О конкурсе
Конкурс финансирования проектов по программе «УМНИК» от Фонда содействия инновациям проводится в рамках национальной программы «Цифровая экономика РФ». Он призван дать шанс молодым ученым рассказать о своих проектах, а также поддержать их коммерчески ориентированные научно-технические проекты. Каждый победитель получит 500 тысяч рублей на доработку и реализацию своей идеи. Всего на конкурс было подано 60 заявок.
Итоги конкурса были подведены 23 октября. По результатам конкурса грантов, четыре студента из ИТМО получат финансирование, будут участвовать в преакселерационной программе от Фонда содействия инновациям, а также получат возможность развивать свои проекты через программу поддержки стартапов на ранних стадиях развития «СТАРТ».
Мы поговорили с победителями и узнали о пользе и потенциале проектов, а также попросили их поделиться планами и рассказать, что дала им победа в конкурсе «УМНИК».
Проект «Разработка механизма локтевого сустава роботизированного протеза плеча»
Проект направлен на разработку модуля локтевого сустава, который можно использовать в протезе плеча. Его разработчик Ян Сундквист рассказывает, что ниша плечевых протезов практически пуста — в мире существует только две фирмы, которые их производят. Несмотря на это, в компании «Моторика» разрабатывают протез кисти, который Ян планирует объединить с модулем локтя для создания единого изделия — протеза плеча.
Ян Сундквист
выпускник магистратуры СУиР 2020 года, сотрудник «Международной лаборатории Биомехатроники и энергоэффективной робототехники ИТМО»
О команде
Наша команда состоит из меня как разработчика проекта и моего руководителя Ильи Чеха, генерального директора компании «Моторика», в которой я сейчас работаю стажером отдела инноваций. По ходу работы над проектом будут подключаться другие специалисты.
Об общественной пользе разработки
Целевая аудитория нашего проекта достаточно большая. К сожалению, многие люди сталкиваются с травмами верхних конечностей или рождаются с такими анатомическими особенностями. Проект нацелен на повышение качества и уровня их жизни.
Это не только устройство для взаимодействия с окружающим миром, но и профилактическое устройство, которое может помочь предотвратить дисбаланс мышц позвоночника и его последствия. Если у человека отсутствует какая-либо часть тела, в данном случае, рука или ее часть, на разные отделы позвоночника приходится разная нагрузка. Из-за этого начинают появляться перекосы, искривления и в дальнейшем протрузии, которые могут преследовать человека всю жизнь. Протез также помогает человеку не приобретать или не усугублять эти проблемы.
О дальнейших задачах
Протез — это индивидуальное изделие. Нельзя сделать один и сказать, что он подходит всем. Нам предстоит произвести анализ необходимых характеристик, которые нужны для готового изделия, потому что оно может быть полезным для разных людей разных возрастов. Нам предстоит решить, на какую целевую аудиторию будет нацелен первый прототип.
Для этого нужно определиться с его габаритами, параметрами и размером, без этого никуда. Мы также определим необходимую массу конечного изделия, некоторые особенности управления и прочие технические нюансы, которые учитываются при разработке конкретного продукта. Также, поскольку это механизм, нужно определиться с его грузоподъемностью, жесткостью и прочностью.
После этого мы проведем математическое моделирование и последующий анализ 3D-модели, а после разработаем прототип с применением технологий станков ЧПУ и металлообработки. Затем произведем тестирование, после которого — корректировку и разработку протеза.
Кроме механизма, в готовое изделие входит система управления и конструкция самого протеза. Мы стремимся к тому, чтобы в перспективе создать разработку с одновременным управлением локтевым суставом и пальцами руки.
О преимуществах разработки на мировом и российском рынке
В мире существуют и продаются похожие разработки, но в России, даже если попытки были, они не выходили на рынок и оставалось на уровне университетских лабораторий и студенческих работ. Многие мировые компании способны на то, чтобы разрабатывать протезы плеча, но их создание не является их приоритетным направлением.
По сравнению с полным объемом того, что делает компания, данный продукт занимает не такой большой процент по выручке и спросу для крупных фирм, которые в основном производят протезы. За счет этого, даже если разработка была осуществлена, с течением времени она не дорабатывается, управление протезом также основывается на старых технологиях.
