В октябре ученики Малой академии наук завоевали 13 золотых медалей, 5 серебряных и две специальные награды на конкурсе для молодых изобретателей INOVA. Это мероприятие – старейшая выставка изобретений в Европе, которая уже на протяжении 50 лет объединяет талантливых изобретателей и исследователей со всего мира.
Украинские школьники поразили своими разработками — системой альтернативной пожарной сигнализации, которая будет оповещать людей о пожарах; виртуальной лабораторией экологического мониторинга, которая оценивает уровень загрязненности воздуха и другими. В тексте мы расскажем о разработках победителей — практических и творческих.
Что такое INOVA?
INOVA (International Innovation Show) — это международная выставка изобретений, которая проходит с 1971 года в Загребе, Хорватии. INOVA — один из древнейших научных ивентов мира. Ежегодно конкурс собирает изобретателей из Европы, стран Азии и Океании, Африки, Северной и Южной Америки. Жюри выставки – ученые, предприниматели и изобретатели из Великобритании, Тайваня, Судана, Малайзии, Польши и Ирана.
Участники INOVA от Украины
По словам Евгения Кудрявца, заместителя директора по управлению стратегическими проектами и международными отношениями МАН, участие в INOVA – возможность для юных украинских исследователей представить свои проекты всему миру.
Дети получают ценный фидбек от судей по совершенствованию проектов, находят менторов или даже инвесторов для постоянного сотрудничества, встречают единомышленников, с которыми превращают научное исследование в перспективный стартап.
«Этот опыт пригодится и через несколько лет, когда сегодняшние школьники будут подаваться на европейские стажировки, бороться за гранты для своих проектов или просто искать работу после получения дипломов. Запись в CV или проектная заявка о победе на старейшем и одном из самых инновационных шоу Европы будет значительным конкурентным преимуществом, а полученные навыки выделят их среди других претендентов», – добавляет он.
Дарья Цинда. Изобрела комплекс альтернативной пожарной сигнализации
Проект Дарьи – система, которая состоит из базы данных, мобильного приложения, умных сирен и смарт датчиков. Система намного дешевле и эффективнее аналогов, которые уже есть на рынке. На INOVA 2021 за свое изобретение девушка получила золотую медаль в секции «Безопасность и охрана» и специальную награду IBS Global Certificate of appreciation.
Как возникла идея?
Дарья рассказывает, что к созданию проекта ее подтолкнул пожар 2019 года в доме Асвадурова в Одессе. Тогда из-за отсутствия пожарной сигнализации и проблемы с эвакуацией погибли 16 человек, а еще 32 пострадали.
Девушку очень поразило событие, поэтому она начала подробнее изучать статистику трагедий, связанных с пожарами. Тогда она исследовала отчет ГСУ Украины и узнала, что только за 2019 год в населенных пунктах и на объектах было зафиксировано 95 915 пожаров, где погибли 1 902 человека и 1519 получили травмы.
«В моей школе также не было нормальной пожарной сигнализации, ведь качественные системы достаточно дорогие, на них не выделяют деньги из бюджета. А те, что дешевле, часто выходят из строя или срабатывают, когда пожаров нет. Поэтому я захотела разработать новую систему, которая будет извещать людей о пожаре, поможет быстро проводить эвакуацию, и одновременно будет намного дешевле, и будет работать корректно», – рассказывает девушка.
Дарья работала над проектом поэтапно. Сначала вместе со своими научными руководителями – Бондаренко Линой Николаевной и Грибом Максимом Николаевичем – она изобрела базовую систему. Впоследствии девушка модернизировала изобретение и разработала два прототипа сирены, один из которых работает даже без интернета.
Как работает разработка?
Дарья собственноручно создала мобильное приложение под названием «Пожарная безопасность». В нем есть два доступа:
Административный — для человека, который отвечает за пожарную безопасность в организации и может регистрировать других пользователей;
пользовательский режим, в котором на главном экране размещена кнопка «тревога».
