Обгон без аварий, здоровые зубы и качество зерна: работы ученых на Кубке инноваций
В Воронеже каждый год проводится «Кубок инноваций», цель которого — выявить талантливых студентов, аспирантов и молодых ученых и повысить их предпринимательскую активность. Организатор конкурса — «Агентство инноваций и развития экономических и социальных проектов», а участники — люди самых разных возрастов, профессий, каждый со своим характером и планами на жизнь. Однако есть кое-что, что их объединяет: все они создали что-то, что позволит сделать нашу жизнь более легкой и безопасной, будь то волнующие всех стоматологические вопросы, аварии на автотрассах или даже определение состояния силовых конструкций. В 2017 году на конкурсе Кубок инноваций третье место разделили преподаватель ВГУ Дмитрий Минаков и аспирант ВГУ Артем Донских, второе занял Николай Самоцвет из ВГТУ и победитель Кубка — майор Олег Карпенко. ТАСС поговорил с призерами конкурса о них самих и об их открытиях. В свете здоровых зубов У 35-летнего преподавателя Воронежского госуниверситета Дмитрия Минакова на прибор ранней экспресс диагностики патологий полости рта ушло уже пять лет, впереди еще года три, но он считает, что все идет по плану. — Прибор будет создан в любом случае — не нами, так теми, кто придет вслед нам. Мне не жаль, я за пользу обществу. Если мой труд однажды будет воплощен в прибор, которым будут пользоваться люди, я буду не против, — сказал Дмитрий Минаков. История началась в 2012 году, когда в ВГУ с предложением о сотрудничестве обратилась замглавного врача стоматологической поликлиники Воронежского медуниверситета Ираида Сарычева. — Патологии развиваются постепенно, и мы решили создать прибор для их диагностики на ранних стадиях, не только кариозных, но клиновидных дефектов, истончений у шейки зуба, эрозий, поражений слизистых оболочек, в том числе онкологических заболеваний, красного плоского лишая и так далее, — объяснил Минаков. Он придумал прибор на основе лазерной флуоресценции и ее отражения. — Представьте себе флуоресцирующие часы: вы свет выключили, и они светятся. В нашем случае мы используем для активации свечения лазер. Здоровые и больные участки по-разному светятся, а отраженный свет по-разному рассеивается. Обрабатывая эти сигналы, мы диагностируем ранние стадии патологий, — говорит автор изобретения. Начинали с простой установки, диагностировали на удаленных зубах, потом на пациента-добровольцах, а в течение последних полутора лет разработали макет прибора. — Я испробовал его даже на себе, хотя давно работаю со стоматологами и проблем с зубами у меня нет. Но один разок на ранней стадии одну проблемку у меня прибор все-таки выявил, — рассмеялся Минаков. Человеку надо просто открыть рот, чтобы доктор к зубу, десне или слизистой прикоснулся небольшим зондом, а прибор издал звуковой сигнал. По силе сигнала врач поймет, требуется ли здесь его особое внимание, а дополнительная информация появится на экране прибора. — Идея оптической спектроскопии для диагностики не нова, но ее не применяли для изучения не кариозной патологии полости рта. Именно мы начали эти исследования, которые перспективны, но тяжелы на практике: нелегко создать установку, которая позволяет диагностировать и регистрировать очень слабые сигналы флуоресценции и отражения. При этом мы используем очень сложные математические алгоритмы обработки, чтобы разработать свое программное обеспечение и свои алгоритмы для обработки спектральной информации, — констатировал Минаков. Кроме диагностики, прибор сможет выполнять весь комплекс лазерных услуг, от функции полимеризации зубов, то есть работать со световыми пломбами, до фотодинамической терапии или отбеливания. Его стоимость, в зависимости от комплектации, будет не выше 200 тыс. рублей. Если собрать только для диагностики — всего 80 тыс. рублей. — Выбранные нами методы и IT-технологии — не вчерашний день, а будущее. Мы держим руку на пульсе, и можем только улучшить наш прибор. А то, что он не устареет — это факт, — уверен Минаков. Рациональное зерно Артему Донских 23 года, он первый год учится в аспирантуре Воронежского госуниверситета. Экспресс анализатор зерновых смесей — его первое изобретение. Он городской житель, в селе ни разу не был, но изобретенный им прибор очень нужен именно в сельском хозяйстве. — С детства люблю математику, со школы не представлял себя без компьютера, только и мечтал о поступлении на факультет компьютерных наук, — сказал он. Над темой быстрого анализа зерна предложил подумать научный руководитель профессор ВГУ Александр Сирота, а профессору, в свою очередь, такой заказ поступил от воронежского предприятия «Сельмаш». Получился прибор, похожий на полуметровый куб, в котором металлическая пластина с канавкой и оптический датчик. По канавке в лотке одно за другим скользят зерна. — Я больше программист, поэтому мне был интересен алгоритм обработки информации, а использовать этот метод можно где угодно — в анализе смесей в виде гранул, например, полимеров, алмазов, всего, что можно было бы направить в потоке, — объяснил Донских. Испытания уже проводили на рисе и на тритикале — гибриде ржи и пшеницы. Точность испытаний — 95%, что лучше, чем у импортных приборов. — Тритикале мы разделяли на три сорта, в рисе проверяли соотношение хороших белых зерен, вредоносных красных и недозрелых мучнистых. Импортные приборы делают спектральный анализ только большого объема зерна и не могут предоставить высокую точность. Они берут, например, килограмм зерна и выдают ответ, что в нем примерно 80% некачественных зерен. У нас же зерно подается в движении, и мы точно называем проценты. Это важно при оптовых закупках для свиноводческих хозяйств или птицеферм, или для поставок в торговые сети наших городов, — полагает Артем