По обе стороны «Сириуса»
Область интересов Степана Беляева (ПИН-33) – актуальные сегодня технологии виртуальной и дополненной реальности. Интересоваться VR/AR он начал еще в школе, и в 11-м классе попал на проектную смену образовательного центра «Сириус» по этому направлению. Затем поступил в МИЭТ на «Программную инженерию» (Институт СПИНТех) и после второго курса решил вернуться в «Сириус» уже как наставник.
«Это была дистанционная проектная программа для школьников «Сириус.Лето», она проходила с октября 2021 по май 2022 года, – рассказывает Степан. – Мы с моим товарищем – я из МИЭТа, а он из Пермского Политеха – выбрали проект Новосибирского госуниверситета и подали заявки, чтобы стать наставниками. Проект предполагал создание «цифрового двойника» месторождения в VR. Мы прошли конкурсный отбор на эту программу, а потом сами проводили отбор школьников: они выбирали проект и наставников, мы выбирали их по мотивационным письмам. В результате у нас получилась проектная команда, в которой мы и работали в течение учебного года».
«Сириус.Лето»
Программа «Сириус.Лето: начни свой проект» – всероссийская образовательная инициатива по вовлечению талантливой молодежи в работу над актуальными задачами российской науки и бизнеса. Школьники находят в программе интересные темы для проектной работы, а также наставников из числа студентов, которые помогают им в работе с этими проектами. По условиям программы наставниками могут стать студенты 3-5 курса, магистранты и аспиранты, а участниками – школьники 7-11 классов и учащиеся 1-2 курса колледжей.
«Наш проект был техническим, из области программирования, и я как наставник отдавал предпочтение старшеклассникам, – поясняет Степан Беляев, – ученики 6-8 классов с проектом, как мне кажется, не справились бы. В результате выбрал тех, у кого были перечислены хорошие технические навыки: например, одна из школьниц знала Python и немного Unity, уже умела моделировать в 3D-среде. Другая, Маша Поликарпова, написала, что хочет стать геологом. В итоге ей пришлось освоить все технические навыки с нуля, но она единственная из школьников довела проект до конца и защитила в школе для зачета по проектной деятельности».
«Поставщиками» проектных заданий выступают компании – отраслевые партнеры образовательного центра «Сириус», а также вузы. Компании таким образом привлекают внимание к своей отрасли и знакомятся с мотивированными школьниками, потенциальными сотрудниками. Университеты находят будущих абитуриентов и одновременно помогают своим студентам с трудоустройством, создавая для них специальные рабочие места или места для практики.
Программа охватывает всю страну – в дистанционной работе над проектом объединяются школьники и студенты из разных уголков России. Так, во втором сезоне «Сириус.Лето» 2021-2022 года участвовали 306 партнеров, предоставивших более чем 1000 проектов – над ними трудились 2184 наставника и 8653 школьника. Студенты приобрели опыт педагогической практики и управления проектом, а школьники получили помощь в решении интересных задач и возможность подготовить проекты для всероссийских и международных конкурсов.
«Я научил ребят, как оцифровывать объекты с дрона, собрать это на «сцену» в Unity, – продолжает Степан Беляев. – А потом мы упаковали результаты проекта в презентацию и подали заявку на участие в летней программе «Сириуса» – «Большие вызовы».
VR-двойник месторождения
Задачей проекта было создание VR-модели карьера – системы разработки месторождения. С ее помощью можно отслеживать опасные ситуации: наблюдать за сейсмоактивностью и оползнями, движением транспорта и правильной эксплуатацией техники, за работой и передвижениями людей. При угрозе безопасности программа (VR-цифровой двойник месторождения – «умный карьер») сама может предлагать разные варианты решения проблем.
Команда начала работу над проектом с изучения типов месторождений полезных ископаемых, методов их разработки и систем мониторинга. Затем провели полевые работы – съемки карьеров с беспилотного летательного аппарата в Зеленограде и Смоленске. На основе множества полученных изображений в Reality Capture была построена 3D-модель карьера, затем ее детализировали и оптимизировали в программе Blender, смоделировали транспортные средства, в прототип на Unity добавили текстуры, рельеф, типовые слои залегания горных пород. При помощи C# появился функционал: объезд сейсмически опасных участков и решение других потенциальных проблем.
Прототип трехмерной компьютерной модели карьера
«Продукт предназначен для любых реально работающих карьеров и создает основу для системы принятия решений, – рассказывает Степан Беляев и приводит обоснование. – В России множество месторождений угля, но зачастую они находятся в труднодоступных регионах. По мнению экспертов, большинство российских шахт, карьеров и скважин работают в опасных условиях, что связано с риском для людей. Подобные цифровые решения не только улучшат ситуацию с безопасностью, но и позволят снизить затраты на добычу ископаемых».
