Наука и техника не стоят на месте

Каждый день ученые удивляют весь мир, изобретая что-то новое или же совершенствуя старое. «ЮП» представляет пятерку необычных южноуральских изобретений, которые могут изменить нашу жизнь.

Все они были представлены на этой неделе на научно-технической выставки «Научные школы Южного Урала», посвященной разработкам ученых ЮУрГУ. И это лишь малая толика того, что изобретается в Челябинской области.

 Полеты на земле

В России возможно в скором времени уменьшится число авиационных катастроф. На Южном Урале создали тренажер для пилотов, с помощью которого можно отработать все критические ситуации, возникающие в небе.

Перед глазами виртуальная копия аэропорта Баландино. В кабине пилота — реальные пульт, педали и приборы. За штурвалом — курсант, на соседнем сиденье — инструктор. Тренажер-имитатор действительно заставляет поверить человека в то, что он управляет настоящим самолетом.

— В данный момент идет учебное занятие, — поясняет мне Георгий Калягин, профессор, директор научно-производственного института «Учебная техника» ЮУрГУ. — Курсанту требуется 150 часов летной подготовки, чтобы получить удостоверение пилота легкомоторного самолета «Сиера». Половину из них он проедет на тренажере. В данный момент он отрабатывает различные критические ситуации, возникающие в полете. Например, когда дует усиленный боковой ветер, идет снег или туман стоит на взлетной полосе. Если он сделает ошибку, то произойдет электронная авария. Самолет останется в целости и людских жертв не будет.

Тренажер-имитатор разработали год назад, опираясь на зарубежные модели. Теперь он работает в две смены и превосходит, например, итальянские аналоги. Как говорят авторы проекта, в него можно загрузить любой аэродром, хоть колумбийской наркомафии.

Сейчас задача номер один — получить сертификат и выходить на российский рынок. А на будущий год поставлена важная задача — создать процедурные тренажеры «Боинга» и «Аербаса». По мнению ученых, данные имитаторы помогут сохранить тысячи людских жизней в будущем.

Подскажите, товарищ робот

На Южном Урале разработали интеллектуальные системы для человеко-машинного диалога. Теперь недалеко то будущее, когда большую часть работы за нас будут выполнять роботы. Достаточно будет сказать «принеси», «включи», «расскажи».

В мире создано не так много устройств, способных вести диалог с человеком. К одному из таких причисляют айфон, который может без труда распознать голос владельца и ответить на вопросы, например, как проехать на ту или иную улицу. Сегодня зарубежные и российские ученые пытаются внедрить человеко-машинный диалог не только в быт, но и в системы управления технологическими линиями, машинами. Большой шаг в этом направлении сделали специалисты научно-производственного института «Учебная техника» ЮУрГУ.

— Перед вами робот, обладающий интеллектом, — заявляет один из разработчиков интеллектуальный системы для человеко-машинного диалога Артем Луканин. — Само железо было заказано во Франции, а мы, можно сказать, изготовили для него мозг: наделили функциями синтеза русской речи и обработки текстов. Пока нами была разработана простая вопросоответная система. Например, спросите у робота, кто ректор ЮурГУ, и он без труда ответит, что Александр Шестаков, и перечислит все его регалии.

Пока интеллект робота проходит всевозможные этапы исследований. Но в дальнейшем человеко-машинный диалог может применяться в самых различных областях. Например, в авиации: пилоты будут управлять самолетом через голосовую связь, а не через рычаги и кнопки. Или на любых автоматизированных линиях. Так, к пуску готовятся полностью автоматизированные линии по сборке «Лады Калины». Интеллектуальная система позволит «научить» роботов красить, варить и шлифовать. Также умное железо может стать настоящим помощником для инвалидов. А на выставках «мозговитая» машина легко возьмет на себя роль экскурсовода. Изобретатели уверяют, что это техника завтрашнего дня и для работы с ней уже нужно готовить кадры.

— Специалисты по человеко-машинному диалогу через два-три года будут в числе самых востребованных и дефицитных профессий, — считает Артем Луканин.

Экономный трамвай

Возможно, уже через три-четыре года южноуральцы будут ездить на абсолютно новых трамваях. Низкий уровень пола, тяговый привод с накопителем энергии, легкий кузов — основные характеристики нового транспорта.

Разработка ничем непохожего на своих собратьев трамвая ведется сотрудниками ЮУрГУ по заказу Усть-Катавского вагоностроительного завода и при поддержке правительства Челябинской области.

