Искусственный интеллект в «руках» умных людей

Какие ассоциации возникают у вас, когда слышите слова «изобретатель» и «изобретение»? Поисковые интернет-системы мгновенно укажут на Альберта Эйнштейна и его многочисленные открытия или на Николу Тесла, с которого началась эра электричества. «Голос Череповца» решил пополнить «библиотеку» изобретателей новыми именами. Тимофей Гуринов и Маргарита Хузиахметова — школьники, их открытия пока не изменили мир, но уже меняют действительность. А студенты Иван Щетнев и Максим Сочнев уже причастны к серьезным экспериментам.

Вовлечь студентов

«Нам представилась возможность проявить себя, показать, на что мы способны. Работать над проектом было интересно, так как мы могли создать что-то свое», — говорят студенты четвертого курса направления подготовки «управление в технических системах» Череповецкого государственного университета Иван Щетнев и Максим Сочнев.

Их стартап-проект «Разработка системы управления процессом производства опытных партий минеральных удобрений на основе экспериментальной установки БГС (барабан-гранулятор-сушилка)», над которым они вместе с преподавателями двух кафедр вуза — киберфизических систем и химических технологий — трудились в прошлом году, стал одним из лучших стартапов акселерационной программы по направлению «искусственный интеллект».

— Что такое «акселерационная программа»?

— Это программа, направленная на масштабное вовлечение студентов в технологическое предпринимательство, — поясняет руководитель акселерационной программы Ольга Ефремова, начальник отдела контрактных исследований, кандидат технических наук. — По сути, это комплекс образовательных и практических мероприятий по развитию технологических стартап-проектов, позволяющих развивать у студентов ЧГУ предпринимательские компетенции, дорабатывать имеющиеся или новые технологические решения, строить бизнес-модель проекта, привлекать свои первые деньги под стартап-проект. В 2022 и 2023 годах наш университет выиграл грант на реализацию акселерационной программы.

Испытать удобрения

Мы спросили у Ивана и Максима, с чего все началось.

— В НИУИФе (Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам имени профессора Я. В. Самойлова, Череповец, — прим. авт.) был разработан новый тип минеральных удобрений. Однако прежде чем ввести его на производство, необходимо провести ряд испытаний, проверив эффективность удобрений на практике. Для этого было решено создать экспериментальную установку, способную производить малые партии удобрений. Таким образом и родился наш проект, — говорят студенты.

— Что вы сделали?

— Нами были определены ключевые параметры процесса производства удобрений, такие как температура внутри барабана, скорость вращения шнека, состояние фильтра и т. д., что позволило повысить точность определения технологических параметров и качество финальной продукции, то есть удобрений, — говорит Иван. — Целью проекта стала разработка автоматической системы управления процессом производства минеральных удобрений, включающую сбор, хранение, обработку и визуализацию статистических данных. Для достижения поставленной цели мы провели анализ технологических параметров установки, критически важных для процесса производства минеральных удобрений. На основе этих данных сформировали основные требования к автоматической системе управления. Была построена процессная модель, разработаны структурная и функциональная схемы.

Практическая польза

Молодые люди рассказывают, что была разработана и изготовлена экспериментальная установка для производства минеральных удобрений, на которой были проведены лабораторные испытания.

— Вы проверяли установку?

— Да, запускали, чтобы проверить ее в работе, — говорит Иван. — Однако не все функции были реализованы в полной мере, поэтому планируется разработка второй установки, в которой будут учтены недостатки прототипа; средства на это уже выделены. Например, часть удобрений забивалась в одном из транспортных элементов системы, из-за чего для обсушивания в барабан они уже не поступали. В связи с этим будет реализован дополнительный процесс грануляции, который отсутствовал в первой версии.

— В ходе работы над проектом возникали различные трудности, — добавляет Максим. — Из внутренних проблем можно выделить то, что некоторые аспекты требовали знаний и навыков, которые нам предстояло еще только освоить. Приходилось зачастую самостоятельно разбираться в некоторых вопросах, опережая тем самым учебный план. Основным отрицательным внешним фактором для стартап-проекта стал уход зарубежных производителей с российского рынка; как ни печально признавать, но «отечественный продукт» не всегда может достойно конкурировать с заграничными аналогами.

