Мечты и роботы: как превратить увлечение в профессию робототехника?

В ярко освещенной комнате проводится операция на мозге, однако в помещении нет операционного стола и необходимого оборудования. Вместо этого хирург сидит перед небольшим устройством с манипуляторами внутри. На экране монитора он видит 3D-модель сосудов мозга пациента. С помощью манипуляторов устройство перемещает медицинские инструменты, копируя движения хирурга. Благодаря датчикам врач буквально чувствует, что будет происходить во время операции — например, как катетер упирается в стенку сосуда. В роли ассистента выступает искусственный интеллект, отслеживающий все действия и предупреждающий о критических ситуациях.

Так работает первый российский робот для операций на мозге «Левша» компании «Нейроспутник». С его помощью врач может провести персонализированную подготовку к операции и воспроизвести все манипуляции. В будущем систему дополнят, чтобы уже непосредственно проводить операции дистанционно.

Какие специалисты нужны для создания таких технологий, где этому учат и как увлечь школьника перспективной наукой, читайте в нашем материале.

ИИ нужны кадры

Создавать подобные новации было бы невозможно без специалистов в области робототехники. При этом круг направлений весьма широк: конструкторы, инженеры, электронщики, тестировщики, интеграторы, IT-специалисты.

Какой бы путь ни выбрал будущий специалист, по мнению сооснователя и директора по развитию компании «Промобот» Олега Кивокурцева, ключевыми навыками будут знание программирования и алгоритмического мышления, понимание механики и электроники, умение работать с датчиками, коммуникационные навыки.

«Робототехника — это новые технологии. И количество специалистов, необходимых индустрии, растет кратно. Роботы будут играть значимую роль в производстве, медицине, образовании, обслуживании клиентов. Улучшение искусственного интеллекта поможет им становиться более гибкими и эффективными. Развитие коллаборативных роботов — работать рядом с людьми. Безопасность и этика будут важными аспектами», — подчеркивает эксперт.

Как рассказал порталу наука.рф специалист по развитию бизнеса компании-производителя промышленных роботов «Эйдос Робототехника» Ильдар Сайфутдинов, роботы нужны там, где людям тяжело, опасно или скучно. От разработчиков ждут оборудование, удобное для пользователей и которое в том числе предъявляет минимальные к ним требования. По его словам, роботы все еще плохо ориентируются в исключительных ситуациях. Любые решения, повышающие адаптивность роботов, найдут своего потребителя.

«Наша система управления роботами RCS 4.0 позволяет бесшовно использовать любые Phyton-библиотеки (файлы с шаблонами кода), что в свою очередь позволяет интегрировать в решения все современные достижения ИТ с минимальными усилиями. Мы надеемся, что в следующем учебном году наш продукт появится в профильных вузах страны. И студенты смогут эффективно реализовать свои таланты в практические решения для промышленности. Если вы решили связать свою жизнь с робототехникой, самый важный навык — быстро учиться примерять новое. Нужен опыт в конструировании, программировании и электронике. Будет здорово, если в вузах и техникумах появятся программы на базе наших продуктов, которые будут выпускать готовых специалистов», — говорит эксперт.

Поступай правильно

Впрочем, такие программы в российских университетах уже есть. Например, в НИТУ МИСИС создают специальные лаборатории и студенческие конструкторские бюро.

Одно из популярных направлений на этих площадках — технологии быстрого прототипирования, создание макетных и опытных образцов. Здесь нужно не только уметь строить 3D-модели, но и обладать технологическими навыками, разбираться в электронике, знать, как печатать модели на принтере. Для студента это отличная возможность изучить весь цикл производства. Например, в процессе сбора макета понять, из какого материала нужно изготовить на станке детали, чтобы сделать их прочнее. Окончив вуз, специалист уже будет понимать сложность и стоимость технологий и, в идеале, сможет предлагать для разных проектов подходящие решения.

«В 90-е годы робототехника относилась к узкоспециализированным направлениям. Сегодня же и сама сфера, и задачи расширились. Допустим, в современном понимании инженер — это не только тот, кто рассчитывает характеристики элементов в устройстве, но и обладает базовыми знаниями в программировании, понимает, на каких алгоритмах работает система», — рассказывает заведующий кафедрой инжиниринга технологического оборудования Университета МИСИС, сооснователь и генеральный конструктор компании «Карфидов ЛАБ» Алексей Карфидов.

В целом, по мнению эксперта, технологии в этой области особенно востребованы в трех сферах — медицина, пищевая промышленность (фудтех) и промышленная, специальная робототехника.

Для этого в вузе создали бюро, где студенты разрабатывают технологии для прикладных задач. Например, в ближайшем будущем планируют создать спортивный беспилотный автомобиль для участия в международном конкурсе «Формула-студент 2024». В настоящее время идет набор участников в команду, которая займется проектированием и строительством нового транспорта.

