5 винаходів українських школярів, які можуть покращити життя іншим
У жовтні учні Малої академії наук вибороли 13 золотих медалей, 5 срібних і дві спеціальні нагороди на конкурсі для молодих винахідників INOVA.
Цей захід – найстаріша виставка винаходів у Європі, яка вже впродовж 50 років об’єднує талановитих винахідників і дослідників з усього світу.
Українські школярі вразили своїми розробками – системою альтернативної пожежної сигналізації, яка сповіщатиме людей про пожежі; віртуальною лабораторією екологічного моніторингу, яка оцінює рівень забрудненості повітря та іншими.
У тексті ми розповімо про розробки переможців – практичні та змінотворчі.
Що таке INOVA?
INOVA (International Innovation Show) – це міжнародна виставка винаходів, яка проходить з 1971 року в Загребі, Хорватії. INOVA – один з найдавніших наукових івентів світу.
Щороку конкурс збирає винахідників з Європи, країн Азії та Океанії, Африки, Північної та Південної Америки. Журі виставки – науковці, підприємці та винахідники з Великої Британії, Тайваню, Судану, Малайзії, Польщі й Ірану.
 |
| Учасники INOVA від України |
За словами Євгена Кудрявця, заступника директора з управління стратегічними проєктами та міжнародних відносин МАН, участь у INOVA – можливість для юних українських дослідників представити свої проєкти всьому світу.
Діти отримують цінний фідбек від суддів стосовно удосконалення проєктів, знаходять менторів чи навіть інвесторів для постійної співпраці, зустрічають однодумців, з якими перетворюють наукове дослідження на перспективний стартап.
"Цей досвід стане у пригоді і за декілька років, коли сьогоднішні школярі будуть подаватися на європейські стажування, боротися за гранти для своїх проєктів чи просто шукати роботу після отримання дипломів.
Запис у CV чи проєктній заявці про перемогу на найстарішому та одному з найбільших інноваційних шоу Європи буде значною конкурентною перевагою, а отримані навички вирізнять їх з-поміж інших претендентів", – додає він.
Дар’я Цинда. Винайшла комплекс альтернативної пожежної сигналізації
Проєкт Дар’ї – система, яка складається з бази даних, мобільного застосунку, розумних сирен і смартдатчиків.
Вона набагато дешевша й ефективніша за аналоги, що вже є на ринку. На INOVA 2021 за свій винахід дівчина здобула золоту медаль у секції "Безпека й охорона" та спеціальну нагороду IBS Global Certificate of appreciation.
 |
| Дар’я Цинда |
Як виникла ідея?
Дар’я розповідає, що до створення проєкту її підштовхнула пожежа 2019 року в будинку Асвадурова в Одесі. Тоді через відсутність пожежної сигналізації та проблеми з евакуацією загинули 16 людей, а ще 32 – постраждали.
Дівчину дуже вразила подія, тож вона почала докладніше вивчати статистику трагедій, пов’язаних із пожежами.
Тоді вона дослідила звіт ДСУ України та дізналася, що лише за 2019 рік у населених пунктах та на об’єктах було зафіксовано 95 915 пожеж, де загинули 1 902 людини та 1 519 отримали травми.
"У моїй школі також не було нормальної пожежної сигналізації, адже якісні системи досить дорогі, на них не виділяють бюджет. А ті, що дешевші, часто виходять з ладу або спрацьовують, коли пожеж немає.
Тому я захотіла розробити нову систему, яка сповіщатиме людей про пожежі, допомагатиме швидко проводити евакуацію й водночас буде набагато дешевшою та працюватиме коректно", – розповідає дівчина.
Дар’я працювала над проєктом поетапно. Спочатку разом зі своїми науковими керівниками – Бондаренко Ліною Миколаївною та Грибом Максимом Миколайовичем – вона винайшла базову систему. Згодом дівчина модернізувала винахід і розробила два прототипи сирени, один із яких працює навіть без інтернету.
Як працює розробка?
Дар’я власноруч створила мобільний застосунок із назвою "Пожежна безпека". У ньому є два доступи:
- адміністративний – для людини, яка відповідає за пожежну безпеку в організації та може реєструвати інших користувачів;
- користувацький – режим, у якому на головному екрані розміщена кнопка "тривога".
Якщо людина помічає десь пожежу, то відкриває застосунок, натискає на кнопку тривоги та передає сигнал на телефони всіх людей, які перебувають у цій установі та встановили застосунок.
