Тренажер из Академгородка отправлен в Звездный

Успешные практики создания в новосибирском Академгородке узлов виртуальной реальности для подготовки космонавтов имеют долгую историю. «Еще в 1980-х годах в Институте автоматики и электрометрии СО РАН начали разрабатывать синтезирующие системы визуальной обстановки для использования в тренажёрах для подготовки космонавтов, специально созданные для этого компьютеры “Аксай”, а затем “Альбатрос”, — рассказала директор «СофтЛаба» Ирина Аманжоловна Травина. — Эти машины специализировались на отрисовке трехмерных изображений и динамических сцен  в реальном времени. Когда персональные компьютеры и графические карты по скорости выдачи “картинки” и её качеству стали сравнимы со стационарными, работы плавно перешли на них. Одновременно с этим начался период перестройки и реформ, на базе ИАиЭ СО РАН выросло несколько программистских компаний, включая нашу».

В 1992 году «СофтЛабом» был разработан первый графический «движок» (пакет программ) для создания изображений, их анимации и рендеринга. Появилась возможность отображать на экране траектории движения в пространстве множества трехмерных объектов, что сделало разработку перспективной для подготовки не только космонавтов, но и операторов другой подвижной техники: летчиков, водителей большегрузного транспорта, машинистов и диспетчеров на железной дороге. Самой первой работой «СофтЛаб-НСК» для космонавтов была система визуализации для тренажера стыковки корабля «Союз» с орбитальной станцией «Мир». Ирина Травина рассказала, что физическая имитация наблюдений из корабля в тренажерах в Центре подготовки космонавтов выполнена на сложной оптике в виде системы коллиматоров. После того, как на орбите Земли появилась Международная космическая станция (МКС), тренажёр стыковки был переработан для неё. Этот тренажёр входит в обязательную программу обучения всех космонавтов и астронавтов всех стран.

С программной точки зрения достаточно сложной задачей была графическая симуляция реального поведения множества объектов: самих космических аппаратов и их узлов, а также Земли, Луны, Солнца, созвездий. Очень важно в профессиональных тренажёрах быть максимально приближенным к тому, что происходит в реальности, что в действительности видит космонавт, находясь в космическом корабле или на орбитальной станции. Эта часть работы используется во всех тренажерах, которые разрабатывает «СофтЛаб».

Со временем для компании появилась возможность и других работ. «Несколько лет назад для Центра подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина в Звездном городке под Москвой мы разработали тренажер ВИН (тренажер визуально-инструментальных наблюдений Земли), и сейчас у нас есть заказ на его усовершенствование, — пояснила И. Травина. — Изначально для  этого стенда-тренажёра была изготовлена часть интерьера МКС с иллюминатором, для визуализации изображения из которого вместо коллиматора мы встроили монитор. Следующим шагом стала замена монитора на видеостену из 9 ЖК-телевизоров с разрешением 4К, общим разрешением 12К. Причём телевизоры собраны под специально подобранными углами, формируя не плоскую стену, а часть цилиндра. Довольно много изменений пришлось внести и в программную часть комплекса». Эффект сферичности изображения возникает именно в точке наблюдения перед иллюминатором.

 

Именно такой космонавт видит Землю

Сегодняшний ВИН будет представлять из себя два рабочих места, инструктора и будущего космонавта. Обучаемый должен располагаться перед иллюминатором, изображение через которого будет формироваться на этой стене. Стена расположена за иллюминатором на расстоянии 2 метра, что даёт более широкий угол зрения. Ирина Травина подчеркнула, что картина, которую видят люди, полностью соответствует реальной — за исключением, разве что, текущих погодных условий на Земле: «Это не важно, поскольку никто не знает заранее, в какой день и час полетит тренирующийся космонавт. При этом вид земной поверхности воссоздан на основе множества снимков из космоса и в целом соответствует тому, что постоянно наблюдается с орбиты».

«Поскольку  этот тренажер предназначен для обучения навыкам ведения визуально-инструментального наблюдения, космонавт должен уметь позиционироваться по Земле, причем в условиях облачности, быстро распознавать цель наблюдения  на поверхности Земли, выполнить точное наведение фотокамеры  и сделать фотосьемку с плавным увеличением масштаба, — рассказала Ирина Травина. — И это всё нужно успеть до того, как наблюдаемый объект выйдет из зоны видимости, то есть ориентировочно за 75 секунд. Для работы с фотокамерой сделан специальный стенд и программное обеспечение. Камера с одной стороны тяжелая и громоздкая, в другой — находится в невесомости. Поэтому сложность представляло и обеспечение эффекта невесомости камеры, да и сама камера была сэмулирована. Запчасти для неё изготовлены в Академпарке на 3D-принтере, процесс и результат фотосъемки сэмулирован программными средствами. Движется космическая станция, по двум траекториям перемещается земная поверхность, поэтому наведение камеры на объект является непростой задачей, требующей отработки навыков до полета».

Тестирование обновлённого тренажера завершилось, и программно-аппаратный комплекс отправлен в Звездный городок.

