"Лига инженеров будущего", детский технопарк "Кванториум" — разработки школьников из этих научных проектов занимают первые места на престижных конкурсах, а преподаватели считают их настолько серьезными, что уже налаживают контакты со "взрослым" бизнесом и решают вопросы патентования изобретений подростков. Занимаются наукой в Ижевске и самостоятельно. Например, изобретение школьника Михаила Шевнина вошло в топ-100 проектов во всемирном конкурсе Google Science Fair, а потом было представлено Путину.
Педагоги одаренных юношей и девушек считают, что дети могут создавать рабочие прототипы изделий, вполне способные претендовать на коммерческий успех. Их разработки — беспилотники, обнаруживающие нефтяные пятна, светодиодные рюкзаки, смарт-костюмы и виброматрица, помогающая неслышащим людям.
Проекты "Лиги инженеров будущего"
За беспилотный катер, способный обнаруживать нефтяные пятна на воде, девятиклассники Артем Мальшаков и Кирилл Свинобой уже успели получить диплом лауреата Балтийского научно-инженерного конкурса и спецприз от ПАО "Газпром нефть". "Мы применили метод люминесценции при определении нефти, которая под воздействием ультрафиолета приобретает желтый цвет; сделали соответствующий датчик оттенка, воспринимающий это свечение от нефти и передающий сигнал на диспетчерский пульт. Даже если батарея разрядится, катер продолжит дрейфовать по водной глади, заряжая батареи от солнечных панелей", — рассказывает Артем Мальшаков.
Это их второй совместный проект. Первым был робот-пчела на основе квадрокоптера для опыления тепличных растений. До начала занятий в "Лиге", признаются школьники, они вообще не знали, что такое робототехника.
Директор "Лиги" Ольга Васильева вспоминает: "Сначала мы назывались "Школой инженерных искусств", но дети говорили, что слово "школа" им не нравится, поэтому мы изменили название".
В "Лиге" пять педагогов и несколько десятков учащихся, которые работают над проектами во время летних каникул, а в сентябре защищаются. В течение года ребята дорабатывают проекты и участвуют в конкурсах, которые кроме возможных премий важны еще и тем, что дают обратную связь от специалистов.
В "Лиге" могут заниматься дети начиная с 14 лет: именно в этом возрасте можно начинать создавать качественные проекты, объясняют педагоги. Но робототехникой на станции занимаются и дети помладше: например, шестиклассницы Софья и Кристина Шамшурины и Полина Запольских спроектировали детский смарт-костюм, который светится в темноте, и выиграли 1-е место на всероссийском конкурсе "Просвет". Основам программирования детей учат с нуля.
Ставка на результат
По словам педагогов, главной особенностью "Лиги" является ставка на результат в виде патента, промышленного образца или внедрения в производство. "Наша задача в том, чтобы не оставлять проекты детей на полпути. Для меня важно, чтобы это был качественный конечный результат с перспективой бизнес-проекта; чтобы ребята понимали, что в технической сфере можно профессионально развиваться и успешно самореализовываться", — рассказывает автор проекта "Лига инженеров будущего" Алевтина Первушина.
Разработка детей должна быть практически значимой, добавляет научный руководитель "Лиги" Алина Кузнецова: "Мы отталкиваемся от актуальности проекта: для кого эта разработка предназначена, есть ли уже готовые решения, какие у них плюсы и минусы, что мы можем сделать такого, что до нас не делал никто. Это такой аналог патентного поиска".
Например, сейчас ожидается получение патента на "Умный ботинок", который позволяет заменить незрячим собаку-поводыря. В числе перспективных и разработка выпускника "Лиги", а сейчас студента МГТУ им. Баумана Дмитрия Устинова, которая позволяет отслеживать процесс роения пчел. "У пасечников есть такая проблема, когда пчелосемья делится и рой улетает — а он стоит порядка 4 тыс. рублей. Это время, когда пчеловод и день и ночь сидит на пасеке. Это реальная проблема, которую ребенок знал и решение которой реализовал в проекте", — отмечает Кузнецова.
Педагоги надеются, что разработки школьников заинтересуют крупный бизнес — его представителей приглашают на защиту проектов. В прошлом году появился и первый заказ: ученики "Лиги" Александр Гурацкий и Иван Орогенев по техзаданию ижевского мотозавода "Аксиом-холдинг" разработали устройство, которое упрощает процесс удаления косточек из вишни.
