Большие планы Германа Янгалина

Герман Янгалин — кружковец, член сообщества AXIOM и студент первого курса Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана (МГТУ им. Баумана) из Уфы. Несмотря на юный возраст, он успел начать множество проектов, таких как Социальная инносистема Mydeas, математическая модель управления беспилотниками, Аскон-классы с техническим уклоном и множество других. Герман сам написал нам в журнал, пожелав рассказать о своих исследованиях и идеях. Надеемся, что они покажутся вам интересными и найдут в среде кружковцев поддержку.

Наталия Саюкина: Герман, прежде чем мы поговорим о твоих проектах, расскажи, где ты учился?
Герман Янгалин: Я с золотой медалью закончил Центр образования № 35 в Уфе, то есть школу, и IT школу Samsung по мобильной разработке. Также занимался в Промдизайнквантуме, IT-квантуме и Хайтек-цехе Кванториума Башкортостана и в Центре развития талантов «Аврора» (я горжусь тем, что это региональный центр «Сириуса»). Там я многое узнал о компьютерном зрении, промышленном программировании и беспилотниках. Параллельно я увлекался техническим английским и участвовал республиканских робототехнических соревнованиях.

Сейчас я учусь в МГТУ им. Баумана на факультете «Ракетно-космическая техника». Моя специальность — «Системы управления ракет-носителей и космических аппаратов». Наш факультет находится в комической столице России — городе Королёве, при Ракетно-космической корпорации «Энергия», ведущем разработчике пилотируемой космонавтики.

Если честно, я всем советую поступать в МГТУ им. Баумана. Тут много увлечённых космосом людей, у которых есть действительно интересные проекты. При университете действуют разнообразные кружки и центры, например, Инжиниринговый научно-образовательный центр Авионика, где я с такими же энтузиастами занимаюсь системами управления летательных аппаратов. Мы пишем математические модели на тренажёрном вертолёте Ми-8 и к концу курса должны создать для него упрощённую систему управления.

Мой выбор места учёбы не случаен, я исполнил свою мечту, поступив туда. В школе я с удовольствием проектировал 3D-модели космических аппаратов, а в 11 классе вышел в полуфинал конкурса «Дежурный по планете», где мы занимались проектированием малых спутников Земли — кубсатов. Кроме того, в одиннадцатом классе я проникся идеями Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), многие методы которого применял и раньше, но не догадывался об этом. Так поступают многие. Я уверен, что ТРИЗ и дальше будет мне помогать в моей научно-исследовательской деятельности, в том числе связанной с космосом.

Н.С.: Расскажи, пожалуйста, о ТРИЗ. Как она привлекла тебя и какие методы ты неосознанно применял?
Г.Я.: ТРИЗ это, говоря кратко, набор алгоритмов, который помогает обойти недостатки систем. С помощью этой теории можно решать проблемы в технических, социальных и экономических сферах. Основатель ТРИЗ, Генрих Саулович Альтшуллер, составил 40 алгоритмов, которые позднее были значительно дополнены его учениками.

Но не существует идеальных систем. Сделаешь самолёт длиннее — поместится больше пассажиров, но понадобится больше топлива. Сделаешь меньше — топливо сэкономишь, но и размер салона уменьшишь. Мы можем лишь оптимизировать решение и выбрать то, что нам больше подходит.

Самый ранний пример моего применения ТРИЗ помню из начальной школы. Нужно было придумать компоновку робота, перегтягивающего канат, не превышая заданные размер и вес, с движками определённой мощности. Я придумал вид компоновки, которая подходит под все виды соревнований, то есть применил Принцип вынесения (2-й метод ТРИЗ). С этим роботом я выигрывал до тех пор, пока на соревнованиях в четвертом классе не встретил робота нового поколения, мощности движков которого были значительно выше.

Я много раз применял ТРИЗ в 3D-моделировании и проектах в сфере космоса. Например, мне хотелось улучшить спутник с заданными массой и конструкцией. В нём была балка, которая скрепляла части аппарата и стабилизировала его вес. Чтобы сохранить массу и размер, но добавить новые компоненты, я заменил балку на напечатанную на 3D-принтере деталь с выемками под электронику нужной массы. Это Принцип обращения вреда в пользу (22-й метод ТРИЗ), когда недостаток используется как привилегия. Я применил его, не зная о нём.

