«Большие вызовы-2018»: итоги четвертого дня
5 июля школьники с направления когнитивных исследований поставили первый эксперимент, кораблестроители учились создавать виртуальные модели судов, материаловеды разбирали причины разрушения «Титаника» и сейфа в фильме «Человек-муравей», а биотехнологи подготавливали условия для выращивания водных растений. Подробности читайте в этом материале.
Современная энергетика: постепенное движение вперед
В направлении «Энергетика» четыре проекта. Все они находятся на разных стадиях постановки задачи. Каждый участник получил свою роль в зависимости от того, что он знает и умеет: кто-то уже начинает 3D-моделирование, кто-то готовит документы для нарезочного станка, а кто-то занимается программированием. Проекты продвигаются с разной скоростью, но это соответствует изначальным планам. Все проекты технически достаточно сложные, но один и них требует дополнительного обучения, а в других можно было сразу «вступить». Например, заочный этап отбора в «Сириус» был посвящен как раз направлению «Жилой комплекс Арктики», то есть, ребята были готовы к работе с самого начала. В других проектах перед стартом нужна подготовка.
Агропромышленные и биотехнологии: реанимация утопленного «Шкрека», выращивание урути и другие задачи
Всю работу учащиеся поделили на несколько этапов: посадка и выращивание урути и распилка арматуры, которая будет выполнять роль проводящей системы. Элементов системы пока 12, но будет больше, так как они могут не все сработать. Третьей задачей стоит перепись датчиков: нужно узнать, как они работают и как «заставить» их взаимодействовать с аппаратом, собирающим данные. Один из аппаратов — основная сенсорная панель, с которой группа планирует считывать, — на сегодняшний день не работает (как говорят участники, «ушла в закат»). Четвертая задача — создание штативов для пробирок для презентации работы. Чтобы наглядно показать, как работает система, нужно поставить аппарат в пробирку. Внизу будет находится бескислородная среда, а на поверхности – вода (кислородная среда).
Сегодня ребята собирали пары записывающих устройств и думали над тем, как «реанимировать» одно из них – устройство под названием «Шкрек», которое должно сохранять данные на карту памяти. Поскольку оно уже побывало в воде, но все еще работало, можно будет заменить корпус. А в пятницу ребят ждет экскурсия на чайную плантацию.
Космические технологии: управление спутником с Земли
«Мы пытаемся построить станцию, которая будет принимать информацию со спутника. То есть, это космос, расположенный полностью на Земле», — рассказал эксперт направления «Космические технологии» Владимир Гершензон. Ребята построят вариант наземной станции, которая позволит обработать полученные данные. Работа ведется по нескольким фронтам: нужно спроектировать механическую часть станции и написать программу, которая позволит ею управлять. Поскольку школьники только днем ранее начали заниматься теорией, они находятся в стартовой фазе. Подгруппа программистов будет создавать программу, которая будут выводить информацию на экране и давать нужные команды. Далее все группы проекта «Инженерия наземного комплекса космических систем» будут объединять весь материал в один общий проект.
Когнитивные исследования: первый эксперимент
Состоялся первый эксперимент проекта, изучающего восприятие шрифта. Под присмотром руководителей ребята самостоятельно протестировали учащихся других направлений. «Главная часть любого исследования – это эксперимент, но не всегда в научных статьях публикуется, насколько сложно его организовать, найти участников, настроить аппаратуру, следить за соблюдением инструкций. Попробовать себя в новой роли безумно интересно!» – поделилась своими впечатлениями участница проекта Анастасия Иванова.
Впереди у ребят большой пласт работы: им предстоит продолжить сбор данных, детально проанализировать полученные результаты, подготовить статистику и сделать на ее основе выводы. Результаты проведенного эксперимента приблизят школьников к пониманию того, как человеческий мозг воспринимает текст и как быстро он на него реагирует.
Арктика и исследование океана: виртуальная реальность и 3D-флотилия
Для участников проекта «Звездная флотилия» прошел урок судостроения в виртуальной реальности. Каждый смог примерить VR-очки и с помощью специальной обучающей программы попробовал собрать модель корабля при помощи компьютерной графики. В такой необычной форме юные кораблестроители закрепили новые знания о том, как собираются и из каких элементов состоят суда. Также ребята начали учиться созданию трехмерных моделей в программе Autodesk 3ds Max, где скоро им предстоит спроектировать настоящий корабль.