Если человек замечает где-то пожар, то открывает приложение, нажимает на кнопку тревоги и передает сигнал на телефоны всех людей, которые находятся в этом учреждении и установили приложение.
Пользователи видят оповещение с текстом «Внимание, пожарная тревога, просим покинуть помещение». В то же время программа посылает сигнал и на умные сирены, установленные на каждом этаже, – они громко сигнализируют такой же текст.
Приложение постоянно работает в фоновом режиме и из-за малого количества функций почти не влияет на батарею и забирает менее 1% заряда за 8 часов.
В местах с повышенной опасностью или в слабо заметных местах устанавливают еще смарт датчики дыма, которые срабатывают во время пожара. Кроме этого, программа отправляет данные в пожарные части — дежурный получает оповещение, что начался пожар, и может направить экипаж для помощи.
Приложение постоянно работает в фоновом режиме и из-за малого количества функций и почти не влияет на батарею, забирает менее 1% заряда за 8 часов.
Какие проблемы решает программа?
Дарья рассказывает, что использовать такой пожарный комплекс могут образовательные учреждения, многоэтажные жилые дома, торговые центры, офисные здания и другие объекты, в которых находится много людей. Систему также можно достаточно легко менять, чтобы сообщать не только о пожарах, но и о других опасностях, таких как минирование.
Еще одно преимущество системы – не большие расходы в бюджете. Стандартизированные системы стоят сотни тысяч долларов, а стоимость комплекса девушки получается гораздо меньше.
Расходы зависят от масштабов: датчики стоят сотни долларов, одна сирена – примерно 30-40 долларов, а доступ к мобильному приложению – бесплатный.
Как планируется развивать проект?
Разработку девушки уже год использует ее родная школа. Для массового внедрения такой системы нужно получить патент и лицензию – этим изобретательница планирует заниматься в течение следующих нескольких лет.
Кроме этого, Дарья хочет создать собственную команду — в перспективе будет привлекать технических специалистов, которые будут разрабатывать умные сирены.
Ирина Бобкова. Создала приложение для редактирования фотографий
Проект Ирины — это программа, которая редактирует фотографии — удаляет на них все движущиеся объекты и оставляет только статические.
Если вам необходимо убрать с фотографии людей, машины или птиц, то не нужно пользоваться сложными фото-редакторами – приложение за 30 секунд автоматически сделает фото «чистым». На конкурсе INOVA 2021 Ирина завоевала золотую медаль в секции «компьютерные технологии».
Как возникла идея?
Идея создать такое приложение возникла у меня два года назад, во время путешествия во Львов. Тогда я сделала красивую фотографию возле какого-то здания, но в кадр попали незнакомые люди.
Уже дома с помощью фотошопа я начала удалять их с фото, но изображение получалось некрасивым, некачественным и с размытым фоном. Тогда я подумала: «А почему до сих пор не существует программы, которая распознавала бы на фото лишние объекты или предметы и сразу их удаляла бы?», — вспоминает Ирина.
Со своей идеей девушка пришла в Черкасскую МАН к научному руководителю – Белгородскому Юрию Сергеевичу. Они решили воплотить ее замысел в жизнь и начали продумывать алгоритм и интерфейс будущей программы. Уже в течение нескольких месяцев появился первый прототип приложения.
Как работает программа?
Приложение Ирины имеет следующий алгоритм: он создает 30 фотографий в течение 30 секунд, затем выбирает первый пиксель из каждой фотографии, отфильтровывает их по яркости от самого маленького до самого большого и выбирает центральный элемент из отсортированного списка.
Дальше программа делает то же самое со вторыми пикселями – берет второй пиксель первой фотографии, второй пиксель второй фотографии… второй пиксель тридцатой фотографии. Система снова сортирует их и выбирает центральный элемент – так она обрабатывает каждый пиксель.
Механизм работы можно увидеть на схеме: красные точки – статические объекты, а белые – движущиеся. Программа изначально работает с первыми красными точками.