Теперь я прочитал труды Генриха Альтшуллера, был на конференции по ТРИЗ, где смог обсудить чудесные вещи с его учениками, и стараюсь пользоваться теорией осознанно.

Есть три научных ступени для занимающихся ТРИЗ — популяризатор науки, преподаватель ТРИЗ и мастер ТРИЗ. Чтобы стать мастером, нужно иметь большой педагогический стаж и внести весомый вклад в науку. Надеюсь однажды пройти по этому пути. Кстати, в России есть две основные школы ТРИЗ, в Москве и Питере.

Н.С.: Давай поговорим о твоих проектах и применении в них ТРИЗ. В чём заключается твоя изобретательская работа в сферах энергетики и экологии?
Г.Я.: У нас в Уфе много ТЭЦ и нефтеперерабатывающих заводов, поэтому в воздухе скапливаются выхлопные газы. Классе в одиннадцатом я решил, исходя из ТРИЗ, что нужно использовать недостаток как преимущество и создать фильтр, вырабатывающий дополнительную энергию. Я собрал команду, с которой мы сейчас дорабатываем опытный образец конвертора углекислого газа в топливо. Проект получил название CTNFC (Carbotechnological fuel neutral cycle) и выиграл грант «УМНИК».

Наша команда состоит из опытных людей. Кроме меня в ней есть двое химиков: Дауди Дауддин из Университета ИТМО и Александр Каниболоцкий из Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. Ещё у нас есть системный аналитик Аристарх Каравасилиади. Он анализирует новые сегменты рынка и предлагает пути улучшения проекта. А Гордей Круглов, призёр Всероссийской олимпиады по экологии, знающий все нормативные документы и акты в этой области, выступает нашим юридическим консультантом. Вероятно, когда мы определимся, в какой сегмент энергетики нам пойти с этим проектом, мы возьмём в команду ещё одного специалиста.

Н.С.: А что такое Аскон-классы? Как родилась их идея?
Г.Я.: Когда я проводил мастер-классы для школьников по программе «Компас-3D» на платформе Stepik, про меня сделала публикацию одна из газет Башкортостана. Статью заметил менеджер компании «Аскон», занимающейся ПО. Он предложил мне вести курсы по «Компасу» и программам для бизнес-систем под эгидой «Аскона».

Мне захотелось сделать нечто большее. Я и Марина Кузякина, основатель Студенческого научного центра «Механизм», с поддержкой этой компании организовали хакатон по 3D-моделированию для школьников и студентов. На нём было 4 трека по рынкам НТИ (Автонету, Маринету, Энерджинету и Технету) и один отраслевой кейс от компании «Стереотек», которая производит 5D-принтеры, печатающие на валах. В итоге наш хакатон вошёл в систему конкурса «Талант», и за него дают баллы к ЕГЭ.

После хакатона я задумался об инженерных инновационных Аскон-классах. Многие предприятия жалуются на дефицит кадров, но не замечают систематической ошибки — они не развивают интерес к своей деятельности. Эти все экскурсии и дни открытых дверей не привлекают так, как деятельность для предприятий. Я никогда в жизни бы не пошёл на инженера в области ракетостроения, не поработав со спутниками. Человеку нужно пощупать устройства и понять их, чтобы воодушевиться технической сферой. Аскон-класс мог бы помочь в этом.

Представьте, в понедельник вы идёте в школу, где проходит первая часть занятий, а потом отправляетесь в НИИ. Во вторник у вас среди уроков информатика, точнее, IT-Куб, Лицей Академии Яндекса или IT школа Samsung, и вы получаете опыт промышленного программирования уже в седьмом−восьмом классе. А в среду вы решаете реальный кейс на предприятии. При этом в местной школе есть те профили, которые соответствуют стратегическим целям вашего региона, его предприятий и НИИ. Школьники могли бы приходить на любую площадку, получать там знания и находить наставников.

Например, в Уфе есть авиационные предприятия, научно-исследовательский институт, лаборатории, кванториум, школы РАН, и все они функционируют не так эффективно, как если бы их объединили. Об этом говорит принцип «матрёшки» (7-й метод ТРИЗ).

