Официально


На сайте Федерального агентства научных организаций (находится в процессе ликвидации) опубликованы методические рекомендации по предоставлению научными организациями, подведомственными ФАНО, наукометрических данных в Федеральной системе мониторинга результативности деятельности научных организаций, выполняющих НИОКТР. Рекомендации доступны по ссылке.



В ходе ПМЭФ подписан меморандум о сотрудничестве между Российской и Французской академиями наук. Партнеры займутся разработкой совместных научных проектов и программ, сообщает ТАСС.



Дмитрий Медведев вновь назначил Сергея Кравцова руководителем Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки.



Российский фонд фундаментальных исследований и руководство Калининградской области заключили на Петербургском международном экономическом форуме соглашение о проведении ряда конкурсов на проекты фундаментальных исследований в интересах региона в течение ближайших пяти лет. При подготовке соглашения научные организации области представили более 150 проектов в рамках 12 направлений научных исследований, сообщает пресс-служба РФФИ.




Новости № 21(2018)

Регионы


СНГ


Интердайджест




















Нежный робот. Машины умнеют и очеловечиваются.
Инновации
№ 3(2018)

19.01.2018

Роботы все больше становятся похожими на людей. И не только внешне. Профессор кафедры “Вычислительная техника” Юго-Западного государственного университета доктор технических наук Максим БОБЫРЬ занимается роботами, механизм работы которых напоминает функционирование нервной системы и мозга. Как выясняется, у них даже характер людской. Если ими управлять жестко, они выполнят свою работу неточно, а при мягком обращении сделают все на высоком уровне. Как молодой ученый, получивший на свои исследования грант Президента РФ, совершенствует своих “подопечных”? Какой подход использует при работе с “человечным” железом? 
- Мы разрабатываем нейронечеткие системы и программы для управления мехатронными комплексами, рассказывает Максим. - Это мобильные роботы для работы в агрессивных средах и обстановке, угрожающей жизни человека, роботы-манипуляторы, выполняющие различные складские работы, а также станки с ЧПУ для гибких автоматизированных производств. 
Для управления мехатронными комплексами используем микроконтроллеры (ATmega, Pic, Siemens) и программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). 
Чем интересны эти комплексы? Простотой реализацией нечетких моделей. Термин fuzzy (в переводе с англ. - “нечеткий”), предложенный в 1965 году математиком Лотфи Заде, - ключевой в нечеткой логике, помогает определить промежуточные значения между логическими “0” и “1”, свойственные оценкам: черное - белое, да - нет. Приведу не имеющий отношения к реальности пример, но хорошо поясняющий классическую модель логической системы: множество “молодой человек” заданное на интервале от 0 до 20 лет, говорит о том, что в 21 год молодой человек становится “пожилым”. В нечеткой модели человек в этом возрасте будет считаться молодым, но с 95% уверенностью.
При создании мобильного робота несложно задать модель его поведения: парковка (для автомобилей), поиск путей в замкнутых пространствах (перемещения в трубопроводе), движение внутри заданного контура (робот-пылесос), движение за объектом (управление с помощью жестов, распознавание лиц). Управлять можно как с помощью дистанционного пульта (от телевизора), так и в автономном режиме. Это умеют даже студенты-старшекурсники. 
Наш научный коллектив занимается автономным режимом управления мобильным роботом. Он предполагает отслеживание показаний сенсоров и в зависимости от их значений вычисление сигналов, передаваемых на приводы мобильного робота. Мы управляем разными параметрами. Это “время задержки сигнала” - расстояние, на которое переместится робот, а также “широтно-импульсная модуляция” - время, за которое робот продвинется на требуемое расстояние. 
Для построения простейших схем автоматики и робототехники используется микропроцессорная система Arduino. Она хорошо зарекомендовала себя при реализации небольших проектов. Однако для досконального погружения в мир микроконтроллеров необходимо научиться программировать передачу данных с помощью аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей, а также синхронизацию арифметических и логических операций. 
И тут на горизонте появляются Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Это цифровые микросхемы, состоящие из программируемых логических блоков (логические элементы “и”, “или”, “не”) и соединений между ними. Комбинируя взаимодействия между этими соединениями, инженеры-разработчики могут решать различные задачи. 
Сравним ПЛИС и Arduino. При использовании ПЛИС время вычисления сигнала на основе нечеткого вывода составляет около 2 микросекунд, а у Arduino - 2 миллисекунды: преимущество по времени - 3 порядка. Хорошо это или плохо, поясним на примере. Две микросекунды - две миллионные доли секунды, время очень маленькое. Мировой рекорд спринтера на стометровке - 9,58 секунды, то есть за 2 миллионных доли секунды он пробежит около 0,02 миллиметра. Реактивный самолет за это время пролетит 0,6 миллиметра, а вот ракета - 16 миллиметров. Разницу между Arduino и ПЛИС можно почувствовать, если сравнить бег спринтера и полет ракеты. 
- Где это будет использоваться?
- Нечеткие процессоры с высоким быстродействием, реализованные на ПЛИС, найдут широкое применение в системах технического зрения, например, для определения расстояний, распознавания номерных знаков и в системах, где необходима видеообработка с большой скоростью.
Нечеткие процессоры на Arduino позволят заменить дорогостоящее импортное оборудование на отечественные аналоги. Например, при автоматизации производств широкое распространение получили микроконтроллеры Siemens. Но вместо них можно использовать легко программируемые отечественные аналоги Arduino с дополнительным применением повышающих трансформаторов, увеличивающих напряжение с 5 до 24 вольт.