Наряду с обучением в вузе ребята также могут попробовать свои силы во внешних проектах и конкурсах. Один из самых интересных — международное соревнование инженеров и разработчиков робототехники «Битва роботов». Участникам нужно создать робота в соответствии с требованиями конкурса, а затем управлять им, чтобы выиграть в поединках. Призовой фонд составляет шесть миллионов рублей. Организаторами выступают Минцифры России, компания «Промобот» и Международный мультиспортивный турнир в концепции фиджитал «Игры будущего» при поддержке корпорации VK и технологической компании «ИКС Холдинг».

Ряд направлений в МГТУ им. Н. Э. Баумана также связан с робототехникой и мехатроникой. Эта отрасль базируется на знаниях в области механики, электроники и современных методах компьютерного управления и обработки информации. Такие специалисты создают системы, которые служат основой в создании технологических машин в промышленности, а также для бытовой, компьютерной техники и медицинских устройств.

На кафедре «Робототехнические системы и мехатроника» работают семь учебных лабораторий. В числе направлений — управление движением автономных мобильных роботов, сложных мехатронных систем, космическими, промышленными манипуляторами, разработка систем технического зрения. Об этом рассказал заместитель заведующего кафедрой «Робототехнические системы и мехатроника» Андрей Бошляков.

По его словам, выпускники кафедры владеют новейшими средствами и методами проектирования, искусственного интеллекта, цифровой обработки информации, моделирования сложных динамических систем и многими другими.

Олимпиадное движение

Чтобы поступить в вуз на одну из таких специальностей, необходимо сдать ЕГЭ, в первую очередь, по профильной математике, физике и русскому языку. Важно также обладать хорошими знаниями в области информатики, изучать языки программирования. А еще, по словам студента направления «Мехатроника и робототехника» Политехнического института ЮУрГУ Александра Смагина, абстрактным мышлением и развитой фантазией.

«Например, когда мы описываем математическую модель на бумаге, а в голове уже примерно видим, с какой стороны подойти к проблеме, какое позиционирование должно быть у элементов в устройстве. Моя фантазия зародилась благодаря литературе. Любимая книга „Маленький принц“ Экзюпери заставила задуматься о безопасности человека. Благодаря моей специальности можно сделать очень много, например, создать биороботов или щиты, которые не будут пропускать вредные вещества», — делится студент.

Еще один ключ к успеху при поступлении — участие в олимпиадах, в первую очередь, по физике, математике, информатике, технологии. Победа или призовые места дают различные льготы при поступлении в вуз. К тому же, это отличная возможность проявить свои способности и найти единомышленников.

Можно обратить внимание на интеллектуальные состязания, входящие в перечень Министерства просвещения РФ и Минобрнауки РФ. Ежегодно в них участвуют десятки тысяч школьников, задания помогают разрабатывать крупнейшие компании, а организаторами выступают ведущие вузы страны. Подробнее об этом рассказал замруководителя Центра детского научного и инженерно-технического творчества при КузГТУ «УникУм» Иван Паскарь.

«Можно также отметить Всероссийскую олимпиаду школьников по технологии (профиль „Робототехника“), Московскую олимпиаду школьников по робототехнике. Статусной и масштабной является Национальная технологическая олимпиада — там большое количество направлений по робототехнике и инженерии в целом. Также Детский научный конкурс Фонда Андрея Мельниченко. Он сложный, но позволяет получить качественную обратную связь от специалистов „Сколково“, Университета „Сириус“, Российской академии наук и ведущих промышленных предприятий страны», — делится эксперт.

Чему учат в школе

Однако прежде чем начать свой путь в эту сферу, предстоит многое попробовать. Ведь может случиться так, что школьник хочет быть программистом, но в этом направлении у него небольшие успехи, а вот 3D-моделирование идет намного лучше. Значит, есть шанс стать в будущем хорошим промышленным дизайнером.

«Как бы банально ни звучало, но в рамках школьной программы следует фокусироваться на всех дисциплинах. Они помогают посмотреть на картину мира через призму изучаемого предмета, что сможет в будущем помочь кому-то стать рационализатором, инженером или изобретателем. Но критически важными, конечно, являются математика, физика, информатика и технология. Многие недооценивают последний предмет, но он помогает овладеть навыками ручного труда, работы со станками и понятием прикладного применения полученных знаний», — отмечает Иван Паскарь.

Как увлечь ребенка этими знаниями? Например, показать, что навыки решения уравнений, которые он только что получил на математике, можно и нужно применять для создания программного кода на уроке информатики, чтобы написать какого-нибудь чат-бота. Ребенку будет интересно узнавать больше, а наставникам и родителям останется только поддерживать этот огонек. Не стоит забывать и о различных кружках, мастер-классах — все это неотъемлемая часть развития будущих технологических лидеров. Необходимо системно подходить к подобным дополнительным активностям. И уже совсем скоро будущий специалист сможет представить нового технологичного робота-хирурга.

Анна Шиховец