Если абитуриенты поймут, какие в родном регионе есть предприятия, какое у них программное обеспечение, какие продукты можно произвести с его помощью, они не будут уезжать из региона, поверьте. Большая проблема многих регионов сейчас — уверенность людей в том, что если ты учишься в местном вузе, то ты ничего не добьёшься. Многие не верят, что сотрудники региональных вузов занимаются настоящей наукой. Мой Аскон-класс решил бы эту проблему, создав экосистему для работы научных команд и стартапов, поисков единомышленников и экспертов, решения промышленных кейсов и многого другого.

Если сделать по всей стране Аскон-классы, в России будут отличные инженеры, остающиеся на малой родине. Азиатские тигры вроде Японии и Сингапура выигрывают не потому, что сотрудники их компаний работают по 15 часов, а потому что те верны своим предприятиям. Если российские компании будут внедрять похожую идеологию, у нас будет ещё круче.

Для Аскон-классов я собрал рабочую команду из 30 человек. В настоящий момент проект, собрав рекомендательные письма от преподавателей университетов и Кружкового движения, участвует в форуме «Страну меняют люди» от Фонда Росконгресса.

Н.С.: Расскажи про сервис для поиска инвесторов. На какой он стадии?
Г.Я.: Я начал делать этот проект в IT школе Samsung, но меня отвлекло ЕГЭ. Полное название проекта — Социальная инносистема Mydeas. Сервис для инвесторов — это очень грубое описание. Проект должен создать многостороннюю систему, в которой инвесторы найдут стартапы, передовые проекты и патенты, а предприниматели — инвесторов, которые их не бросят и не захватят проект. Конечно, для этих целей есть краудфандинговые платформы, акселераторы и другие системы поддержки, но отдельно всё это функционирует хуже. Надеюсь, что в систему войдут и отраслевые фонды, и фонды перспективных исследований, и частные инвесторы, и бизнес-ангелы, то есть частные венчурные инвесторы компаний на ранних стадиях, и обычные граждане, которые покупают акции предприятий на биржах.

В работе над Mydeas мне помог принцип Диполя, баланс в котором достигается при совмещении двух технических систем. Я перенаправлю инвесторов и стартаперов с их запросами друг на друга, чтобы решить их проблемы.

Также Mydeas сможет рекомендовать различные конкурсы и присылать инвесторам уведомления о появлении подходящего стартапа, выбирая его по 50 параметрам в источниках вроде «Интерфакса». Думаю, можно будет включить и продвижение стартапа, как на hh.ru.

Поможет система и в планировании предприятия. Примечательный факт: 80% стартапов на первом году существования погибают. Не потому что основатели допускают грубые ошибки или команда собралась плохая, хотя это тоже бывает. Проблемы чаще всего в отсутствии бизнес-плана. Его часто недооценивают и не составляют, а ведь благодаря нему можно удостовериться, что стартап не развалится через пару лет. Планируемая система автоматизирует экономические расчёты и позволит выживать 60% стартапам.

На данный момент сделан прототип сервиса и получены рекомендательные письма от МГТУ им. Баумана, Высшей школы экономики и Кружкового движения. Хотя я готовлю этот проект для Евразии, я понимаю, что России он очень нужен, и я обязан его сделать хотя бы для неё.

Н.С.: Проекты, посвящённые космосу и авиации тоже требуют времени. Ты связал с ними свою жизнь, выбрав место учёбы, наверняка они значимы для тебя.
Г.Я.: Авиация мне всегда нравилась. Раньше я хотел стать военным лётчиком. Занимаясь авиасимуляторами и изучая технические параметры самолётов, я понял, что летательная аппараты — крутая исследовательская вещь, где можно применять всё: аэродинамику, теплообмен, физику полёта, прочностные режимы, аэроупругость, акустику и многое другое. Авиация — самая сложная и увлекательная тема для решения задач, в том числе ТРИЗ.

Мне нравится придумывать нетривиальные схемы летательных аппаратов. Например, я сделал интересную конструкцию конвертоплана (гибрида квадрокоптера и самолёта) и сейчас занимаюсь его патентованием.