Получается, что красная — красная — красная — красная. Итак, на конечном фото имеем красную точку. Затем у красной справа: 1 – черная, 2 – черная, 3 – черная, 4 — белая. Программа сортирует их по яркости и берет центральный элемент. На выходе имеем черную точку. Благодаря этому как следствие получается «чистое» фото.
Какие проблемы решает программа?
С самого начала главной целью разработки было просто принести людям радость и удовольствие от фотографирования. «Поскольку многие люди довольно часто путешествуют и делают фото в людных местах, они нуждаются в быстрой обработке этих снимков без лишних усилий и особых навыков. Моя программа решает эту задачу и значительно облегчает им жизнь», — комментирует девушка.
Со временем изобретательница поняла, что целевой аудиторией приложения могут быть не только туристы, но и блогеры, фотографы, дизайнеры, архитекторы, а также специалисты, которые занимаются промышленным и ландшафтным дизайном, 3D-моделированием. Например, если архитектор проектирует здание и использует в работе фотографии уже имеющихся объектов, то программа уберет из них все лишние элементы и облегчит ему работу.
Что будет с проектом дальше?
Сейчас Ирина вместе с научным руководителем дорабатывает интерфейс программы, чтобы устранить все недостатки. В течение следующих нескольких лет девушка планирует подготовить приложение для публикации в Play Market, а со временем – создать адаптированную версию для iOS.
Кроме этого, изобретательница планирует и дальше принимать участие в соревнованиях и конкурсах, привлекать инвестиции и расширять команду, для запуска приложения ей нужны программисты и product-менеджеры.
Ирина говорит, что открыта к предложениям и не против сотрудничать с частными компаниями, которые готовы вкладываться в молодые технологические стартапы.
Александр Борило. Изобрел эффективный метод диссипации промышленных выбросов
Разработка Александра — маятниковый диссипатор — устройство, останавливающее потоки жидкости или газа с высокой энергией. Его можно использовать на гидроэлектростанциях и для защиты морских сооружений, а его особенности – это небольшой вес и бесшумность. На INOVA 2021 парень получил золотую медаль в секции «Конструкции, машины, добыча полезных ископаемых».
Как возникла идея?
Александр начал работу над проектом еще 3 года назад, во время учебы в Львовском физико-математическом лицее. От своего научного руководителя, Колдуна Виктора Петровича, парень тогда узнал о проблеме, с которой на протяжении десятков лет сталкиваются фабрики и заводы.
Если воду под высоким давлением выпускают из сосуда, она фактически «выстреливает» на большой скорости, и ее нужно как-то остановить. Такой вызов встает перед организациями, которые не имеют возможности сбросить жидкость или газ в какой-то водоем, например, реку или море. Проблема заинтересовала парня, и он начал исследовать вопрос. Впоследствии изобрел метод, который останавливает потоки жидкостей и газов эффективнее других.
Как работает изобретение?
Девайс имеет вид маятника со смещенным центром масс. Внутри него есть выступ, который разделяет поток воды на два, те разворачиваются и ударяются друг в друга.
Разработка Александра — маятниковый диссипатор — устройство, останавливающее потоки жидкости или газа с высокой энергией. Этот выступ предотвращает преждевременный износ маятника диссипатора, ведь обычно срок работы таких устройств небольшой – ремонтировать их нужно примерно раз в полгода, а заменять – каждые 3-5 лет, в зависимости от агрессивности среды.
Какие проблемы решает изобретение?
«Мой прибор улучшает жизнь своей бесшумностью – это особенно актуально для работников фабрик и людей, которые живут вблизи производств. Это очень важно, ведь шум не просто влияет на эффективность и производительность сотрудников, а еще и на их здоровье – нервную систему и слух», – рассказывает Александр.
Проект помогает эффективнее использовать ресурсы. Предложенная модель изобретения в 8 раз легче стандартного аналога – весит 450 кг. Это значительно уменьшает затраты на производство и эксплуатацию прибора. В то же время устройство еще и меньше изнашивается благодаря особой конструкции внутри.
Что будет с проектом дальше?
