http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=7018cde3-a546-44c8-9dda-baeaf98db885&print=1© 2024 Российская академия наук
Заведующий кафедры теоретической механики Санкт-Петербургского политехнического университета, научный руководитель Центра научно-технического творчества молодежи, профессор Антон Кривцов. Источник фото: spbstu.ru
В зале молодежь — студенты и учащиеся старших классов.
На трибуне — молодой член-корреспондент РАН, причем не только по возрасту, но и по времени в Академии наук: он избран на нынешнем Общем собрании. Конкуренция была "как в кино" — на одно место член-корреспондента "набиралось" до двух десятков кандидатов.
Антон Мирославович "прошел" сравнительно гладко: на каждом этапе его поддерживали коллеги. И тому было простое объяснение: работы молодого ученого уже признаны не только в стране, но и за рубежом. Да и область его интересов необычна… Впрочем, об этом чуть позже…
Антон Кривцов принял участие в форуме "Ни дня без науки", который проходил в Перми. Интерес к его докладу был неподделен и широк — молодые люди инстинктивно чувствовали, что им обязательно придется заниматься тем, о чем говорил Кривцов.
Я попросил его представиться.
— Работаю в Санкт-Петербургском политехническом университете, заведую кафедрой теоретической механики — сказал он, — являюсь также научным руководителем Научно-технического центра молодежи. Итак, механика и цифровое производство. Первая часть довольно хорошо известна, так как механика "присутствует" везде — от машиностроения до астрофизики. А "цифровое производство" — это сейчас очень быстро развивающееся направление в науке и технике. Компьютер, подсоединенный к соответствующим устройствам, позволяет создавать очень многое…
— Трудно определить одним словом такую конструкцию?
— Безусловно… Но за ней стоит будущее, а потому о новом направлении в науке надо обязательно знать. В первую очередь молодому поколению. Начнем с печати. О ней известно лучше всего. Еще до того, как появились Д-принтеры, использовали принтеры для издания, например, книг. Да, они шумели при работе, печатали коряво. Потом появились лазерные принтеры, которые давали уже хорошую печать, и это было прекрасно. Однако сделан уже очередной шаг: появились 3Д-принтеры. И если раньше на бумагу "напылялась" краска, то теперь уже материалы. И мы можем получать любые геометрические фигуры.
— В моем детстве были конструкторы, из которых можно было собирать дома, мосты, разные сооружения… Такие детские игрушки развивали воображение. Нечто подобное происходит и сейчас?
— Все усложнилось, но от этого не стало менее интересным! Можно не только создавать конструкции с помощью напыления одного слоя на другой, но и использовать луч лазера, "выжигая" из материала разнообразные фигурки. Луч спекает пластик или металл, и теперь мы можем получать определенные детали для разных технических нужд.
— Игра заканчивается, начинается производство? И что же можно создавать?
— Спектр изделий очень широкий. Прежде всего, это создание математических моделей, с которых по сути дела начинается любая техника. Конечно, такую модель можно создать на экране компьютера, но если вы ее держите в руках, то все воспринимается совсем иначе… Кстати, современное искусство уже использует это достижение науки: появился целый ряд произведений, которые созданы именно таким образом.
— Вы считаете это искусством?
— Можно придумать разные названия новому явлению. Но уже очевидно, что грань науки и искусства стирается. Это в первую очередь касается скульптуры. Уже создаются очень интересные трехмерные объекты, проводятся выставки, на которых представлены весьма оригинальные изделия. Принтерная печать может использоваться в биологи и медицине. У нас есть пример, когда поврежденный клюв птицы был восстановлен. То есть речь идет о создании с помощью ЗД-принтера необычных и сложных форм. Еще одна область применения новых технологий: объемная фотография. Она создается в компьютере, потом распечатывается — такую фотографию можно хранить вечно.
— А не что более практичное?
— Использование таких технологий в строительстве. Сейчас создаются принтеры, которые позволяют получать объекты значительно большего размера, чем мы видим на выставках и в отдельных экспериментах. Недалеко то время, когда можно будет "нарисовать" дом на экране компьютера, а затем заказать его. И он будет построен!
— Фантастика!
