НАПРАВЛЕНИЕ 1. Цифровая инженерия, цифровое искусство и искусственный интеллект
Прорывные технологические решения для водородной энергетики
1
Ольга Владимировна
БЕЛОВА

кандидат технических наук, доцент кафедры «Вакуумная и компрессорная техника» Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, научный руководитель секции «Энергетические системы будущего» Форума научной молодёжи «Шаг в будущее»
Дмитрий Юрьевич
ЛЬВОВ

аспирант кафедры «Вакуумная и компрессорная техника»
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Максим Валерьевич
НИКИТИН

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории фотоэлектронных явлений Московского филиала Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН, эксперт секции «Радиоэлектроника и микросистемная техника» Форума научной молодёжи «Шаг в будущее»
Структура вебинара
Планируемая продолжительность вебинара – 120 мин., в том числе: сообщения – 90 мин.; обсуждение и ответы на вопросы – 30 мин.
Белова О.В. Что такое водород и водородные технологии
Будет дан обзор видов энергии, введено понятие различных источников энергии и какое место среди них занимает водород. Будет уделено внимание особенностям водорода как вещества, которое имеет при сжижении температуру ниже уровня 120К, то есть криоагента, и сложностями работы с такими веществами. Также будут рассмотрены основные способы получения водорода. В сообщении слушатели узнают, какие проблемы и задачи возникают при разработке и проектировании систем компримирования, сжижения, регазификации, заправки и хранения водорода, приведены примеры использования в космической технике и для летательных аппаратов. Также рассмотрим, как выглядит заправочная станция для водоробуса. Будет рекомендована литература для научно-исследовательской деятельности в области водородной энергетики, а также предложена тематика для проведения исследовательских работ.
Львов Д.Ю. Водородный автотранспорт: инфраструктурные аспекты
Доклад будет включать в себя обзор вариантов транспорта, работающего с применением водородных технологий, основной упор будет сделан на автомобильном транспорте. Водородный транспорт как наиболее экологичный вид транспорта разрабатывается для того, чтобы предотвратить ухудшение климата, но на сегодняшний день данные технологии перевозки только делают первые шаги к безопасному для природы и возобновляемому источнику энергии, который может использоваться в автотранспорте. Для автомобилей будущего необходимы также безопасные и дешевые водородные заправочные станции. В данном сообщении будет проведен анализ различных способов получения водорода и поиска оптимального решения для создания водорода и для дальнейшей заправки автотранспорта.
Никитин М.В. Криогенные технологии в физике твердого тела и проблемы поиска новых методик в науке
В сообщении будут рассмотрены современные методы получения сверхнизких температур при использовании низкотемпературных газов и жидкостей для науки и энергетики, а также ряд вопросов, связанных с научной работой. В частности будет рассказано о криогенной технике и криогенных технологиях, применяемых в физике твердого тела, изучающей коллективные состояния электронов, таких, как сверхпроводимость или более экзотические волны зарядовой плотности. В качестве примера исследований будет рассмотрено влияние акустических волн на движение волны зарядовой плотности в квазиодномерных проводниках. Также на этом примере обсудим проблемы поиска новых методик и направлений в науке. Ответим на вопрос, почему для получения новых, порой неожиданных, результатов исследователи ищут темы для исследований на стыке различных областей наук? В заключение поговорим о недостатках, часто встречающихся в научных работах школьников, и о представлении работ на секции. Также будут даны методические рекомендации по подготовке научно-исследовательских работ.
Новые задачи механики и робототехники
2
Игорь Владимирович
МЕРКУРЬЕВ

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой робототехники, мехатроники, динамики и прочности машин Национального исследовательского университета «МЭИ»
Борис Игоревич
АДАМОВ

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры робототехники, мехатроники, динамики и прочности машин НИУ «МЭИ»
Гасан Русланович
САЙПУЛАЕВ

