«Через тернии к звездам»: Петербургские ученые придумали, как управлять машиной силой мысли и как выращивать картошку в космосе

Лаборатории Инженерной школы больше напоминают офисы передовых компаний. Фото: Ксения Пищик (ГУАП).

Ровно 61 год назад тьма бездонного космоса озарилась яркой улыбкой Юрия Гагарина: весь мир услышал легендарное «Поехали!». А за 20 лет до этого был создан институт, благодаря которому состоялся полёт — Государственный университет аэрокосмического приборостроения. Орудия для покорения небесной тверди ковались именно в стенах этого учреждения: новейшие сплавы и бортовая электроника, системы жизнеобеспечения и робототехника. О том, как технологии из фантастических фильмов становятся обыденностью, рассказали в Инженерной школе в знаменательный для Института, да и всей страны — в День космонавтики.

Директор Инженерной школы подробно рассказал о каждой лаборатории. Фото: Ксения Пищик (ГУАП).

ЧТОБ СКАЗКУ СДЕЛАТЬ БЫЛЬЮ

Лаборатории Инженерной школы не похожи на помещения старых НИИ или заводские цеха: светлые просторные комнаты, тихо гудит кондиционер. Стайки студентов пишут код, работают с манипулятором — гигантской оранжевой механической рукой или вовсе делают лабораторные в виртуальной реальности. Это безопаснее — поясняет руководитель лаборатории электроэнергетики Владимир Кузьменко, — да и к высоковольтному оборудованию студентов никто не подпустит.

— Инженерная школа создана всего пять лет назад: начинали мы с трёх лабораторий, сейчас их уже 11, — рассказывает директор Инженерной школы ГУАП Сергей Солёный. — Наша школа занимается практико-ориентированной подготовкой студентов, адаптацией производственных технологий под учебные цели. Также мы активно занимаемся различными разработками.

Но какое отношение космические технологии имеют к нашей с вами жизни? Самое непосредственное — все-таки изобретения рано или поздно приземляются.

Например, кто мог подумать, что разработки, которые помогли посадить огромный звёздный челнок «Буран» (к его созданию тоже приложили руку инженеры ГУАПа), сегодня будут использоваться для доставки пиццы. Речь, конечно же, о беспилотниках.

Робот в одной из лабораторий позволяет студентам получить нужные навыки. Фото: Ксения Пищик (ГУАП).

ВКАЛЫВАЮТ РОБОТЫ

О разумных машинах говорят давно, однако почему-то за рулём автобусов всё ещё сидят вполне себе теплокровные водители. Причин этого несколько — причём не все из них технические. По мнению руководителя лаборатории Беспилотных авиационных систем Антона Костина, один из главных факторов, который не даёт беспилотным автомобилям вырваться на улицы — отсутствие подходящих законов. Непонятно, кто будет отвечать, если полностью беспилотная машина попадёт в ДТП: водитель, разработчик или производитель авто? С робота все взятки гладки.

Над этим вопросом ещё предстоит поработать юристам. Главная задача инженеров — научить искусственный интеллект ориентироваться в пространстве. Причём, в закрытом. Например, в лаборатории Беспилотных авиационных систем разработали программный комплекс, который помогает перемещаться квадрокоптерам по складам: крохотный рой всего за пару часов сможет произвести инвентаризацию огромного склада. А благодаря студентам лаборатории Робототехники машины обрели дар зрения: в стенах института создали систему, способную распознавать предметы на конвейере. Она поможет, например, сортировать мусор: с помощью камеры нейросеть будет отличать металл от стекла, бумажный пакет от пластикового, а роборука выхватывать отходы. Ориентированность на результат — отличительная черта всех разработок Инженерной школы. Теория здесь идёт рука об руку не только с практикой, но и с реалиями жизни. Прежде чем начать разработку, студенты задаются вопросом: кто получит пользу от его внедрения?

Управлять машинкой силой мысли может даже неподготовленный человек. Фото: Ксения Пищик (ГУАП).

ЭНЕРГИЯ МЫСЛИ

Как бы то ни было, но за машиной всегда будет стоять человек. Правда, человек будущего будет сильно отличаться от жителя современного мегаполиса: силой мысли отпирать сейфы и одним взмахом заваривать кофе. Нет, это не магия и не фантастика, а две технологии, которые уже получают патент — ментоинтерфейс и миоинтерфейс. Ментоинтерфейс — считывает альфа, бета и прочие волны мозга и позволяет, например, двигать предметы. Мозговые ритмы уникальны у каждого человека, как и отпечатки пальцев. Поэтому с помощью устройства можно ещё и запереть квартиру или сейф.

А миоинтерфейс крепится на запястье и считывает электрическую активность мышц: жест может отвечать за определенное действие. Например, с помощью взмаха ладони можно будет ответить на звонок или включить музыку — удобно, когда руки заняты.

Скомбинировав эти два интерфейса можно получить принципиально новое устройство управление: машину водить можно будет буквально силой мысли. Как именно, показали прямо в лаборатории, позволив поуправлять небольшой машинкой: достаточно расслабиться и машинка едет, сосредоточиться — тормозит. Чтобы почувствовать себя джедаем из «Звездных войн», достаточно надеть устройство — небольшую полоску ткани, от которой отходят несколько проводков, на голову.

У многих может возникнуть закономерный вопрос: «А если не сосредоточиться никак? Или отвлечешься ненароком? Одно дело, кофеварка слишком крепкий кофе заварит — а если за рулём?» Проблему решили в Инженерном гараже:

— С точки зрения безопасности окружающей среды, если человек управляет некоторым объектом, например машиной, и этот объект может нанести вред окружающей среды, то в этот объект зашиваются протоколы «кризисных ситуаций», — рассказывает руководитель Инженерного гаража Антон Савельев. — Иными словами, ставятся сенсоры, которые «видят» столбы, другие машины или людей. Система анализирует ситуацию вокруг и помогает избежать неприятностей.

В Инженерном гараже наработки студентов обретают плоть. Фото: Ксения Пищик (ГУАП).

«Гараж» — испытательный полигон ГУАПа. Здесь теоретические наработки и чертежи студентов обретают плоть — превращаются в модели. Самый яркий пример — полностью автономная теплица, спроектированная, созданная и запрограммированная прямо в гараже. Теплица сама следит за состоянием растений, поит и взращивает их — разработкой уже заинтересовался один из крупных областных агрохолдингов.

И всё-таки, ГУАПовцы помнят о своих корнях — а поэтому всегда смотрят вверх. В перспективе, теплица должна обеспечить полезной зеленью не только землян, но и космонавтов. Это ещё одна отличительная черта разработок Инженерной школы— их всегда можно адаптировать к применению на МКС. Кстати, иногда космонавты лично приезжают посмотреть на достижения студентов — в рамках ежегодного форума «КосмоСтарт». А иногда общаются с участниками прямо с орбиты. В 2018 году покорители звёзд вышли в прямой эфир с борта МКС:

мероприятие специально провели в тот момент, когда станция пролетала над Петербургом.

Каждый из студентов и преподавателей занимается своим делом с огнём в глазах, способным растопить космические льды — это 12 апреля видели все. И это внушает надежду. Надежду на то, что на марсе будут и наши яблони цвести. Ну или картошка — это уж как астронавтам нужнее.