— Данное изобретение инновационное от начала до конца, — заявляет Денис Коробатов, один из разработчиков проекта. — Во-первых, новый трамвай будет гораздо энергоэффективней своих предшественников. Благодаря тяговому приводу с накопителем, энергия, которая выделяется при торможении транспорта, не рассеивается в пространство, а сберегается и потом используется. Во-вторых, кузов нового продукта будет выполнен не из стали, а композитных материалов. В-третьих, вагоны представляют из себя модульные конструкции. Таким образом, трамвай можно собрать любой длины. Да хоть целый поезд.

Работы по изготовлению инновационного трамвая начались в этом году. Эскизный проект уже одобрен заводом. Всего на разработку и тестирование чудо-техники дано три года. Ученые уверяют, новый трамвай будет на уровне лучших мировых аналогов, а вот в России подобных проектов еще реализовано не было.

Автомобиль на электричестве

Челябинские студенты собрали электромобиль-внедорожник, который экономнее обычного авто почти в 10 раз.

Камуфляжный окрас, брутальный нос, фары с синей окантовкой, просторный кузов. Внешне южноуральский атомобиль очень напоминает внедорожник. Это не удивительно, ведь в основе изобретения лежит база автомобиля ЛуАЗ.

— Первым делом внедорожник лишился двигателя внутреннего сгорания. Затем мы демонтировали систему охлаждения, топливный бак. Но после установки электродвигателя мощностью 20 кВт или 27 лошадиных сил автомобиль практически не потерял в мощности. Поскольку был доработан и кузов, вместо металла поставили углепластиковый корпус, — рассказал Андрей Шевченко, руководитель группы разработчиков.

Студенты подчеркивают: изготовленный ими электромобиль немногим уступает зарубежным и российским аналогам. Он экономный, компактный, экологически чистый и тихий. Заряжается от обычной розетки, но при этом способен разогнаться до 100 километров в час. Зарядки электромобиля хватает на 120 километров хода, которые обойдутся примерно в 20-26 рублей. Если сравнивать с обыкновенным авто, то за те же 120 километров водитель обычно платит от 280 до 360 рублей. Разница ощутимая.

Как отмечают авторы проекта, данная разработка лишь экспериментальная модель, которая проходит исследования. Но не раз от высших чинов поступали заявления о том, что это транспорт будущего. Когда придет время, разработчики проекта будут готовы выйти на серийное производство.

Титановый нос

Протезы из титанового порошка способны заменить утраченные части лица и шеи. Это шанс для пациентов со злокачественными образованиями вернуться к полноценной жизни.

В Челябинской области проживает единственная пациентка с вживленным титановым имплантом. Три года назад ей поставили страшный диагноз — рак косной и хрящевой ткани. Врачи были вынуждены удалить все пораженные злокачественной опухолью участки, в том числе на лице. В результате носовая перегородка практически полностью отсутствовала. 39-летняя женщина могла дышать только ртом. Страшный дискомфорт не давал ей вернуться к полноценной жизни. В отчаянии она обратилась за помощью к челябинским ученым.

— Незадолго до этого к нам в университет поступила уникальная машина для лазерного сплавления порошковых металлов. Были проведены исследования, чтобы определить, в каких сферах эта техника будет наиболее востребована. Перспективной оказалась такая узкоспециализированная область медицины, как изготовление эндопротезов для головы и шеи, — вспоминает Лина Петрова, старший преподаватель кафедры автоматизации и механосборочного производства, директор малого инновационного предприятия «АстрA» ЮУрГУ. — Когда к нам обратились с просьбой помочь, мы поставили перед собой цель — разработать имплант для коррекции данного дефекта лица.

Процесс изготовления эндопротеза осуществлялся в несколько этапов. Для начала по результатом компьютерной томографии была создана трехмерная модель будущего протеза, которая соответствовала всем анатомическим параметрам пациентки. Затем из титанового порошка специалисты вырастили сам эндопротез.

— Говоря ненаучным языком, в машине создается облако титановой пыли. С помощью лазерного луча каждая крупинка приваривается друг к другу. Через несколько часов имплант «вырастает», — пояснила Лина Петрова. — Не медля, медики вживили его больной. Уже через неделю исследование показало, что эндопротез покрылся слизистой оболочкой, задал нужную форму. У пациентки возобновилось носовое дыхание, а перегородка начала расти и заполнять утраченную костную ткань. Совместно с врачами мы добились нужного результата.

Это вторая подобная операция в мире — первый опыт был получен в Австралии. Помимо эндопротеза носа, южноуральскими учеными был спроектирован имплант для замещения верхней челюсти. Но данная разработка еще не была реализована в жизнь.