старший преподаватель кафедры робототехники, мехатроники, динамики и прочности машин НИУ «МЭИ»
Структура вебинара
Планируемая продолжительность вебинара – 120 мин., в том числе: сообщения – 60 мин.; обсуждение и ответы на вопросы – 15 мин.; демонстрация экспериментальной и технологической базы НИУ «МЭИ» – 15 мин.
Меркурьев И.В. Направления исследовательской деятельности в области навигации и управления движением
Для решения задач навигации и управления движением авиационных, транспортных и космических систем используется инерциальная навигационная система, построенная на базе датчиков инерциальной информации – гироскопов и акселерометров. В докладе обсуждаются принципы функционирования наиболее точных в настоящее время электростатических и волновых твердотельных гироскопов, а также методы построения бесплатформенной инерциальной навигационной системы на базе одного чувствительного элемента в пространственном упругом или неконтактном подвесе. Приводятся аналоги такой навигационной системы в живой природе. Обсуждаются способы повышения точности инерциальной навигационной системы по измерениям оптико-электронных звездных датчиков, приборов ориентации по Солнцу, по фотоизображениям звездного неба и земной поверхности, по сигналам спутниковой глобальной навигационной системы, а также по измерениям магнитного и гравитационного поля Земли.
В качестве примера приведена система навигации и управления движением автономного мобильного робота, построенная на базе микромеханических инерциальных датчиков, магнитометров, системы технического стереозрения, ультразвуковых дальномерных датчиков и приборов радиолокации.
Слушатели узнают об особенностях проведения научных исследований в целях повышения точности навигации и управления движением авиационных, транспортных и космических систем. Будет представлен опыт создания комплексных стендов математического моделирования движения, полунатурных и натурных испытаний беспилотных летательных и робототехнических систем.
Адамов Б.И. Компьютерные методы анимации движения робототехнических систем
В докладе обсуждаются методы построения математических моделей, описывающих управляемое движение мобильных колесных роботов. С использованием методов аналитической механики и средств символьных вычислений показаны примеры разработки математической модели и программы для анимации движения мобильного робота на роликонесущих колесах. На примере использования системы символьных и численных вычислений «Математика» показана последовательность построения кинематической и динамической модели робота, разработки алгоритмов управления движением и методов трехмерной визуализации движения робота в пространстве. Важной особенностью программы получения уравнений движения является символьное представление математической модели робота на всех этапах научного исследования. Начиная от выбора систем координат и составления кинетической энергии робота в виде системы твердых тел, до получения уравнений движения и алгоритмов формирования обратных связей для управления движением робота. Использование системы символьных и численных вычислений позволяет автоматизировать получение уравнений движения робота, проводить исследование динамики на этапе формирования законов управления движением. Полученные результаты численного моделирования управляемого движения системы используются для трехмерной визуализации движения робота. Также в докладе обсуждается применение указанных возможностей систем символьных и численных вычислений в преподавании курсов теоретической механики, механики роботов, управления роботами и мехатронными устройствами.
Сайпулаев Г.Р. Расчетные и экспериментальные методы механики
В рамках данного сообщения рассмотрены вопросы исследования точности мобильного робота в различных условиях функционирования. Представлен краткий обзор мобильных роботов, способных осуществлять движение в любом направлении с заданной ориентацией корпуса, в том числе: роботов с омни- и меканум-колесами, сферическими колесами, а также сферических роботов. Приведены примеры применения роботов всенаправленного движения в сфере складской логистики, а также в медицине и в промышленности. Показаны существующие примеры роботов всенаправленного движения (KUKA youBot, Navigator Q2 и др.). Указываются достоинства и недостатки имеющихся конструкций мобильных роботов всенаправленного движения.
Обсуждаются вопросы моделирования роботов, оснащенных омни- или меканум-колесами; описаны сложности и допущения, используемые при разработке математических моделей движения. Приводятся сведения об основных эффектах, влияющих на точность движения мобильного роботов. Указывается перечень задач, решаемых на основе математических моделей.
В докладе будет продемонстрирован лабораторный образец мобильного робота, оснащенного четырьмя меканум-колесами. Указанный образец был создан и дорабатывается в рамках выполнения гранта программы «УМНИК». Описываются основные компоненты, которыми необходимо оснащать мобильные роботы для высокоточного управления движением. Описаны критерии, по которым производится подбор комплектующих роботов.
В заключении даны рекомендации по разработке новых математических моделей движения и методам оценки адекватности математической модели на основе результатов натурных испытаний мобильного робота.
Современные перспективные материалы: исследования, разработки и внедрения
3
Юлия Анатольевна
КУРГАНОВА

доктор технических наук, профессор кафедры «Материаловедение» Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, руководитель лаборатории композиционных и неметаллических материалов, председатель секции «Технологии будущего – своими руками» Форума научной молодёжи «Шаг в будущее», аккредитованный эксперт Федерального реестра экспертов научно-технической сферы
Юлия Александровна
ГОНЧАРОВА

кандидат технических наук, ассистент кафедры «Материаловедение» МГТУ им. Н.Э. Баумана; победитель программы УМНИК, грантов РФФИ, стипендиат Правительства РФ
Кира Сергеевна
ПАНИНА

