Погружение в мир инжиниринга

Студенты-первокурсники Томского политехнического университета защитили свои первые конструкторские и исследовательские проекты, посвященные инженерному творчеству. В течение первого семестра свежеиспеченные политехники всех школ вуза погружались в тонкости профессии «инженер» и работали над собственными пилотными разработками.

Политехники трудились над реализацией своих идей в рамках общего курса «Творческий проект». Дисциплина является обязательной для всех первокурсников Томского политеха, ее преподаватели — сотрудники Школы базовой инженерной подготовки ТПУ.

«Ребятам, недавно поступившим в университет, очень важно адаптироваться в новой для себя деятельности — проникнуться спецификой профессии "инженер", наглядно увидеть и понять, чем занимаются инженеры, уже в первые месяцы обучения "примерить" эту профессию на себя, разработать идею и концепцию, — отмечает руководитель отделения социально-гуманитарных наук ТПУ Наталия Лукьянова. — Первокурсникам нужно время, чтобы погрузиться из школьной — в студенческую жизнь.

Творческий формат нашего курса как раз подходит для новичков в инжиниринге — он вызывает у ребят интерес, дает свободу фантазии, демонстрирует многогранность профессии и позволяет им детально продумать свою первую настоящую разработку».

Так, на курсе «Творческий проект» студенты-первокурсники предложили концепцию использования биотехнологий для создания питательных таблеток, способы поддержания биологического равновесия в экосистеме, концепцию электроэнергетической башни для беспроводной передачи электроэнергии, устройство для оцифровывания материальных предметов и передачи на любые расстояния, роботов-дворников для очистки улиц крупных городов, боевой экзоскелет, устройство внутреннего подогрева сидений для снегохода, способы разложения и утилизации пластиковых отходов, альтернативные способы зарядки смарт-устройств и многое другое.

В числе конструкторских проектов был представлен электрогенератор на базе двигателя Стирлинга — его создал студент Инженерной школы энергетики Аристарх Шушеначев.

«Идеей проекта я вдохновился, благодаря телешоу "Галилео". Помочь воплотить эту идею в жизнь мне помог мой отец, который консультировал меня в инжиниринге, а также люди, выполняющие заказ по изготовлению деталей для моего проекта. Было сложно, но результат проделанной работы меня удовлетворил. Продукт проекта можно использовать в качестве привода электрогенератора питания приборов в походных условиях, а также для наглядного изучения физики. Возможно, в будущем я постараюсь увеличить КПД получившегося устройства и сделать продукт более эффективным»,— говорит первокурсник.

Студентка Инженерной школы природных ресурсов Яна Песенкова в рамках дисциплины работала над созданием экспресс-анализатора синтетических пищевых красителей в продуктах питания.

«В отличие от традиционного метода исследования красителей в продуктах питания — спектрофотометрии, экспресс-анализатор значительно удобнее. Он не требует специальной подготовки и оборудования, поскольку не является лабораторным. С помощью такого устройства даже младший школьник сможет проводить у себя на кухне мини-исследования», — рассказывает Яна.

Самой популярной темой проектов политехников в рамках курса стала разработка концепций мобильных приложений для ТПУ. В их числе — приложения с уведомлениями об изменении расписания, оповещениями о мероприятиях, приложение-пропуск в общежитие и многие другие.

«Первый семестр текущего учебного года впервые прошел в ТПУ в таком формате, и первые результаты оказались весьма успешными. На курсе ребята не только занимались разработками, но и познавали все грани и направления инжиниринга. Они изучали “введение в проектную деятельность”, “искусство презентации”, “теорию решения изобретательских задач”,— подчеркивает Наталия Лукьянова. — Во втором семестре, а также на старших курсах студенты уже будут реализовывать свои проекты, и на четвертом курсе им предстоит защищать их перед экспертами. К тому моменту творческие задумки политехников уже станут серьезными, настоящими инженерными проектами».

Радик Исмагилов из Инженерной школы ядерных технологий вместе с командой разработал концепцию фильтра индивидуальных аудиотриггеров. Идея заключается в том, чтобы создать устройство, заглушающее звуки, неприятные или мешающие конкретному человеку.

«Однажды мы с другом ехали в автобусе, и вдруг в нем заиграла песня, которую я не переношу. Так мне в голову пришла мысль создать устройство, позволяющее заглушать звуки, которые не нравятся или мешают»— рассказывает Радик.— Мы провели опрос и выделили три самых популярных неприятных звука среди студентов: плач ребенка, шум электроинструментов и жужжание насекомых. Однако у многих респондентов были абсолютно разные раздражители, а это значит, что у каждого существует свой личный набор аудиотриггеров».

Политехники планируют реализовать фильтр в удобном и привычном формате — в виде беспроводных наушников.

«Изучив литературу по звуковым волнам и волновым процессам, а также рассмотрев принцип работы аналогичных устройств, мы выявили для себя способ фильтрации звуков, который на самом деле существует уже долгое время. Заключается данный метод в использовании противофазы. Мы берем неприятный звук, инвертируем его по фазе и накладываем на обычную дорожку. При сложении волн две дорожки сами себя подавляют, в итоге получаем тишину. Для того чтобы проверить теорию на практике, мы провели эксперимент в домашних условиях, и результат оправдал ожидания».

Работа над созданием фильтра аудиотриггеров всерьез заинтересовала первокурсников, и теперь они планируют развивать проект.

В процессе исследования они выяснили, что подобные устройства уже существуют, ими пользуются стрелки и рабочие на производстве. Но политехники хотят разработать наушники, которыми сможет пользовать каждый, в соответствии с индивидуальными вкусами, и в любой ситуации.

Студенты Инженерной школы информационных технологий и робототехники Владислав Якубицкий и Андрей Авербах в рамках дисциплины создали компьютерную программу, которая представляет собой нейронную сеть для анализа изображения и восстановления по нему карты глубины. И все это с помощью всего одной камеры.

«Плюс нашего проекта в простоте. Обычно на беспилотные автомобили и дроны устанавливают две камеры для восстановления карты, из-за чего, конечно, повышается сложность системы и, как следствие, стоимость продукта. Наш проект нацелен на беспилотники, которые сегодня внедряются практически в каждую отрасль, и упрощать их производство просто необходимо. На сегодняшний день наш проект находится на стадии прототипа, поскольку, к сожалению, мы не имеем вычислительных мощностей, необходимых для обучения нейронной сети», — говорит Владислав.

Подготовила Алена Некрасова