Користувачі бачать сповіщення з текстом "УВАГА, ПОЖЕЖНА ТРИВОГА, ПРОСИМО ПОКИНУТИ ПРИМІЩЕННЯ". Водночас програма надсилає сигнал і на розумні сирени, що встановлені на кожному поверсі, – вони голосно проговорюють такий самий текст.
Застосунок постійно працює у фоновому режимі і через малу кількість функцій майже не впливає на батарею й забирає менш як 1% заряду за 8 годин.
У місцях із підвищеною небезпекою чи рідковідвідуваних місцинах встановлюють ще смартдатчики диму, які спрацьовують під час пожежі. Окрім цього, програма надсилає дані в пожежні частини – черговий отримує сповіщення, що почалася пожежа, та може скерувати екіпаж для допомоги.
 |
| Застосунок постійно працює у фоновому режимі і через малу кількість функцій майже не впливає на батарею й забирає менш як 1% заряду за 8 годин |
Які проблеми розв’язує програма?
Дар’я розповідає, що використовувати такий пожежний комплекс можуть освітні заклади, багатоповерхові житлові будинки, торгівельні центри, офісні будівлі й інші об’єкти, у яких перебуває багато людей. Систему також можна досить легко змінювати, щоби повідомляти не лише про пожежі, а й про інші небезпеки, як-от замінування.
Ще одна перевага системи – бюджетність. Стандартизовані системи коштують сотні тисяч доларів, а вартість комплексу дівчини виходить набагато меншою.
Витрати залежать від масштабів: датчики коштують сотні доларів, одна сирена – приблизно 30–40 доларів, а доступ до мобільного застосунку – безоплатний.
Як планує розвивати проєкт?
Розробку дівчини вже рік використовує її рідна школа. Для масового впровадження такої системи потрібно отримати патент і ліцензію – цим винахідниця планує займатися в наступні декілька років.
Окрім цього, Дар’я хоче створити власну команду – у перспективі залучатиме технічних спеціалістів, які розроблятимуть розумні сирени.
Ірина Бобкова. Створила застосунок для редагування фотографій
Проєкт Ірини – це програма, яка редагує фотографії – видаляє на них усі рухомі об’єкти та залишає тільки статичні.
Якщо вам необхідно прибрати зі світлини людей, машини або птахів, то не потрібно користуватися складними фоторедакторами – застосунок за 30 секунд автоматично зробить фото "чистим". На конкурсі INOVA 2021 Ірина здобула золоту медаль у секції "Комп’ютерні технології".
 |
| Ірина Бобкова |
Як виникла ідея?
"Ідея створити такий застосунок виникла в мене два роки тому, під час подорожі до Львова. Тоді я зробила красиву фотографію біля якоїсь будівлі, але в кадр потрапили незнайомі люди.
Уже вдома за допомогою фотошопу я почала видаляти їх із фото, але зображення виходило негарним, неякісним і з розмитим тлом. Тоді я подумала: а чому досі не існує програми, яка розпізнавала б на фото зайві об’єкти чи предмети та відразу їх видаляла б?", – згадує Ірина.
Зі своєю ідеєю дівчина прийшла в Черкаську МАН до наукового керівника – Білогородського Юрія Сергійовича.
Вони вирішили втілити її задум у життя та почали продумувати алгоритм та інтерфейс майбутньої програми. Уже за кілька місяців з’явився перший прототип застосунку.
Як працює програма?
Застосунок Ірини має такий алгоритм: він створює 30 фотографій протягом 30 секунд, потім вибирає перший піксель із кожного фото, відфільтровує їх за яскравістю від найменшого до найбільшого та вибирає центральний елемент із відсортованого списку.
Далі програма робить те саме з другими пікселями – бере другий піксель першої фотографії, другий піксель другої фотографії… другий піксель тридцятої фотографії.
Система знову сортує їх і вибирає центральний елемент – так вона обробляє кожен піксель.
Механізм роботи можна побачити на схемі: червоні точки – статичні об’єкти, а білі – рухомі. Програма спочатку працює з першими червоними точками.
