Авиа- и судомодельные кружки, кружки радио, уроки труда в школах, Центры детского и молодёжного технического творчества — из этих замечательных сообществ вышла едва ли не половина отечественных инженеров. Возможность что-то придумать, сделать своими руками, испытать, «довести до ума», запустить, потом разбить, отремонтировать, усовершенствовать и снова запустить. И в конце концов увидеть, как твоё произведение летит, слушается рулей, и понимать, что это сделал ты и что ты можешь сделать ещё лучше, что твоя модель полетит быстрее, дальше и выше… Кажется, такие возможности возвращаются, да ещё и на новом технологическом уровне.
По инициативе Правительства Москвы в столице создана сеть Центров, объединённых под брендом «ТехноЛаб Москва». Это уже более полутора десятков площадок для технического творчества, оснащённых современным оборудованием цифрового производства: 3D-принтерами, 3D-сканерами, фрезерными, гравировальными и лазерными станками и т. д. Для этого Департамент науки, промышленной политики и предпринимательства города Москвы на основе открытого конкурса выделил субсидии общим объёмом более 280 млн руб. Размер субсидий составлял от 3 до 10 миллионов, в зависимости от специализации Центра и того, какое ему необходимо оборудование. Создание московской сети Центров — это часть федеральной программы, инициатором которой выступило Министерство экономического развития РФ. Реализует программу ГБУ г. Москвы Центр инновационного развития (ГБУ «ЦИР»).
И вот опять мы столкнулись со словом «инновации». Теперь в форме «инновационное развитие».
«Инновационное развитие» — в это понятие вкладывается возможность для молодёжи использовать в своём творчестве все самые современные достижения техники. Для многих школьников и даже студентов ограничением их творческой активности становится сложность изготовления того, что они придумали. И нередко из-за этого у них опускаются руки. Сотрудники Центров могут предоставить им возможность сделать всё, что угодно, благо техника сейчас это позволяет. Ясно, что оборудование ст?ит довольно дорого и отдельным кружкам, школам и даже вузам приобретение его не по карману. Договориться между собой и приобрести оборудование в складчину — дело хлопотное. Да и вопросы собственности возникают, и много чисто бюрократических сложностей. Правительство Москвы пошло другим путём — путём выделения субсидий организациям, которые уже занимаются работой с цифровой техникой. Но с условием, что эти организации будут включены в сеть лабораторий и гарантируют свободный доступ к ним школьников и студентов. При этом московские власти основную ставку делают не на коммерческий результат, а на развитие творческой и изобретательской деятельности школьников старших классов, студентов, горожан, увлекающихся техническим творчеством.
Идея создания Центров как творческих лабораторий появилась в США в 1998 году. Тогда профессор Массачусетского технологического института Нил Гершенфельд провёл для своих студентов спецкурс «Как сделать почти всё, что угодно». Уже через три года появились первые такие лаборатории, они получили название «FabLab». Идея оказалась конструктивной и жизнеспособной. Сеть фаблабов распространилась по всему миру, в том числе возникли они и в России. Одним из первых стал фаблаб в Институте стали и сплавов (Национальный исследовательский технологический университет). Но дело на месте не стоит, сейчас в Москве эта концепция мастерских-лабораторий представлена сетью Центров «ТехноЛаб Москва», развитие которой происходит в том числе благодаря сотрудничеству с Центрами технологической поддержки образования (ЦТПО — программа Департамента образования города Москвы).
Главная задача этой программы — развитие у горожан мотивации к созданию новых высокотехнологичных проектов, формирование молодёжных проектных команд, которые впоследствии создадут свой бизнес. Цель будет достигнута, когда Центры станут ядром программы поддержки массового цифрового производства в Москве и столица войдёт в ряд мировых лидеров в использовании новых технологий цифрового производства.