Другие некрупные компании действительно пока не способны это сделать, поскольку им необходимо наработать бэкграунд, привлечь специалистов и создать что-то новое. Благодаря тому, что наша разработка будет российской, импортозамещение и удобная доставка позволят сделать изделие более дешевым и легкодоступным
О гранте в рамках программы «УМНИК»
Компания «Моторика» занимается производством протезов уже более пяти лет и с 2015 года присутствует на рынке. Они разрабатывают индивидуальные протезы для людей, занимаются их сборкой, наладкой и сервисным обслуживанием. Именно в этом месте есть все необходимое, чтобы разработать наш проект.
Условия конкурса «УМНИК» разрешают разрабатывать продукт на базе компании. Средства гранта пойдут на изготовление прототипа протеза — механизма, его тестовых моделей, закупку необходимых материалов и компонентов. Получение гранта имеет большое значение для меня лично. Я горю тематикой протезирования более трех лет и занимаюсь ею с конца третьего курса бакалавриата.
Проект «Разработка фотоотверждаемого материала для создания керамических изделий сложной геометрической формы методами 3D-печати»
В рамках проекта Павел Тальянов в составе группы разработал способ 3D-печати с использованием фотоотверждаемого полимера. Технология имеет широкое применение: в медицине, машиностроении для создания деталей двигателей, приборостроении для изделий технической керамики или аналитических чипов. Однако наибольший потенциал разработки ученые видят в стоматологии — она поможет печатать импланты.
Павел Тальянов
аспирант Нового физтеха ИТМО
О команде
У нас в команде несколько человек. Я отвечаю за химическую часть проекта, Сергей Ржевский — главный инженер и конструктор проекта, он делает приборы и занимается тестированием, а Екатерина Баранова — отвечает за маркетинг и экономическую составляющую. Мы начинали этот проект, когда учились в СПбГУ.
О проекте
Мы занимаемся 3D-печатью и работаем над конкретным фотоотверждаемым материалом. Мы используем его для печати на 3D-принтерах, которые также сами собираем. Мы заранее рисуем модель нужной нам формы в программе для 3D-моделирования. Материалы, которые обычно используют в лазерной 3D-печати, мягкие. Суть нашей задумки в том, чтобы создать фотоотверждаемый материал, который в результате постобработки при высокой температуре становился бы твердым. Это позволило бы приобретать необходимые прочностные характеристики печатным моделям.
О конкурентных преимуществах разработки
Сейчас в стоматологии используется технология CAD/CAM, когда модели создаются путем фрезерной обработки. От подобного подхода 3D-печать отличается аддитивностью — мы постепенно наращиваем объект и создаем его, а при CAD/CAM у нас есть, например, брусок, и мы вытачиваем из него объект, удаляя часть материала. Наша технология значительно дешевле — это первое преимущество. Второе — это то, что работа оператора на 3D-принтере менее сложная, чем работа на станке ЧПУ.
Все, что нужно, это нарисовать в программе модель или загрузить готовую и запустить принтер. Работать на фрезерном станке сложнее, то есть нужно обучать специалиста, что тоже ресурсозатратно. Еще одним преимуществом является то, что использовать 3D-печать — это быстро и при этом дешевле, чем CAD/CAM.
О планах
[Для демонстрации технологии] мы выбрали стоматологию, потому что это наиболее перспективная ниша для нашей разработки. С помощью нее мы планируем делать импланты, но на первых порах это могут быть учебные макеты, на которые есть спрос, или вставные элементы, например, виниры. В России для этого технологию 3D-печати сейчас не используют. Насколько я знаю, чем-то подобным занимаются в США, но это еще не распространено.
Сами 3D-принтеры — давно известная технология, которая уже вышла из-под патента. Мы планируем сделать свой состав, который мы будем использовать в этой печати. Возможно, получится запатентовать многостадийную технологию (цифровая модель-печать-обжиг). Также мы думали о том, чтобы в перспективе сделать свою линейку 3D-сканеров (также принтеров), которые будут сканировать ротовую полость и выдавать 3D-модель.
Нам предстоит проводить эксперименты, оптимизировать параметры печати 3D-принтера, доработать состав, технологию и настройки. Нужно многое доделать, но основа положена. Благодаря победе в программе «УМНИК» можно будет закупить дорогостоящие химические реактивы или новые компоненты для 3D-принтера — это основное. Победить в конкурсе нам помогло то, что было сделано много работы, проработаны все возможные аспекты разработки, на которых концентрирует внимание жюри, и хорошая команда.
