Каждый год по всей стране проходит большое событие, Science Slam: учёные соревнуются в том, кто интереснее всего расскажет о своём исследовании. В МИЭТе проводится собственный «Слэм», победитель которого отправляется защищать честь университета уже на федеральном уровне. В этом году учёные встретились на «ринге» 12 октября, в день, когда в университете проводился фестиваль «НАУКА 0+». Какие идеи защищали участники и кто стал победителем – читайте в нашей статье.
Science Slam – это всегда про научное простым и доступным языком. Иногда повествование получается серьёзным, но порой «слэмеры» умудряются устроить на сцене настоящий стендап: то аэродинамику человека через летающую пилу показывают, то про короткое замыкание в доме у героев мультсериала «Смешарики» рассказывают. Но неизменным остаётся то, что каждый из спикеров за отведённые ему 10 минут предлагает собственное решение какой-то практической проблемы, которая беспокоит многих людей.
Что даёт учёным такое мероприятие? Рассказывает организатор Science Slam в МИЭТе Юлия Пахомова:
- Science Slam – это очень крутая возможность для студентов, аспирантов, молодых учёных научиться доступным языком рассказывать о своих исследованиях и уверенно выступать на публике. Подготовка не займёт много времени, но даст шанс поработать с классными тренерами по публичным выступлениям и взглянуть на информацию под совершенно другим углом. От души советую каждому попробовать себя или в качестве слэмера, или уж точно прийти зрителем и поддержать участников.
Предлагаем узнать, о чём в этом году рассказывали участники!
Виктор Бордюжа, аспирант кафедры ВМ-1
«Всевидящее око: как компьютерное зрение помогает предотвращать кражи»
Кассы самообслуживания – это удобно и современно, но у такой автоматизации есть и «тёмная» сторона. Недобросовестные покупатели часто пытаются обмануть систему и вместо положенных в корзину дорогих товаров пробивают дешёвые – например, лук вместо креветок. Виктор предлагает с помощью камер и одноплатных компьютеров отслеживать, что покупатель сканирует и кладёт в пакет. Камера захватывает видеоизображение, далее это изображение попадает в алгоритмы. Результат обработки алгоритмов попадает в бизнес-логику, которая в свою очередь принимает решение о том, необходимо ли генерировать оповещение.
В этом решении могут применяться два детектора: детектор рук и детектор товаров. Результаты детекции попадают в алгоритм трекинга, а оттуда – в классификатор товаров. Если говорить о детекторе товаров, то его работа осложняется тем, что в поле его «зрения» находится слишком много товаров одновременно, и разметить их правильно очень сложно. Однако, товары не умеют летать – их обязательно должен переместить человек. Кроме того, оплату производит обычно один человек, что упрощает процесс. Поэтому детектор рук позволяет более точно определять, что покупатель кладёт в пакет и просканирован ли этот товар. При этом детекции не мешают ни перчатки, ни светоотражающие материалы.
На текущий момент решение уже применено в крупной сети магазинов.
Виктор поблагодарил своего научного руководителя, Сергея Владимировича Умняшкина, и обратился к тем, кто ещё не сделал свой выбор направления подготовки:
«Я – это настоящее и прошлое науки, вы – её будущее. Если хотите заниматься машинным обучением или компьютерным зрением, поступайте на “Прикладную математику”!».
Никита Кабаев, студент бакалавриата Института МПСУ
«Лететь и сёрфить: возможен ли мобильный интернет на борту самолета?»
Каждый день в России совершаются сотни авиарейсов, более 40.000 человек единовременно находятся в полёте, но ни у кого из них нет возможности воспользоваться мобильным интернетом. Никита нашёл решение, которое позволит сделать связь в самолёте быстрой и доступной для каждого.
Для того, чтобы обеспечить связь для смартфонов, существуют базовые станции, дальность действия которых составляет до 30 км. Сигнал распространяется на земле, но не направлен в небо – высота действия сигнала примерно 100 м, тогда как самолёты летают на высоте около 10-13 км. В самолётах с WiFi-сетью подключен спутниковый интернет, но его стоимость высока.
Казалось бы, можно направить сигнал с базовой станции наверх, дальность действия это позволит, но сам корпус самолёта не пропустит этот сигнал внутрь. Соответственно, нужно сделать антенну, которая будет принимать сигнал, и репитер, который устанавливается в салон. И если с репитером проблем нет, то антенну, соответствующую нормативам связи и аэродинамическим характеристикам, найти сложно. Однако проблема в радиусе действия сигнала – всего 100 м, что недостаточно для нескольких секунд полёта.
Для решения проблемы можно усилить сигнал на базовой станции, собрав несколько решёток по технологии MIMO. Это расширит ширину диапазона до 20 км, но потребует много базовых станций, установленных по принципу сотовой связи. Это позволит использовать интернет в самолёте так же, как и на земле.
«Радиотехника сейчас – это не про бабушкин радиоприёмник, а про передовые сверхвысокочастотные системы, в том числе благодаря которым связь в самолётах становится возможной».
