Участники программы «Большие вызовы» направления «Транспортные и логистические системы» разрабатывают прототип безэкипажного катамарана, который сможет следить за состоянием прудов, небольших озёр и рек. Проект, который курирует Калининградский государственный технический университет, объединяет инженерное конструирование, электронику, программирование и машинное обучение, причём почти все решения — от схем до нейросети — школьники создают с нуля.
Команде предстояло разработать концепцию устройства, спроектировать электрические схемы, подобрать компоненты, напечатать корпус на 3D-принтере, смонтировать электронику, написать веб-интерфейс и внедрить нейросеть для распознавания обитателей водоёмов. Готовый катамаран будет собирать разные типы данных: гидрографические — определять рельеф и плотность дна, экологические — измерять солёность воды, уровень pH и температуру. Уникальность разработки заключается в доступности и низкой стоимости: использование недорогих компонентов делает устройство бюджетным и, следовательно, более доступным для целевой аудитории.
Внедрение искусственного интеллекта позволяет автоматически анализировать снятое под водой видео для получения дополнительных данных. Помимо этого, школьники предложили ,создание встроенного отсека с клапанами для забора проб воды — в изначальном плане его не было.
«Изначально содержание проекта представляло более облегчённый вариант работы. Я привезла небольшие катера на пульте, чтобы в них внедрить систему для мониторинга воды, — рассказывает руководитель проекта Карина Коновалова. — Но мне достались настолько смышлёные и мотивированные ребята, что с первого дня сказали: “Нет, мы хотим сделать всё сами”. Мы вместе со стажёром и ассистентом заказали комплектующие, которые дети выбрали, и они полностью разработали устройство — сами собрали электронику, спроектировали и напечатали корпус, обучили нейросеть».
Проблема, которую решает проект, чрезвычайно актуальна для малых водоёмов: регулярного мониторинга за ними практически не ведётся. Обычно пробы берут вручную с берега, редко — с лодки на середине водоёма. Промышленные датчики стоят миллионы рублей и рассчитаны на крупные акватории. Пропущенные изменения — повышение кислотности, замор рыбы из-за цветения — могут остаться незамеченными, хотя через круговорот воды они влияют на гораздо более обширные территории. Катамаран, устойчивый и удобный для размещения приборов, позволяет автономно обследовать даже небольшие пруды, где нет волнения, и регулярно передавать данные.
Варвара Трофимова из Кемеровской области стала одним из ключевых инженеров в команде: она отвечает в проекте за электрическую часть. Путь школьницы в науку начался с детских конструкторов и постепенно перерос в серьёзное увлечение инженерией. Решающую роль сыграл региональный центр «Сириус. Кузбасс», где она посещала профильные смены по дистанционному зондированию Земли и космическим технологиям, а позже — специальные подготовительные интенсивы к «Большим вызовам».
«В проекте я отвечаю за создание электрических схем, занимаюсь компоновкой и сборкой электроники, а также пайкой. В процессе разработки наша команда решила модернизировать пульты управления — пришлось их разрабатывать заново. В будущем планирую поступать на кораблестроение или океанотехнику, поэтому инженерные навыки — пайка, электроника, создание схем — помогут мне при поступлении и в дальнейшей работе. Хочется заниматься именно большими морскими роботизированными проектами», — делится Варвара.
Глеб Бессолицын, программист из Уссурийска, разрабатывает веб-интерфейс для управления бесэкипажным судном и обучает искусственный интеллект распознавать рыб. Глеб впервые приехал на программу «Большие вызовы» и сразу взял на себя сложнейшую программную часть проекта.
«Судно полностью сконструировано и собрано участниками проекта. Хотя нам предлагали взять готовую платформу, мы решили себе усложнить задачу, чтобы не было слишком просто», — поясняет Глеб. — Как единственный программист в команде я также выбрал путь посложнее, отказавшись от элементарного пульта и написав с нуля полноценный сайт управления. Сейчас с веб-интерфейса можно не только управлять движением катамарана и дистанционно открывать клапаны для забора проб воды, но и в реальном времени отслеживать метрики с датчиков: солёность, pH, температуру. На тестовом этапе всё работает успешно, впереди — испытания на открытой воде».
Программирование катамарана — не единственный амбициозный проект участника. Параллельно он развивает собственную стартап-идею — цифровую экосистему для контейнерных терминалов. В будущем Глеб планирует связать карьеру сразу с тремя сферами: ИТ, строительством и экономикой — видит себя технологическим предпринимателем.
В дальнейшем наработки проекта можно будет применять в образовательных кружках — от инженерного до экологического профиля, давая школьникам по всей стране готовую платформу для исследований водных экосистем.