Если же вернуться к смыслу слова «инновации», то, пожалуй, на сегодняшний день использование цифровой техники даёт возможность «сделать почти всё что угодно», то есть выдать и реализовать на практике любую, самую фантастическую идею. Главное, чтобы получившееся в результате было кому-то нужно. И в этом ещё одна цель создания Центров — научить молодёжь оценивать степень необходимости практической реализации творческого замысла.
Говорит Анастасия Тюрина, руководитель Инновационного центра Высшей школы экономики:
— В технике существует понятие «прототипирование». Из общих соображений понятно, что это создание прототипа некоего изделия. При этом по многим причинам важно, сколько времени проходит от момента возникновения идеи до создания реального изделия (в нашем случае — прототипа). Это и скорость выхода изделия на рынок, возможность получения конкурентных преимуществ, скорость проверки жизнеспособности идеи и проведения испытаний образца и многое другое. И ещё один момент, о котором часто забывают. Скорость реализации идеи важна для автора, особенно молодого. Если работа связана с большими формальными трудностями, у человека может иссякнуть задор. А такого как раз допустить нельзя. Студенту (да и не только студенту) должно быть интересно работать. Когда же он видит результат своей идеи, интерес к работе не пропадает (ну, скажем так, может и не пропасть).
Для студентов очень важно иметь возможность реализовать свою техническую, экономическую или бизнес-идею, причём это одинаково важно и для студентов технических специальностей, и для дизайнеров, и для экономистов. Созданный в ВШЭ Центр позволяет проверить всё это на практике. Для студентов-экономистов это тоже очень полезно. Они имеют возможность включиться в реальный процесс создания некоего изделия, в реализацию идеи от её зарождения до выпуска готового изделия.
Лаборатория нашего Центра разместилась на площадке Московского авиационно-технологического института. Здесь мы можем сводить в единые группы будущих инженеров, экономистов, управленцев, моделировать не только изделия, но и творческие и производственные процессы и коллективы.
Кстати, на базе Центра мы проводим творческие встречи-семинары, ориентированные на использование техники, работающей в лаборатории. В них в качестве руководителей принимают участие учёные, инженеры, конструкторы, дизайнеры, а в качестве слушателей — студенты или просто заинтересованные в продвижении своей идеи авторы. На одной из таких встреч, прошедшей в июне нынешнего года, собралось около 200 человек. На всеобщее рассмотрение они предложили более сотни идей и проектов. В режиме «мозгового штурма» в течение двух полных рабочих дней были отобраны полтора десятка проектов, которые в самое ближайшее время мы начнём осуществлять в нашем инновационном Центре. Занятия творчеством в сети «ТехноЛаб» дают первый импульс к развитию технологического бизнеса. Уже сегодня здесь зарождаются технологические проекты, которые могут в недалёкой перспективе стать стартапами. Вот лишь два примера: майка (с виду — обычная футболка), «умеющая» следить за состоянием сердца человека, на которого надета, и не просто следить, а передавать данные кардиограммы в медицинский центр. Или «умная» стелька. Множество установленных в ней микродатчиков контролируют температуру, влажность и деформацию. Важные параметры могут быть переданы на мобильный телефон хозяина.
Созданные в Москве Центры имеют различную специализацию: в сфере робототехники, промышленного и архитектурного дизайна, биомеханики, электроники, производства цифровых станков, трёхмерного моделирования и 3D-печати, производства научной игрушки. По спектру предоставляемых возможностей они делятся на лаборатории прототипирования, творческие мастерские и Центры цифрового производства единичных изделий. Такое разделение вполне оправдано, ведь заниматься всем в одном месте просто физически невозможно, да и требования к оборудованию, помещениям, технике безопасности различаются. Но поскольку все центры связаны в единую сеть, у них есть возможность активно контактировать друг с другом.
Школьники и студенты посещают практические занятия, которые проводят специалисты по 3D-моделированию и 3D-печати. Под их руководством молодые люди могут собственноручно изготовить практически любую деталь, прототип изделия или даже собрать, например, собственного робота.
