Три проекти українських старшокласників поїдуть на суперфінал конкурсу Intel ISEF у США. «Будинок інновацій» дізнався, які розробки українці збираються показати світові і чому економіка залишається їхнім слабким місцем.
Якось учениця НВК «Школа комп’ютерних технологій – Львівський технологічний ліцей» відпочивала на Херсонщині та зауважила, що над водою дощ йде, а над пустелею – ні. «Мені стало цікаво, чому так. Я запитала свого наукового керівника, і він показав мені супутникові фото, де видно, що між повітряними масами над сушею і повітряними масами над морями і океанами є умовний бар’єр», – розповідає Анастасія Венчковська. У районі пустель цей бар’єр є досить стабільним, і більшість вологи, яка випарувалася з поверхні моря, випадає у вигляді дощу переважно в те ж море і дуже рідко – на територію пустелі.
Це спостереження наштовхнуло на думку: якщо якимось чином «змішати» повітряні маси над водами та сушею, то можна «викликати» дощ у пустелі.
Щоб «затягнути» вологе повітря на сушу, Анастасія пропонує використовувати насипи з будь-яких гірських порід, які відбивають світло гірше, ніж пісок. Наприклад, з базальту, альбедо якого нижче, ніж у піску довкола. Це мають бути темні плями розміром кілька квадратних кілометрів. Орієнтовно діаметр такої плями повинен бути порівнянний з висотою нижньої межі конденсації в атмосфері.
Повітря над поверхнею плями буде швидше і краще нагріватися, ніж повітря над рештою пустелі. У результаті над плямою почне формуватися повноцінна хмара – подібно до того, як хмари формуються над островами та півостровами. Вночі, коли сонячне нагрівання припиниться, хмара опуститься нижче й згодом випаде у вигляді дощу.
Зрошення відбуватиметься фактично дистильованою дощовою водою і не призведе до засолення ґрунтів.
Свої припущення дев’ятикласниця та її науковий керівник підтвердили експериментально. Щоправда, не в пустелі, а в лабораторії, де умови прибережної зони імітували у спеціальному посуді.
Проект отримав назву «Маловитратний спосіб зрошення прибережних пустель». У травні цього року разом із двома іншими переможцями національного відбору він представить Україну на міжнародному конкурсі Intel ISEF у Піттсбурзі (США). Загалом туди з’їдуться учнівські стартаи» із 75 країн світу.
Енергія блискавок та нейромережа замість лікаря
Також від України до США поїде дев’ятикласник, учень НВК «Олександрійський колегіум – спеціалізована школа» Владислав Казаков із проектом «Освітлення автошляхів за рахунок блукаючих струмів».
Владислав пропонує висвітлювати дороги струмом, що потрапив у землю зі блискавками під час грози або внаслідок витоку із заземлених металевих конструкцій – наприклад, рейок електротранспорту, робочих заземлень ліній електропередачі. Такі струми називають «блукаючими». «Хоч би як це дивно звучало, у землі є струми, а також багато речовин, які можуть брати участь в електрохімічній реакції. І саме їх можна використовувати для нашої мети – висвітлення доріг», – розповідає школяр.
Зараз блукаючи струми – це справжня проблема, адже вони викликають корозію всіх металевих конструкцій. Блукаючий струм в 1 А за один рік роз’їдає в анодній зоні металевої конструкції близько 36 кг свинцю, або 9 кг заліза або 4 кг алюмінію. Існують земляні батареї, які збирають цей струм. Однак вони мають багато недоліків – таких як низька стійкість до корозії, висока собівартість та малий ККД.
Традиційно біля доріг встановлені лінії електропередач, які теж створюють блукаючі струми. Владислав працює над установкою, яка використовуватиме різницю потенціалів землі та атмосфери і таким чином перетворить ці струми на електроенергію для освітлення доріг. Владислав та його наукові керівники експериментальним шляхом з’ясували, як це можна зробити.
Ще один проект, який став суперфіналістом українського відбору – «Нейросєтьова система виявлення та дослідження патологій серця». Його створила учениця 11 класу Львівського НВК «Школа І ступеня – гімназія», вихованка КЗ ЛОР «Львівська обласна Мала академія наук» Соломія Леньйо.