руководитель направления лаборатории синтеза и исследования новых материалов АО «НИИграфит» ГК «Росатом»; победитель Всероссийской студенческой олимпиады «Я – профессионал» по направлению материаловедение и технологии материалов. Стипендиат Премии Правительства РФ
Структура вебинара
Планируемая продолжительность вебинара – 120 мин., в том числе: сообщения – 90 мин.; обсуждение и ответы на вопросы – 30 мин.
Курганова Ю.А. Исследование и успешное внедрение перспективных материалов. Основные методы исследования материалов
В данном сообщении будут представлены основные этапы развития научно-технических достижений в области материаловедения. Освещены перспективные технологии. Будет дан обзор современных и перспективных конструкционных материалов, в контексте их использования для новых изделий. Слушатели познакомятся с современными достижениями материаловедения для развития науки и техники в отечественной и мировой практике (например, композиционные материалы с разными матрицами и наполнителями, в т.ч. нанофракциями оксида алюминия и углеродными нанотрубками УНТ; эффективное использование графитов, сверхмолекулярного полиэтилена, порошковых и гранулированных металлов и интерметаллиды).
Слушатели рассмотрят вместе со спикером вопросы поиска объекта исследований, выбора и представления методов и методик исследования, а также характерные недостатки при выполнении и представлении исследований.
Гончарова Ю.А. Представление научных результатов на примере инновационных конструкционных полимерных материалов
В данном сообщении будет представлен опыт разработки и внедрения перспективных материалов на примере инновационных конструкционных полимерных материалов. На конкретных примерах будет проведен анализ ключевых этапов разработки – от возникновения идеи до получения конечного изделия. В результате слушатели узнают о возможностях современных полимерных материалов и смогут понять, как можно изготовить изделие с заданными по свойствам материала характеристиками.
Из сообщения слушатели узнают о применении 3D-печати и современных инновационных технологий мелкосерийного производства полимерных изделий на конкретных примерах изготовления запасных частей для импортной сельскохозяйственной техники в рамках импортозамещения.
Панина К.С. Организация научных исследований в области материаловедения
В данном сообщении будет представлен опыт взаимодействия «Школа-предприятие», «СУЗ-предприятие», «ВУЗ-предприятие» в области материаловедения. Будут рассмотрены примеры проектов разных уровней исследований, процесс постановки проектной работы школьника/студента, методы развития достижений в процессе выполнения проекта. Слушатели узнают, как разработать концепцию, план и реализовать научный проект в соответствии с заданным уровнем осваиваемых компетенций.
В рамках вебинара научные руководители и консультанты получат рекомендации по подготовке и успешному представлению научно-исследовательских работ в мероприятиях различного уровня, таких как Всероссийские форумы и выставки, конференции международного и регионального уровней.
Организация современных исследований и разработок в области информационных технологий
4
Алексей Николаевич
АЛПАТОВ

кандидат технических наук, доцент кафедры инструментального и прикладного программного обеспечения Института информационных технологий МИРЭА – Российского технологического университета
Сергей Романович
ЕРМАКОВ

ассистент кафедры инструментального и прикладного программного обеспечения Института информационных технологий РТУ МИРЭА; лектор Российского общества «Знание»
Андрей Константинович РЫБНИКОВ
ассистент кафедры, заведующий учебной лабораторией кафедры инструментального и прикладного программного обеспечения Института информационных технологий РТУ МИРЭА, лектор Российского общества «Знание»; финалист конкурса «Молодой преподаватель вуза города Москвы»
Структура вебинара
Планируемая продолжительность вебинара – 120 мин., в том числе: сообщения – 105 мин.; обсуждение и ответы на вопросы – 15 мин.
Алпатов А.Н. Уникальные аспекты научных исследований в современных сферах информационных технологий, включая системы искусственного интеллекта и машинное обучение
В данном выступлении будет показана важность комплексного подхода при проведении научных исследований обучающихся. Будут представлены теоретические и методические особенности выполнения школьных проектов в области информационных технологий, связанных с областью искусственного интеллекта. Будут рассмотрены текущие и перспективные направления и задачи в данной области, такие как глубокое обучение, автоматизированное машинное обучение, обучение с подкреплением с имитацией, генеративные модели, обработка естественного языка и языковые модели(GPT, BERT), а также современные методы их решения.
Ермаков С. Р. Анализ современных методов исследования, улучшение и модернизация методик исследования
В данном выступлении будут рассмотрены современные подходы к исследованиям и методы исследования, выявлены их преимущества и недостатки. Будут рассмотрены возможности для модернизации методик исследования с применением современных IT-технологий. Особое внимание будет уделено некоторым аспектам процесса обучения учеников современным методикам. Помимо этого, участники семинара получат уникальную возможность ознакомиться со спектром тематик и подходов, использованных в научно-исследовательских работах обучающихся, а также узнают, как юные исследователи справились с научными вызовами и достигли впечатляющих результатов благодаря применению современных методов исследований. В сообщении будут подробно рассматриваться особенности организации и структуры методик исследований, а также подходы к анализу данных. Слушатели смогут получить ценные примеры методологии и инструментов, которые будут полезны в исследовательских проектах обучающихся.
Рыбников А.К. Применение искусственного интеллекта в научно-исследовательских и проектных работах юных исследователей
В данном сообщении речь идет о конкретных практических аспектах применения искусственного интеллекта (ИИ) в научных и проектных работах. Будут рассмотрены особенности организации и представления результатов исследований, например, анализ геномных данных для поиска мутаций, прогнозирование погоды на основе алгоритмов машинного обучения, включая выбор методов и визуализацию данных, а также обсудим распространенные ошибки и предложим рекомендации по их избежанию. Наша цель состоит в том, чтобы оснастить научных руководителей исследователей необходимыми знаниями и навыками для проведения исследования, формирования и представления результатов исследований с помощью технологии искусственного интеллекта.
Электротехническое материаловедение: высокотемпературная проводимость, солнечный кремний, оптический кварц
5
Антон Владимирович МАТАСОВ
старший преподаватель кафедры физики и технологии электротехнологических материалов и компонентов Национального исследовательского университета «МЭИ»
Дмитрий Станиславович ХОЛОДНЫЙ
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики и технологии электротехнических материалов и компонентов НИУ «МЭИ»
Алексей Григорьевич
КОРЯКИН

