«Дождь в пустыне» и другие «стартапы» украинских школьников

«Дощ у пустелі» та інші «стартапи» українських школярів

Три проекта украинских старшеклассников поедут на суперфинал конкурса Intel ISEF в США. «Дом инноваций» узнал, какие разработки украинцы собираются показать миру и почему экономика остается их слабым местом.

Однажды ученица УВК «Школа компьютерных технологий – Львовский технологический лицей» отдыхала в Херсонской области и заметила, что над водой дождь идет, а над пустыней – нет. «Мне стало интересно, почему так. Я спросила у своего научного руководителя, и он показал мне спутниковые фото, где видно, что между воздушными массами над сушей и воздушными массами над морями и океанами есть условный барьер», – рассказывает Анастасия Венчковская. В районе пустынь этот барьер довольно стабилен, и большинство влаги, которая испарилась с поверхности моря, выпадает в виде дождя преимущественно в то же море и очень редко – на территорию пустыни.

Это наблюдение натолкнуло на мысль: если каким-то образом «смешать» воздушные массы над водами и сушей, то можно «вызвать» дождь в пустыне.

Чтобы «затянуть» влажный воздух на сушу, Анастасия предлагает использовать насыпи из любых горных пород, которые отражают свет хуже, чем песок. Например, из базальта, альбедо которого ниже, чем у песка вокруг. Это должны быть темные пятна размером в несколько квадратных километров. Ориентировочно диаметр такого пятна должен быть соизмерим с высотой нижней границы конденсации в атмосфере.

Воздух над поверхностью пятна будет быстрее и лучше нагреваться, чем воздух над остальной пустыней. В итоге над пятном начнет формироваться полноценное облако – подобно тому, как облака формируются над островами и полуостровами. Ночью, когда солнечный нагрев прекратится, облако опустится ниже и впоследствии выпадет в виде дождя.

Орошение будет происходить фактически дистиллированной дождевой водой и не приведет к засолению почв.

Свои предположения девятиклассница и ее научный руководитель подтвердили экспериментально. Правда, не в пустыне, а в лаборатории, где условия прибрежной зоны имитировали в специальной посуде.

Проект получил название «Малозатратный способ орошения прибрежных пустынь». В мае этого года вместе с двумя другими победителями национального отбора он представит Украину на международном конкурсе Intel ISEF в Питтсбурге (США). В общем туда съедутся ученические «стартапы» из 75 стран мира.

Энергия молний и нейросеть вместо врача

Также от Украины в США поедет девятиклассник, ученик УВК «Александрийский коллегиум – специализированная школа» Владислав Казаков с проектом «Освещение автодорог за счет блуждающих токов».

Владислав предлагает освещать дороги током, попавшим в землю с молниями во время грозы или вследствие утечки из заземленных металлических конструкций – например, рельсов электротранспорта, рабочих заземлений линий электропередачи. Такие токи называют «блуждающими». «Как бы это странно ни звучало, в земле есть токи, а также много веществ, которые могут участвовать в электрохимической реакции. И именно их можно использовать для нашей цели – освещения дорог», – рассказывает школьник.

Сейчас блуждающие токи – это настоящая проблема, ведь они вызывают коррозию всех металлических конструкций. Блуждающий ток в 1 А за один год разъедает в анодной зоне металлической конструкции около 36 кг свинца, или соответственно 9 кг железа либо 4 кг алюминия. Существуют земляные батареи, которые собирают этот ток. Однако они имеют много недостатков – таких как низкая устойчивость к коррозии, высокая себестоимость и малый КПД.

Традиционно у дорог установлены линии электропередач, которые тоже создают блуждающие токи. Владислав работает над установкой, которая будет использовать разность потенциалов земли и атмосферы и таким образом превратит эти токи в электроэнергию для освещения дорог. Владислав и его научные руководители экспериментальным путем выяснили, как можно это сделать.

Еще один проект, который стал суперфиналистом украинского отбора – «Нейросетевая система обнаружения и исследования патологий сердца». Его создала ученица 11 класса Львовского УВК «Школа I степени – гимназия», воспитанница КЗ ЛОР «Львовская областная Малая академия наук» Соломия Леньо.