В нескольких Центрах проходят образовательные курсы по 3D-прототипированию, основам робототехники и электроники, спортивной робототехнике, мастер-классы по дизайн-мышлению, теории решения изобретательских задач, авиамоделированию и пилотированию, промышленному дизайну и дизайну среды.
Современные способы управления технологическим оборудованием позволяют общаться с достаточно сложными станками любому человеку, мало-мальски знакомому с персональным компьютером, то есть всем (!) молодым людям в возрасте от 6—8 лет. (Конечно, это лёгкое преувеличение, но по сути — всё так и есть, нужно лишь освоить некоторые особенности управления.)
Сейчас появились устройства, с помощью которых довольно просто изготовить весьма сложные детали. Пожалуй, самое удивительное из них — 3D-принтер. Журнал «Наука и жизнь» подробно рассказывал о таких девайсах (см., например, № 2 2013 г., статья «Что нам стоит дом построить, нарисуем, будем жить» и № 5 2013 г., статья «Напечатайте мне почку»).
Рассказывает Иван Мошкин, руководитель центра «Лаборатория», разместившегося в просторном помещении в Хохловском переулке.
— Наша лаборатория началась с того, что я из чистого любопытства собрал 3D-принтер. Было очень интересно, что это за машина и что можно реально сделать с её помощью. Первый наш принтер довольно простой, но даже на нём получались некоторые вещи, сделать которые другим способом было или очень трудно, или вообще невозможно. Прежде всего, принтер позволял строить объёмные детали сложной формы, с внутренними полостями, и при этом детали оказывались неразъёмными. А это во многих случаях важно, например для сложных корпусов, которые должны сохранять жёсткость в процессе использования. На любом другом оборудовании корпус пришлось бы делать разъёмным из нескольких деталей или же отливать, что в условиях маленькой мастерской практически невозможно. Но главное даже не это. Довольно быстро стало понятно, что 3D-принтер — весьма востребованное на рынке устройство. Тогда мы организовали небольшое сборочное предприятие. Однако заметили, что для многих разработчиков иметь собственный сложный и не слишком дешёвый прибор не нужно. Им вполне достаточно просто получить доступ к принтеру. А кроме того, для большинства важно было научиться на нём работать. Тогда мы начали предоставлять людям возможность работать на наших принтерах и одновременно проводили обучение.
Для 3D-принтеров существует несколько открытых программ, они позволяют спроектировать изделие, сделать в цифровой форме его модель и перевести её в «понятную» принтеру форму. Работе с такими программами мы и стали обучать всех желающих. Среди них были и дизайнеры, и архитекторы (сейчас довольно часто вместо бумажных макетов архитекторы печатают 3D-модели своих проектов), и студенты.
А не так давно мы получили субсидию от правительства Москвы и смогли на эти средства отремонтировать помещение, закупить некоторое дополнительное оборудование. В рамках программы «ТехноЛаб Москва» проводим на своей площадке семинары, лекции, обучаем школьников и студентов работе уже не только на принтерах, но и на другой сложной цифровой технике.
Сейчас в распоряжении лаборатории есть несколько модификаций 3D-принтеров, лазерный резак и гравёр, 3 различных фрезера, станок для термовакуумной формовки, паяльные станции — словом практически всё, что нужно для создания прототипов. И не только прототипов. Например, не так давно на нашем станке была изготовлена шестерня для скутера. Автор проекта заложил в конструкцию параметры, отличные от серийного образца, теперь его маленький скутер сможет ездить иначе, чем серийный. Заказать такую деталь у производителя техники невозможно, а изменить параметры трансмиссии очень хотелось. И желание осуществилось. Заметим, что это не простое развлечение, параметры зубчатого колеса существенно влияют на динамику скутера. Например, для скоростной езды по ровной твёрдой дороге передаточное число может быть поменьше, а для преодоления мягкого грунта, горок и неровностей, напротив, побольше. У нас такое можно сделать, а вот купить готовое — невозможно.