кандидат технических наук, доцент кафедры физики и технологии электротехнических материалов и компонентов НИУ «МЭИ»
Структура вебинара
Планируемая продолжительность вебинара – 120 мин., в том числе: сообщения – 90 мин.; демонстрация экспериментальной и технологической базы НИУ «МЭИ» – 10 минут; обсуждение и ответы на вопросы – 20 мин.
Матасов А.В. Разработка методов изготовления высокотемпературных сверхпроводящих материалов на основе керамики
Среди современных керамических материалов особое место занимает высокотемпературная сверхпроводящая (ВТСП) керамика. Явление сверхпроводимости при температуре выше 90 К было экспериментально обнаружено в 1986 году на основе купратов лантана и бария: BaО+La2О3+CuО, т.е. выше температуры кипения жидкого азота (77 К). С преодолением этого порога возникли реальные перспективы практического применения ВТСП в электронике, технике связи и прецизионных измерений, в энергетике, электротехнике, транспорте и других областях. Причем образцы таких материалов возможно создавать и в учебных лабораториях. На вебинаре слушатели узнают об основных тенденциях создания новых высокотемпературных сверхпроводящих материалов на основе керамики. Будет приведена классификация сверхпроводящих материалов, представлены современные подходы к синтезу сверхпроводящих материалов с заданными свойствами, рассмотрены проблемы поиска новых сверхпроводящих материалов.
Холодный Д.С. Повышение КПД солнечных элементов
Солнечные элементы (СЭ) на основе кристаллического кремния составляют до 90% всего производства СЭ. Такие СЭ имеют коэффициент полезного действия (КПД) порядка 20%. Причины весьма незначительной доли солнечной энергетики в общем энергетическом объеме, по-видимому, связаны с небольшими КПД преобразователей. В связи с этим усовершенствование разработанных и создание новых высокоэффективных преобразователей солнечной энергии представляет собой важную и актуальную научную, техническую и технологическую задачу. В этом сообщении слушатели узнают о современных методах повышения КПД кремниевых СЭ. К таким методам относятся: модификация поверхности СЭ для обеспечения дополнительного отражения; использование тыльной стороны СЭ для отражения пропущенных через элемент лучей; использование специальных лаков для покрытия поверхности во избежание ее запыления и загрязнения; создание эффективных систем слежения за Солнцем для малых солнечных установок.
Корякин А.Г. Тенденции создания оптических кварцевых волокон
В настоящее время оптические волокна (ОВ) находят широкое применение не только в кабельной промышленности при создании волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС), суммарная протяженность которых превышает сотни миллионов километров, но в волоконно-оптических датчиках и в волоконно-оптических устройствах. Разнообразие ОВ и устройств, число которых постоянно растет, требует создания большого числа специальных ОВ, обеспечивающих высокую эффективность передачи информации.
В рамках данного сообщения слушатели узнают о разработке и методах испытаний ОВ, способах улучшения их характеристик. Будет приведен обзор оптоволоконной продукции ведущих производителей, проанализированы показатели качества оптоволокна, рассказано об установках для испытания оптоволокна.
Также слушатели познакомятся с профессиональной научной деятельностью НИУ «Московский энергетический институт», особенностями исследований в области электротехнического материаловедения, перспективными разработками, применяемыми в различных сферах человеческой деятельности, таких, как электроизоляционная, кабельная и конденсаторная техника, малая и распределенная энергетика, телекоммуникации.
На вебинаре будут даны рекомендации по подготовке школьников к выполнению исследовательских проектов, связанных с областью материаловедения, в рамках Международного форума научной молодёжи «Шаг в будущее».
Современные машиностроительные технологии – шаг к идеальному производству
6
Роман Сергеевич
МИХЕЕВ