Другое направление - использование нечетких вычислительных моделей для расчета временных задержек. Например, при отладке робота-манипулятора, ловящего летящий теннисный шарик, мы столкнулись с проблемой. Когда мяч попадает в поле зрения лазерного датчика, происходит его мгновенный захват, но шарик не ловится. Почему? Центральная ось шарика из-за движения не совмещена с центральной осью пневматического схвата. Нужна небольшая задержка. Человек благодаря своему опыту легко подберет это значение, но машине необходим механизм принятия решений. Нечеткая модель рассчитала время задержки - 0,35 секунд - и робот-манипулятор стал ловить мячики со стопроцентной надежностью.
- Что означает мягкое или жесткое управление?
- Поясню разницу между этими терминами на конечном результате. Точность управления оценивается разностью между заданным значением управляемого параметра и текущим. Как известно, комфортная температура в комнате - плюс 24 градуса. Датчик зарегистрировал 22. Вывод: необходимо увеличить подачу тепла, чтобы добрать недостающие два градуса. Для этого применяют ПИД-регуляторы (пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор, устройство в контуре управления, используемое для уменьшения времени перерегулировки). Их управляющий сигнал состоит из трех слагаемых. Это вариант жесткого управления. 
Чтобы увеличить подачу тепла в автоматическом режиме, нужно изменить величину одного из слагаемых ПИД-регулятора. При управлении возможна перерегулировка, то есть мы можем получить на выходе системы значение выше заданного параметра: вместо 24 градусов в комнате станет 25, перерегулировка - один градус. Чтобы избежать режима перерегулировки, необходимо более плавное изменение результирующей переменной. Для этого нужно увеличивать число регулируемых параметров, в мягких нечетких моделях - до 25. Это и есть мягкое управление. 
- Вы используете адаптивные нейронечеткие обучающие системы. Что это такое?
- Это приближенный аналог работы нервной системы и мозга человека. Нервные волокна человека способны передавать электрические импульсы между нейронами. То же самое и в искусственных нейронных сетях: механизм принятия решений аналогичен работе мозга человека. Процесс принятия решений в нейронечеткой системе можно записать в виде последовательной цепочки математических действий. Для исключения режима перерегулировки в нейронечетких сетях используют специальные алгоритмы их обучения.
- Вы работаете один или руководите командой?
- Работаю с командой моих аспирантов Юго-Западного государственного университета. Это аспиранты кафедры “Вычислительная техника”: Сергей Кулабухов, Алексей Якушев, Марина Лунева, Александр Дородных, Иван Масленников и ребята из Йемена Даим Нассер и Мухамед Абдуллджабар. Аспиранты в основном решают задачи по проектам гранта Президента РФ и государственного задания.
Я занимаюсь координацией исследований. Каждый аспирант выполняет работу со своим устройством. Чтобы не изобретать велосипед, в первую очередь мы изучаем современные достижения. Анализируем литературные источники из российских (elibrary.ru) и международных (Elsevier и Springer) баз, а также из российских (ФИПС) и американских (USPTO) патентных баз. Определяем характеристики известных устройств и пытаемся их улучшить. Аспиранты предлагают элементную базу для решения конкретной задачи. Затем создаем программное обеспечение, программируем робота, исследуем режим его работы и смотрим, какое из предложенных решений имеет лучшие характеристики.
Результаты экспериментальных исследований публикуем в ведущих российских и мировых журналах и представляем на научных форумах. В мае прошлого года мы провели 13-ю международную конференцию по разработке и проектированию оптико-электронных приборов “Распознавание-2017”.
Под моим руководством подготовлены пять кандидатских диссертаций. Я горжусь достижениями своих учеников. Аспирант Сергей Кулабухов - обладатель стипендии Президента России. Аспирант Алексей Якушев - бронзовый медалист одного из всероссийских хакатонов - конкурса по созданию программного обеспечения для управления роботом.
- Кто ваши потенциальные потребители?
- Машино- и приборостроительные предприятия, автоматизирующие свое производство. Мы сотрудничаем с компаниями из Курска. На ОАО “Авиавтоматика” и “18 ЦНИИ” находятся филиалы нашей кафедры. Магистранты и аспиранты посещают лаборатории предприятий. Ведущие специалисты ставят научно-технические задачи, которые молодежь пытается решить. Одно из перспективных направлений - участие в проекте по разработке беспилотных автомобилей “Зимний город”. Беспилотный автомобиль - это суперкомпьютер на колесах, он проводит обработку информации, поступающей от лазерных дальномеров, видеокамер. Мы как раз и занимается разработкой подобных систем.
- Что планируете делать в дальнейшем?
- Хотим сократить время работы нечеткого механизма для ПЛИС в три раза и более, создать систему технического зрения и программное обеспечение, обрабатывающее видеосигнал на базе ПЛИС (Nexys Video Artix-7) для управления роботами. Другая задача - экспериментальные исследования наших устройств. Например, при разработке мобильного робота исследуем экстремальные режимы работы микропроцессоров и электронных компонентов, из которых он состоит. Arduino Unо из-за ограниченного объема памяти не способен обрабатывать нечеткие модели. ПЛИС работает только с целочисленными данными, поэтому операция деления требует разработки специальных алгоритмов. Исследуем работу спроектированного мобильного робота или робота-манипулятора. При прохождении мобильным роботом замкнутых пространств определяем, какой из алгоритмов нечеткого вывода приводит к выполнению задачи, причем за минимальное время.
Ну, и стоит еще одна - практически нерешаемая - выспаться.
Беседовал Василий ЯНЧИЛИН
Фото предоставил Максим Бобырь