Виходить: червона червона червона червона. Отже, на кінцевому фото маємо червону точку. Потім біля червоної праворуч: 1 – чорна, 2 – чорна, 3 – чорна, 4 – біла. Програма сортує їх за яскравістю й бере центральний елемент. На виході маємо чорну точку. Завдяки цьому як наслідок виходить "чисте" фото.
 |
| Як працює програма на прикладі червоних точок |
Які проблеми розв’язує програма?
Від самого початку головною метою розробки було просто принести людям радість і задоволення від фотографування.
"Оскільки багато людей досить часто подорожують і роблять фото в людних місцях, вони потребують швидкої обробки цих світлин без зайвих зусиль і особливих навичок. Моя програма розв’язує це завдання та значно полегшує їм життя", – коментує дівчина.
Із часом винахідниця зрозуміла, що цільовою аудиторією застосунку можуть бути не лише туристи, а ще й блогери, фотографи, дизайнери, архітектори, а також фахівці, які займаються промисловим і ландшафтним дизайном, 3D-моделюванням.
Наприклад, якщо архітектор проєктує будівлю та використовує в роботі фотографії вже наявних об’єктів, то програма прибере з них усі зайві елементи та полегшить йому роботу.
Що буде далі з проєктом?
Наразі Ірина разом із науковим керівником допрацьовують інтерфейс програми, щоб усунути всі недоліки. Протягом наступних декількох років дівчина планує підготувати застосунок для публікації у Play Market, а згодом – створити адаптовану версію для iOS.
Окрім цього, винахідниця планує й надалі брати участь у змаганнях і конкурсах, залучати інвестиції та розширювати команду – для запуску застосунку їй потрібні програмісти та product-менеджери.
Ірина каже, що відкрита до пропозицій і не проти співпрацювати з приватними компаніями, які готові вкладатися в молоді технологічні стартапи.
Олександр Борило. Винайшов ефективний метод дисипації промислових викидів
Розробка Олександра – маятниковий дисипатор – пристрій, що зупиняє потоки рідини або газу з високою енергією.
Його можна використовувати на гідроелектростанціях і для захисту морських споруд, а його особливості – це невелика вага та безшумність. На INOVA 2021 хлопець здобув золоту медаль у секції "Конструкції, машини, видобуток корисних копалин".
 |
| Олександр Борило |
Як виникла ідея?
Олександр почав роботу над проєктом ще 3 роки тому, під час навчання у Львівському фізико-математичному ліцеї.
Від свого наукового керівника, Колдуна Віктора Петровича, хлопець тоді дізнався про проблему, з якою впродовж десятків років стикаються фабрики та заводи.
Якщо воду під високим тиском випускають із посудини, вона фактично "вистрілює" на великій швидкості, і її потрібно якось зупинити. Такий виклик постає перед організаціями, які не мають змоги скинути рідину або газ у якусь водойму, наприклад, річку або море.
Проблема зацікавила хлопця, і він почав досліджувати питання. Згодом винайшов метод, який зупиняє потоки рідин і газів ефективніше за інші.
Як працює винахід?
Девайс має вигляд маятника зі зміщеним центром мас. Всередині нього є виступ, який розділяє потік води на два, ті розгортаються та вдаряються один в одного.
 |
| Розробка Олександра – маятниковий дисипатор – пристрій, що зупиняє потоки рідини або газу з високою енергією |
Цей виступ запобігає передчасному зношуванню маятника-дисипатора, адже зазвичай термін роботи таких пристроїв невеликий – ремонтувати їх потрібно приблизно раз на пів року, а заміняти – кожні 3–5 років (залежно від агресивності середовища).
Виступ всередині дисипатора має такий вигляд:
 |
Які проблеми розв’язує винахід?
"Мій прилад поліпшує життя своєю безшумністю – це особливо актуально для працівників фабрик і людей, які живуть поблизу виробництв. Це надважливо, адже шум не просто впливає на ефективність і продуктивність співробітників, а ще й на їхнє здоров’я – нервову систему та слух", – розповідає Олександр.
Проєкт допомагає ефективніше використовувати ресурси. Запропонована модель винаходу в 8 разів легша за стандартний аналог – важить 450 кг. Це значно зменшує витрати на виробництво і експлуатацію приладу.
Водночас пристрій ще й менше зношується завдяки особливій конструкції всередині.
Що буде далі з проєктом?
Олександр уже запровадив свій маятник у роботу машинобудівної компанії, щоби знизити понаднормовий рівень шуму. Це дало результат – під час заводських випробувань нового гасія рівень створюваного шуму був настільки менший від стандартного для компанії, що його неможливо було зафіксувати з відстані понад 5 метрів.