доктор технических наук, профессор кафедры «Сварка, диагностика и специальная робототехника» Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, председатель секции «Цифровые технологии в машиностроении», член жюри выставки Форума научной молодёжи «Шаг в будущее»
Мария Александровна МЕЛЬНИКОВА
кандидат технических наук, доцент кафедры «Лазерные технологии в машиностроении» МГТУ им. Н.Э. Баумана, эксперт секции «Машиностроительные технологии» Форума научной молодёжи «Шаг в будущее»
Константин Геннадьевич ПОТАПОВ
кандидат технических наук, доцент кафедры «Метрология и взаимозаменяемость» МГТУ им. Н.Э. Баумана, эксперт секции «Машиностроительные технологии», член жюри выставки Форума научной молодёжи «Шаг в будущее»
Структура вебинара
Планируемая продолжительность вебинара – 120 мин., в том числе: сообщения – 90 мин.; обсуждение и ответы на вопросы – 30 мин.
Михеев Р.С. Научный проект школьника-исследователя по машиностроительным технологиям как важный шаг в подготовке инженера будущего
В сообщении будут рассмотрены особенности выполнения школьных научно-исследовательских проектов в области машиностроительных технологий. Слушатели вебинара узнают об основных научных направлениях машиностроительных технологий и их характеристиках. Особое внимание будет уделено научным проектам, связанным с цифровыми технологиями в машиностроении, поскольку они играют важную роль в современном машиностроении, позволяя повысить производительность, точность и эффективность процессов проектирования, производства и управления. Будут рассмотрены примеры научных проектов, представленных на форуме «Шаг в будущее» школьниками прошлых лет. Участники вебинара узнают, на что следует обращать внимание при выборе темы и в процессе выполнения будущего научного проекта, а также критерии оценки и примеры типичных ошибок.
Мельникова М.А. Аддитивные технологии: создавая новое
В современном мире развивающихся технологий требуется создание новых технологических решений. Одним из них является разработка аддитивных методов изготовления деталей, позволяющих значительно снизить затраты как финансов, так и материалов и, что самое главное, создать детали самых необычных форм, которые традиционными технологиями обработки получить невозможно. Наиболее распространёнными из аддитивных технологий в настоящее время являются методы селективного и прямого лазерного выращивания. На их основе создаются новые изделия и новые материалы.
На семинаре будет рассказано о сути методов селективного и прямого лазерного выращивания, об их использовании в промышленности, а также представлены перспективы развития этих технологий и результаты исследований кафедры в области аддитивных технологий.
Слушатели познакомятся с основными направлениями Аддитивных Технологий (АТ): основанные на лазерном воздействии, основанные на альтернативном воздействии – методы FDM печати, SLA, DLP, Binder Jetting и т.п. Научатся ориентироваться в технических особенностях и подходах, разбираться в методах и процессах. Благодаря полученным знаниям молодым специалистам станет проще планировать и выполнять работы в области АТ.
Потапов К.Г. Подбор средств измерения и определение их погрешности
Метрология является основой конструирования и изготовления всех без исключения изделий машиностроения. Вся наша повседневная жизнь «пропитана» метрологией: счётчики воды и электроэнергии, весы в магазине, рулетки и линейки, множество датчиков абсолютно во всех современных гаджетах, медицинские анализы и прочее. Перечислять можно очень долго. Без знаний метрологии невозможно создать точное, долговечное, качественное изделие. На вебинаре будет рассказано про то, что такое метрология, как она развивалась, что представляет собой в настоящее время и о её важности для современного производства.
Одним из важных аспектов исследовательской работы является оценка полученных результатов с точки зрения точности и достоверности. Такая же задача стоит и перед инженером, изготовившим новый прибор, машину, устройство. Без оценки точности измерения нельзя говорить о качестве изделия. Поэтому на семинаре будет уделено много внимания именно точности измерений, её определению, а также выбору средств измерения для решения практических инженерных задач. Будет рассмотрен процесс калибровки средств измерения и приведён практический пример из опыта работы кафедры и современных промышленных предприятий.
Эффективные технологии в энергетике
7
Владимир Олегович
КИНДРА

кандидат технических наук, доцент кафедры «Инновационные технологии наукоемких отраслей» Национального исследовательского университета «МЭИ», Лауреат Премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники
Андрей Борисович
ГАРЯЕВ

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Тепломассообменные процессы и установок» НИУ «МЭИ», Заслуженный работник высшего профессионального образования
Михаил Валентинович ГОРЕЛОВ
кандидат технических наук, доцент кафедры «Тепломассообменные процессы и установки» НИУ «МЭИ»
Структура вебинара
Планируемая продолжительность вебинара – 120 мин., в том числе: сообщения – 90 мин.; обсуждение и ответы на вопросы – 30 мин.
Киндра В.О. Подготовка будущих теплоэнергетиков
Подготовка школьников в современных областях знаний является актуальной задачей, выполнение которой позволит будущим специалистам осуществить осознанный выбор профессии. В рамках настоящего семинара будут рассмотрены наиболее эффективные подходы работы со школьниками 9-11 классов, которые успешно применяются на кафедре «Инновационные технологии наукоемких отраслей» НИУ «МЭИ». Слушатели узнают о трех основных этапах взаимодействия преподавателей и учеников, позволяющих погрузить последних в специальность, а также познакомить с современной инженерной деятельностью. В частности, слушатели узнают об игровых подходах к обучению, которые успешно используются преподавателями кафедры ИТНО при проведении практических занятий и мастер-классов для школьников и студентов. Кроме того, слушатели познакомятся с современными методами обучения моделированию и проектированию.
Гаряев А.Б. Эффективное использование энергии и ресурсов - условие устойчивого развития
Одна из наиболее актуальных проблем современного этапа развития энергетики – эффективное использование энергии. Данная проблема выражается в ограниченности доступа к источникам энергии, их удорожанию. Слушатели узнают о современных и перспективных технологиях (когенерация и тригенерация, энергомоделирование зданий, использование низкопотенциальной теплоты) предотвращения последствия глобального потепления, одна из причин которого состоит в накоплении парниковых при сжигании органического топлива.
Слушатели получат представление о современных методах эффективного использования энергии и ресурсов при ее производстве, транспортировке и использовании, которые применяются в мировой практике, в том числе электростанциях, использующих сверхкритические циклы и органический цикл Ренкина, применении тепловых насосов, использовании холода окружающей среды в системах кондиционирования (freecooling), глубокой утилизации теплоты и других. Также они узнают, как можно измерить и вычислить энергетическую эффективность различных процессов и объектов: жилых и общественных зданий, произведенной продукции, транспортных перевозок, цифровых устройств для обработки и хранения информации.
Как правило, все энергоэффективные технологии имеют свои преимущества и недостатки, и их нужно знать при выполнении своих проектов. В сообщении будет описаны характерные недостатки при выполнении учащимися исследований и разработок в области эффективного использования энергии и ресурсов.
Горелов М.В. Энергетическая эффективность и комфортный микроклимат в зданиях и сооружениях
Одной из ключевых инженерных и научных задач является обеспечение энергетической эффективности и комфорта в зданиях и сооружениях. Современное здание – это крупный потребитель теплоты и электрической энергии. Слушатели узнают о современных решениях в области создания в помещениях жилых, общественных, административных зданий комфортных условий при минимальном потреблении энергии, использовании BIM-технологий при проектировании систем микроклимата и CFD-моделирования воздухораспределения в помещении.
Будут рассмотрены современные устройства систем поддержания микроклимата в помещениях различного назначения, в то числе центральные кондиционеры, сплит-системы, устройства для лучистого отопления, система «теплый пол».
Также будут рассмотрены способы обеспечения энергетической эффективности в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха на этапе их проектирования и эксплуатации, такие как выбор наилучшей формы зданий, современные методы регулирования подачи теплоты, использование новых видов и способов нанесения тепловой изоляции, новых видов окон и другие.
В сообщении будет описаны характерные недостатки при выполнении учащимися исследования и разработок в области обеспечения комфортного микроклимата в зданиях и сооружениях.
НАПРАВЛЕНИЕ 2. Природа: горизонты естествознания
Биосфера как классическая оболочка современных изысканий в области естествознания
8
Лев Георгиевич
БОГАТЫРЕВ