— В чем практическая польза вашей работы?— Новый тип минеральных пролонгированных удобрений позволит сократить потери при транспортировке и хранении. Так как каждая гранула покрыта специальной оболочкой, они куда меньше подвержены механическим воздействиям, дольше слеживаются. За счет пролонгированного эффекта (питательные вещества попадают в почву постепенно, а значит, не вымываются водой и не поглощаются сорняками до того, как взойдут посевы) они эффективнее обычных удобрений. За счет того, что покрытие гранул не содержит в себе неразлагаемых компонентов (в отличие от удобрений с полимерным покрытием), они безопасны с точки зрения экологии.

Ценные возможности

«Это был интересный опыт для нас, — говорят студенты Иван Щетнёв и Максим Сочнев о работе над стартапом. — Мы смогли понять, с чего стоит начинать, если у тебя есть только идея для стартапа, но нет опыта. Мы посетили много образовательных, практических мероприятий и получили новые знания и ценное экспертное мнение о проекте от индустриальных компаний. Хочется отдельно поблагодарить руководителя стартап-проекта Виктора Александровича Шабалова, доцента кафедры киберфизических систем, за помощь и экспертное мнение, доцента кафедры машинного программного обеспечения ЭВМ Ольгу Сальникову и специалиста по сопровождению проектной деятельности вуза Александру Бочарову — за сопровождение проекта, а также всех сотрудников университета, которые имеют отношение к проектной работе и организации акселерационной программы для студентов».

Дерматоглифика для спорта

Многие школьники серьезно увлекаются наукой. Мы поговорили с ребятами, которые занимаются научными проектами на базе детского технопарка «Кванториум».

Маргарита Хузиахметова, 11-классница школы № 14, с раннего детства любит исследовать окружающий мир. Интерес к естественно-научному направлению у нее возник еще в детском саду. Девушка часто выступает на конференциях разного формата и уровня, получает высокие оценки экспертов.Сейчас Маргарита занимается исследовательской работой на тему «Выявление предрасположенности игроков к футбольным позициям на основании дерматоглифических исследований». Эту работу она представила на Всероссийской онлайн-конференции учащихся «Научный потенциал — XXI» и получила диплом второй степени.— Исследование заключается в том, что у футболистов разного возраста и пола мы собираем отпечатки пальцев, по которым определяем предрасположенность игрока к позиции на поле, — рассказала Маргарита. — Мы исследовали три футбольные команды и выявили несоответствия амплуа некоторых игроков их позициям во всех исследуемых командах. У одной из команд после внесенных коррективов в игровой процесс уже улучшились результаты. Мне помогает мой научный руководитель Татьяна Андреевна Виноградова, которой я очень благодарна за поддержку.Маргарита рассказала, что собирала материал на тренировках. В своей работе она опирается на данные, полученные учеными-биологами в результате длительного исследования. Работа подтвердила эффективность дерматоглифического метода, девушка готова помочь и другим спортсменам улучшить результаты. Маргарита планирует стать врачом, ей нравится работать с людьми и помогать им.

«Умный дом»

Тимофей Гуринов учится в седьмом классе центра образования № 32. Мальчик увлекается техническим направлением, больше всего любит математику, а интерес к этому предмету возник в прошлом году, когда материал стал сложнее. В будущем школьник хочет связать свою жизнь с практической электроникой.

Сейчас Тимофей с другими ребятами делает проект «умного дома» в платформе Arduino. Школьникам помогает преподаватель Иван Воропаев. Проект «умного дома» включает вентиляцию, датчик температуры, датчик утечки газа, автоматическое открытие двери, небольшие видеокамеры по всему периметру, а также датчик света, чтобы свет подключался автоматически. Все это необходимо, чтобы упростить людям жизнь, сделать ее комфортнее и безопаснее.

Каждый участник выполнял свою работу. Тимофей, например, занимался датчиками противопожарной системы и вентиляции. Как рассказал мальчик, все датчики собирают на плате, через которую подаются команды ко всем модулям. К примеру, если датчик тепла показал, что в помещении тепло, информация передается на плату и автоматически включается кондиционер.

— Сначала мы сделали модель на бумаге, затем на лазерном станке вырезали макет дома из дерева. Сразу же появились сложности: мы точно не продумали планировку комнат, вышло неудобно, двери не проходили, пришлось переделать, — говорит Тимофей. — Когда мы уже все придумали, сделали, распечатали, на этапе установки всех приборов возникли сложности с их подключением, чтобы они работали вместе от одного источника. Иногда не хватает питания, иногда — разъемов. Трудности возникают и при работе в программе с написанием кода для этих приборов. Мы хотим научиться делать дом сами, чтобы можно было повторить его в реальных размерах. Работа эта сложнее, чем кажется, но чем сложнее, тем интереснее.

