В Казани прошла Космическая смена-2024 – финал Всероссийской программы «Дежурный по планете»
Сотрудники Политеха курировали соревнования школьников по треку «Космическая автоматическая идентификация объектов и искусственный интеллект»
3-17 апреля в Казани состоялась финальная Космическая смена программы «Дежурный по планете». В ней приняли участие победители технологических конкурсов программы — школьники со всей России, всего 108 учеников из 37 регионов. Участники прошли серьезный отбор: изначально на конкурсы программы поступило более 20 000 заявок из 85 регионов.
В течение двух недель команды финалистов соревновались в проектной деятельности по разным направлениям космической отрасли, таким как разработка станций приема космических данных, ракетостроение, спутникостроение, анализ и обработка космических данных, разработка геоинформационных систем и космическая робототехника.
Победители и призеры определялись по трекам «Ракетостроение», «Оперативный спутниковый мониторинг», «Орбита-Space-π — прикладные космические системы и управление спутниками», «Космическая робототехника – Роверы», «Цифровой лесничий», а также «Космическая автоматическая идентификация объектов и искусственный интеллект».
Трек «Космическая автоматическая идентификация объектов и искусственный интеллект» (КАИОиИИ) был организован Санкт-Петербургским политехническим университетом имени Петра Великого. На соревнованиях в Казани работу школьников курировали сотрудники Высшей школы прикладной физики и космических технологий Института электроники и телекоммуникаций (ВШПФиКТ ИЭиТ) СПбПУ, Лабораторий «Промышленные системы потоковой обработки данных» (ПСПОД) ПИШ СПбПУ и «Космические телекоммуникационные системы» СПбПУ.
Трек в целом был посвящен теме использования передовых цифровых технологий для обработки спутниковой информации о природных объектах земной поверхности. 14 школьников-финалистов получили задания по трем тематическим направлениям: создание программно-аппаратных комплексов для приема спутниковых данных; обработка изображений с помощью ИИ и визуализация изображений с помощью VR-технологий. Среди участников были и петербуржцы — Илья Игнатов и Тимофей Станкевич из Нахимовского ВМУ, а также старшеклассники Александр Назаров и Марк Мещеряков, которые изучали технологии обработки данных на секции «Большие данные» в Академии Талантов Санкт-Петербурга.
Ребята разделились на две команды. Программно-аппаратный комплекс для приема спутниковых данных делали вместе, а VR-приложение и нейронные сети каждая команда разрабатывала самостоятельно. Такие правила позволили ребятам помогать друг другу и в то же время не потерять соревновательный дух.
По направлению разработки программно-аппаратной части приемного комплекса со школьниками работали специалисты ВШПФиКТ ИЭиТ – доцент, к.т.н. Александр Груздев и ассистент Сергей Мельников, а также инженер научной лаборатории «Космические телекоммуникационные системы» СПбПУ Игорь Горбунов.
Кураторы предоставили ребятам готовую директорную антенну и SDR-платформу, чтобы те могли быстрее начать проводить тестовые сеансы связи и понимать аспекты обработки и декодирования спутниковых данных. Для улучшения качества связи и мобильности комплекса школьники получили элементную базу для создания цепей питания поворотного устройства, схем фильтрации и усиления принимаемого спутникового сигнала.
Финалисты рассчитали и установили 2 дополнительных вида антенн, спиральную и квадрифилярную, и провели сеансы связи в двухчастотных диапазонах 137 МГц и 433 МГц.
Полезный компонент для повышения качества приема разработали нахимовцы Илья Игнатов и Тимофей Станкевич. На основании математических расчетов и аналитики данных о космических аппаратах они написали программный скрипт для адаптации поворотного устройства антенны под траекторию ближайшего пролетающего спутника.
Проведение сеансов связи со спутником с использованием директорной антенны. Команда «SI TEAM» и кураторы
Проведение сеансов связи со спутником с использованием директорной антенны. Марк Мещеряков, Илья Игнатов и Кутман Курманбаев, команда «SI TEAM
Подготовка к печати деталей антенн на 3D принтере, пайка. Александр Назаров и Елена Ташлыкова, команда «SI TEAM»
Процесс пайки. Милана Ролдугина и Камиль Рисаев, команда «Allgrock»
Научным руководителем по направлению «Искусственный интеллект» стал эксперт в области нейросетевых алгоритмов, инженер-исследователь Лаборатории ПСПОД ПИШ СПбПУ Ярослав Хуторной. Команды получили и декодировали космические снимки, а затем провели сегментацию и классификацию различных объектов на них с помощью нейросетевых алгоритмов. Для этого школьники обучили глубокую сверточную нейронную сеть и разработали программное обеспечение. Команда «SI TEAM» распознавала облака, «Allgrock» — реки и озёра. Ребята из «SI TEAM» даже вышли за рамки конкурсной задачи и разработали программу для автоматического удаления облаков с космических изображений «RemClouds», которая могла бы быть впоследствии полезна геодезистам и геоинформатикам.
Результаты обучения нейронной сети распознаванию облаков. Марк Мещеряков, команда «SI TEAM»
По направлению VR со школьниками работали аналитик Александра Петряева и разработчик VR-приложений Михаил Шекера из Лаборатории ПСПОД ПИШ СПбПУ.
На основе результатов работы нейросети на школьники разработали приложение виртуальной реальности для визуализации данных о космических изображениях и рельефе местности. В ходе работы над приложением ребята смогли попробовать себя в 3D-моделировании, освоили основы программирования на С# и научились работать в среде разработки Unity.
Участники соревнований стремились сделать процесс отображения спутниковых снимков более наглядным, точным и осязаемым. Приложение представляло собой виртуальный фрагмент с картой и прикреплёнными к ней метками. Пользователь приложения имел возможность открыть любую метку на карте и подробно рассмотреть снимок, координатно привязанный к выбранной местности. Также приложение дает возможность сгенерировать и исследовать 3D-ландшафт в данной точке координат с последующей оценкой рельефа.
Когда работа была закончена, участники защитили свои проекты перед жюри, в которое вошли представители ГК «Роскосмос», Министерства образования и науки Татарстана, Академии наук Республики Татарстан, сотрудники аэрокосмических вузов и российских частных компаний, ориентированных на космические технологии и данные. Участники жюри оценивали глубину проработки проекта, качество доклада и уровень подготовки финалистов. Итоговый результат команд-победителей также учитывал индивидуальные баллы каждого из участников, которые отражали личные достижения ребят в процессе работы над проектом.
В рамках трека «Космическая автоматическая идентификация объектов и искусственный интеллект» победила команда «SI TEAM»: Елена Ташлыкова (Миасс), Кутман Курманбаев (Ханты-Мансийск), Валерия Болучевских (Подольск) и ребята из Санкт-Петербурга — Александр Назаров, Марк Мещеряков, Илья Игнатов и Тимофей Станкевич.
Участники, наставники и руководители смены «Дежурный по планете»-2024
Команды конкурса «Космическая автоматическая идентификация объектов и искусственный интеллект» и их кураторы из СПбПУ
Победителей смены поздравили министр образования и науки Республики Татарстан Ильсур Гараевич Хадиуллин, президент Академии наук Республики Татарстан Рифкат Нургалиевич Минниханов и советник генерального директора Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, российский ученый Иван Михайлович Бортник.
Победители и призеры конкурса получили дипломы, дающие преимущества при поступлении в аэрокосмические вузы, памятные призы и приглашения к участию в космических миссиях российского проекта школьной космонавтики Space-π.
