту. Из-за невесомости спутник может крутиться, как хочет, и наша задача его остановить, развернуть солнечной батареей к Солнцу, чтобы он мог заряжаться, а датчиками к Земле, чтобы он собирал и передавал данные, — рассказала наставник направления «Космические технологии» Светлана Полякова.

Задача юных ученых на проектной школе — определить предельно допустимую массу полезной нагрузки на спутник исходя из времени его стабилизации.

— Спутник выполняет в космосе определенную работу, для которой на него прикрепляют различные датчики. Чем больше датчиков мы можем на него установить, тем больше работы он может выполнить. Поэтому проблема определения предельной величины полезной нагрузки является актуальной. В проектной работе мы узнавали ее экспериментальным способом — определяя время стабилизации спутника в зависимости от массы грузов, имитирующих полезную нагрузку, — рассказала ученица 9-го класса СОШ №16 Алина Челышкова.

«Умная» техника

Участники направления «Умный город и безопасность» разработали виртуальный тренажер подготовки курсантов МЧС, который позволяет проверить оборудование на предмет неисправностей и разложить все по своим местам. Проект разработан специально под очки и шлемы виртуальной реальности, а это значит, что у курсантов будет возможность проводить тренировки без настоящего оборудования. Тренажер поможет курсантам отточить навыки, запомнить расположение оборудования в машине, а это, в свою очередь, позволит действовать в разы быстрее во время чрезвычайной ситуации.

Учащиеся направления «Умный город. Робототехника» разработали и сконструировали комплекс метеостанций на реке, который позволит предсказать паводок. На основе собранной информации с датчиков можно будет вовремя отследить подъем уровня воды и минимизировать последствия чрезвычайной ситуации.

Второй виртуальный тренажер рассчитан на подготовку человека к правильному поведению во время пожара.

— Не каждый знает, как себя вести во время пожара. Для подобных случаев разработан симулятор-инструктаж «Действия во время возгорания многоквартирного дома». Перед человеком будет поставлена цель не потушить пожар, а сохранить жизнь себе и своим близким, — рассказали в «Полярисе».

Фото Татьяна Дубовик

— Проект данного направления разработан совместно с организацией-партнером — МЧС России по Адыгее. Эта проблема является актуальной в нашем регионе в период паводков, — отметили в «Полярисе».

Итогом работы Зимней проектной школы стала разработка и защита проектов. Лучшие из них будут рекомендованы к участию в отборе на Всероссийский конкурс научно-технологических проектов «Большие вызовы», а их авторы смогут принять участие в заключительном этапе конкурса, который будет проводиться в Образовательном центре «Сириус».

Кстати

В декабре прошлого года состоялось совместное заседание Государственного Совета и Совета при президенте РФ по науке и образованию, где обсудили итоги Года науки и технологий. Президент России Владимир Путин отметил, что развитие России, регионов возможно только вместе с наукой.

— Думаю, будет правильно, если Год науки и технологий станет началом в России целого научного десятилетия, которое послужит стимулом для дальнейшего развития просвещения. Уверен, это решение поддержат все политические и общественные силы, — сказал он.