Преподаватель лаборатории робототехники и мехатроники КубГУ Кирилл Пузановский, рассказал «АиФ-Юг» о том, почему сейчас бум образовательной робототехники, зачем научным изобретениям «вау-эффект», могут ли школьники сами сделать спутник или научиться управлять тараканом и почему не стоит бояться восстания машин.
Спрос на знания
С Кириллом мы встретились на его рабочем месте - в лаборатории робототехники и мехатроники КубГУ. Семь вечера, рабочий день давно закончился, но здесь жизнь кипит - даже в коридоре студенты что-то паяют, сверлят, пилят, прикрепляют детали механизмов друг к другу.
Федор Пономарев, «АиФ-Юг»: Кирилл, расскажите, с чего все началось - десять лет назад о робототехнике только в научных журналах читали, а сейчас в каждом микрорайоне Краснодара, чуть ли не в каждой школе кружки есть?
Кирилл Пузановский: Давайте по порядку. Робототехника начала активно развиваться в России с 2008 года. До Краснодара она добралась с опозданием примерно в пять лет - это нормально. Лидерами, естественно, были Москва и в большей степени Санкт-Петербург. Я и еще двое преподавателей нашей лаборатории прошли обучение в Санкт-Петербурге, месяц стажировались у Сергея Филиппова - одного из идейных вдохновителей образовательной робототехники в России. У него мы почерпнули не только большой объем знаний, но и методику - как учить ребят.
- И все-таки в школы робототехники приводят детей родители или они приходят сами?
- Если говорить о робототехнике в Краснодаре, то изначально у родителей образовался огромный спрос на то, чтобы их дети получали современное образование. Этот спрос не могли удовлетворить школьные кружки. И, по закону рынка, появилось предложение - различные школы, курсы. Если честно, все они созданы, в первую очередь, с коммерческой целью, их основная задача, как у любого бизнеса, обогатить своих создателей. У крупных школ есть хороший материал, отработанные в течение нескольких лет специалистами методики. Они распространяют ее в виде франшиз, то есть любой человек может купить наборы для робототехники, методики обучения и организовать школу. Проблема в преподавателях - только от организатора зависит, кто и как будет учить ребят. К нам, кстати, часто обращаются представители коммерческих школ с просьбой подготовить специалистов для них. Но мы готовим их в первую очередь к тому, что они станут сотрудниками инженерно-конструкторских команд, а не преподавателями. Мы поняли, что растить высококвалифицированных специалистов нужно еще со школы.
Спутник от школьников
- Вы сейчас говорите о старших школьниках, но объявления зазывают в робототехнику ребят чуть ли не с шести лет…
- Дело в том, что младшие работают на базе наборов Lego Mindstorm, которые есть практически в каждой школе. Программируются они через компьютер, для детей создали специальную среду разработки, где все происходит в графическом интерфейсе. Дети просто перетаскивают мышкой специальные блоки. Например, если совместить блок «мотор вперед» и «1 секунда», то двигатель будет секунду ехать вперед. Такая среда программирования позволяет освоить базовые алгоритмические основы программного кода для ребят с семи-восьми лет. В Lego Mindstorm уже готовые механические блоки, нужно просто сконструировать и запрограммировать робота. Из этих наборов хорошо получаются подвижные элементы - там есть всевозможные шестеренки, сложные узлы, червячные передачи.
Если Лего - готовые блоки, то Arduino - такая плата, где нужно самому паять, вставлять провода и т.д. Если перепутаете контакты - она сгорит. Если неправильно воткнете - тоже. Более того, если плата сгорела, а ее подключили к компьютеру, то и USB-порт может выйти из строя. Если неправильно соединить драйвер двигатея, моторы могут сгореть. Если все правильно соединили, но провод окислился или оборвался - датчик не будет работать. Если написал неправильную программу - тоже. В Arduino нет готовых элементов - все приходится делать с нуля.
- С чего начинается обучение - ребята к вам приходят уже немного подготовленными?