— Уже нет. Это реальность. А вот если поразмышлять о будущем, весьма недалеком, то перспективы весьма заманчивы. Если удастся воплотить новый метод, над которым мы работаем, то, действительно, можно говорить о фантастике.
— Что вы имеете в виду?
— Современный ЗД-принтер все-таки работает не столь эффективно: он печатает ту или иную деталь внутри себя, а потому объект ограничен в размерах. Иное дело, если создаются этакие "паучки", которые плетут "паутину" вне себя, и тогда их возможности резко возрастают. Новые механизмы способны создавать конструкции не только любой формы, но и размера.
— А это уже не слишком?!
— Конечно, прогресс в этой области очевиден, а также огромные возможности таких технологий. Однако следует обратить внимание на то, что этот метод могут сегодня использовать очень многие, он доступен. Устройства становятся массовыми, и ими уже могут пользоваться не только инженеры и конструкторы, но и студенты и школьники. Конечно, это гигантский скачок в науке и технике, но как использовать его во благо людей? Для разработки новых методов и технологий у нас был создан Центр технического творчества молодежи. В начале двухтысячных годов в Англии появилась идея об использовании новой техники. Идея звучала необычно: " как сделать практически все?" Она базировалась на том, что с помощью компьютера и современных цифровых технологий можно все, что находится в голове конструктора, реализовать, то есть воссоздать в реальности почти все, что мы видим на экране. Но как это сделать? Ученые решили, что нужно создать некое пространство — "свободную зона", куда может прийти молодой человек и реализовать свою идею.
— Просто и вместе с тем необычно!?
— Волна создания таких "лабораторий" прокатилась по всему миру, так как идея оказалась весьма плодотворной. Лидером, конечно, стали Соединенные Штаты, но к ним вскоре присоединились многие страны. И Россия в том числе. Наш центр (после выигранного конкурса, что позволило закупить оборудование) появился в 2013 году. Вокруг него образовалось несколько лабораторий, в которых ребята занимаются фотографией, летательными аппаратами, медициной и другими направлениями. Если раньше на уроках труда ребята работали на станках, что-то вытачивали или выпиливали, то у нас все изменилось коренным образом: мы постоянно что-то выращиваем. А точнее: добавляем что-то к имеющейся заготовке.
— Это лишь одно направление работы центра?
— Есть и другие. В частности, робототехника. Но не в этом суть работы Центра. Ребятам предоставляются широчайшие возможности для творчества. Проводим "зимние" и "весенние" школы. Проходит обучение, обмен идеями, рождаются новые проекты… В общем, это интеллектуальные молодежные лаборатории, в которых идет приобщение к современной науке. В наше время это особенно важно и нужно.
— Наверное, лучше всего представить это на конкретных примерах?
— Школьники под руководством студентов сделали оригинальных роботов — этакие глазастые существа на колесиках. Что в том необычного? Дело в том, что они не просто выполняют отдельные функции, а становятся частью чего-то более сложного, элементами его. Совокупность механизмов уже могут решать более интересные и серьезные задачи. Это перспективное направление. Создаются манипуляторы, похожие на человеческую руку. Появляются шагающие механизмы. Это все проекты, которые выполнены школьниками. Происходят очень любопытные процессы. Мы учимся у природы…
— Что имеется в виду?
— Пятилетний ребенок пройдет там, где не проедет самый крутой внедорожник. С точки зрения скорости передвижения техника достигла гигантских результатов, но "механизмы проходимости" природа придумала несравненно лучше, если приходиться перемещаться по пересеченной местности. Поэтому создание шагающих механизмов — актуальная проблема и, конечно же, интересная. Еще один пример. Он связан с созданием летательных аппаратов. Их широко используют для фото- и видеосъемки. Понятно, что применение их весьма широкое. Это мониторинг, наблюдение за природой, за потенциально опасными объектами, за загрязнением природной среды…
— Во время войны в Сирии мы на них насмотрелись…
— У нас сугубо мирная продукция. К примеру, создан геликоптер с шестью винтами. Им управляют два человек — один пилот, второй — оператор. Напомню, все эти устройства выполнены у нас в лаборатории с помощью цифровой техники.