Умный город и безопасность: «пробуйте все, не ограничивайте себя ничем!»
Команда проекта по созданию сервиса наставничества для сотрудников РЖД по скайпу обсудила направления дальнейшей работы со своим заказчиком, директором департамента по подбору и расстановке руководящих кадров компании Алексеем Покидько. Ребята сильно волновались: немногим школьникам выпадает шанс побывать на совещаниях такого уровня.
Алексей ответил на вопросы учащихся, рассказал, как родилась идея проекта и какие глобальные задачи он призван решить. Наставничество сегодня отвечает на многие вызовы, как в отдельных компаниях, так и на уровне государства. Алгоритмы передачи профессионального опыта помогают снизить срок адаптации внутри компании, повысить вовлеченность и лояльность сотрудников, уменьшить текучесть кадров и стимулировать карьерный рост. Простой в использовании, доступный для всех и свободный от бюрократии сервис по поиску наставника – это то, что вдохновляет к работе и повышает общую производительность. Ребята представили свои идеи и наработки, со многими из которых заказчик полностью согласился. «Пробуйте все! У нас лишь одна просьба: не ограничивайте себя ничем, нам важен ваш свежий взгляд. Но старайтесь принимать только взвешенные и логичные решения», – обратился к ребятам с напутствием представитель компании.
Беспилотный транспорт и логистические системы: коптер своими руками
Команда проекта «Создание платформы для управления роем дронов» закончила сборку пяти коптеров. Этот трудоемкий процесс занял в общей сложности полтора дня и потребовал от юных конструкторов навыков пайки, обращения с электроникой и умения работать в команде. Процесс сборки был организован по принципу конвейера, где каждый отвечал за определенную задачу, причем такой подход предложили сами ученики. Затем происходила настройка и калибровка дронов, а также пробные полеты. Всем участникам проекта предстоит освоить ручное управление коптерами, после чего школьники напишут программу их совместного полета.
В проекте по совершенствованию беспилотного автобуса «MatrЁshka» приступили к сборке каркаса робота, а в «Умном изделии и предиктивной аналитике» работали над обшивкой самолета, а также закончили разрабатывать детали крыльев.
Нанотехнологи: что общего между научным экспериментом и «Звездными войнами»?
Проекты постепенно переходят от освоения теории к практическим занятиям. Так ребята, занимающиеся «Нанопрепаратами гуминовых веществ торфа», делали растворы: коллоидный и истинный. Оба раствора внешне выглядят одинаково, но в коллоидном содержатся микрочастицы, плохо пропускающие свет. Это можно обнаружить с помощью лазера: сквозь колбу с истинным раствором лазерный пучок беспрепятственно проходит, не изменяя своей формы, а попадая в колбу с коллоидным раствором, рассеивается, из-за чего кажется, что колба светится изнутри будто световые мечи джедаев.
Нейротехнологии и природоподобные технологии: как изготовить гидрогель?
В лаборатории участники проекта «Гидрогель для борьбы с опустыниванием» приступили к созданию геля с добавлением питательной водоросли хлореллы. Чтобы исследовать свойства материалов и возможности их улучшения, полимеры смешивали, растворяли в воде и замораживали.
Большие данные: Python – для кого-то змея, а для кого-то – язык
Участники направления посетили две лекции. На первой они узнали всю необходимую теорию про векторы, матрицы и основы машинного обучения. Заключительный блок лекции был посвящен извлечению корней из матрицы. На второй лекции воспитанники изучили высокоуровневый язык программирования – Python. Он считается фундаментальным и используется для быстрых вычислений и быстрого обращения с матрицами и векторами. По окончании лекций ребятам дали домашнее задание, состоящие из нескольких практических упражнений, которые помогут понять основы этого языка программирования и механизмы его работы. Для выполнения задания школьникам необходимо использовать все функции, которые они прошли за день. Получив такой опыт работы с Python, участникам будет намного проще реализовывать более сложные модели, такие как нейронные сети и алгоритм машинного обучения.
