Вузовская наука в небе и на земле
МГУ впервые представил свои разработки на авиасалоне МАКС-2015.
В подмосковном Жуковском закончился очередной салон МАКС. В первые годы эта выставка была местом встречи исключительно профессионалов из области авиационных и космических технологий. Но последнее время авиасалон привлекает все больше простых граждан, которые приходят на территорию летно-исследовательского института им. М.М. Громова посмотреть на то, чем живет и дышит аэрокосмическая отрасль. Конечно же, гвоздем любых таких мероприятий служат полеты летчиков и пилотажных групп – увидеть воочию, на что способны асы и современные самолеты. Однако кроме рокота реактивных двигателей и фигур высшего пилотажа на авиасалоне можно было посмотреть и другие интересные вещи, например экспозицию Nauka 0+ Московского университета.
Университетская наука разместилась в отдельном павильоне, где ее можно было посмотреть, потрогать и пообщаться непосредственно с самими исследователями. На выставке экспериментаторы представили свои проекты, начиная от макетов и идей и заканчивая полноценными разработками, часть из которых посетители могли самостоятельно испытать. Например, симулятор полетов на дельтаплане, который сделали на мехмате МГУ. В факультетской лаборатории математического обеспечения имитационных динамических систем разрабатывают тренажеры и системы виртуальной реальности. Как это работает? Человека закрепляют в горизонтальном положении, имитируя, что как будто он находится в реальном дельтаплане, а на голову надевается шлем виртуальной реальности. Датчики положения дают возможность «управлять» дельтапланом, в то время как трехмерная картинка в шлеме создает иллюзии реального полета. Коллектив лаборатории самостоятельно разрабатывал как программное обеспечение, так и непосредственно шлем, добившись лучшего качества изображения, чем в серийных образцах.
Для чего нужна такая система, кроме как для виртуальных полетов ради развлечения? Системы, в которых имитируется управление техникой или транспортом, могут помочь в обучении пилотов, водителей или других операторов сложных механизмов, сэкономив средства и время на обучение. Но что не менее важно, так это возможность изучать поведение и реакцию человека, попавшего, например, в экстремальную ситуацию. Чем глубже погружение в виртуальный мир, тем в большей степени мозг человека считает полученные им сигналы настоящими. Один из авторов проекта Денис Чертополохов рассказал, как они пригласили реального пилота протестировать их систему – насколько она соответствует действительности. А компьютерная программа, управляющая комплексом, сделана так, что по истечении определенного времени управление отключается и уже после этого человек может снимать шлем. Получилось, что программа неожиданно для пилота лишила его связи с органами управления, и у него, как у человека, который чувствует машину на уровне рефлексов и знает, к чему приводит отказ управления, произошел настоящий выброс адреналина. В этом состоит другое важное направление таких систем: они могут показать, как человек будет себя вести в нестандартной ситуации или научить его не терять контроль над собой.
С этой тематикой тесно связана научная группа N-future, которую представлял Вячеслав Лебедев с факультета психологии МГУ. Научно-исследовательский коллектив занимается разработкой принципов биоуправления и нейроинтерфейсов, на основе которых можно напрямую связать мозг человека и технические устройства. Для этого вовсе не нужно вживлять в голову или спинной мозг электроды, как рисуют в фантастических фильмах. Достаточно всего лишь надеть специальный шлем, который будет считывать электрические импульсы, точь-в-точь как при энцефалографии. Программа, анализируя импульсы, может определить ваш уровень концентрации и превратить их в сигнал для управления каким-нибудь устройством, например рукой-манипулятором. Но это не единственное направление исследований.
Другая интересная задача – это изучение нейрообратной связи. Что это такое? Мозг способен влиять на многие физиологические процессы в нашем теле, например, сконцентрировавшись на тепле, можно добиться реального притока крови к конечностям, или изменения сердцебиения. Однако чтобы добиться такого уровня контроля, нужны длительные тренировки, существенно сократить которые может нейрообратная связь. Она состоит в том, что специальные датчики считывают сигналы мозга и физиологические параметры, представляя их человеку в наглядном виде, например в виде какого-нибудь образа на экране монитора. Определенное состояние мозга соответствует определенным паттернам электрических сигналов, поэтому человек может практически посмотреть на то, что сейчас происходит в его голове. И попытаться это изменить, наблюдая в реальном времени за этим процессом. Оказывается, что мозг намного быстрее обучается самоконтролю, если видит перед собой такой наглядный нейро-фидбек.
На выставке была не только виртуальная реальность, но и самая настоящая, сделанная из металла и пластика, например, проекты Воздушно-инженерной школы, созданной при НИИЯФ МГУ, подготовленные для CanSat – международных соревнований, в которых участники конструируют самодельные зонды и запускают их в атмосферу на высоту до 30 километров, используя твердотопливные ракеты или аэростаты. Суть в том, что сам зонд должен быть размером не больше консервной банки: 66 мм в диаметре и 115 мм в высоту, а вес не должен превышать 350 грамм. Поэтому и проект называется CanSat – от английских слов Can (банка) и Satellite (спутник), хотя это, конечно, не настоящие спутники, ни один из них никогда еще не покидал атмосферу Земли. Но даже в таком маленьком объеме в зонд помещают простые измерительные приборы, а юные конструкторы должны научиться программировать микроконтроллеры, освоить радиопередачу данных и придумать надежную инженерную конструкцию для своего «спутника».
Сам же НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ представил макет действующего источника излучения на базе линейного ускорителя электронов с тормозной мишенью. Идея состоит в том, чтобы сделать компактный источник гамма-излучения для дефектоскопии или таможенного контроля. Например, чтобы узнать, нет ли в стальной конструкции внутренних трещин или не перевозится ли в контейнере запрещенный груз, объект надо «просветить» насквозь, точь-в-точь как в рентгеновском кабинете. Лучи, прошедшие даже сквозь такой плотный материал как металл, будут нести в себе информацию о его внутренней структуре.
В заключение можно сказать, что Наука 0+ оказалась крайне познавательной и интересной, охватив самые различные сферы, от школьных проектов до промышленных установок и от фундаментальных исследований до прикладных разработок. Немалое число посетителей павильона показало, что людям интересны научные разработки, а у юных гостей выставки может появиться еще один стимул связать свое будущее с наукой или инженерным искусством.
Фото Максима Абаева
2 сентября 2015
Статьи по теме:
