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

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

Три проекти українських старшокласників поїдуть на суперфінал конкурсу Intel ISEF до США. «Дім інновацій» дізнався, які розробки українці збираються показати світові й чому економіка лишається їхнім слабким місцем.

Якось учениця НВК «Школа комп’ютерних технологій – Львівський технологічний ліцей» відпочивала в Херсонській області і зауважила, що над водою дощить, а над пустелею – ні. «Мені стало цікаво, чому так. Я спитала у свого наукового керівника, і він показав мені супутникові фото, де видно, що між повітряними масами над суходолом і повітряними масами над морями та океанами є умовний бар’єр», – розказує Анастасія Венчковська. У районі пустель цей бар’єр є доволі стабільним, і більшість вологи, котра випарувалася з поверхні моря, випадає у вигляді дощу переважно в те саме море і дуже рідко – на територію пустелі.

Це спостереження наштовхнуло на думку: коли якимось чином «змішати» повітряні маси над водами та суходолом, то можна «викликати» дощ у пустелі.

Щоб «затягнути» вологе повітря на сушу, Анастасія пропонує використовувати насипи з будь-яких гірських порід, котрі відбивають світло гірше за пісок. Наприклад, із базальту, альбедо якого нижчий, ніж у піску навколо. Це мають бути темні плями розміром у кілька квадратних кілометрів. Орієнтовно діаметр такої плями має бути співрозмірним із висотою нижньої межі конденсації в атмосфері.

Повітря над поверхнею плями буде швидше і краще нагріватися, ніж повітря над рештою пустелі. Отож над плямою почне формуватися повноцінна хмара – подібно до того, як хмари формуються над островами й півостровами. Уночі, коли сонячне нагрівання припиниться, хмара опуститься нижче і згодом випаде у вигляді дощу.

Зрошення відбуватиметься фактично дистильованою дощовою водою і не буде призводити до засолювання ґрунтів.

Свої припущення дев’ятикласниця та її науковий керівник підтвердили експериментально. Щоправда, не в пустелі, а в лабораторії, де умови прибережної зони імітували у спеціальній посудині.

Проект отримав назву «Маловитратний спосіб зрошення прибережних пустель». У травні цього року разом із двома іншими переможцями національного відбору він презентує Україну на міжнародному конкурсі Intel ISEF у Піттсбурзі (США). Загалом туди з’їдуться учнівські «стартапи» 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 освітлювати дороги струмом, що потрапив у землю з блискавками під час грози чи витік із заземлених металевих конструкцій – наприклад, рейок електротранспорту, робочих заземлень ліній електропередачі. Такі струми називають «блукаючими». «Як би це дивно не звучало, в землі наявні струми, а також багато речовин, що можуть брати участь в електрохімічній реакції. І саме їх можна використовувати для нашої мети – освітлення доріг», – розповідає школяр.

Зараз блукаючі струми є справжньою проблемою, адже спричиняють корозію всіх металевих конструкцій. Блукаючий струм в 1 А за один рік роз’їдає в анодній зоні металевої конструкції близько 36 кг свинцю, або відповідно 9 кг заліза чи 4 кг алюмінію. Існують земляні батареї, що збирають цей струм. Проте вони мають багато недоліків – такі як низька стійкість до корозії, висока собівартість та малий ККД.

Традиційно біля автошляхів установлено лінії електропередач, які теж є джерелом блукаючих струмів. Владислав працює над установкою, яка використовуватиме різницю потенціалів землі та атмосфери і таким чином перетворить ці струми в електроенергію для освітлення доріг. Владислав та його наукові керівники експериментальним шляхом з’ясували, як саме можна це зробити.

Ще один проект, який став суперфіналістом українського відбору – «Нейромережева 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 Леньо.

Суть її проекту полягає в тому, щоб створити програмне забезпечення, котре покращить вже 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», – розказує Соломія.

Програмне забезпечення, яке вона розробила, складається з кількох нейронних мереж, що навчаються з учителем. Тобто використовує алгоритми штучного інтелекту.

Як відомо, електричний імпульс проходить серцем за визначеним «маршрутом», який фіксують електроди, внаслідок чого на кардіограмі утворюються так звані зубці. Є певна норма значень цих зубців та їхньої тривалості; невідповідність такій нормі свідчить про негаразди в тій чи тій ділянці серця, що на кардіограмі відображається у вигляді двофазних зубців, порушень періодичності тощо.

Розроблена система досліджує дев’ять функцій та комплексно аналізує результати. Нейронні мережі систематизують ці результати й видають дані про збої в роботі певної частини серця, затримки імпульсу, відхилення електричної осі серця і т. д.

Технології та економіка

Слабким місцем учнівських «стартапів» лишається 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 теперішньому етапі переможці можуть говорити лише про приблизні розрахунки.

Так, Анастасія Венчковська припускає, що створення темних плям у пустелі не потребуватиме значних фінансових витрат. Адже темні плями на піску будуть насипані з відходів металургії. Витрачатись доведеться на логістику.

«Я думаю, мій проект допоможе країнам, де багато пустель. Адже там зможе розвиватися рослинництво і тваринництво», – говорить Анастасія. Насамперед мова про Об’єднані Арабські Емірати, які активно інвестують у високотехнологічні проекти. Школярка вже готує листи з пропозиціями до арабських інвесторів. «Можливо, це їх зацікавить», – сподівається вона.

Соломія Леньо також не рахувала, скільки грошей треба для реалізації її проекту з аналізу кардіограм. «Я сама програміст, тому фактично витрати на розробку програми – це мій час», – пояснює вона. Користувачеві система коштуватиме близько 50% від вартості ЕКГ-апарата.

За словами школярки, про аналогічні рішення на ринку вона не чула. Хоча, нагадаємо, український стартап Cardiomo теж використовує алгоритми штучного інтелекту, навченого на 50 000 кардіограм, для аналізу стану серця. Також власна технологія аналізу кардіограм є у стартапу Cardiolyse.

Владислав Казаков каже, що вивчав ринок і точних аналогів свого проекту не знайшов. Були схожі роботи, які теж використовували підземні струми, але працювали на основі електромагнітів, а не електрохімічної реакції. З огляду на те, що використовувана електроенергія є безкоштовною, всі витрати підуть на закупівлю та обслуговування установки. Одна установка коштуватиме до 3 500 грн залежно від матеріалу, з якого виготовлено електроди. «В обслуговуванні вона нескладна, треба тільки раз на кілька десятків років замінювати електроди», – запевняє Владислав.

Екс-директорка з корпоративних справ і 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 і способів. Хоча вона погоджується, що економічна складова явно додає вартості кожному проекту. «В будь-якому разі фіналістам ще належить удосконалити свої проекти до травня», – розказує Тетяна Нанаєва. А саме – додати економічну складову, допрацювати слабкі чи проблемні місця, розібратися з патентною документацією, перекласти постери англійською й підготуватися до інтерв’ю англійською мовою. Хто наполегливіше це робитиме, той і переможе.



Leave a Reply