Российские аналоги уже есть – например, по заказу Стойленского горно-обогатительного комбината, одного из крупнейших в стране, сейчас создается цифровой двойник Стойленского карьера. В нем заложен мониторинг различных показателей в режиме реального времени, но не предусмотрено моделирование и отработка различных сценариев ответа на угрозы безопасности.
«Большие вызовы»
Когда проект, созданный в рамках программы «Сириус.Лето», прошел отборочный этап, а затем занял призовое место на региональном уровне, стало понятно – впереди смена «Большие вызовы» в «Сириусе» и новый летний проект. Мария Поликарпова поехала на программу как участница, Степан Беляев – как волонтер-преподаватель.
Научно-технологическая проектная программа «Большие вызовы» – один из главных научно-технологических проектов страны – также строится вокруг работы школьников над проектами, которые предлагают крупные предприятия. И не только они: часть проектов представляют собой инновационные разработки и научные исследования. Их тематика соответствует задачам, определенным в Стратегии научно-технологического развития Российский Федерации. Помимо преподавателей вместе со школьниками работают инженеры и разработчики ведущих технологических компаний. В этом году «Большие вызовы» собрали 68 проектов по 13 направлениям и почти 400 школьников со всей страны.
Один из проектов направления «Современная энергетика» был посвящен разработке концентратора солнечных лучей – это решение предложили в Физико-техническом институте имени А.Ф. Иоффе, чтобы повысить энергоэффективность солнечных панелей и сделать солнечную энергию дешевле.
Идею предстояло воплотить и опробовать – соорудить специальную оптическую систему для улавливания и фокусировки потока солнечного излучения. Над этим и работала команда, которую назвали «Звезда по имени Солнце»: ребята подготовили схемы и чертежи, создали 3D-модель устройства, разработали и собрали его узлы. А также сделали цифровой двойник концентратора, чтобы оценить эффективность различных подходов к его эксплуатации. Эту часть проекта курировал Степан Беляев.
Прототип и цифровой двойник концентратора солнечных лучей (solarconcentrator.tilda.ws)
«Мне очень нравится обстановка в "Сириусе" на проектных сменах, – делится впечатлениями Степан, только что вернувшийся из Сочи. – Она, с одной стороны, свободная, с другой стороны – комфортная для работы над любыми проектами. Нет строгих правил, есть 25 дней на проект, с 9 до 17 часов – главное, чтобы был результат. Дети приезжают в научный центр, там для них подготовлены рабочие места, аудитории, лаборатории, мастерские, столовая – все, что нужно, и атмосфера там очень творческая».
Программа смены была рассчитана на 24 июльских дня и включала в себя не только работу, но и отдых – море, солнце, экскурсии, мастер-классы, творческие встречи с профессионалами, спорт и оздоровительные процедуры.
«Я уже приезжал в "Сириусе", когда учился в 11-м классе, – вспоминает Степан Беляев. – Теперь было интересно побывать здесь преподавателем, пройти этот путь с той и другой стороны. Конечно, у преподавателей большая степень свободы для отдыха. А еще мы собрали в "Сириусе" контакты и показали, что мы умеем – надеюсь, приедем еще».
«Архипелаг 2022»
Тем временем дальнейшее развитие получил и проект VR-цифрового двойника месторождения. По окончании программы «Сириус.Лето» стало ясно, что его можно развивать дальше, но для этого требовались ресурсы – команда планировала искать заказчиков или подавать заявки на гранты: в Фонд президентских грантов, Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технический сфере, на конференцию «Старт в инновации» или в программу «УМНИК».
Но появилась еще одна возможность – акселератор проектно-образовательного интенсива «Архипелаг 2022». К июню проект Степана Беляева и его команды (Артем Пименов и Мария Врагова из МИЭТа, Владислав Нурисламов из Пермского политехнического университета) прошел отбор для участия в акселераторе. В июле ребята представили свою разработку потенциальным инвесторам и получили грант конкурса «Студенческий стартап» (в рамках «Архипелага 2022») – их проект был поддержан Фондом содействия инновациям. По результатам конкурса они получат 1 миллион рублей на реализацию проекта в течение одного года.
МИЭТ является официальным партнером программы «Сириус.Лето». Если студент университета заинтересован в участии в этом или аналогичных проектах, позволяющих работать во время обучения в вузе, он может обратиться за поддержкой в Центр развития карьеры МИЭТ.