Что изобретает русский ученый в Массачусетсе

Артем Дементьев изобретает технологии в Media Lab MIT. Среди его разработок — мини-роботы, накладные ногти и лента с сенсорами

Мини-роботы Rovables крепятся к одежде с помощью магнитов и двигаются по ткани. Они могут использоваться в качестве носимых гаджетов или технологичных украшений (Фото: Из архива пресс-службы Media Lab)

Говорящий робот для детей, биосенсорные татуировки, поисковые дроны для складов, двигающиеся по одежде украшения — это лишь часть разработок, представленных исследователями лаборатории Media Lab Массачусетского технологического института (MIT) с начала 2017-го. «Место, чтобы создавать тренды и делать невозможное» — так описывает лабораторию на сайте ее основоположник, профессор MIT Николас Негропонте.

Media Lab создана в 1985 году, интерес для ученых тогда представляли исследования на стыке традиционных медиа, кино, телевидения и компьютерных технологий. Теперь одна из самых известных технологических лабораторий заявляет о своей «антидисциплинарной культуре» и поддерживает ученых, совмещающих в работе разные направления исследований.

Сотрудники и студенты Media Lab работают над более чем 450 проектами и делятся на 27 исследовательских групп, среди них, например, «Подвижные интерфейсы», «Молекулярные машины» или «Адаптивные технологии». По состоянию на весну 2017‑го в Media Lab работали более 200 исследователей. Их деятельность финансируют более 80 корпораций со всего мира. «Нам нравится то, что не подпадает под конкретную дисциплину, — объяснял принцип «антидисциплинарности» директор Media Lab Дзеити Ито на платформе Quora. — Media Lab для таких вещей, которые не вписываются или не могут быть сделаны где-либо еще — белых ворон». Среди таких белых ворон есть и русские ученые, один из них — Артем Дементьев.

Неформальный отбор

Артем Дементьев в 14 лет переехал с родителями из Новосибирска в американский Роквилл. В Университете Мэриленда он получил диплом бакалавра по биоинженерии и устроился на работу в Национальный институт здравоохранения США (National Institute of Health, NIH). Под руководством Александра Горбача, главы группы инфракрасного сканирования и термометрии, Дементьев начал разрабатывать неинвазивные медицинские инструменты для диагностики здоровья, например инфракрасные камеры для мониторинга кровотока и носимые сенсоры для отслеживания циркадных ритмов.

Тогда же молодой ученый заинтересовался инженерной стороной вопроса: ему стало интересно, «как все собирать, дизайном заниматься», признался Дементьев в интервью журналу РБК. Проработав два года в NIH, ученый поступил в магистратуру по электронике в Университете Вашингтона в Сиэтле. Выпускным проектом Дементьева стал носимый гаджет для электроэнцефалограммы: устройство без батареек работало на основе радиочастотной идентификации (RFID-метки) — она позволяет гаджету и заряжаться, и передавать данные о состоянии человека на компьютер.

В магистратуре ученый заинтересовался технологиями взаимодействия человека и компьютера и решил поступить в докторантуру MIT — в Media Lab. «Media Lab считается в этой сфере самой продвинутой лабораторией», — объясняет он. Дементьев выиграл грант для ученых Национальной академии наук США, который покрыл затраты на проживание и обучение. Прием в Media Lab немного отличается от других подразделений MIT, рассказывает Дементьев: исследователей, подавших заявки, отбирает не комиссия, а каждый профессор — руководитель конкретной группы. Конкуренция за попадание в Media Lab жесткая: заявки приходят от 200–300 человек, а места получают лишь два-три человека.

«Вступительного экзамена нет. На самом деле нет формальных требований», — писал Дзеити Ито о приеме в Media Lab. По его словам, в лабораторию может попасть даже тот, кто бросил колледж, главное — убедить профессоров. В 2013‑м Дементьев подготовил портфолио со своими разработками на стыке медицины и электроники, собрал рекомендации, отправил заявку Джозефу Парадисо, руководителю группы «Адаптивных технологий» (Responsive Environments), — и прошел отбор, став в 26 лет научным сотрудником престижной Media Lab.

«Только без огня и с насосами»

В лаборатории MIT Дементьев продолжил заниматься носимыми гаджетами. Первой разработкой, законченной в 2014-м, стал браслет WristFlex. Когда человек шевелит пальцами, браслет считывает движения сухожилий на запястье и таким образом распознает сигналы — в зависимости от комбинаций движений. Прототип можно было использовать, например, для управления компьютером или электроникой.

Через год ученый придумал гибкую ленту SensorTape, состоящую из набора сенсоров: изобретение может использоваться, например, для измерения и оцифровки физических объектов или как носимое устройство для слежения за осанкой. Стоимость производства ленты — около $200 за метр (длина прототипа составила 2,3 м, возможный максимум — 3,8 м), примерно половина суммы — цена электронной части. Оба изобретения так и не попали в коммерческое производство.

