«Большие вызовы-2018»: итоги шестого дня
После первой предзащиты школьники с удвоенной силой продолжили работу. Кто-то уже сделал почти половину, в других проектах до результата еще далеко. Эксперименты идут полным ходом: ученики замораживают гидрогели, приделывают солнечные батареи на модели судов, изготавливают электроды, выделяют ДНК и учат коптеры самостоятельно взлетать и садиться в заданной точке.
Современная энергетика: 45% — уже неплохо
Ребята, которые занимаются проектом «Система светоограждения высоковольтной ЛЭП с емкостным отбором мощности» разводят эпоксидку и приступают к сборке самой объемной части – созданию опоры для линии электропередач. Школьникам не достает некоторых компонентов, поэтому они должны проявить смекалку, чтобы обойтись без них. Руководитель проекта Александр Антипин говорит, что задача выполнена уже примерно на 45%. Системное управление почти собрано, макеты ЛЭП сделаны. Вторая неделя уйдет на сборку проекта, а третья неделя пойдет на «обкат».
Космические технологии: создание современного скафандра
У учащихся из проекта «Перспективный скафандр с AR-интерфейсом» уже есть макет скафандра, в который будет встроен нейроинтерфейс. Но пока он полностью пустой. Чтобы проводить в нем испытания, нужно провести систему термоэлектрорегулирования и вентиляцию. Сейчас ребята пытаются собрать систему терморегуляции – установить компрессор и провести к нему трубки. Таким образом, можно либо нагревать, либо охлаждать скафандр.
В будущем на одной из рук будет закреплен экран, на который будут выводиться параметры скафандра космонавта и некоторые «шпаргалки» по его работе. Внутри скафандра также будет экран, который будет проецировать изображение на сам шлем. Школьники предполагают, что к концу программы макет будет полностью рабочим и герметичным, и попробуют его надуть. Сейчас команда разбирается с тем, как присоединить и подключить датчики, чтобы создать систему управления.
Агропромышленные и биотехнологии: исследование образцов из реки Мзымта
Сегодня у ребят проекта «Донная станция мониторинга водоема» был выезд на реку Мзымта, где соленость ниже, чем в Черном море. Сюда стекают органические отходы из поселков, может даже немного бытовой химии попасть. Коллеги с проекта «Определение антиоксидантов в образцах чайного листа методом высокоэффективной жидкостной хроматографии» попросили ребят взять пробы воды: их тоже хотят прогнать через хроматограф.
Вторая задача — набрать на берегу осадочные отложения, то есть ил, и тоже проверить его на электрогенную способность. Затем все собранные материалы были доставлены в лабораторию, и учащиеся уже приступили к исследованиям. Учащиеся заполнили илом пару банок, чтобы поместить внутрь электроды и посмотреть, есть ли разница с предыдущими образцами. Также можно будет сделать посевы микроорганизмов.
Большие данные: сколько блох на каждой собаке?
Есть две собаки, у них блохи. Блохи скачут с собаки на собаку. Надо найти сколько будет блох у каждой собаки, если они будут жить бесконечно. Правильный ответ: блохи разделятся поровну. На примере этой задачи были продемонстрированы три главные теоремы, которые понадобятся школьникам при создании проекта: эргодическая теорема, концентрация мер явления и энтропия.
Формула, которую школьникам объяснили через пример с блохами и собаками, поможет ученикам решить их собственные задачи и создать алгоритмы распознавания картинок. Школьники считают, что это довольно сложная, но очень интересная работа.
Новые материалы: новый материал для суперконденсаторов поможет импортзамещению
В лаборатории Научного парка активную работу ведут участники проекта «Получение высокопористого углеродного материала и изготовление суперконденсатора с электродами на его основе». Школьники хотят получить углеродные материалы, из которых можно изготовить электрод для суперконденсатора (разновидность накопителя энергии).
Как можно улучшить суперконденсатор – уже выпускаемый, существующий продукт? Главные задачи – увеличение удельных характеристик и снижение стоимости производства. Сейчас в России выпускаются суперконденсаторы, но в большинстве случаев их делают из угля, ввезенного из-за рубежа. Производство активированных углей в России тоже существует, тем не менее, для суперконденсаторов используется китайский кокосовый уголь. Даже с условием экспорта, у китайского угля наиболее удачное сочетание цены и качества.