Суть ее проекта заключается в том, чтобы создать программное обеспечение, которое улучшит уже имеющиеся аппараты для снятия электрокардиограмм и поможет точнее ставить диагноз.

«Сейчас мы имеем стандартную ситуацию, когда человек приходит в больницу, с него снимают кардиограмму, и потом человек сам сидит и разбирает эту ЭКГ, что иногда, к сожалению, имеет летальные последствия. Поэтому я предлагаю автоматизировать процесс диагностики», – рассказывает Соломия.

Программное обеспечение, которое она разработала, состоит из нескольких нейронных сетей, обучающихся с учителем. То есть использует алгоритмы искусственного интеллекта.

Как известно, электрический импульс проходит сердцем по определенному «маршруту», который фиксируют электроды, вследствие чего на кардиограмме образуются так называемые зубцы. Есть четкая норма значений этих зубцов и их продолжительности; несоответствие такой норме свидетельствует о нарушении в той или иной области сердца, что на кардиограмме отображается в виде двухфазных зубцов, сбоя периодичности и т. д.

Разработанная система исследует девять функций и комплексно анализирует результаты. Нейронные сети систематизируют эти результаты и выдают данные о сбоях в работе определенной части сердца, задержках импульса, отклонениях электрической оси сердца и др.

Технологии и экономика

Слабым местом ученических «стартапов» остается экономика. У школьников обычно нет бизнес-планов, они не всегда знают, какой будет себестоимость проекта, какие инвестиции нужны для развития, когда проект станет самоокупаемым, есть ли у него конкуренты на рынке. На нынешнем этапе победители могут говорить только о приблизительных расчетах.

Так, Анастасия Венчковская полагает, что создание темных пятен в пустыне не потребует значительных финансовых затрат. Ведь темные пятна на песке будут насыпаны из отходов металлургии. Платить придется за логистику.

«Я думаю, мой проект поможет странам, где много пустынь. Ведь там сможет развиваться растениеводство и животноводство», – говорит Анастасия. Прежде всего речь идет про Объединенные Арабские Эмираты, которые активно инвестируют в высокотехнологичные проекты. Школьница уже готовит письма с предложениями к арабским инвесторам. «Возможно, это их заинтересует», – надеется она.

Соломия Леньо тоже не считала, сколько денег надо для реализации ее проекта по анализу кардиограмм. «Я сама программист, поэтому фактически затраты на разработку программы – это мое время», – объясняет она. Для пользователя система будет стоить около 50% от стоимости ЭКГ-аппарата.

По словам школьницы, об аналогичных решениях на рынке она не слышала. Хотя, напомним, украинский стартап Cardiomo тоже использует алгоритмы искусственного интеллекта, обученного на 50 000 кардиограмм, для анализа состояния сердца. Также собственная технология анализа кардиограмм есть у стартапа Cardiolyse.

Владислав Казаков говорит, что изучал рынок и точных аналогов своего проекта не нашел. Были подобные системы, которые тоже использовали подземные токи, но работали на основе электромагнитов, а не электрохимической реакции. Учитывая то, что используемая электроэнергия бесплатна, все расходы пойдут на закупку и обслуживание установки. Одна установка будет стоить до 3 500 грн в зависимости от материала, из которого изготовлены электроды. «В обслуживании она несложная, надо только раз в несколько десятилетий заменять электроды», – уверяет Владислав.

Экс-директор по корпоративным делам и связям с правительственными учреждениями Intel в Украине и СНГ Татьяна Нанаева объясняет, что на нынешнем этапе конкурса не идет речь о полноценных стартапах. Это конкурс идей, технологий и способов. Хотя она соглашается, что экономическая составляющая явно добавляет ценности каждому проекту. «В любом случае финалистам еще предстоит усовершенствовать свои проекты до мая», – рассказывает Татьяна Нанаева. А именно – добавить экономическую составляющую, доработать слабые или проблемные места, разобраться с патентной документацией, перевести постеры на английский и подготовиться к интервью на английском языке. Кто старательнее этим займется, тот и победит.

 

Подписывайтесь на наш канал в Telegram