Проект «Разработка модуля с сохранением последовательности потоков для Google ThreadSanitizer»
В рамках проекта Карина Дергун разрабатывает модуль тестирования многопоточного кода, который позволяет провести тестирование программного обеспечения и восстановить последовательность исполнения потоков, при котором произошла ошибка. В этом модуле используются различные алгоритмы перебора потоков для повышении эффективности поиска.
Карина Дергун
аспирант факультета программной инженерии и компьютерной техники
Я занимаюсь разработкой механизма по сохранению последовательности исполнения потоков в платформе для проведения fuzzing-тестирования, которая позволит восстановить ход исполнения программы, тем самым помогая разработчикам найти трудноотлавливаемые ошибки, связанные с многопоточностью. Уменьшая количество ошибок, мы повышаем качество программного кода и его надежность.
О команде
Нас двое — я и аспирант Университета ИТМО Олег Доронин. Олег занимается разработкой алгоритмов для тестирования многопоточных приложений с блокировками на неатомарных переменных и улучшением алгоритмов fuzzing-тестирования. Я занимаюсь разработкой функционала по сохранению трейса исполнения потоков, с этой темой и была заявлена на участие в конкурсе «УМНИК» .
Об актуальности проекта
Мы каждый день пользуемся гаджетами, слушаем музыку, строим маршруты, заказываем еду. Программы стали частью нашей жизни. Иногда в этих программах происходят ошибки. Не страшно, если из-за нее не отправилось сообщение или зависло приложение. Куда более неприятно, если навигатор завел вас не туда или интернет-магазин списал с вашего счета сумму, большую чем в чеке. Особенно страшно, если речь заходит о медицине, космосе или автономных системах управления.
Но мы люди и мы все совершаем ошибки, и пока код не начнут писать машины, нам необходимы инструменты для их поиска.
Планы
Пока этот инструмент предполагает работу только с кодом, написанным на С/С++, дальнейшие планы ― это большая работа по реализации поддержки данного инструмента другими языками программирования, такими как C#, Java, Kotlin.
Готовый продукт будет построен на платформе Google TS, но при этом он будет являться отдельным, самостоятельным инструментом. Предполагается сделать три версии инструмента с разными ценовыми уровнями.
Стандартный будет включать в себя сам модуль для проведения fuzzing-тестирования. Улучшенные алгоритмы для поиска ошибок типа ― дэдлок. И различные вариации перебора самих потоков.
Стандарт+ расширит стандартный набор, в нем добавлена поддержка атомарных переменных.
Премиум, в котором будет реализовано сохранение трейсинга исполнения потоков.
Проект «Потенциометрическая мультисенсорная система для неинвазивной диагностики раковых заболеваний»
Регина Белугина предложила систему потенциометрических датчиков, которые реагируют на состав исследуемой жидкости, в данном случае, мочи. Как отмечает автор, коммерческих аналогов разработки нет ни в России, ни на Западе. Результаты исследования обрабатываются методами машинного обучения, что позволяет определить статус человека относительно заболевания.
Основное отличие системы в том, что она не направлена на поиск отдельных соединений — индикаторов конкретных заболеваний. Система не ставит диагноз, но зато сможет показать, если с организмом что-то не так. При этом, по задумке исследователей, результат теста не должен зависеть от стадии заболевания, которое есть у человека.
Регина Белугина
аспирант факультета прикладной оптики
О команде
Эта разработка — совместный проект Университета ИТМО, института химии СПбГУ и военно-медицинской академии имени С. М. Кирова.
Об общественной пользе проекта
Практическая польза для общества будет заключаться в повышении уровня обследованности населения, у людей будет больше возможности начать лечение до того, как болезнь даст о себе знать на осязаемом уровне. Как следствие ― будет выше вероятность одолеть этот недуг.
О победе и перспективах
Конкурс «УМНИК» мне помог тем, что заставил взглянуть на этот вопрос со всех сторон: от возможных путей коммерциализации до конкурентов, что я бы не стала делать, если бы выполняла это в рамках научного исследования. Дальше я планирую развивать свои компетенции и наш проект.
В качестве результата реализации мы ожидаем получить готовый прототип и патент, с которым можно будет подаваться на «СТАРТ».