"Кванториум"
Очень серьезно относятся к разработкам школьников и в детском технопарке "Кванториум", работающем в Ижевске с сентября 2017-го. Сейчас в "Кванториуме" 1800 детей, а тех, кто хочет тут учиться, — еще больше. "Мы открыты первый год, и сейчас дети задают вопрос: останемся ли мы на второй год? У нас даже появилась шутка, что на второй год хочется остаться только в "Кванториуме", — рассказывает специалист по проектному направлению ижевского "Кванториума" Владимир Бельсиков.
"Кванториум" — это своего рода образец или эталон того, как должно быть устроено дополнительное образование школьников в технической сфере", — говорит Бельсиков. В "Кванториуме" несколько направлений, здесь их называют "квантами", — дети изучают робототехнику, промышленный дизайн, основы программирования и пилотирования квадрокоптеров, устройство виртуальной и дополненной реальности. По итогам обучения школьники разрабатывают и защищают свои проекты. "Мы работаем над проектами, которые социально полезны", — рассказывает преподаватель технопарка Анна Мусеева.
После нескольких взрывов в жилых домах Ижевска, которые произошли в конце 2017-го — начале 2018 года, ученик "Кванториума" Владимир Колегов создал детектор, который может вовремя обнаружить утечку бытового газа и оповестить об опасности. Проект сконструирован на аппаратной платформе Arduino Uno, которая позволяет создавать простые системы автоматики и робототехники.
"Основой послужил датчик MQ-5, принцип работы которого основан на изменении сопротивления диоксида олова. В нем есть керамическая трубка, покрытая тонким слоем диоксида, а внутри этой трубки — нагревательный элемент. Когда диоксид олова нагревается до нужной температуры, то вступает в реакцию с молекулами углеводородных газов — метана, пропана, изобутана, бытового газа, и на нем меняется сопротивление. Далее сигнал идет в микроконтроллер, и там считывается содержание углеводородов в воздухе", — рассказывает Владимир.
Себестоимость разработки — 700 рублей против 2 тыс. за аналоги. Педагоги "Кванториума" характеризуют эту модель как абсолютно рабочую, и ею уже заинтересовались коммерческие организации региона. Сейчас Владимир вместе с другим учеником "Кванториума", Владом Васильевым, работает над новым проектом — экзоскелетом, который поможет спасателям разбирать завалы.
"Кванториум" и бизнес
Коммерциализировать разработки школьников несложно, уверены в "Кванториуме", сложнее пройти подготовительный этап — получение патента, регистрация товарного знака. "Сейчас эти вопросы все чаще поднимаются, потому что по стране все больше прецедентов, когда у ребят есть не просто опытные образцы, а готовые к реализации и масштабированию изделия", — отмечает Владимир Бельсиков.
Однако если детский технопарк начнет активнее привлекать к сотрудничеству представителей бизнеса, то можно будет не только коммерциализировать изобретения, но и частично решить проблему с нехваткой квалифицированных кадров. "Например, "Кванториум" в Нефтекамске располагается на площадях завода "КамАЗ", у них есть покровительство "КамАЗа", и, соответственно, там открыты приоритетные для предприятия направления — "автоквант" и другие", — говорит Бельсиков. Эта связка с бизнесом интересна и тем, что чем раньше ребята начнут овладевать специальными дисциплинами ведущего в своем регионе или в своем направлении предприятия, тем качественнее будут компетенции, которые они получают. Они будут понимать, где и как применить их в будущем, а предприятие получит качественные кадры.
В ижевском "Кванториуме" такой пример взаимодействия тоже есть. Представители компании Boxglass, занимающейся выпуском VR-очков, курируют "квант" виртуальной и дополненной реальности. "Со школьниками в таком формате я работаю впервые, до этого я работал со специалистами, которым нужно просто ставить задачи и ждать их выполнения", — говорит продюсер компании Boxglass Дмитрий Демаков.
"Наш главный интерес — кадры. Сейчас с ними проблемы — они или очень дорогие и редкие, или их просто нет. Хорошо брать специалиста, который имеет опыт, но еще лучше получить специалиста, у которого изначально в голове заложено правильное направление работы", — объясняет Демаков интерес компании к сотрудничеству с "Кванториумом".
Идея виброматрицы
Михаил Шевнин не состоит ни в каких научно-образовательных центрах, научными разработками решил заняться самостоятельно. Робототехникой одновременно с авиамоделированием он заинтересовался в седьмом классе.