Суть її проекту полягає в тому, щоб створити програмне забезпечення, яке покращить наявні апарати для зняття електрокардіограм і допоможе точніше ставити діагноз.
«Зараз ми маємо стандартну ситуацію, коли людина приходить до лікарні, з неї знімають кардіограму, і потім людина сама сидить і розбирає цю ЕКГ, що іноді, на жаль, має летальні наслідки. Тому я пропоную автоматизувати процес діагностики», – розповідає Соломія.
Програмне забезпечення, яке вона розробила, складається з кількох нейронних мереж, які навчаються з учителем. Тобто використовує алгоритми штучного інтелекту.
Як відомо, електричний імпульс проходить серцем за певним «маршрутом», який фіксують електроди, внаслідок чого на кардіограмі утворюються так звані зубці. Є чітка норма значень цих зубців та їх тривалості; невідповідність такій нормі свідчить про порушення у тій чи іншій ділянці серця, що на кардіограмі відображається у вигляді двофазних зубців, збою періодичності тощо.
Розроблена система досліджує дев’ять функцій та комплексно аналізує результати. Нейронні мережі систематизують ці результати і видають дані про збої в роботі певної частини серця, затримки імпульсу, відхилення електричної осі серця та ін.
Технології та економіка
Слабким місцем учнівських «стартапів» залишається економіка. У школярів зазвичай немає бізнес-планів, вони не завжди знають, якою буде собівартість проекту, які інвестиції потрібні для розвитку, коли проект стане самоокупним, чи є у нього конкуренти на ринку. На нинішньому етапі переможці можуть говорити лише про приблизні розрахунки.
Так, Анастасія Венчковська вважає, що створення темних плям у пустелі не вимагатиме значних фінансових витрат. Адже темні плями на піску будуть насипані із відходів металургії. Платити доведеться за логістику.
«Я думаю, мій проект допоможе країнам, де багато пустель. Адже там зможе розвиватися рослинництво та тваринництво», – каже Анастасія. Насамперед йдеться про Об’єднані Арабські Емірати, які активно інвестують у високотехнологічні проекти. Школярка вже готує листи із пропозиціями до арабських інвесторів. “Можливо, це їх зацікавить”, – сподівається вона.
Соломія Леньйо теж не вважала, скільки грошей треба для реалізації її проекту з аналізу кардіограм. “Я сама програміст, тому фактично витрати на розробку програми – це мій час”, – пояснює вона. Для користувача система коштуватиме близько 50% вартості ЕКГ-апарата.
За словами школярки, про аналогічні рішення на ринку вона не чула. Хоча, нагадаємо, український стартап Cardiomo також використовує алгоритми штучного інтелекту, навченого на 50 000 кардіограм для аналізу стану серця. Також власна технологія аналізу кардіограм має стартапа Cardiolyse.
Владислав Казаков каже, що вивчав ринок та точних аналогів свого проекту не знайшов. Були подібні системи, які також використовували підземні струми, але працювали з урахуванням електромагнітів, а чи не електрохімічної реакції. Враховуючи те, що електроенергія, що використовується, безкоштовна, всі витрати підуть на закупівлю та обслуговування установки. Одна установка буде коштувати до 3500 грн в залежності від матеріалу, з якого виготовлені електроди. «В обслуговуванні вона нескладна, треба лише раз на кілька десятиліть замінювати електроди», – запевняє Владислав.
Екс-директор з корпоративних справ та зв’язків з урядовими установами Intel в Україні та СНД Тетяна Нанаєва пояснює, що на нинішньому етапі конкурсу не йдеться про повноцінні стартапи. Це конкурс ідей, технологій та способів. Хоча вона погоджується, що економічна складова додає цінності кожному проекту. «У будь-якому випадку фіналістам ще належить удосконалити свої проекти до травня», – розповідає Тетяна Нанаєва. А саме – додати економічну складову, доопрацювати слабкі чи проблемні місця, розібратися з патентною документацією, перевести постери англійською та підготуватися до інтерв’ю англійською мовою. Хто старанніше цим займеться, той переможе.