кандидат биологических наук, доцент кафедры общего почвоведения Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, лауреат премии Президента РФ в области образования, научный руководитель секции «Биосфера и проблемы Земли» Форума научной молодёжи «Шаг в будущее»
Ольга Вячеславовна
СЕМЕНЮК

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник кафедры общего почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, член Экспертного экологического совета Департамента охраны окружающей среды и природопользования Правительства г. Москвы, ученый секретарь секции «Проблемы загрязнения окружающей среды» Форума научной молодёжи «Шаг в будущее»
Валерия Михайловна ТЕЛЕСНИНА
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник кафедры общего почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, председатель секции «Проблемы загрязнения окружающей среды» Форума научной молодёжи «Шаг в будущее»
Структура вебинара
Планируемая продолжительность вебинара – 120 мин., в том числе: сообщения – 90 мин.; обсуждение и ответы на вопросы – 30 мин.
Богатырев Л.Г. Современные представления о биосфере
В сообщении будут рассмотрены современные взгляды на биосферу как одну из важнейших земных оболочек, классические представления о биосфере в работах выдающегося естествоиспытателя В.И. Вернадского, а также современные представления об эволюции, компонентах и свойствах биосферы по В.А. Ковде. Слушатели узнают об основных компонентах биосферы, включая живое вещество, биогенное, бикосное и часть косного, которое охвачено круговоротом. Будут рассмотрены такие важнейшие свойства биосферы как пластичность, резистентность, ассиметричность и разнообразие живых организмов. Будет показано, что согласно В.И. Вернадскому, цикличность процессов, обусловленная живым веществом, является основным механизмом устойчивости биосферы и, как следствие, основой существования человечества. В докладе будет представлена информация, отражающая современные взгляды на биосферу и экосферу.
Семенюк О.В. От функций биосферы к экосистемным услугам и устойчивому развитию
В настоящем докладе будет рассматриваться развитие учения В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере, которое в настоящее время выражается в концепции устойчивого развития общества и биосферы. Реализация идеи устойчивого развития общества и биосферы предполагает регулирование деятельности человека с помощью экономических механизмов. Слушатели узнают, что одним из новейших приемов регулирования является стоимостная оценка природных ресурсов и экосистемных функций, которая осуществляется на основе расчета экосистемных услуг. Экосистемные услуги – это экономические выгоды для потребителей, базирующиеся на обеспечении природой различного рода функций. В докладе будет представлена информация по их классификации, соотнесении экологических функций и экосистемных услуг, методическим подходам монетизации экосистемных сервисов.
Телеснина В.М. Роль растительности в биологическом круговороте. Индикационное значение растительности
В настоящем докладе будет рассмотрена роль растений как первичных продуцентов в становлении и развитии биологического круговорота, взаимосвязь растительности и почвенно-геохимических особенностей ландшафта. На примере травяно-кустарничкового яруса лесных экосистем будет показана роль растений в индикации локальных экологических условий и антропогенного воздействия. Слушатели ознакомятся с методами оценки местообитаний по растительному покрову с использований эколого-ценотической группировки видов, а также точечных и диапазонных экологических шкал. Будет представлена информация о связи показателей живого напочвенного покрова с лесовосстановительной сукцессией, с видом дерева-эдификатора, с антропогенным влиянием на фитоценоз.
Химия и химическая технология в современной экономике
9
Олег Аркадьевич
РАЙТМАН