Новые материалы: из-за чего разрушился Титаник и из каких металлов стоит делать сейф?
Новый день начался новыми встречами. Кандидат технических наук из НИТУ «МИСиС» Александр Комиссаров выступил перед ребятами с лекцией «Современные методы исследований свойств материалов». Александр Александрович специализируется на исследовании качества материалов при помощи моделирования условий их дальнейшей эксплуатации. Поэтому он подробно познакомил ребят с видами механических испытаний материалов. Вся лекция была построена на примерах, поэтому участники программы быстро усваивали полученные знания.
У металла есть два основных вида разрушения: хрупкое и вязкое. Вязкое происходит со временем, и мы можем его заметить и вовремя остановить. Хрупкое же происходит быстро, практически моментально. Поэтому оно чаще приводит к разрушению. Можете ли вы назвать реальный случай хрупкого разрушения металла? На этот достаточно каверзный вопрос участники проектов дали молниеносный ответ: «Титаник». Еще одним примером подобной ситуации является эпизод с сейфом из фильма «Человек-муравей». Главный герой делает в сейфе отверстие, заливает туда жидкий азот и ждет. Сейф был сделан из такой же стали, что и «Титаник». Отличием является лишь то, что Титаник столкнулся с айсбергом и разрушился. А в сейфе отрицательная температура подействовала изнутри, и он взорвался. Ребятам понравилось, что такими живыми примерами им смогли показать насколько важны исследования свойств материалов. Ведь, создавая новые материалы, школьники должны понимать, где это будет применяться в будущем. После лекции дети с особым энтузиазмом принялись за реализацию своих проектов.
Персонализированная и прогностическая медицина: гонка вооружений бактерий и вирусов
В настоящее время ведется активная работа в проекте «Поиск механизмов защиты от CRISPR-Cas иммунитета бактерий». Тема достаточно сложная, поэтому в первой половине дня у ребят идет лекционная часть, а во второй половине дня – практика. Они постепенно усваивают принципы работы CRISPR-Cas системы и постигают все более и более глубокие ее аспекты. Задача проекта – разобраться в том, каким образом мобильные генетические элементы защищаются от CRISPR-Cas иммунитета.
Пока не установлено, как появилась CRISPR-Cas система и как она попала в ДНК прокариот (безъядерных организмов). Но эти клетки нашли ей применение: с помощью этой системы они борются с бактериофагами. Бактериофаги – это вирусы, которые специализируются только на бактериях. Для человека они абсолютно безвредны, их даже используют для лечения.
С каждым годом растет количество бактерий, которые приобрели устойчивость к антибиотикам в процессе эволюции. Становится все сложнее бороться с инфекциями, так как старые антибиотики против них уже не работают. Если еще 15-20 лет назад можно было использовать широкий набор антибиотиков, то с каждым годом он становится все меньше меньше и меньше. Но бактериофаги тоже постоянно эволюционируют, поэтому в них биологи видят новую надежду.
Однако бактерии не сдаются без боя. Они приспосабливают CRISPR-Cas систему для защиты от бактериофагов. Школьники за время проекта изучат, какие механизмы есть у чужеродных генетических элементов, которые попадают в организм. Они узнают, есть ли механизмы, позволяющие избежать расправы со стороны CRISPR-Cas системы, и какие ограничения она имеет.
В предыдущий день участники проекта выполнили трансформацию – подготовили клетки, «скормив» им нужные кусочки ДНК. Сегодня ребята будут работать с полученными трансформантами и делать их пересев на новые среды, где смогут вырасти лишь те клетки, которые успешно прошли трансформацию. Дети сами приготовили среды в разных чашках, научились разбавлять их и работать с инструментами. Также они оценили зависимость роста клеток от концентрации антибиотика.
Подобная научная работа уже проводилась, но обнаружились новые моменты, которые стоит изучить. Поэтому если ребята будут хорошо трудиться и им удастся что-то достаточно глубоко изучить, то их даже включат в список соавторов научной публикации.