Сергей Вершинин, студент бакалавриата Института ИнЭл
«Не покупай, переиспользуй: алгоритм, помогающий сэкономить на производстве микросхем»
Без микросхем трудно представить сегодняшнюю жизнь: они есть буквально в каждом устройстве. Однако их производство и разработка крайне дороги. Сергей предлагает алгоритм, позволяющий оптимизировать один из этапов производства микросхем, повторно используя старые фотошаблоны вместо производства новых.
Фотошаблоны – это дорогостоящие элементы цепочки производства микросхемы. Из-за дороговизны технологии их производства и материалов один такой шаблон стоит порядка 10 000$. При этом использовать один фотошаблон дважды сложно – под каждую микросхему создаётся свой уникальный трафарет. Однако существует вероятность того, что такой же или очень похожий шаблон уже когда-то создавался.
Чтобы определить, не было ли такого же или максимально похожего фотошаблона ранее на этом производстве, Сергей предлагает автоматически попиксельно сравнивать цифровые шаблоны между собой. Те, которые на 100% совпадут с требуемой картинкой, можно использовать без изменений, а те, где есть нестыковки – дорабатывать вручную, т.е. ретушировать, и также использовать повторно.
Такая технология позволит экономить на производстве новых фотошаблонов, что позволит значительно удешевить производство электроники.
Александр Бембиев, студент магистратуры Института ИнЭл
«Никто не вернется в 2007: как фотонные технологии делают интернет быстрее и компактнее»
Александр не первый год следит за Science Slam:
«Я решил принять участие, потому что давно следил за проектом и приходил на “Слэм” как зритель с 2021 года. Сейчас решил попробовать себя в роли участника. Я считаю, что это полезный опыт, потому что я должен не только просто, но и по делу рассказать об исследовании за 10 минут. Это прокачивает навыки презентации, публичного выступления и многозадачность!».
То, как пользователи использовали Интернет в 2007 году и то, как он используется сейчас, представляет собой колоссальную разницу: помимо того, что количество пользователей выросло почти в 5 раз, сама цель посещения интернета изменилась с обмена простыми текстовыми сообщениями и лёгкими файлами на использование стриминговых сервисов, облачных вычислений и интернета вещей. Для того, чтобы увеличить пропускную способность, используется оптоволокно: человек научился превращать свет в электричество и наоборот.
Мультиплексоры DWDM и CWDM — это важные части оптоволоконных сетей. Они позволяют передавать несколько независимых оптических сигналов одновременно по одному волокну. Для этого они используют разные длины волн света - это позволяет разделять и комбинировать сигналы.Пропускная способность сети при этом значительно увеличивается.
В AWG есть важный элемент — фокусировочный модуль. Он выполняет две задачи:
-
На входе в устройство он обеспечивает заданное амплитудно-фазовое распределение входного оптического излучения на входных торцах волноводов массива фазированной решётки
-
На выходе он выполняет роль фокусирующего элемента, в фокальной плоскости которого расположены приёмные выходные волноводы, на торцы которых этот элемент фокусирует разложенный оптический спектр входного сигнала
Для входных и выходных модулей используется геометрия кругов Роуланда. В зависимости от назначения AWG-структуры входные и выходные элементы могут быть одинаковыми (симметричная структура), либо иметь различную геометрию (асимметричная AWG-структура).
При проектировании устройства необходимо учитывать апертуры волноводов, этот параметр определяет расходимость излучения при его выходе из волновода и максимально допустимый угол ввода света в волновод, при котором возбуждается волноводная мода.
Леонтий Барсуков, студент магистратуры института ИнЭл
«Как найти рецепт идеального транзистора?»
Сердце любого телефона – это процессор. В нём находятся миллиарды транзисторов, которые с каждым годом умещаются всё в меньшие размеры. Согласно закону Мура, количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 2 года. Как уместить столько транзисторов на чипе? Ответ – использовать гетероструктуры.
Немаловажны и материалы, которые используются в микроэлектронике. Если раньше пластины нарезали из германия, затем – из кремния, то сейчас пришло время использовать нитрид галлия – это материал, позволяющий создавать структуры с заданными свойствами.
По итогам битвы зрители голосовали за того «слэмера», который понравился им больше всего, аплодисментами. Овации для каждого спикера замерялись специальным прибором — «шумомером». По итогам замеров больше всего зрителей покорило выступление Леонтия Барсукова.
Леонтий прокомментировал свою победу:
«Я постарался просто и интересно рассказать об одном из исследований, в котором сейчас принимаю участие. Популяризация науки крайне важна — необходимо формировать у молодёжи правильное, неискажённое понимание того, что из себя представляет современная наука. Подобные мероприятия — хороший пример того, как это правильно делать.
Благодарю своих коллег из НОЦ ЗМНТ и преподавателей Института ИнЭл, которые наставляли меня на моем пути в науке. А также спасибо команде Science Slam за крутую работу».
Теперь победителю предстоит участие в региональной битве, так что желаем ему удачи! А тем, кто ещё не решился принять участие — считайте, что это ваш знак подать заявку в следующем году!
София Казакова
Фото: Матвей Баранов, Евгений Вариченко,
Никита Владимиров, Анастасия Кривенцева