Изобретения курских ученых
Очки-переводчики, клавиатура, распознающая почерк владельца, экзоскелет, делающий человека в несколько раз сильнее, и даже роботы – все это разработки курских ученых. Мы побывали в лабораториях, где создают будущее.
Как слышать глазами
Очки, позволяющие увидеть звук, придумали ученые КГУ. Специальные полупрозрачные дисплеи, из которых изготовлены линзы, подкрашивают источник звука в разные цвета. Частота звука привязана к цветовому спектру: высоким тонам соответствуют сине-фиолетовые оттенки, низким – красные, а яркость цветовой вспышки зависит от громкости.
Кому могут пригодиться необычные очки? В первую очередь людям, потерявшим слух. Гаджет не только может заменить слуховые аппараты, но по некоторым показателям будет их значительно превосходить. «Большинство существующих сегодня приспособлений лишь усиливают звук, – отмечает руководитель проекта Леонид Крыжевич, доцент кафедры матанализа и прикладной математики, кандидат технических наук. – Программа, разработанная нами, выделяет значительные звуки, делая их контрастнее и очищая от фоновых шумов». Для слабослышащих в дужки очков будут встроены специальные наушники. Те, кто лишился слуха полностью, могут ориентироваться по изображению.
Уникальные программы, разработанные курскими учеными, уже прошли испытания. В лабораторию пригласили людей, имеющих проблемы со слухом. Перед каждым ставили два экрана, работающих по аналогии с линзами очков. Испытуемые не только реагировали на «цветные звуки», но и после небольшой практики могли описать их характер. Слабослышащие куряне, участвующие в эксперименте, отметили, что такие очки значительно упростят им жизнь.
Сейчас ученые работают над прототипом своего изобретения. Для его создания необходимо около 400 тысяч рублей. Самая дорогая деталь – OLED-дисплей, который заменит привычную линзу очков. Это гибкий полупрозрачный экран, совмещающий достоинства обычной линзы и компьютерного монитора. В оправе очков будут спрятаны микрофон и наушники. А компьютерная начинка уместится в небольшой коробочке размером с мобильный телефон – ее можно будет носить в кармане или на поясе. В будущем, при серийном производстве, покупателю гаджет обойдется примерно в 30 тысяч рублей. Причем его выпуск можно наладить на одном из курских предприятий, считают разработчики.
Параллельно они усовершенствуют свое изобретение. Например, миниатюрная видеокамера, встроенная в оправу, может записывать все, что видит человек за день. А дома, в спокойной обстановке, владелец очков сможет «перемотать» изображение, чтобы вспомнить самые важные эпизоды.
Но самое интересное, что разработчики смогут «научить» устройство анализировать речь. Текстовая информация будет отображаться на дисплее рядом с говорящим человеком. Подстрочник может оказаться незаменим не только для слабослышащих людей. Ученые работают над программами-переводчиками. А значит, очки пригодятся путешественникам: они помогут общаться с иностранцами и избавят от необходимости учить несколько языков.
Клавиатура, распознающая почерк
Очки-переводчики – лишь одна из десятка разработок кафедры матанализа и прикладной математики КГУ. Технологией вычисления объема тела по двум проекциям заинтересовались медицинские учреждения. Специальная программа позволяет строить трехмерные изображения внутренних органов без дорогостоящего оборудования, используя данные ультразвуковой диагностики или рентгеновские снимки. А медсестрам пригодились бы очки, при помощи которых можно увидеть вены пациентов. Аналог есть, но он использует «мягкий» рентген. Прибор курян сканирует температуру человеческого тела. За счет движения крови температура артерий и вен несколько выше, чем окружающих их тканей. За счет этой разницы и возможно наглядно показать кровеносные сосуды.
Целая серия новшеств значительно облегчит жизнь автолюбителям. Магнитный парктроник, по мнению разработчиков, эффективнее существующих аналогов. Инфракрасные фары вместе со специальными камерами могут быть незаменимы при вождении ночью, а обычные камеры, установленные на боковые зеркала автомобиля, сделают обгон безопаснее.
А скольких домашних конфликтов помогло бы избежать устройство, позволяющее двум людям одновременно смотреть разные телевизионные каналы. Причем не «картинку в картинке», а полноценное изображение. Все, что для этого необходимо, – 3D-телевизор, стандартные очки к нему и особая программа, которую можно загрузить с флешки.
Некоторые курские разработки уже нашли применение на практике. Так, новый алгоритм сжатия изображений используют в беспилотниках МЧС. Он позволяет передавать значительно больше кадров в минуту, при этом качество картинки при обработке страдает меньше, чем при переводе в привычные JPEG.
Программой распознавания «компьютерного почерка» человека заинтересовалась компания «Самсунг». Технология позволяет узнать пользователя по тому, как он набирает текст на клавиатуре. Оказалось, такой «почерк» уникален в той же степени, как обычный, или, скажем, отпечатки пальцев. «Когда человек набирает текст на клавиатуре, у него одновременно задействуется порядка 40 различных мышц. Каждый их использует по-разному и с разной силой, – рассказывает Леонид Крыжевич. – Важную роль имеет и время поиска клавиш, хотя этот фактор зависит от обучаемости человека. А вот нажатие каждой клавиши длится несколько микросекунд и является уникальным».