Цель — создание высокоточных протезов

Дмитрий Стаканов, ученик 7-го класса школы № 33, мечтает связать жизнь с медицинской робототехникой и создавать высокоточные протезы для людей. С трех лет он увлекается лего. Начинал с простых игрушек, затем были модели посложнее и комплексные тематические сборки военной техники, а теперь уже сложные объёмные технически оснащённые модели с пультами управления, светящимися элементами. Недавно юный изобретатель собрал ночник со сменой режима свечения из 16 805 мельчайших деталей (аналог объемного микролего с разнорежимным светящимся элементом). На работу ушла неделя. С семи лет Дима занимается робототехникой в Центре детского творчества и методического обеспечения (педагог Илья Александрович Савасин). В 2020 году он получил награду от заместителя мэра города за особые успехи в робототехническом творчестве. На данный момент Дмитрий создаёт модели и программирует их через компьютерные программы.

Собрать конвертер

Постоянно соприкасаются с наукой работники Череповецкого металлургического комбината. Один из примеров — конструирование и изготовление элементов нового конвертера для сталеплавильного производства в этом году. Конвертер — это установка для получения стали из расплава чугуна и шихты.

К проекту на разных этапах подключались сотни человек, отвечающие за чертежи, моделирование, сборку разных элементов конструкции. Основная работа — в руках специалистов машиностроительного центра МЦ «ССМ-Тяжмаш». Так, команда работников в рамках конкурсной программы компании «Северсталь» «Молодой специалист» на внутреннем проектном чемпионате — третьем этапе программы — представила уникальную разработку.

— Наш проект — часть общей задачи, он называется «Технология изготовления корпуса конвертера в МЦ «ССМ-Тяжмаш». Сейчас на ЧерМК три конвертера, один планируют заменить в следующем году на новый. Принято решение изготовить его своими силами. Этот проект — большой вызов для «ССМ-Тяжмаш», — пояснил менеджер по аналитике котельно-монтажного цеха МЦ «ССМ-Тяжмаш» Павел Белов.

Павел работает в компании «Северсталь» почти два года. За плечами у него среднее специальное и высшее образование: электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования и управление в технических системах. Начинал с бригадира на участке основного производства в МЦ «ССМ-Тяжмаш», пришел работать на меткомбинат из другой компании. На выбор повлияли возможности, которые «Северсталь» предоставляет своим сотрудникам для развития. Конкурсная программа «Молодой специалист» — одна из таких возможностей.

— В рамках проекта, представленного нами как участниками программы «Молодой специалист», мы работали в команде. В ее составе — Любовь Зейналова, технолог, которая приняла участие в разработке документации. Электросварщик Максим Маркушевский участвовал в сварке деталей конвертера. Я отвечал за координацию команды и коммуникацию с ведущими экспертами производства. За консультации, разъяснения, отзывчивость им огромная благодарность! Мы работали в тесном контакте с куратором всего проекта по созданию конвертера, старшим менеджером по крупным проектам Михаилом Котиным и главным сварщиком «ССМ-Тяжмаш» Иваном Лопачевым. Наставником нашей команды стал менеджер по технологии и качеству котельно-монтажного цеха Вадим Шуть, — рассказал Павел Белов.

У команды молодых специалистов на разработку и подготовку проекта к защите ушло два месяца, причем без отрыва от основных рабочих процессов.

— В чем отличие корпуса нового конвертера от существующих агрегатов? Были внесены изменения в технологию изготовления. Благодаря им удалось улучшить прочностные характеристики конвертера. Уверен, что он прослужит сталеплавильщикам дольше.

Впереди у команды еще один этап программы «Молодой специалист» — сессия с индивидуальными заданиями.

Элементы конвертера, в разработке которых принимали участие молодые специалисты, уже изготовлены. Работники сталеплавильного производства монтируют его на собственных площадях. В производстве каждого узла и деталей корпуса конвертера было задействовано большое количество переделов участков МЦ «ССМ-Тяжмаш». Так, например, шлемы корпуса будущего конвертера отлили в цехе заготовительного производства, затем обработали на механообрабатывающих станках ремонтно-механического цеха № 1.

Газета «Голос Череповца»