 

Отзывы

Чтобы оставить отзыв необходимо авторизоваться или зарегистрироваться



 

Статьи на тему

В оправе! В САО установили реконструированное зеркало.
В Специальной астрофизической обсерватории РАН завершилась самая ответственная и трудоемкая операция - замена главного зеркала шестиметрового телескопа БТА (Большой телескоп азимутальный). /№ 21(2018)
Всё для города. Якутским ученым есть что предложить муниципальному хозяйству.
Каток из полимера, пластиковые мосты, зарыбление городских озер, использование подземных вод в качестве питьевой воды, создание карты сейсмического районирования Якутска - так выглядит список проектов, которые готовы реализовать в интересах города якутские ученые. /№ 21(2018)
Светит, но не греется. Новый материал пригодится в космосе, под водой и на кухне.
Группа химиков Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) выявила катализаторы, которые при добавлении к силикону придают ему новые свойства: материал начинает светиться в темноте, а его термоустойчивость повышается до 320°С. Результаты исследований опубликованы в журнале Королевского химического общества Великобритании Catalysis Science and Technology. /№ 21(2018)

Новости


Российский национальный доклад о внедрении инструментов Болонского процесса получил положительную оценку на 10-й конференции министров образования стран-участниц Болонского процесса в Париже. Это свидетельствует об успешной интеграции России в европейское пространство высшего образования, говорится в релизе пресс-службы Минобрнауки.