- В 99 % случаях всему мы учим с нуля - на первом занятии никто не знает программирование, не умеет паять, конструировать. А по итогам занятий мы приходим, например, к такому, - Кирилл показывает небольшой куб. - Это блок нашего спутника с часами реального времени и гироскопом, ребята сами его спаяли, разместили на текстолите. С этой моделью мы участвовали в федеральном конкурсе «Спутник моей школы» по разработке космических аппаратов. Ребята в течение года самостоятельно собирали спутник формата Cubesat 3U, где 3U - размер, 3 юнита, то есть куба с гранью десять см. Задача спутника - дистанционное зондирование земли, то есть фотографирование поверхности и снятие показателей радиоактивного фона, интенсивности солнечного света, магнитных полей плюс отсыл результатов. При этом аппарат должен весить не более 4 кг, питаться электричеством, ориентироваться в условиях невесомости. Конечно, не все задачи были решены до самого конца, но решали их сами школьники. Сейчас мы ждем продолжения этого конкурса, на втором этапе будем спутник дорабатывать, точнее, переделывать. От этого никому не уйти - все наши роботы постоянно совершенствуются.
От того, насколько качественно и щепетильно подходить к работе, зависит, как будут выглядеть российские разработки в будущем.
- Может глупый вопрос: а какое отношение спутник имеет к робототехнике, разве она решает задачу стабилизации в невесомости?
- Я и сам уверен, и ребят так учу - нельзя останавливаться на одном уровне, надо идти вперед, дальше, выше. Если мы изучили робототехнику на земле, давайте учить в космосе, в воздухе, под водой, под землей. Сделали мы плату Arduino, давайте ее уменьшать, улучшать, брать другую. На одной базе не заканчивается вся электроника - это только один из миллионов вариантов создания устройства. Я просто показываю, как это делать, даю багаж знаний, который ученики могут использовать в своем творчестве. Моя главная задача - зажечь ребят, чтобы они начали интересоваться этой тематикой. Мне приятно, когда приходят выпускники и рассказывают, какие классные штуки сделали они для дома, для школы, какие интересные устройства используют в своих проектах.
Робот-баскетболист и управляемое насекомое
- Какие самые интересные механизмы, на ваш взгляд, придумали и сделали ваши ученики или другие кубанские школьники?
- Как преподавателю мне более интересен не сам готовый продукт - ребята могут десять месяцев доводить до ума робота-официанта, например, а уровень технического прогресса каждого. Насколько лучше стал человек по сравнению со своим же прошлым проектом. Меня привлекают в жюри в различные краевые научные конкурсы, поэтому знаю почти всех, кто занимается робототехникой. Понравилась разработка, в которой ребята управляли тараканом через вживленные в него электроды, заставляли насекомое поворачивать направо или налево. Такое и студентам не просто сделать. А с этим справились школьники. Одного и того же робота можно сделать хорошо, отлично, тяп-ляп. Да, свои задачи он будет выполнять в любом случае. Но мне интересно, как продуман весь модуль - ведь это первые инженерные шаги будущего технаря. От того, насколько качественно и щепетильно он подходит к работе, зависит, как будут выглядеть российские разработки в будущем.
- Неужели в робототехнике нет места талантливым разгильдяям - тем, кто может придумать, решить задачу, а в жизнь пусть другие воплощают?
- Роботы могут быть сделаны небрежно, но, как показывает практика, современная наука должна уметь продаваться. Мы должны уметь показать продукт или технологию с выгодной стороны, чтобы результат трудов произвел вау-эффект. Пять лет назад мы показывали на краевой конференции робота-баскетболиста, который брал мячи, вез их и с трехочковой линии забрасывал в кольцо. Чтобы сделать это, мы решили множество задач - с техникой, с электроникой. Один чиновник просто спросил: «А зачем это нужно? Где можно применить?». У нас родилось только одно объяснение - удобрения разбрасывать. И только тогда чиновник сказал: «Да, хорошо!». Поэтому для развития робототехники нужно, чтобы в этом было заинтересовано большое руководство: страны, региона, города.
- Кирилл, часто вижу новости об успех наших ребят в соревнованиях по робототехнике. Что дают эти турниры конструкторам?