Александр уже ввел свой маятник в работу машиностроительной компании, чтобы снизить сверхурочный уровень шума. Это дало результат – во время заводских испытаний нового гашения, уровень создаваемого шума был настолько меньшим, чем стандартный, что его невозможно было зафиксировать с расстояния более 5 метров.
В будущем такие конструктивные решения могут использовать и другие предприятия, которые создают избыточный шум из-за импульсных выбросов.
Софья Павлова. Создала виртуальную лабораторию экологического мониторинга
Разработка Софии — это виртуальная лаборатория экологического мониторинга, которая оценивает уровень загрязненности воздуха. В этой системе пользователь получает информацию о состоянии воздуха в понятной форме. На INOVA 2021 девушка получила золотую медаль в секции «молодые изобретатели».
Как возникла идея?
Идея проекта появилась у девушки два года назад. Тогда несколько недель подряд Киев был окутан смогом, на улицах стоял густой туман и едкий запах гари. А София как раз планировала свое участие в конкурсе — защите исследовательских работ МАН, поэтому вместе с научным руководителем решила исследовать загрязнение воздуха.
«У нас есть много систем для оценки качества воздуха, карт загрязненности воздуха, телеграмм-ботов на эту тему, однако по большей части они сложны для пользователя, поскольку выводят информацию без объяснения. Я же решила решить эту проблему и создать действительно понятную программу», — делится София.
Как работает эта технология?
Лаборатория экологического мониторинга состоит из программного обеспечения и аппаратных составляющих. Это измерительная система с микроконтроллером с сенсорами, датчиками качества воздуха, дроном и роботизированной машинкой с полезной нагрузкой.
Особенность этой системы заключается в том, что она собирает данные не только со стационарных датчиков, а еще и с воздуха в труднодоступных местах. Например, дрон, который разработала девушка, небольшой по размеру и умещается в ладонь, однако имеет радиус действия 15-20 м.
Именно поэтому с его помощью можно попасть в щель или трубу на заводах и предприятиях. Это помогает вести мониторинг качества воздуха и его соответствие допустимым нормам на производстве. Дрон собирает, анализирует и заносит в базу данных информацию из разных источников и выводит ее пользователю в понятной форме через API – прикладной программный интерфейс.
Какие проблемы решает программа?
София рассказывает, что имеет миссию — сделать информацию о загрязнении воздуха более доступной.
«Мы хотим, чтобы граждане получали данные о качестве воздуха вокруг, учитывали наши советы и как следствие уменьшали загрязненность воздуха. Надеюсь, что моя лаборатория поможет улучшить экологическую ситуацию в Украине и сделать так, чтобы украинские города больше никогда не попадали в рейтинги самых загрязненных», – говорит девушка.
Если уровень загрязненности воздуха опасный и отвечает фиолетовой зоне, то программа дает рекомендации, например, «не находиться на улице более 15 минут» или «не проветривать помещение и не открывать окна».
Что же узнает человек благодаря программе?
Во-первых, уровень загрязненности воздуха в процентах, его соответствие нормам и словесной оценке, например, «свежий» или «затхлый».
Во-вторых, советы и призыв к действию. Если уровень загрязненности воздуха опасный и отвечает фиолетовой зоне, то программа дает рекомендации, например, «не находиться на улице более 15 минут» или «не проветривать помещение и не открывать окна».
Кроме этого, приложение расскажет о негативных последствиях загрязненного воздуха. Если в воздухе большая концентрация угарного газа, то это может вызвать тошноту, слабость, общее ухудшение самочувствия, а иногда даже летальные последствия.
Последняя категория советов поможет пользователям одновременно уменьшать загрязнение воздуха. Например, когда вы стоите в пробке или на светофоре, программа посоветует вам выключать двигатель, чтобы уменьшать выбросы угарного и углекислого газов, а также мелких и дисперсных веществ.
Как можно внедрить проект?
Систему экологического мониторинга с датчиками можно устанавливать на легковой и общественный транспорт, грузовики. Это поможет исследовать и отрегулировать влияние на экологию, ведь любой транспорт имеет ограничения по выбросам вредных веществ – выхлопных газов.