Сейчас все пытаются создать гражданские лайнеры, которые идут на посадку при помощи искусственного интеллекта. А я хотел бы написать универсальную математическую модель системы управления беспилотным летательным аппаратом с искусственным интеллектом, которую можно было бы применять и в гражданской, и в военной авиации. Занятия в Авионике помогли мне понять, что это был бы научный прорыв. Было бы потрясающе, если в систему можно было бы ввести параметры вроде аэродинамических коэффициентов, а она сама училась бы летать, без ручных методов пилотирования.

Н.С.: Насколько ты продвинулся в этом?
Г.Я.: У меня есть сделанная в рамках учёбы в Авионике упрощённая математическая модель. Я надеюсь на её базе доделать описанную нейромодель хотя бы для вертолёта. Кстати, я ищу людей в команду, которые готовы поработать в этом направлении. Тех, кто специализируется на математических моделях, нейронных сетях или описании методов полёта. Когда сосредотачиваешься на одной из сторон проекта — работаешь эффективней. У нас будет много интересных задач.

А в сфере космоса мне интересны лазерные реактивные двигатели. Существуют два их типа: в которых ракетная тяга образуется от сжигаемого лазером топлива и в которых — от образования плазмы. Разгонять аппарат вторым типом двигателей крайне неэффективно — сравнимо с автомобилем, который набирал бы скорость 100 км/ч в течение дня. А топливо, нагреваемое лазером, становится газообразным, и газ сбивает фокусировку лазера. Поэтому эти двигатели используются для ведения аппарата или стабилизации на орбите, но их мощности не хватает, чтобы взлететь. Эту задачу пока никто не решил.

Думаю, что если использовать теплообмен и нагревать не само рабочее вещество, а контактирующее с ним, выйдет эффективней. Это Принцип местного качества (3-й метод ТРИЗ) — передать свойства через объект. Правда, КПД такого двигателя уменьшится, зато система станет более устойчивой.

Интересны и конкурирующие технологии СССР, плазменные двигатели. Мне хотелось бы найти людей, которые руководили этими проектами в СССР, чтобы продолжить их дело.

Хотя это всё звучит лишь как теория, я уже подготовил по данной теме 13 научных статей, опубликованных в сборниках конференций МФТИ, Королёвских и Гагаринских чтений и начал моделирование прототипа лазерного ракетного двигателя в Matlab.

Н.С.: У тебя очень много планов, надеюсь, тебе удастся довести их до конца. Как бы ты подытожил свою работу на текущий момент? Чего ты достиг?
Г.Я.: Я с командой создал экспериментальный образец конвертора углекислого газа для автомобиля, сделал прототип мобильного приложения системы для стартаперов и инвесторов, собрал рабочую команду для АСКОН-классов и активно обучаюсь, чтобы продолжить работу над моделированием реактивных двигателей и систем управления летательными аппаратами.

Наука и образование — единственный способ познать мир. Хочется вспомнить надпись [см. конец статьи] у входа в Стелленбосский университет в Южно-Африканской Республике и согласиться, что если не будет хорошего образования, мосты будут рушиться, врачи — плохо лечить, экономисты — проводить плохие реформы, а политтехнологи — разворачивать войны.

Мне бы хотелось улучшить качество образования и сподвигнуть молодёжь на научные проекты, решить проблему утечки мозгов. Неприятно видеть, как люди бесплатно обучаются в нашей стране, а потом, когда чего-то достигают, например, получают нобелевскую премию, становятся гражданами другой страны, не отдавая долг России, которая в них столько вложила. Надеюсь, в будущем это изменится.

Н.С.: Спасибо за подробные ответы! Надеюсь, что лет через пять я смогу взять у тебя интервью о созданных изобретениях и твоих развивающихся проектах.

Г.Я.: А я хотел бы поблагодарить Кружковое движение за продвижение инноваторов. Для развития страны важно, чтобы их замечали.
____________________________________________________________________

Примечание:

У входа в Стелленбосский университет написано:

«Уничтожение любой нации не требует атомных бомб или использования ракет дальнего радиуса действия. Требуется только снижение качества образования и разрешение обмана на экзаменах учащимися.

Пациенты умирают от рук таких врачей.

Здания разрушаются от рук таких инженеров.

Деньги теряются от рук таких экономистов и бухгалтеров.

Справедливость утрачивается в руках таких юристов и судей.

Крах образования — это крах нации».