Участники проекта изучат более дешевые российские материалы. Если повезет, получится даже использовать вторичное сырье. Ребята уже получили первую порцию углеродного материала и изготовили из него электрод. Также они хотят узнать его характеристики: измерить его емкость и диапазон рабочего движения, а также изучить, как он себя показывает на практике.
Конденсаторы, которые делаются классическим способом, могут заряжаться с огромной скоростью и держать заряд долго. Но при этом они запасают гораздо меньше энергии на единицу объема, чем аккумулятор. Суперконденсаторы могут запасти больше энергии, хотя мощность, которую они могут развить, будет немного меньше, чем у традиционного конденсатора. Поэтому суперконденсатор может иногда служить самостоятельным источником энергии, хотя и менее выгодным, чем аккумулятор. Наиболее правильное и вероятное его применение – дополнение к аккумулятору, которое поможет выдать краткосрочный, но сильный импульс, на который аккумулятор не способен. Также есть возможность сэкономить в габаритах. Сочетая аккумулятор и суперконденсатор, можно перераспределить энергопотребление в них так, чтобы в случае кратковременных и мощных нагрузок срабатывал суперконденсатор. А когда нужна продолжительная по времени, но не очень мощная нагрузка, работает аккумулятор. Это позволяет сделать систему более сбалансированной и компактной.
Суперконденсатор, который создают школьники, отличается и от традиционных конденсаторов, и от аккумулятора, хотя механизм работы чем-то схож с традиционным конденсатором. По соотношению энергии, которую он может запасти, и мощности, которую он способен при этом расходовать, он занимает промежуточное положение между аккумуляторами и традиционными конденсаторами.
Медицина: в вашей ротовой полости живут миллиарды бактерий
Главная идея проекта «Микрофлора ротовой полости: связь с гигиеной и профилем питания» заключается в том, что школьники анализируют микробиоты (состав бактерий ротовой полости) у участников исследования. Участники проекта отбирают соскоб буккального эпителия (клеток со внутренней стороны щеки) и соскоб с эмали зуба у участников старше 18 лет. Также им дают подписать информированное согласие, так что исследования полностью соответствуют этическим требованиям.
Сейчас школьники активно выделяют ДНК. На основе этих образцов, используя специализированный коммерческий набор, в котором содержатся основные бактерии ротовой полости, юные исследователи составят группы участников с различным количеством и составом бактериальной флоры ротовой полости.
Во втором этапе работы они изучат, насколько эффективны гигиенические средства для ротовой полости. Ребята попросят участников исследования попользоваться какой-либо бактерицидной зубной пастой или ополаскивателем и посмотрят, как изменилась после этого микрофлора ротовой полости. Важно понять, какие бактерии появились, какие пропали и что произошло с общей бактериальной массой. Школьники будут искать взаимосвязь изменений этих признаков с половой принадлежностью, рационом питания и другими факторами.
Когнитивные исследования: тексты новой природы
Тексты новой природы – это отход от традиционных текстов в сторону визуализации, это синтез слова и изображения. Одна из проектных групп занимается изучением особенностей их восприятия на примере скетчей – быстрых зарисовок, с помощью которых можно в сжатой, наглядной и индивидуальной форме представить информацию. Ребята хотят исследовать, что лучше воспринимается читателем: тексты в привычном формате или же в формате скетча. На первых занятиях участники проекта научились сами создавать скетчи разной структуры: линейные, траекториальные и лучевые.
«Скетчноутинг – это очень увлекательно и совсем не сложно. Скетчи помогают структурировать и запоминать информацию, и уж точно скрасят любую, даже самую скучную лекцию. Не обязательно для этого заканчивать художку: просто берешь, рисуешь и записываешь, как тебе удобно и больше нравится, – рассказала одна из учащихся. – После работы над проектом я буду вести конспекты только так».
