На прошлой неделе Университет ИТМО, широко известный своими инновациями в области ИИ, робототехники и материаловедения, провел пресс-тур по своим наиболее перспективным лабораториям. Приглашенные журналисты на один день стали студентами Первого неклассического и узнали, как оживить роботов, создать из них умную материю и как самостоятельно спроектировать новый микрорайон. Подробнее — в репортаже InScience.News.
Игры в шахматы в безэховой камере
Знакомство с технологическими новинками ИТМО участники пресс-тура начали с лаборатории физико-технического мегафакультета (Нового физтеха). Сотрудники лаборатории Эдуард Агеев, Полина Капитанова и Лев Зеленков предложили гостям сыграть в шахматы в безэховой камере. Все стены, потолок и пол в ней покрыты специальным материалом, который «гасит» электромагнитные волны. Это приводит к тому, что камера не выпускает электромагнитные волны, излучаемые приборами внутри нее, а также не позволяет проникать внешним сигналам. Благодаря этому ученые исследуют свойства устройств, излучающих волны СВЧ-диапазона.
Мария Бакина / ИТМО
«В такой технологии работают два механизма: во-первых, специальный состав поглотителей, а во-вторых, их форма — она пирамидальная, чтобы волна затухала и дальше не выходила. В России довольно много безэховых камер, но в основном они находятся на заводах по производству ВПК (военно-промышленного комплекса — примечание InScience.News), и попасть в них очень сложно», — рассказала Полина Капитанова.
Более того, шахматы также оказались необычными. Тридцать две фигурки, стоявшие на доске, излучали свет, но как только их приподнимали — излучение пропадало. Оказалось, что на первый взгляд обычная деревянная доска внутри скрывала особое устройство, которое беспроводным способом одновременно «заряжало» все стоящие на поверхности фигуры. Такой механизм перспективен для создания мощных, безопасных и эффективных беспроводных зарядных устройств нового поколения. Свечение шахматным фигурам придавали перовскиты — искусственные наноматериалы, которые на сегодняшний день очень перспективны для подсветки сверхъярких дисплеев. Ученые заключили эти люминофоры (светящиеся вещества) в пластиковую оболочку в форме фигур, она сохраняла их от воздействия воздуха и влаги, из-за которых материал мог бы перестать светиться.
Мария Бакина / ИТМО
Другое научное направление Нового физтеха — изучение поведения роботов. Этот вопрос становится актуальным, когда ученые пытаются синхронизировать работу большого количества запрограммированных устройств. Пожалуй, наиболее яркий пример из современной жизни — это шоу дронов. «Когда робот один, мы его программируем заранее, и он тогда неплохо ориентируется. Но когда роботов — тысяча, их очень сложно заставить работать коллективно. Каждый из них не может анализировать, где находятся соседи, и правильно просчитывать свои действия. В шоу дронов роботы могут собираться в определенную форму, но, если их будет миллион, их уже не получится заставить это сделать, потому что нужны будут колоссальные ресурсы, чтобы вычислить, куда передвинуть каждого из роботов. Эту проблему пытается решить новое направление в физике — групповая робототехника», — рассказал Никита Олехно, инженер Нового физтеха.
На примере коллективного поведения живых существ — бактерий, насекомых, птиц — ученые пытаются описать физику движения, представив группу отдельных организмов в виде целостной «материи». Далее строят сложные уравнения, описывающие ее движение, и только потом применяют их к роботам.
Участники пресс-тура получили возможность собрать собственных роботов и создать из них «сообщество» — на данном этапе хаотичное, движущееся подобно молекулам газа, но благодаря возможностям программирования потенциально способное действовать согласованно, на благо «общего дела».
Мария Бакина / ИТМО
«Очеловечивание» роботов
Ученые из Международной лаборатории биомехатроники и энергоэффективной робототехники ИТМО рассказали о том, как можно сделать роботов чуть ближе к живым существам. «Одно из наших направлений — это генеративный дизайн различных механизмов, например нативной кисти. Генеративный дизайн — это технология, которая способна помочь инженеру-конструктору, а в перспективе и заменить его при решении различных рутинных задач», — рассказал руководитель лаборатории Сергей Колюбин.
Сергей Колюбин рассказал об искусственной кисти, спроектированной по принципу генеративного дизайна. Она способна захватывать предметы подобно человеку, при этом полностью имитируя движения и силу захвата пальцев настоящей кисти. «Кисть руки — это уникальное творение, которое позволяет нам умело и ловко манипулировать различными предметами. Именно это мы стараемся воспроизвести в своих механизмах. Есть робототехника, есть биология, есть искусственные и естественные системы, и, конечно, между ними есть нечто общее, и некоторые принципы мы можем переносить с живых объектов на неживые».
Затем студент факультета систем управления и робототехники ИТМО Алексей Ледюков продемонстрировал свою потрясающую воображение разработку — экзоскелет, который позволяет человеку без труда поднимать тяжести весом до 80 кг. Механизм работает благодаря пневматическим системам. При этом он крайне эргономичен благодаря тому, что оси всех его деталей анатомически совпадают с осями скелета человека. В этом заключается уникальность разработки Алексея Ледюкова, поскольку сама идея экзокостюмов не нова, но настолько адаптированной для человеческого организма конструкции еще не было.
Мария Бакина / ИТМО
«Умное» строительство и путешествия в прошлое
Тема искусственного интеллекта с каждым годом становится все популярнее. Часто и специалисты, и просто любители говорят о том, что за этой технологией будущее. О том, где в современном мире найти искусственный интеллект, как его создают и для чего он нужен, участникам пресс-тура подробно рассказали в Национальном центре когнитивных разработок ИТМО. Директор центра и главный конструктор Александр Бухановский уточнил, что его группа занимается технологиями не «устоявшегося» и уже привычного искусственного интеллекта (который используется, например, при распознавании текста и изображений, синтезе речи), а технологиями «сильного» искусственного интеллекта, который имитирует творческую деятельность человека. Так, например, сотрудники центра научили искусственный интеллект проверять работу других систем искусственного интеллекта. Это помогает очень быстро находить и исправлять различные ошибки в работе.
Один из реализованных проектов Национального центра когнитивных разработок — технология для развития «умных» городов. Она предлагает оптимальные решения для городского планирования. Проектировщик на карте очерчивает любую желаемую территорию, а искусственный интеллект анализирует пространство вокруг нее и «строит» идеально подходящий микрорайон. При этом система разрабатывает всю необходимую инфраструктуру, исходя из планируемого количества жителей. Затем этот проект конструкторы оценивают, возможно, дополняют и предлагают к воплощению в жизнь.
Мария Бакина / ИТМО
Другой алгоритм, созданный в Национальном центре когнитивных разработок, позволяет погрузиться в прошлое и максимально точно моделировать самые разные исторические события. Так, например, участники пресс-тура смогли «прогуляться» по улицам Кронштадта XVIII века и проследить, как преображался остров Котлин с петровских времен до настоящего времени.
Мария Бакина / ИТМО
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
