В «Сириусе» завершилась первая международная проектная школа «Большие вызовы в сфере устойчивого развития». У ее участников было всего 6 дней, чтобы вместе с экспертами и наставниками разработать проекты, связанные со стратегией устойчивого развития. Итоги командной работы школьники представили на защите проектов в финальный день программы. 5 направлений и 7 проектов: рассказываем, к каким результатам пришли участники.
Робототехника: чайный робот
Проектно-методическое сопровождение: лаборатория ASLab.
Школьники этого направления работали над проектом, актуальным как для Краснодарского края, стратегической территории для выращивания чайной культуры, так и для Индии, прославившейся своими чайными плантациями.
Качество этого популярного напитка зависит от многих факторов, в том числе и от правильной сборки. Если молодые побеги собрать не вовремя, пропустить испорченный или погибший лист, снижается урожай и ухудшается сам продукт. Школьники решили автоматизировать этот процесс. На защите ребята представили робота для чайных плантаций, состоящего из двух частей.
Первый робот, распознающий проблемы, направляет информацию второму роботу, который перемещается по строго заданной траектории к проблемному ростку и, если нужно, специальным манипулятором вырывает его или сажает новый. В «Сириусе» ребята представили прототип размером 15 х 15 сантиметров, но в зависимости от целей производства параметры могут задаваться по запросу заказчика.
Чистая энергетика и устройства хранения энергии: «зеленый» остров для ученых
Проектно-методическое сопровождение: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ».
Один из участников направления, индийский школьник Бисванат Патса, назвал «Сириус» идеальным местом, в котором исследователя ничего не отвлекает от научной работы: все организовано так, что человек концентрируется на своей задаче и не беспокоится о быте. Именно эта идея лежит в основе проекта, над которым работали школьники направления «Чистая энергетика и устройства хранения энергии».
На защите школьники представили макет автономного острова для ученых, который мог бы самостоятельно снабжать себя ресурсами, необходимыми для жителей. Такое пространство создаст уникальную среду, где научному процессу ничего не будет мешать.
Макет выглядит как шестиугольная платформа под огромным куполом-крышей, на которой фрагментарно установлены панорамные окна для сбора солнечной энергии. Оборудование острова спроектировано работать исключительно на чистой энергии, чтобы не использовать исчерпаемые ресурсы и не производить вредных отходов.
Для обеспечения жизни на острове в макете использован уникальный экологически безопасный ядерный энергоисточник. Он автономный, малогабаритный и при этом достаточно мощный – до 10 киловатт. Разработка интересна и с точки зрения будущей утилизации отходов – использует безотходный цикл ядерного синтеза.
Биотехнологии и генетические исследования: в поисках антиоксиданта и бактериальной фабрики
Одна команда работала с экспертам МГУ имени М.В. Ломоносова.
Школьники изучали водоросли, которые потенциально могут стать источником астаксантина, который в качестве антиоксиданта в 100 раз превосходит эффективность витамина Е. Каждый из нас опосредованно с ним знаком. Именно благодаря этому веществу фламинго – розовый, а форель – красная. Его можно создать искусственно, химическим путем, однако на данный момент наиболее устойчивые продуценты астаксантина найдены в природе, поэтому для промышленного производства правильнее искать источник именно среди натуральных культур, чем и занимались школьники.
В «Сириусе» команда проанализировала два вида водорослей. Ребята провели полный цикл работы: от идентификации культуры, которую исследуют, ее морфологических характеристик до описания характера роста водоросли и накопления пигмента (из которого в результате и добывается астаксантин). По итогам такой комплексной работы школьники сделали вывод: обе культуры имеют биотехнологический потенциал, но для разных областей применения. Один штамм хорош для нужд человека – прежде всего, для биологически активных добавок, а также косметики и фармацевтики, а второй штамм оптимально использовать для аквакультуры.
Еще одна команда работала с экспертами компания BIOCAD.
Всего за шесть дней школьники создали новый генно-инженерный «инструмент» для более эффективного получения рекомбинантных белков, которые необходимы для создания новых лекарств. Ученые используют бактерии как биофабрики. Вместе с наставниками школьники создали генетическую конструкцию, благодаря которой ученые смогут запускать в бактериях процесс саморазрушения, и это позволит находящемуся внутри белку выходить наружу без дополнительных усилий. Не понадобится дорогостоящее оборудование, которое менее эффективно с точки зрения выделения белка в больших объемах, а также дорогостоящие реактивы. Клетки будут себя разрушать, когда это нужно ученым. Как говорят специалисты BIOCAD, методика обязательно войдет в арсенал компании и будет использоваться.
Дистанционное зондирование Земли
Проектно-методическое сопровождение: Космический центр Сколковского института науки и технологий, ООО «Лоретт», АНО «Прозрачный мир», ФГБУ «Рослесозащита».
Сохранение лесного фонда – задача, актуальная как для России, так и для Индии, где каждый год пропадает в огне около 13 га леса. Школьники вместе с наставниками решили проверить, могут ли снимки со спутников помочь в решении этой проблемы.
Снимки с российского космического аппарата «Аист-2Д» принимала антенна СКАНЭКС, установленная на крыше Парка науки и искусства «Сириус» на базе Геоателье в рамках проекта «Дежурный по планете».
Участники исследовали два региона. Одна подгруппа изучала область крупного лесного пожара, произошедшего в феврале 2019 года в индийском регионе Бандипур. Благодаря снимкам до, во время и после возгорания, школьники обнаружили место движения огня, и это позволило подтвердить версию его возникновения, представленную в СМИ. По изображениям школьники оценили полученный от пожара ущерб и построили веб-карту, которая может быть использована для организации работ по восстановлению лесов в регионе.
Вторая проектная подгруппа с помощью спутниковых данных исследовала появление новых вырубок лесов в Иркутской области за последние 4 года. Полученные данные школьники нанесли на действующую карту, которую используют лесные хозяйства для оперативного мониторинга лесов.
Информационные технологии и анализ данных: оценить поле и распознать дерево
Проектно-методическое сопровождение: Центр по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных Сколковского института науки и технологий.
Еще одна проектная группа российско-индийской программы занималась темой сохранения леса. Ребята этого направления представили улучшенный алгоритм, который может с помощью снимков со спутника классифицировать преобладающую породу деревьев в заданном лесном массиве. Такой алгоритм может определять ущерб от пожаров и нужен всем, кто занимается экологическим контролем лесов.
Вторая подгруппа направления «Информационные технологии и анализ данных» работала с методами машинного обучения и нейросетью и сделала более точным алгоритм, который способен определять произрастающие на сельскохозяйственных полях культуры. Ребята использовали изображения со спутника Сентинел-2. Знать, что именно растет в поле и в каком состоянии эти культуры, полезно, чтобы следить за урожайностью и предсказывать риски. Среди потенциальных заказчиков таких исследований – государство, страховые и агрокомпании, крупные фермеры.