Ребята уже провели подготовительный эксперимент, чтобы выяснить, какой из видов скетчей легче читается, более информативен и лучше помогает при запоминании. Проектная группа предложила участникам эксперимента нарисованные от руки скетчи и самостоятельно разработанный тест, оценивающий качество и удобство восприятия.
Умный город: 5 миллионов умных писем
Ребята одного из проектов направления работают по заказу Правительства Москвы над созданием системы для продвижения сервисов умного города среди жителей. Эта система будет помогать людям получать ту информацию, которая актуальна именно для них. Программа наладит «умную» коммуникацию: она будет оценивать интересы и потребности конкретного человека и подбирать информационные рассылки строго под них.
Решение таких масштабных задач требует больших объемов работы. Ребятам предстоит проанализировать 5 миллионов писем из рассылок портала mos.ru. Конечно, такой объем информации будет обрабатывать и структурировать написанная участниками программа. Сейчас ребята продумывают тематические группы писем для будущих персонифицированных рассылок: от бизнеса и торговли до культурной жизни города. Параллельно с этим для проектной группы начался цикл лекций по машинному обучению от сотрудников Департамента информационных технологий города Москвы.
Арктика и исследование океана: парус, шпатель и подводные крылья
Два проекта направления – занимающиеся «Звездной флотилией» и созданием автономной беспилотной системы мониторинга мирового океана, уже начали собирать свои судна. Второй день ребята работают в мастерских Парка науки и искусства: печатают на 3D-принтерах детали, которые до этого моделировали в специальной программе, собирают необходимую электронику, устанавливают солнечные батареи.
Макеты все больше становятся похожими на реальные суда, совсем скоро их ждут испытания на воде. До этого ребятам еще предстоит поработать со шпателем и краской, доделать киль, установить парус и подводные крылья.
Нейротехнологии и природободобные технологии: идеальный гидрогель
После первой предварительной защиты деятельность направлений вышла на новый виток. Одна из команд по созданию ИИ с эмоциональной речью и жестами уже смоделировала первую версию корпуса робота, другая подготовила зарисовки эмоций, которые будут отображаться на лице-дисплее.
В проекте «Гидрогель для борьбы с опустыниванием» полным ходом идут эксперименты с составом геля, а также оптимальным количеством циклов его заморозки и разморозки. Все это необходимо, чтобы выяснить, какая же формула позволит добиться устойчивости геля к внешним воздействиям и удержания большого количество влаги.
Беспилотный транспорт и логистические системы: на что способен этот винт?
Участники проекта «Умное изделие и предиктивная аналитика» закончили моделировать части фюзеляжа и крылья самолета и приступили к сборке единой 3D-модели. Также проводились эксперименты с винтом: измеряли его максимальную подъемную силу и количество оборотов, удалось достичь 10 047 оборотов/мин. На основе этих данных школьники построят графики, с помощью которых рассчитают момент подъема будущего самолета от земли.
Команда проекта «Создание платформы для управления роем дронов» настраивает системы автоматического полета. Ребята написали программное обеспечение, которое позволяет коптеру взлетать и садиться в заданную точку в автоматическому режиме. Сейчас идет настройка этого режима для всех дронов, после чего начнется работа над их совместным непилотируемым движением.
Нанотехнологии: как работает зондовый микроскоп и где его можно использовать
Накануне ученики данного направления прослушали лекцию Бориса Логинова, сотрудника НИУ МИЭТ, о принципах работы и преимуществах сканирующего зондового микроскопа, который «на ощупь» изучает поверхности при помощи специального зонда. Уже на следующий день у ребят была возможность применить новые знания на практике.
Команда, занимающаяся созданием нанобетонов, изучала свойства и структуру первых образцов гибкого бетона с помощью зондового микроскопа, чтобы усовершенствовать рецептуру. Некоторые из уже готовых образцов бетона поместили в эксикатор (герметичный сосуд, где поддерживается очень низкая влажность), чтобы материал быстрее набирал прочность.
В проекте «Создание упорядоченных массивов наноструктур для приборов нового поколения» ребята продолжают работу над подложками для микроскопов. Школьники изготавливают два вида подложки: с выпуклостями и с небольшими углублениями.