Ленту с сенсорами SensorTape Дементьев придумал в 2015-м. Использовать ее можно, например, для контроля осанки (Фото: Из архива пресс-службы Media Lab)

Часть разработок ученые Media Lab делают самостоятельно, но большинство — это командные проекты совместно с другими исследователями лаборатории. Эти процессы в Media Lab не регулируются: работники сами выбирают, с кем и над чем работать. Нормативов по числу написанных научных статей или созданных технологий тоже нет: все проекты делаются «больше для интереса», а не для выполнения формальных требований, рассказывает Дементьев. По его словам, команды обычно формируются спонтанно: «Я даже не знаю, как это получается. В лаборатории много народа, с друзьями общаешься, и что-то в голову приходит…»

Иногда исследователи зовут коллег в свой проект, если нужна помощь в определенной сфере. К примеру, с исследовательницей Синди Као из другой рабочей группы Дементьев работал над двумя проектами: она специализируется на дизайне, а российский ученый разбирается в электронике, поэтому Као предложила объединить усилия. В 2015 году коллеги разработали «накладные ногти» NailO с сенсорами, которые можно использовать как мышку для управления гаджетами. В NailO Дементьев занимался инженерной частью — разрабатывал сенсор, а Као отвечала за применение девайса и дизайн. Разработка NailO заняла три-четыре месяца. Это короткий срок, говорит разработчик: обычно на один проект уходит около года, треть этого времени занимает написание научной статьи о результатах исследований.

Спустя год Дементьев и Као представили другую совместную работу — движущихся по одежде мини-роботов Rovables. Небольшие устройства с электронной платой, батарейками и колесами крепятся к ткани с помощью магнитов. Они могут отслеживать движения частей тела, служить носимыми сенсорными дисплеями или использоваться как необычные «живые» украшения. «Она [Као] интересовалась тем, как одежда может эстетически меняться. Интересно работать с людьми, у которых другие взгляды на технологии», — признается Дементьев.

Теперь ученый занимается созданием мини-роботов, которые «ползают» уже не по одежде, а по коже человека. В отличие от гаджетов-украшений новые устройства будут соприкасаться с кожей — появятся дополнительные возможности по диагностике здоровья. Дольше всего при сборке устройства разработчик ломал голову над тем, как прикрепить робота к коже. В итоге он остановился на аналоге присосок: технически принцип действия похож на постановку медицинских банок, «только без огня и с насосами», говорит исследователь. Перемещаться по телу человека роботы будут подобно гусеницам. Медицинские помощники смогут, например, послушать сердце или измерить пульс, надеется Дементьев. «Умение» робота двигаться необходимо ученому для решения более сложных задач. Так, миниатюрные устройства смогут без участия врача определять правильные места для расположения датчика для электроэнцефалограммы или со встроенной камерой просканировать тело и найти признаки рака кожи.

Дементьев сравнивает устройство с марсоходом, который ездит по планете и исследует ее поверхность вместо человека: «Как мы роботов посылаем на Марс — это то же самое, только на коже», — говорит он. Полностью завершить разработку ученый планирует к концу октября, но о ее коммерческом воплощении речи пока не идет.

Право доступа

Ежегодный бюджет Media Lab достигает $65 млн. Эти средства лаборатории выделяют компании-спонсоры, среди них много крупного технологического бизнеса (например, Sony или IBM), а также банки, производители игрушек и мебели, нефтяные компании. Два раза в год Media Lab устраивает для партнеров день открытых дверей: разработчики демонстрируют созданные прототипы и рассказывают, как продвинулись в исследованиях за полгода.

Взамен на финансирование инвесторы имеют право использовать патенты и получать созданные в Media Lab прототипы, привлекать ученых лаборатории к совместным исследованиям. Часто компании устраивают воркшопы и мозговые штурмы с сотрудниками Media Lab для обсуждения их продуктов: к примеру, с корейским автопроизводителем Hyundai исследователи придумывали, как можно использовать сенсоры в машинах, вспоминает Дементьев.

Накладные ногти NailO — еще одна совместная разработка ученых Media Lab с участием Дементьева. Встроенный сенсор позволяет пользователю управлять электроникой (Фото: Из архива пресс-службы Media Lab)

Одна из самых известных технологий, созданных в Media Lab, — «электронная бумага» E Ink. Выходцы из лаборатории основали компанию в 1997 году, сейчас дисплеи E Ink используются в электронных книгах Amazon Kindle, Sony и даже в YotaPhone. Компания суммарно привлекла около $92 млн инвестиций, а в 2009-м ее купил производитель дисплеев Prime View за $215 млн. Все патенты на созданные в Media Lab изобретения принадлежат MIT, но их авторы имеют право открыть стартап, коммерциализировать разработку и не платить лицензионное вознаграждение.