кандидат химических наук, заведующий кафедрой физической химии Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, старший научный сотрудник лаборатории физической химии супра- и наносистем Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина
Светлана Владленовна СТАХАНОВА
кандидат химических наук, заведующий кафедрой аналитической химии Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева
Структура вебинара
Планируемая продолжительность вебинара – 120 мин., в том числе: сообщения – 90 мин.; обсуждение и ответы на вопросы – 30 мин.
Райтман О.А. Особенности и примеры научно-исследовательской деятельности в области нанотехнологий
Нанотехнология – это область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с наноразмерными объектами. К таким объектам относятся системы с размерами меньше одного микрона. В данном сообщении слушатели познакомятся с классификацией и различными способами создания наноразмерных объектов. Особенностью наносистем является то, что их свойства отличаются как от свойств отдельных атомов и молекул, так и от свойств объектов макромира. В настоящее время нанотехнологии используются повсеместно – от создания смартфонов до разработки новых медицинских препаратов.
Слушатели узнают о проблемах, возникающих при работе с наносистемами. Особенностью работы с низкоразмерными системами является то, что приходится иметь дело с отдельными атомами, молекулами, наночастицами. С одной стороны это накладывает некоторые ограничения на использование традиционных методов анализа, а с другой – придает огромный импульс развитию новых средств визуализации и управления свойствами субмикронных систем.
Особое внимание в докладе будет уделено возможностям использования ультратонких пленок на основе полифункциональных мономолекулярных слоёв в молекулярной электронике и фотонике.
Стаханова С.В. Современные электрохимические системы накопления энергии: материалы и перспективы
Мир энергетики стоит на пороге глобальных перемен. В ближайшей перспективе неизбежен частичный переход на возобновляемые источники энергии, что позволит сократить выбросы парниковых газов в атмосферу и замедлить процессы глобального изменения климата. Развитие альтернативной энергетики, электротранспорта, систем безопасности требует создания эффективных устройств накопления энергии.
В докладе будет дан обзор таких современных систем накопления энергии, как электрохимические суперконденсаторы, проточные и непроточные редокс-батареи, литий-серные и литий-воздушные аккумуляторы. Слушатели узнают об особенностях и областях применения этих устройств, об этапах разработки и внедрения разработок в промышленность, познакомятся с работой химиков, создающих новые материалы для накопителей энергии и о перспективных направлениях исследований.
Мир под ногами: неизвестные почвенные животные повсюду
10
Наталия Александровна КУЗНЕЦОВА
доктор биологических наук, доцент, профессор кафедры зоологии и экологии Института биологии и химии Московского педагогического государственного университета
Анна Ивановна
БОКОВА

кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры зоологии и экологии Института биологии и химии МПГУ
Кирилл Владимирович МАКАРОВ
доктор биологических наук, доцент, профессор кафедры зоологии и экологии Института биологии и химии МПГУ
Структура вебинара
Продолжительность вебинара – 140 минут, в том числе: сообщения – 80 минут, демонстрация экспериментальной части – 30 мин.; обсуждение и ответы на вопросы – 20 минут.
Кузнецова Н.А. Как изучают мелких почвенных членистоногих
Мелкие почвенные членистоногие – это небольшие представители насекомых, многоножек, паукообразных, даже ракообразных, а также менее известные группы коллемболы, протуры, двухвостки. Эти группы ученые мало изучали по сравнению с наземными и водными организмами из-за их «невидимости» в почве. В результате на сегодняшний день открыто лишь от 5 до 50% видов в разных группах. Сообщение посвящено способам изучения этого разнообразия и ориентировано на начинающего исследователя. Мы рассмотрим различные методы сбора мелких почвенных членистоногих, все они просты и не требуют специального оборудования. Некоторые приспособления несложно сделать самим, и мы покажем, как. Лабораторное оборудование для экстракции животных из почвы также легко изготовить. Для дальнейших самостоятельных исследований нужен обычный микроскоп. Мы научим делать препараты, а первичное определение групп мелких почвенных членистоногих можно провести по цветным таблицам, а для коллембол – по простейшему определителю до семейств. Результаты исследования мелких животных почвы существенно расширят биологический кругозор школьников, позволят проводить различные полевые и лабораторные эксперименты для оценки качества природной и нарушенной среды.
Бокова А.И. Микрозоопарк почвы (почвенные животные в лабораторном эксперименте)
Лабораторный эксперимент – один из методов научного познания, широко используемый в школьном образовании. На базе лабораторного эксперимента можно изучать основные закономерности природы, как на уроках, так и в процессе проектно-исследовательской деятельности.
Почвенные животные являются удобными объектами для лабораторных исследований, так как они имеют целый ряд преимуществ: повсеместное распространение и многочисленность, сравнительно короткий жизненный цикл и способность давать плодовитые зоокультуры с большим числом особей, широкие индикационные возможности, обеспечивающие тонкие реакции на действие различных абиотических и биотических факторов, относительная простота содержания и ухода.
Лабораторные эксперименты на почвенных животных легко вписываются в курс биологии средней и старшей школы. В ходе экспериментальной деятельности со школьниками мы можем выявить морфологические, физиологические и поведенческие особенности почвенных животных. А так же использовать их как тест-организмы в биоиндикационных целях.
Макаров К.В. Изучение аутэкологии модельных групп почвенных животных – перспективное направление подготовки школьника-исследователя
Даже в хорошо изученных группах почвенных животных экологические параметры отдельных видов исследованы явно недостаточно. Так, для обычных и многочисленных в почве жужелиц, точные сведения о времени развития, биомассе, скорости роста есть лишь для немногих видов. Получение данных такого рода имеет несомненную научную ценность и в простейшем случае не требует специального оборудования.
Базовый вариант такого исследования нуждается только в пластиковых контейнерах для животных и десятикратной лупе, он позволяет изучить время развития стадий. Возможен сравнительно-аналитический вариант опыта: изучение влияния состава или доступности корма на время развития.
При наличии оборудования (весы, термостаты) можно ставить опыты по изучению скорости роста, влиянию температуры на параметры развития.
Корректно поставленные систематические исследования такого плана могут стать предметом научной публикации в профильных журналах.
Астрономические проекты в школе
11
Дмитрий Зигфридович
ВИБЕ

доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звёзд Института астрономии Российской академии наук, научный руководитель секции «Астрономия» Форума научной молодёжи «Шаг в будущее»
Андрей Михайлович САДОВСКИЙ
наук, ученый секретарь Института космических исследований Российской академии наук, председатель секции «Земля и Вселенная» Форума научной молодёжи «Шаг в будущее»
Анастасия Павловна
ТОПЧИЕВА

кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник группы программного обеспечения и вычислительной техники Института астрономии РАН, ученый секретарь секции «Астрономия» Форума научной молодёжи «Шаг в будущее»
Структура вебинара
Планируемая продолжительность вебинара – 130 мин., в том числе: сообщения – 110 мин.; обсуждение и ответы на вопросы – 20 мин.
Вибе Д.З. Подход к астрономическим исследовательским проектам в школе
Астрономия — парадоксальная наука. С одной стороны, астрономические явления составляют едва ли не важнейшую (и иногда по незнанию пугающую) часть окружающего нас мира. С другой стороны, астрономия никак не может найти своё окончательное место в школьной программе. С одной стороны, астрономия переживает сейчас настоящий «бум» развития, связанный с появлением новых мощных телескопов, с массовыми исследованиями других тел Солнечной системы при помощи космических аппаратов, с открытием огромного количества иных миров — планет и планетных систем у других звёзд. С другой стороны, в обществе стремительно деградирует уровень астрономической грамотности. Важнейшую роль в развитии астрономической образованности могли бы сыграть школьные астрономические проекты. Однако за астрономией прочно закрепилась слава сложной науки, в которой на школьном уровне ничего интересного сделать нельзя. Это не так. В астрономии есть множество интересных задач, которые можно решать в рамках небольших исследовательских проектов. Это, например, поиски закономерностей в различных астрономических данных: орбитах тел Солнечной системы, орбитах планет у других звёзд, данных о солнечной активности и других. В последнее время очень большой интерес привлекает к себе тема связи астрономии с другими сторонами жизни. Как, например, влияет на жизнь людей солнечная активность? Как повлияла на нас проблема излишней засветки («световое загрязнение») и как можно ей противостоять? На вебинаре мы поговорим о том, какими могут быть современные астрономические проекты, какие сейчас доступны средства для их выполнения и как организовать сотрудничество с учёными-астрономами.
Садовский А.М. Солнечная активность и ее угрозы
В связи с приближением Солнца к максимуму активности становится актуальным понимание механизма работы Солнца, возникновения солнечных вспышек, корональных выбросов массы и других явлений, а также работы солнечно-земных связей, в частности, возникновения магнитных бурь. Из сообщения слушатели узнают об особенностях исследования Солнца, солнечных циклов, солнечной активности и солнечно-земных связей. Будет дан обзор современных исследований в данной области. Будут рассмотрены современные методы и подходы, применяемые в изучении солнечно-земных связей. Особое внимание будет уделено практическому значению изучения Солнца: будут даны рекомендации по поиску данных, материалов, публикаций, темы возможных проектов, как заинтересовать школьника такой работой.
Топчиева А.П. Практика научно-исследовательской работы
Будут приведены конкретные примеры небольших научно-исследовательских проектов, например, таких, как выделение скоплений галактик на основе эффекта Сюняева-Зельдовича, анализ инфракрасного излучения в областях рождения массивных звезд и т. д. На их основе учителям будут даны рекомендации по поиску научных статей и материала для исследовательских работ, обработке наблюдательных данных и построению графиков для представления и описания результатов. Также слушатели узнают об особенностях организации процесса научно-исследовательской работы и взаимодействия с учениками при реализации астрономических проектов.
Старт научных изысканий. Различные аспекты современной зоологии и экологии в тематике проектных работ школьников
12
Алексей Александрович МОСАЛОВ
кандидат биологических наук, доцент кафедры зоологии и экологии Института биологии и химии Московского педагогического государственного университета, награжден почетной грамотой Министерства природных ресурсов РФ
Александр Викторович ШАРИКОВ
кандидат биологических наук, доцент кафедры зоологии и экологии Института биологии и химии МПГУ, председатель секции «Зоология и экология» Форума научной молодежи «Шаг в будущее»
Структура вебинара
Планируемая продолжительность вебинара – 180 мин., в том числе: сообщения – 120 мин.; обсуждение и ответы на вопросы – 40 мин.; демонстрация вариантов выполненных ранее исследовательских работ – 20 мин