"Нужно было сделать проект для урока физики. Учительница предложила самую простую детскую игру из нескольких проводов, батарейки, светодиода, но мне показалось это неинтересным — я сам подобным занимался в детстве, — поэтому решил сделать что-то посерьезнее", — рассказывает Михаил.
На эту разработку его вдохновили идеи американского нейробиолога, популяризатора науки и преподавателя Стэнфордского университета Дэвида Иглмена, с которыми Михаил познакомился, когда поехал в робототехнический лагерь. Иглмен разработал специальный жилет для слабослышащих и глухих людей, который преобразовывал речь в вибрацию. Михаил решил развить эту идею.
"В жилете Иглмена сразу вся речь преобразовывалась в вибрацию. Это похоже на принцип цветомузыки, когда музыка играет, а свет по каким-то подобиям пытается повторять ее. В основе же моей разработки лежит идея точечной вибрации", — рассказывает Михаил.
Первые испытания своей разработки он проводил на одноклассниках, а позже продемонстрировал ее людям с ограничениями по слуху и зрению. "По их словам, это устройство полезно для тех, кто потерял сразу и слух, и зрение во время жизни. Их практически невозможно ничему обучить, они не могут освоить язык Брайля, потому что мы не можем им рассказать, как с ним обращаться. Но с помощью вибрации они смогут узнать знакомые символы, которые видели, когда еще не лишились зрения, и таким образом воспринимать информацию", — говорит школьник.
Успех на конкурсе Google
В школе к проекту отнеслись скептически, но Михаила это не остановило, и он отправил заявку на участие в Google Science Fair — престижном международном научном конкурсе для школьников и студентов. И его виброматрица вошла в топ-100 лучших разработок, обойдя тысячи других изобретений со всего мира.
"Когда я вошел в топ-100, то понял, что моя работа чего-то стоит. Я не попал в число 15 лучших проектов, но зато это был стимул к тому, чтобы продвигать эту тему и в дальнейшем участвовать в конкурсах", — рассказывает Михаил. К тому моменту он перевелся из своего гуманитарного лицея в физмат-класс другой школы и продолжал совершенствовать свое изобретение.
"Я проводил исследования на множестве людей и определял некоторые параметры: оптимальную скорость вибрации, ее оптимальное восприятие — все это я учел в своей работе", — говорит Шевнин. Работа продолжалась около двух месяцев.
Усовершенствованный аппарат стал легче, и теперь его можно было надевать на предплечье. В опциях появилась возможность обратной связи — пользователь мог рисовать на тачскрине символы, которые через Bluetooth передаются на сотовый телефон и далее на другой мобильник. В апреле 2017 года с этой разработкой Михаил победил на XI Всероссийском конкурсе научно-инновационных проектов старшеклассников, который проводила компания Siemens.
Презентация для президента
В июне 2017 года Михаил Шевнин со своим проектом победил во Всероссийской олимпиаде по робототехнике в Иннополисе, прошел обучение в сочинском "Сириусе". "В "Сириусе" я научился работать в команде, приобрел навыки по технической части — компьютерному черчению, прототипированию на 3D-принтере, работе на фрезерном станке и с лазером", — говорит юноша. После защиты проекта Михаил оказался в числе тех, кто представлял свои разработки президенту Владимиру Путину, который приехал в "Сириус", чтобы встретиться с его воспитанниками. "Из 13 человек выбрали двоих. Президент послушал нашу презентацию, задал несколько вопросов о том, как нам здесь нравится и сколько мы работали над проектом", — продолжает Шевнин.
Усовершенствованием виброматрицы он продолжает заниматься и сейчас. Третий прототип теперь крепится на ладонь — здесь лучше чувствительность. Корпус для аппарата распечатан на 3D-принтере, который школьник приобрел на средства гранта Siemens, а само устройство сделано по скану его руки. "Его можно и дальше минимизировать, сделать саму коробку меньше. Мне хочется сделать его миниатюрным, все упирается только в размеры моторов", — рассказывает Михаил.
О коммерческом использовании разработки юноша пока не задумывается. Сейчас его главный приоритет — успешно сдать ЕГЭ и поступить в Национальный исследовательский ядерный институт МИФИ. Здесь Михаил планирует и дальше изучать робототехнику.
Александр Поляков