- Спортивная робототехника - это крутое направление, в котором команды собирают роботов по специальному заданию, причем виды заданий бывают разными. Надо не просто сделать механизм, но и научить его выполнять конкретную операцию. Да, большинство этих операций не несут сугубо практического характера, но навыки, которые вырабатывают участники во время соревнований, это самое ценное. Наша лаборатория начинала свое развитие со спортивной робототехники, мы участвовали во множестве всероссийских и европейских соревнований, занимали призовые места, побеждали. И именно участие в турнирах позволило команде за год получить тот объем знаний и навыков, который пять лет назад здесь просто не давали. Когда мы собрались в 2014-м, то понимали - никто из нас не знает, как сделать лучшего, самого сильного робота. Образовательный процесс шел для нас по пути спортивной робототехники. Мы выступали на научных конференциях, предлагали свои конструкторские решения, участвовали в грантах. И пройдя через множество побед и неудач, за год поднялись на хороший инженерный уровень - наш руководитель Игорь Викторович Рядчиков выиграл федеральный конкурс GenerationS с разработкой двуногого шагающего робота Anywalker.
Сверхзадача имеется
- Робототехнике только в Краснодарском крае сейчас учатся тысячи детей, а зачем это нужно в глобальном плане, есть ли какая-то сверхзадача?
- Сверхзадача у нас патриотическая. Все мы, российские робототехники, убеждены, что стране нужно произвести мировую революцию в технической сфере. Мы обязаны это сделать - одной нефтью страну не прокормишь. Хотелось, чтобы везде работала качественная отечественная техника, в космос летали наши корабли. А чтобы произошел глобальный технический прорыв, необходимо накопить критическую массу специалистов. Как только в стране появятся, допустим, сто тысяч ребят, разбирающихся в этой сфере, из них, в итоге, выйдет гений - как Илон Маск, Стив Джобс, Билл Гейтс. И я верю, что такой специалист обязательно появится. Поэтому наша задача - популяризировать робототехнику, чтобы в стране было больше умных и грамотных ребят, хороших инженеров. На кружке робототехники ведь не просто учат собирать какой-то приборчик - дети еще получают инженерную, электронную подготовку, которую могут дальше развивать в вузах.
- Роботы на производстве, в быту, беспилотные автомобили - уже обыденность. Какие теперь задачи стоят перед роботехниками? А какими будут технологии через пять-десять лет?
- Продолжится активное внедрение робототехники в повседневную жизнь. На мой взгляд, сейчас мы идем по тому пути, который прошли персональные компьютеры. Изобрели их в 1960-70-х годах прошлого века, сначала они завоевали популярность у гиков. В восьмидесятые появились ZX Spectrum, IBM, Apple. Их тоже использовали в основном профессионалы. Робототехника сейчас как раз на этапе перехода из гаража к персональному компьютеру не для всех. Так что роботы будут играть все большую роль в нашей жизни - у меня есть робот-пылесос, который наводит порядок по расписанию, пока меня и супруги нет дома.
- Самодельный?
- Нет (улыбается), буду самокритичным - серийные пока надежнее. Хотя с ребятами мы делали макет роботов-пылесосов. Но если я смогу собрать в гараже машину, это вовсе не значит, что она получится лучше Мерседеса.
- Вышедшие из-под контроля роботы - одна из основных страшилок научной фантастики. Стоит ли бояться «восстания машин»?
- Сейчас речь о развитии искусственного интеллекта и самосознания машин - это несколько другая тема. Но, насколько я знаком с нею, в ближайшие 20-30 лет восстание машин нам точно не грозит. Чтобы у робота появилось самосознание, даже вычислительная мощность должна вырасти в сотни и тысячи раз. Это уже задача абсолютно другого уровня. Ни один суперкомпьютер сегодня не может создать систему, способную думать, размышлять. Искусственный интеллект помогает решать сложные повседневные задачи, например, в беспилотном автомобиле распознает разметку, дорожные знаки. Телефоны разблокируются лицом - эти задачи решаются на основе нейронных сетей, различных алгоритмов, которые за основу берут малую толику работы человека или другого млекопитающего. Так что опасаться нам нечего.
Как договориться? Ученый о взаимодействии бизнеса, власти и народов Севера 
Ученые-селекционеры Кубани вывели новый сорт рапса 
Тест: За какие исследования ученые получили Шнобелевскую премию? 
«Надоело переписывание истории». Учёный - о жертвах политических репрессий