Скорость набора может меняться в зависимости от размера и типа клавиатуры, но вся сумма показателей поможет идентифицировать пользователя вне зависимости от того, каким устройством он пользуется. Программа может применяться в образовании, на режимных объектах и даже в банкоматах, определяя «почерк» человека при наборе PIN-кода. Ожидается, что уникальный продукт будет выпущен на рынок уже в следующем году.
Экзоскелет проходит испытания
Робот-разведчик, экзоскелет, махолет, подводные исследователи и даже прыгающие роботы... Это лишь малая часть изобретений студентов и ученых Юго-Западного госуниверситета.
Сейчас повышенное внимание приковано к разработке экзоскелета – устройства, предназначенного для увеличения силы человека за счет внешнего каркаса. Реализация проекта стала возможна благодаря победе в конкурсе Российского научного фонда. Тогда на получение гранта поступило порядка 400 заявок, но лишь некоторые инновационные разработки были признаны перспективными и получили финансирование. ЮЗГУ оказался в числе победителей.
– У экзоскелета три ключевых направления, – замечает кандидат технических наук Андрей Яцун, заведующий робототехнической лабораторией ЮЗГУ. – Это медицинское и реабилитационное, индустриальное – применение на производстве, где работают с большими грузами, и третье направление – военное. Сейчас проходят первые тестовые испытания данного устройства.
Прежде чем приступить к практике, специалисты ЮЗГУ на протяжении многих лет собирали материал, работали над математическим моделированием, изучали разработки коллег. Ведь самый первый образец экзоскелета был создан еще в 1960-х годах. Однако пользы то устройство не принесло, поскольку весило почти 700 килограммов. Даже пришлось отказаться от его испытания на людях – при небольшом усилии железная рука делала резкое неконтролируемое движение, способное нанести вред. Однако ученые всего мира не оставили идею создания экзоскелета, периодически представляя свои разработки.
– В Японии и США созданы полноценные устройства, но говорить, что они уже функционируют и используются на практике, нельзя, – поясняет Яцун. – То есть задача по созданию экзоскелета до сих пор полностью не решена.
Удастся ли курским ученым справиться с ней, станет ясно в 2016 году, когда планируется завершить прототип экзоскелета. Сейчас разработчики «учат» изобретение слушаться человека, улавливать сигналы мозга и выполнять поступившие команды.
Работа ведется параллельно над созданием облегченной и полноценной версий экзоскелета. Первая предназначена для людей с ограниченными возможностями здоровья и нарушениями в работе опорно-двигательного аппарата. В этом варианте экзоскелет просто помогает человеку, снимая 30–50% нагрузки на мышцы и суставы. Такой механизм будет высокоэффективен и на производстве, позволяя рабочим поднимать тяжести без усталости и вреда для здоровья.
Полноценная версия предназначена для выполнения более сложных задач. Так, при его помощи человек сможет поднять 100–150 килограммов и перенести груз на большое расстояние. Также такой экзоскелет позволит восстановить движение парализованных людей. «Не человек будет носить экзоскелет, а наоборот», – поясняют разработчики.
Еще ученые и аспиранты ЮЗГУ продолжают создавать роботов, предназначенных для мониторинга окружающей среды. Одни способны забираться в труднодоступные места, приносить какой-либо предмет или пробы грунта. В разработке находятся прыгающие роботы. Такой алгоритм передвижения позволяет аппарату, видя перед собой препятствие, не объезжать, а перепрыгивать его.
Не меньший интерес вызывает автономный подводный робот-разведчик, аналогов которому пока на российском рынке нет. Этот аппарат длиной около полутора метров способен передвигаться под водой со скоростью до трех метров в секунду и проводить разведку на глубине до 30 метров с помощью камеры, датчиков экологического мониторинга, магнитного поля и другой умной начинки. Разработчикам и этого показалось недостаточно – их изобретение также способно доставлять небольшие грузы. Такой робот найдет применение во время проведения водолазных работ – ведь он способен забраться в не доступные для человека места, а также при диагностике плотин.
Ирина ТРЕТЬЯКОВА, Марина ВЕБЕР
Вверх▲
Отзывы читателей (0)
Написать отзыв▼
Архив рубрики / Другие статьи этого номера 11 (1065) от 10 марта 2015 года
региональный парламентвесна идёт!никто не забытбратья-славянеюный геройтрагедия неделипроисшествияпроисшествияпроисшествияпроисшествияпроисшествияу канатов рингав шаге от финалаа в это время...знай наших!межсезоньеблагие намерения
будь здоров! • рекламаФизкультурно-оздоровительный комплекс «Юго-Западный»: от йоги и плавания до детской студии танцев
прокурор объясняеттрудовой кодекс
спецрепортаж «ддд»
человек и его делочтобы помнилик 70-летию победысила природысезонное
лицо номера • реклама