— Мы помним об этом…
— Еще расскажу об одном проекте. Он был в основе создания нашего центра, с него все начиналось. Один наш студент (потом он стал руководителем центра) вместе со школьниками создали специальный зонд, который поднимался в стратосферу. В магазине купили шар, наполнили его гелием, подвесили фотоаппарат, опять-таки купленный в магазине, и сделали зонд. Весь проект обошелся в десять тысяч рублей. Зонд поднялся на высоту в 30 километров, каждые полминуты фотоаппарат проводил съемку — он был запрограммирован так. Все получилось! Если бы заранее представить такой проект, то нашлось бы немало скептиков, мол, нельзя проводить фотосъемку при температуре минус 50 градусов обычным аппаратом. Однако зонд не только поднялся на 30 километров, но и пролетел двести, все снимая на своем пути. На фото видно, что атмосфера уже тонкая — небо черное, а в кадре — весь Санкт-Петербург.
— Наша космическая съемка началась с фото Пентагона. Первый снимок, сделанный с околоземной орбиты, Сергей Павлович Королев показал военным, и тут же получил "добро" на резкое расширение таких работ. Получил, конечно, и соответствующее финансирование.
— Нечто подобное произошло и у нас. Но, как говорится, аппетит приходит во время еду. Сейчас уже у нас есть более амбициозный проект. Он связан с созданием студенческого спутника. Он более сложный, чем те, что уже запущены.
— Насколько бизнес в вас заинтересован?
— Мы стараемся выйти на самоокупаемость, а потому появилось несколько бизнес-проектов. Один из них: создание устройства для объемной фотографии. Им уже заинтересовались рекламные кампании, а также кинематографисты. Ясно, что направление перспективное.
— А нечто неожиданное?
— Мы уже подходим к тому, что можем силой мысли управлять объектами.
— Как это?
— Обруч одет на голову, он считает активность мозга. Через специальное устройство отдается мысленный приказ, и стакан наполняется из кувшина соком. Пока выполняется одна операция, ее можно запрограммировать. В будущем, без сомнения, возможности таких устройств и цифровых программ расширятся. В нашем Центре шла работа над созданием кисти, но затем задача усложнилась. Дело в том, что дочь одной из наших сотрудниц потеряла руку, и мы начали создавать искусственную. Существуют чисто косметические протезы, но пользоваться ими крайне неудобно — ведь хорошо бы искусственной рукой совершать какие-то действия. Мы попробовали создать принципиально новый протез. Он был создан на ЗД-принтере. Используется "технология ниток", которые протягиваются сквозь пальцы. Они уже могут сгибаться. Главная сложность в данной модели состоит в том, чтобы считать информацию с руки, уметь ее прочесть, а затем уже распознанные электрические импульсы передавать на устройство.
— Наверное, желающих использовать подобные устройство много?
— Конечно. Но мы в центре стараемся так организовать работу, чтобы не только выдвигать идеи, но и реализовывать их, как говорится, "в металле", а затем сопровождать и в производстве. Этому мы обучаем в магистратуре. То есть речь идет уже о подготовке специалистов широкого профиля. Кстати, такая комплексность помогает нам выйти на коммерческие рельсы. Мы создали комплект оборудования, которое необходимо для создания Центров, подобных нашему, в любой школе, в любом университете. Этот комплект можно использовать как для обучения, так и в коммерческих целях. Оборудование недорогое, удобное, надежное и безопасное. А в заключение хочу сказать, что современные возможности цифровой техники поистине безграничны, они позволяют уже в школьном возрасте реализовывать самые дерзкие проекты и идеи.
Выступление ученого слушали не только школьники и студенты, но и руководители Пермского научного центра, и представители городских властей. Слушали внимательно. Сужу по тем мерам, которые были приняты вскоре после завершения форума "Ни дня без науки". Я узнал: в городе создается несколько таких творческих центров, выделены необходимые средства. И это естественно: такому городу как Пермь, где работают прекрасные, уникальные предприятия жить и развиваться без творческой научной и технической смены просто невозможно. Поистине лозунг "Ни дня без науки" — не дань моде, а необходимость для одного из промышленных центров Урала.