Использовать разработку могут и частные компании – устанавливать станции экологического мониторинга в торговых центрах или кафе. Таким образом, любой прохожий сможет зайти и проверить загрязненность воздуха в этой местности.
Что будет с проектом дальше?
Сейчас в планах девушки внедрение этой разработки в жизнь. София уже получила предложение сотрудничества с украинской экологической организацией, которая заинтересовалась серверной частью ее работы.
Николай Акулов. Разработал программу для интерактивного дистанционного обучения
Разработка Николая – это программа для изучения математики, физики, программирования, географии, истории и других наук в интерактивной форме. Такая система позволяет проводить виртуальные эксперименты и пользоваться мультимедийными картами, повышающими эффективность обучения.
На INOVA 2021 парень получил золотую медаль в секции «компьютерные технологии» и гран-при «Best Applied Science» за лучшую практическую разработку.
Как появилась идея?
Все началось с подготовки к всеукраинской олимпиаде по информатике — тогда Николай посещал лекцию о математических графах. Парень рассказывает, что и до этого знал о графах, но эти лекции и задачи лишь усилили его интерес к теме.
Потом, уже на уроках физики в школе, ученику пришло в голову, что электрические круги тоже довольно похожи на графы. Благодаря этому в программе появился электротехнический режим, в котором можно рассчитывать электрические цепи. Еще позже он увидел, что графы можно применить в других отраслях, поэтому со временем программа обросла широким набором функций.
Как работает этот комплекс?
Учебный комплекс имеет вид программного обеспечения с несколькими режимами. Он имеет довольно простой интерфейс – здесь нет дополнительных подменю или кнопок, а все функции расположены на одном экране.
Программа укомплектована тремя языками — украинским, английским и русским, и это первая такая программа, содержащая адаптивный украинский интерфейс, а не просто машинный перевод. Программу можно применять и для интерактивных досок.
Парень рассказывает, что техническая часть комплекса построена на программной инфраструктуре Framework и Qt, а написана на языке C++, некоторые библиотеки написаны на языке C, а в некоторых местах для дизайна использовал язык CSS.
Разработка Николая рассчитана на дистанционное обучение, в частности, в украинских школах. Например, учитель истории может визуализировать исторический период, создав интерактивную карту с событиями, собственными комментариями и дополнительными иллюстрациями, а после разослать эту карту ученикам.
Они же могут скачать и просматривать карту даже без интернета. Полезной будет программа и для изучения информатики – здесь можно научиться программировать даже без знаний кода.
Ученикам достаточно просто соединять блоки ввода и вывода данных различных арифметических операций, но сам код писать не надо. Комплекс обучения выдает учащимся код программы, где можно увидеть, какая команда за что отвечает.
Программа пригодится и для дистанционного обучения физики – здесь учитель может запустить режим электротехники, составить электрическую цепь и показать это ученикам. Он или она указывает силу тока, напряжение, падение напряжения, а дети выполняют вычисления и проверяют их правильность нажатием одной кнопки.
Какие проблемы решает программа?
Учебный комплекс повышает эффективность усвоения знаний, помогает быстрее овладеть материалом. «Когда ты сам составляешь схему и смотришь, как она работает, это гораздо доступнее для понимания, чем 50 абстрактных формул в учебнике или уже рассчитанная и составленная схема», – говорит Николай.
Разработка парня улучшает наглядность материала. Например, если школа не имеет оборудования для физических экспериментов, то можно запустить программу и выполнять лабораторные работы в сети.
Что будет с проектом дальше?
Программу уже используют преподаватели и ученики на уроках физики и информатики в школе, где учится Николай, и в Национальном университете «Черниговский университет политехники».
Парень рассказывает, что и в дальнейшем будет модернизировать разработку и оставит ее в свободном доступе, ведь считает, что обучение не должно быть коммерческим проектом.
Автор: Элеонора Черноморченко
Источник: УП. Жизнь
Перевод: BusinessForecast.by
При использовании любых материалов активная индексируемая гиперссылка на сайт BusinessForecast.by обязательна.