Донских. По словам изобретателя, экспериментальный образец прибора из-за американских датчиков стоит около 1,5 млн рублей. — Если взять датчики проще, то при производстве около 100 штук в год стоимость прибора снизится до 200 тыс. рублей. Но в России такие датчики не производят, — добавил Артем. — Кто знает, может быть, однажды найдется и тот, кто сделает и российские датчики лучше американских. Берегись в автомобиле Николай Самоцвет, 26-летний воронежец, вначале собирался создать информационную систему мониторинга безопасности обгона лично для себя. — Осенью 2014 года я из Воронежа на автомобиле поехал к другу в Тамбов. Загруженность Тамбовской трассы высокая: в ней две полосы, в России 90% всех дорог такие, на них приходится выезжать на встречку при обгоне. Когда светло, безопасность зависит от твоей внимательности, а ночью или в непогоду определить расстояние до встречного объекта непросто. Я тогда задумался: должны же быть какие-то устройства? Изучил рынок и понял, что их нет, — вспоминает изобретатель. Так Николай и задумался об устройстве, которое определяло бы скорость встречного транспорта и расстояние до него. Изучал лазеры и узнал, что стоимость одного — около 120 тыс. рублей, да к тому же они не работают в туман, дождь и снегопад. Однажды Николая осенило, и он, аспирант Воронежского технического университета, рассказал об идее профессорам Лихачеву и Панищеву. — Наша информационная система мониторинга безопасности обгона — это радионавигационный комплекс. На боковые зеркала автомобиля и под решетку радиатора ставим комплекты антенных модулей. Система производит радиомониторинг свободного пространства впереди автомобиля на расстояние до двух километров и контролирует полосу движения шириной шесть метров. При этом ее излучаемая мощность в пять раз меньше, чем у мобильного телефона, — удивил он. Цель — не допустить столкновения с препятствиями. — Все существующие аналоги иностранных фирм работают в диапазоне 76 ГГц, их максимальная дальность 300 метров. А мы используем диапазон 6 ГГц, большую длину волны, что при малой мощности излучения и при помощи специальных алгоритмов позволяет обеспечить мониторинг на расстоянии двух километров, — рассказал Николай. В 2014 году проект Николая Семицвета в региональном конкурсе Сколково выиграл в номинации «Лучший инновационный проект Центрального Черноземья» мини-грант 5 млн рублей. Проект прошел независимую международную экспертизу при фонде Сколково, и Николай создал компанию «Инновационный Центр Самоцвет», которая стала резидентом Сколково. На эти деньги выполнили научную работу и создали первый прототип системы, которая сейчас проходит полевые испытания. В конце апреля ее ждут независимые испытания в Государственном научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте РФ. — Включаем поворотник — система переходит в активный режим. Мы выходим на полосу и совершаем маневр. Если есть препятствие, например, встречный автомобиль или велосипедист, то система нас оповестит красным сигналом и звуком, рекомендуя экстренное торможение, — объяснил Николай принцип работы системы. По его словам, она будет стоить 60 тыс. рублей. — В год на дорогах России погибают 300 тыс. человек, но если мы поставим нашу систему на каждый второй автомобиль, то погибших будет в два раза меньше. Вот вам и задача, ради которой стоит работать, — сказал Самоцвет о планах на ближайшие годы. Спасти 80 миллионов Победитель Кубка инноваций майор Олег Карпенко — замначальника 23-го научно-исследовательского отдела Военно-воздушной академии имени Жуковского и Гагарина. Изобрел систему мониторинга за силовыми элементами конструкций, цель которого — вовремя узнавать о появляющихся дефектах и их местоположении. Говорит, что его технология позволяет не только заместить импорт, но и на 15–20% менее дорогая и более эффективная, чем существующие аналоги. Система мониторинга, разработанная Карпенко, позволяет с использованием акустических методов оперативно, в автоматическом режиме, вне зависимости от формы, размеров конструкции и способов ее эксплуатации определять, есть ли в конструкциях дефекты, насколько они опасны и где расположены. Для этого система предлагает как новые способы оценки процессов разрушения конструкций, так и новое аппаратурное обеспечение. Только в России крупных потенциально опасных объектов 12 тысяч. Вероятность масштабных аварий в энергетике, строительстве, транспорте, авиации, космонавтике, химической и нефтегазовой промышленности в разы выше расчетной. Таким образом, риску подвергаются более 80 миллионов человек. Если регулярно или хотя бы периодически использовать на практике метод Карпенко, то можно не только обеспечить безаварийную эксплуатацию потенциально опасных объектов, но и значительно снизить риск техногенных аварий и катастроф объектов атомной энергетики, химической и нефтегазовой промышленности, транспорта, строительства, АЭС, ТЭЦ, мостов и путепроводов, торговых и спортивных комплексов, котельных. Карпенко говорит, что технология — результат его первого серьезного участия в научной разработке, и он очень рад, что это и другие исследования научного коллектива Военно-воздушной академии, в которых он принимал участие, не только получают международное признание — золотую медаль Всемирной организации интеллектуальной собственности ООН, гран-при, медали и дипломы международных выставок и салонов промышленной собственности, но и востребованы в промышленности — технология уже разрабатывается и внедряется по заказу предприятий авиационной и ракетно-космической промышленности. Сейчас научный коллектив Академии ВВС разрабатывает новую технологию оценки прочностных характеристик силовых элементов конструкций — уже на основе лазерного оптико-акустического метода. Елена Рузанова