Участники программы «Академгородок 2.0» претендуют на создание НЦМУ

НЦМУ — центры, создаваемые в рамках нацпроекта «Наука» на базе научных организаций, вузов или их объединений в форме консорциума для выполнения научных исследований и разработок по приоритетным направлениям научно-технологического развития России. В 2019 году было создано три центра геномных исследований и четыре международных математических центра, в том числе международный математический центр на базе НГУ и Института математики им. С.Л. Соболева СО РАН, два геномных —  с участием Федерального исследовательского центра (ФИЦ) «Институт цитологии и генетики СО РАН» и ГНЦ ВБ «Вектор». Вслед за ними в  России должны появиться еще девять центров мирового уровня по приоритетам научно-технологического развития.

Согласно опубликованным на сайте министерства документам, на конкурс поступили заявки по семи направлениям научно-технологического развития (НТР) России. В частности, на создание НЦМУ «Наука о материалах» поданы документы от НГТУ НЭТИ совместно с томским Институтом физики прочности и материаловедения СО РАН и университетами Томска; в консорциум заявителей на создание «Центра интеллектуальных и нейроморфных систем» входит НГУ. «Научно-исследовательский центр ресурсосберегающей энергетики, экстремальных состояний веществ и совершенствования энергетических устройств» предлагается сформировать с участием Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН. В числе заявителей по проекту «Центра персонализированной медицины и высоких технологий» — ФИЦ фундаментальной и трансляционной медицины, «Центра технологий противодействия хемогенным и биогенным угрозам» — Международный томографический центр СО РАН.

Проект создания «Центра новых радиационных технологий для высокотехнологичного здравоохранения и здоровьесбережения» представлен на конкурс исключительно участниками программы «Академгородок 2.0»: это НГУ, ФИЦ ИЦиГ, Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Институт автоматики и электрометрии СО РАН и Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН.

Победители будут выбраны в ходе конкурсного отбора, проводимого Советом по государственной поддержке создания и развития научных центров мирового уровня, выполняющих исследования и разработки по приоритетам научно-технологического развития совместно с Минобрнауки России.

В 2020 году на создание и развитие НЦМУ будет направлено до 2 млрд. 394,6 млн рублей (не более 798,2 млн рублей на один центр). В 2021 году объем субсидий может превысить 698 млн рублей (не более 232 млрд. 689,6 млн рублей на один центр). Всего до 2021 года на эти цели будет направлено более 3 млрд. рублей.

По материалам ТАСС и портала Минобрнауки РФ

Новосибирские ученые предлагают новую технологию массового тестирования на коронавирус

Выдох человека — это сложная смесь из около 750 летучих соединений, так называемый «отпечаток метаболизма». Анализ человеческого дыхания позволяет неинвазивно контролировать биохимические процессы, что делает процедуру доступной и безопасной. Летучие органические соединения образуются в организме в результате метаболических процессов. Они проходят через кровоток, участвуют в альвеолярном обмене и впоследствии появляются при выдохе. Сегодня многие исследователи видят потенциал в анализе выдоха человека, но использование таких технологий в клинической

диагностике ограничено из-за высоких затрат на специальные и высокоточные приборы. Газовые хроматографы и масс-спектрометры, используемые в научных лабораториях, неприменимы в повседневной жизни. Кроме того, такие приборы имеют потребность в экспертном персонале, а для выполнения анализа требуется слишком большое время.

 

Проверка выдоха астронавта NASA в шлюзе космической станции

Вместе с тем в Институте автоматики и электрометрии СО РАН совместно с промышленным партнером, компанией ООО «Сайнтификкоин», создан отечественный газоанализатор HEALTHMONITOR, позволяющий преодолеть существующий технологический барьер для перехода методики в массовое использование. Компактный отечественный газоанализатор производится на территории в новосибирском Академгородке и уже эксплуатируется в 12 странах (США, Германия, Италия, Индия, Китай, Бельгия и др.). В связи с необходимостью массовой диагностики коронавируса у граждан на этапе инкубационного периода при нехватке тест систем (а также их дороговизне и длительности получения результатов в лабораторных условиях) ученые предложили решение по массовой диагностике людей в местах скопления и длительного пребывания (аэропорты, вокзалы, метрополитен, магазины, аптеки), на рабочих местах и в других случаях.

 

Первичную диагностику по метаболическим отпечаткам проводит нейросеть. Чтобы обучить ее в ускоренном режиме, руководитель МРГ при СО РАН по COVID-19 академик РАН Иванович Михаил Воевода обратился за помощью к мэру Москвы Сергею Семеновичу Собянину, поскольку ученым необходимо собрать коллекцию материалов больных с коронавирусной инфекцией и пневмонией для выявления соответствующих биомаркеров (итогов метаболизма, протекающего в организме в ответ на инфицирование COVID-19). «Мы в постоянном режиме отбираем, экспертируем, анализируем препараты и технологии, которые могут быть полезны и сейчас, в рамках борьбы с COVID-19, и в будущем, поскольку с такими вызовами нам еще предстоит столкнуться. Поскольку SARS-CoV-2  продолжает мутировать, не исключено появление нового штамма коронавирусной инфекции уже в этом году. Наша деятельность направлена на повышение технологической готовности, которая может сыграть свою роль в том числе для раннего выявления следующей волны», — прокомментировал Михаил Воевода.

Соб. инф.

Иллюстрации предоставлены компанией «Сайнтификкоин», из открытых источников (анонс)