У майбутньому такі конструктивні рішення можуть використовувати й інші підприємства, які створюють надлишковий шум через імпульсні викиди.
Софія Павлова. Створила віртуальну лабораторію екомоніторингу
Розробка Софії – це віртуальна лабораторія екологічного моніторингу, яка оцінює рівень забрудненості повітря.
У цій системі користувач отримує інформацію про стан повітря у зрозумілій формі. На INOVA 2021 дівчина здобула золоту медаль у секції "Молоді винахідники".
 |
| Софія Павлова |
Як виникла ідея?
Ідея проєкту з’явилась у дівчини два роки тому. Тоді кілька тижнів поспіль Київ був оповитий смогом – на вулицях стояв густий туман і їдкий запах гару.
А Софія саме планувала свою участь у конкурсі-захисті дослідницьких робіт МАН, тож разом із науковим керівником вирішила досліджувати забруднення повітря.
"У нас є багато систем для оцінки якості повітря, карт забрудненості повітря, телеграм-ботів на цю тему, однак здебільшого вони складні для користувача, оскільки виводять інформацію без пояснення. Я ж вирішила розв’язати цю проблему та створити справді зрозумілу програму", – ділиться Софія.
Як працює ця технологія?
Лабораторія екомоніторингу складається з програмного забезпечення та апаратних складових. Це вимірювальна система з мікроконтролером із сенсорами, датчиками якості повітря, дроном і роботизованою машинкою з корисним навантаженням.
Особливість цієї системи полягає в тому, що вона збирає дані не тільки зі стаціонарних датчиків, а ще й із повітря та важкодоступних місць. Наприклад, дрон, що його розробила дівчина, невеликий за розміром і вміщується в долоню, однак має радіус дії 15–20 м.
Саме тому з його допомогою можна потрапити у шпаринку або трубу на заводах і підприємствах. Це допомагає моніторити якість повітря та її відповідність допустимим нормам на виробництві.
Дрон збирає, аналізує та заносить у базу даних інформацію з різних джерел і виводить її користувачу в зрозумілій формі через API – прикладний програмний інтерфейс.
Які проблеми розв’язує програма?
Софія розповідає, що має місію – зробити інформацію про забруднення повітря доступнішою.
"Ми хочемо, щоби громадяни отримували дані про якість повітря довкола, враховували наші поради та як наслідок зменшували забрудненість повітря.
Сподіваюся, що моя лабораторія допоможе покращити екологічну ситуацію в Україні та зробити так, щоб українські міста більше ніколи не потрапляли в рейтинги найзабрудненіших", – каже дівчина.
 |
| Якщо рівень забрудненості повітря найнебезпечніший і відповідає фіолетовій зоні, то програма дає рекомендації, наприклад, "не перебувати на вулиці більш як 15 хвилин" чи "не провітрювати приміщення та не відчиняти вікна" |
Що ж дізнається людина завдяки програмі?
По-перше, рівень забрудненості повітря у відсотках, його відповідність нормам і словесну оцінку, наприклад, "свіже" чи "затхле".
По-друге, поради та заклик до дії. Якщо рівень забрудненості повітря найнебезпечніший і відповідає фіолетовій зоні, то програма дає рекомендації, наприклад, "не перебувати на вулиці більш як 15 хвилин" чи "не провітрювати приміщення та не відчиняти вікна".
Окрім цього, застосунок розповість про негативні наслідки забрудненого повітря.
Якщо в повітрі велика концентрація чадного газу, то це може викликати нудоту, кволість, загальне погіршення самопочуття, а іноді навіть летальні наслідки.
Остання категорія порад допоможе користувачам водночас і зменшувати забруднення повітря. Наприклад, коли ви стоїте в заторі або на світлофорі, програма порадить вам вимикати двигун, аби зменшувати викиди чадного та вуглекислого газів, а також дрібних і дисперсних речовин.
Як можна впровадити проєкт?
Систему з датчиками екологічного моніторингу можна встановлювати на легковий і громадський транспорт, вантажівки. Це допоможе дослідити та відрегулювати вплив на екологію, адже будь-який транспорт має обмеження за викидами шкідливих речовин – вихлопних газів.