Всего, по данным Media Lab, на ее счету более 150 стартапов, созданных бывшими сотрудниками. Но, по словам Дементьева, профессора в Media Lab «особо не поддерживают» порывы коммерциализировать разработки: если выходцы из лаборатории и создают стартапы, то обычно после MIT.

После того как Media Lab выпустила видео о SensorTape, Дементьеву поступило предложение создать стартап и запустить массовое производство ленты. Потенциальные партнеры придумали для нее новое медицинское применение: например, чтобы носить ее на теле и следить за тем, как та или иная часть тела двигается во время реабилитации (после операции), правильно ли человек делает необходимые для восстановления упражнения. Они выпустили около 500 пробных прототипов продукта, но до запуска отдельного стартапа дело так и не дошло. Впрочем, сам Дементьев признается, что бизнесом не интересуется, ему ближе изобретательство хоть в исследовательской лаборатории университета, хоть в крупной корпорации, но главное — придумать новое.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Архангельская. Е. Сенсоры и минироботы: что изобретает русский ученый в Массачусетсе // РБК.- 2017.- 2 нояб.- Режим доступа:

http://www.rbc.ru/magazine/2017/11/59e626b79a7947d5cb65ece2 [02.11.2017]

Студент МИФИ предложил определять опасные газы прибором на основе смартфона

© Пресс-служба НИЯУ "МИФИ"

Студент третьего курса Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" Дмитрий Севастьянов изобрел прибор для детекции углеводородных газов на основе смартфона, сообщает пресс-служба НИЯУ "МИФИ".

Устройство сможет использовать любой человек, предполагающий некую загазованность в помещениях, к тому предрасположенных. В первую очередь разработка предназначена для персонала, который проводит различные работы в подвальных зонах зданий, сооружений и в инженерных коммуникациях. Именно в этих местах, в случае плохой вентиляции, создается потенциальная опасность накопления углеводородных газов.

Прибор позволяет идентифицировать и определять концентрацию таких опасных и легковоспламеняющихся газов, как метан, пропан, угарный газ, водород. Регистрируемые данные выводятся на экран смартфона. Стоимость предлагаемого устройства существенно ниже используемых на предприятиях портативных газоанализаторов ("Сигнал", ШИ-10, ШИ-11).

© Пресс-служба НИЯУ "МИФИ"

Прибор для детекции углеводородных газов на основе смартфона

В настоящее время на предприятиях для определения объемной доли содержания в воздухе опасных газов и паров используются дорогостоящие газоанализаторы. Наряду с ними применяют индивидуальные газоанализаторы. Но последние рассчитаны на одновременное измерение концентрации всего одного-двух газов.

"Устройство Дмитрия Севастьянова позволяет определять концентрацию нескольких газов (пропан, метан, водород, угарный газ), а также измерять ряд физических параметров – например, температуру или влажность", – отмечает его научный руководитель, доцент НИЯУ "МИФИ" Наталия Ермолаева.

По словам самого изобретателя, устройство сопряжения выполнено на основе микроконтроллерного модуля RobotDyn UNO – аналога Arduino UNO, полностью совместимого с ОС Android.

"В состав прибора входят три аппаратных средства: смартфон; устройство сопряжения (модуль Arduino) в связке с датчиками измеряемых величин; канал связи модуля Arduino со смартфоном", – описывает свое изобретение Дмитрий Севастьянов.

Принцип работы прибора достаточно прост. Сначала включается модуль и устанавливается связь со смартфоном. При этом на смартфоне появляется диалоговое окно, где пользователь выбирает измеряемую величину, например – концентрацию метана.

Полученные данные отправляются по каналу связи на модуль Arduino. Модуль активирует соответствующий датчик (в нашем случае – датчик измерения концентрации газов) и обрабатывает полученные от него данные. Результат обработки отправляется на смартфон и выводится на его экран.

Далее, при отсутствии команд от пользователя, устройство циклически проводит измерения концентрации газа. Если пользователь выберет другую измеряемую величину (например, концентрацию пропана), устройство будет циклически проводить измерения этой величины по тому же алгоритму.

Измерительный функционал устройства определяется набором датчиков, подключенных к модулю. Оно поддерживает одновременную работу пяти датчиков, каждый из которых можно заменять благодаря принципу модульности. При установке нового датчика нужно лишь изменить код и перепрограммировать модуль.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Студент МИФИ предложил определять опасные газы прибором на основе смартфона // РИА Новости.- 2017.- 30 окт.- Режим доступа:

https://ria.ru/technology/20171030/1507812648.html [30.10.2017]