Изменения в законе об образовании, которые касаются изучения государственных языков российских регионов на добровольной основе, примут только тогда, когда все формулировки документа поддержат все без исключения, в том числе представители руководства национальных республик. Об этом сказал в интервью Российского агентству правовой и судебной информации глава Комитета Госдумы по образованию и науке Вячеслав Никонов.



Установки типа megascience надо строить в России для решения масштабных научных задач и привлечения в Россию лучших ученых со всего мира, сказал на XXII Петербургском международном экономическом форуме в беседе с корреспондентом ТАСС глава Министерства науки и высшего образования Михаил Котюков.



МГУ им. М.В.Ломоносова подготовит для Министерства науки и высшего образования свои предложения по поводу того, как сохранить связь между общим и высшим образованием после реорганизации Минобрнауки. Об этом ТАСС в кулуарах ПМЭФ сообщил ректор университета Виктор Садовничий.



Первый этап формирования Министерства науки и высшего образования РФ может быть скоро завершен, сообщил ТАСС министр науки и высшего образования Михаил Котюков.



Жюри международного комитета по присуждению XVI премии «Глобальная энергия» составило шорт-лист претендентов на награду, отобрав в него десять ученых. Их имена огласил во время панельной сессии «Наука делает то, что не может сделать политика» Петербургского международного экономического форума член международного комитета по присуждению премии Рае Квон Чунг.



Упраздненному Федеральному агентству научных организаций удалось выстроить конструктивную работу с Российской академией наук, отметил в беседе с корреспондентом ТАСС экс-руководитель ФАНО, министр науки и высшего образования Михаил Котюков.



Конференции


Шесть дней – с 29 мая по 3 июня - продлится II международная научно-практическая конференция «Игровая культура современного детства». И если первый день пройдет в формате привычных докладов и лекций, то остальные пять станут экспериментом. На площадках интерактивного фестиваля «Да-Игра!» ученые в области детской психологии и педагогики проведут мастер-классы и открытые лекции для специалистов и для родителей.

II Всероссийская научно-практическая конференция “Совершенствование системы взаимодействия Российского фонда фундаментальных исследований и субъектов Российской Федерации в вопросах проведения региональных и молодежных конкурсов”

Пятая конференция разработчиков российских операционных платформ «OS DAY. Надежность» состоится 17-18 мая 2018 г. в Москве, в главном здании Российской академии наук. Основной темой для обсуждения среди теоретиков и практиков системного программирования и разработки ОС станет вопрос надежности. Участники рассмотрят методы проектирования и разработки надежных платформ, инструментальные средства обеспечения надежности программно-аппаратных систем как на этапе разработки, так и на этапе эксплуатации.

Текущие конкурсы


Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии рудных месторождений, петрографии минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН) объявляет конкурс на замещение вакантной должности

Конкурс 2018 года на лучшие научные проекты междисциплинарных фундаментальных исследований по теме “Фундаментальные проблемы создания композиционных материалов и технологий для аэрокосмической отрасли” (“мк”)

Конкурс 2018 года на лучшие научные проекты междисциплинарных фундаментальных исследований по теме “Углеродные наноструктурированные материалы” (“мк”)

Конкурс 2018 года на лучшие научные проекты междисциплинарных фундаментальных исследований по теме “Современные проблемы фотоники инфракрасного диапазона” (“мк”)

Конкурс 2018 года на лучшие научные проекты междисциплинарных фундаментальных исследований по теме “Междисциплинарные проблемы моделирования, синтеза, формирования, модификации, исследования и прогнозирования структуры и свойств натуральных, искусственных, синтетических и природоподобных волокон” (“мк”)

Вакансии


13.04.2018
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Московский физико-технический институт (государственный университет)” объявляет конкурс на замещение должностей педагогических работников, относящихся к профессорско-преподавательскому составу

02.03.2018
объявляет конкурс на замещение вакантных должностей:

17.11.2017
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии рудных месторождений, петрографии минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН) объявляет конкурс на замещение вакантной должности...




опрос

Какие рубрики нашей газеты Вам наиболее интересны?




Copyright 2010
Главная страница   |   О газете  |  Партнеры  |  Команда Поиска  |  Вакансии