Використовувати розробку можуть і приватні компанії – встановлювати станції екомоніторингу в торгівельних центрах або кафе. Таким чином, будь-який перехожий зможе зайти та перевірити забрудненість повітря в цій місцевості.
Що буде далі з проєктом?
Наразі у планах дівчини впровадження цієї розробки в життя. Софія вже отримала пропозицію співпраці з українською екоорганізацією, яка зацікавилася серверною частиною її роботи.
Микола Акулов. Розробив програму для інтерактивного дистанційного навчання
Розробка Миколи – це програма для вивчення математики, фізики, програмування, географії, історії та інших наук в інтерактивній формі.
Така система дає змогу проводити віртуальні експерименти та користуватися мультимедійними мапами, що підвищують ефективність навчання.
На INOVA 2021 хлопець здобув золоту медаль у секції "Комп’ютерні технології" та гран-прі "Best Applied Science" за найкращу практичну розробку.
 |
| Микола Акулов |
Як з’явилась ідея?
Усе почалося з підготовки до всеукраїнської олімпіади з інформатики – тоді Микола відвідував лекцію про математичні графи.
Хлопець розповідає, що й до цього знав про графи, але ці лекції та задачі лиш посилили його інтерес до теми.
Потім, уже на уроках фізики у школі, учню спало на думку, що електричне коло теж досить схоже на граф. Завдяки цьому в програмі з’явився електротехнічний режим, у якому можна розраховувати електричні кола.
Ще пізніше хлопець побачив, що графи можна застосувати в інших галузях, тож із часом програма обросла широким набором функцій.
Як працює цей комплекс?
Навчальний комплекс має вигляд програмного забезпечення із декількома режимами. Він має досить простий інтерфейс – тут немає додаткових підменю чи кнопок, а всі функції розташовані на одному екрані.
Програма укомплектована трьома мовами – українською, англійською та російською, і це перша така програма, що містить адаптивний український інтерфейс, а не просто машинний переклад. Програму можна застосовувати й для інтерактивних дошок.
Хлопець розповідає, що технічна частина комплексу побудована на програмній інфраструктурі Framework та Qt, а написана мовою C++, деякі бібліотеки написані мовою C, а в деяких місцях для дизайну використовував мову CSS.
Розробка Миколи розрахована на дистанційне навчання, зокрема, в українських школах. Наприклад, учитель історії може візуалізувати історичний період, створивши інтерактивну мапу з подіями, власними коментарями та додатковими ілюстраціями, а після розіслати цю мапу учням.
Вони ж можуть завантажити та переглядати мапу навіть без інтернету.
Корисною буде програма і для вивчення інформатики – тут можна навчитися програмувати навіть без знань коду.
Учням достатньо просто з’єднувати блоки вводу та виводу даних, як-от різних арифметичних операцій, але сам код писати не треба. Комплекс навчання видає учням код програми, де можна побачити, яка команда за що відповідає.
Програма стане у пригоді і для дистанційного навчання фізики – тут вчитель/-ка може запустити режим електротехніки, скласти електричне коло та показати його учням. Він чи вона зазначає силу струму, напругу, падіння напруги, а діти виконують обчислення та перевіряють їхню правильність натисканням однієї кнопки.
 |
| Розробка Миколи розрахована на дистанційне навчання, зокрема, в українських школах |
Які проблеми розв’язує програма?
Навчальний комплекс підвищує ефективність засвоєння знань, допомагає швидше опанувати матеріал.
"Коли ти сам складаєш схему й дивишся, як вона працює, це набагато доступніше для розуміння, аніж 50 абстрактних формул у підручнику або вже розрахована складена схема", – каже Микола.
Розробка хлопця поліпшує наочність матеріалу. Наприклад, якщо школа не має обладнання для фізичних експериментів, то можна запустити програму та виконувати лабораторні роботи в мережі.
Що буде далі з проєктом?
Програму вже використовують викладачі й учні на уроках фізики та інформатики у школі, де навчається Микола, та в Національному університеті "Чернігівська політехніка".
Хлопець розповідає, що й надалі модернізуватиме розробку та залишить її у вільному доступі, адже вважає, що навчання не має комерціалізуватися.
Елеонора Чорноморченко, спеціально для УП. Життя
Вас також може зацікавити:
Хочете дізнатися більше здоров'я та здоровий спосіб життя? Долучайтеся до групи Мамо, я у шапці! у Telegram та Facebook.