Между прочим, оборудование мы использовали и при ремонте помещения, в котором сейчас работаем. Вся мебель сделана у нас, по нашим собственным проектам.
Программа создания сети Центров молодёжного инновационного творчества «ТехноЛаб Москва» работает во всех административных округах. Один из Центров расположился в лицее № 1557 в Зеленограде.
Рассказывает Руслан Нигматулин, директор по производству ООО «ЭКСПО Наука Интерактив»:
— Наша компания занимается производством научной игрушки. По сути своей это наглядные пособия для школьных кабинетов физики. Некоторое время назад мы получили субсидию от правительства Москвы и включились в программу создания Центров «ТехноЛаб».
Поскольку расположены мы в Зеленограде, работаем здесь, да и учились почти все в МИЭТе, то логично было поискать какое-то место рядом. Получилось очень удачно: лицей № 1557 проявил заинтересованность в организации учебной лаборатории с цифровой техникой. На субсидию приобрели оборудование, смонтировали его в школьном помещении и уже нынешней весной начали понемногу работать.
Для школьников такая возможность оказалась очень интересной. Их захватывает и сам процесс проектирования, и изготовление отдельных деталей, и сборка готового изделия.
В данном случае нам представляется очень важной возможность научить ребят мыслить технически, дать им представление о процессе проектирования как о творчестве. Важно развить у них пространственное мышление, научить основам конструирования, научить видеть перспективы использования того, что они собираются сделать. Но при этом ни в коем случае нельзя завалить их рутиной, нужно ориентироваться на естественные интересы. Например, мальчишкам 12—14 лет интересно оружие. Ну что тут поделаешь! Впрочем, оказалось, что можно и оружие развернуть в вполне гуманитарном направлении. Например, наши ученики спроектировали и полностью изготовили пневматическое ружьё. Такие используют для отлова животных, для их вакцинации, мечения и т. д. Получилась очень интересная конструкция, у которой ресивер (баллон для запаса воздуха под давлением) одновременно служит прикладом. Всё сделано, кстати, из пластика.
Но основное направление работы Центра — всё же расширение знаний учеников в физике, химии, технологиях. Мастерская, кстати, оборудована не только высокотехнологичной цифровой техникой. Здесь есть отличного качества столярные верстаки, небольшие «школьные» сверлильный и токарно-винторезные станки, а кроме того, паяльные станции (Зеленоград всё-таки связан с электроникой, а она, даже самая современная, без пайки невозможна).
Кроме высокотехнологичного оборудования в Технопарке (именно так называется это подразделение в лицее № 1557) разместилось несколько стендов с физическими наглядными пособиями. Сделаны они, кстати, здесь же.
Показательны стенды, демонстрирующие закон колебания маятника. Простая с виду штука, но есть на ней всё, что нужно, чтобы провести даже не самые простые физические опыты. Достаточно всего лишь хорошего секундомера, маятника на подшипнике и шкалы. Интересен парадоксальный маятник: на месте размещения груза у него закреплена горизонтальная ось, а на ней ещё два одинаковых маятника. Установка позволяет школьникам изучать особенности работы системы с несколькими степенями свободы в режиме колебаний.
Ещё один прибор — тоже маятник, но в качестве груза на нём установлен обычный постоянный магнит. Качается этот магнит между двумя медными катушками, в контуры которых включены миниатюрные лампочки. Школьнику можно сколько угодно рассказывать о том, что в проводнике, движущемся в магнитном поле, возникает электрический ток. А он может ровно столько же раз пропустить это мимо ушей. Или просто не понять, о чём речь. Здесь же всё исключительно наглядно. И не важно, что проводник остаётся неподвижным, а движется магнит. Зато магнит можно заставить двигаться с разной скоростью и посмотреть, что при этом меняется в цепи, хотя бы просто наблюдая за лампочками. Между прочим, такие простейшие опыты учат детей проведению исследований. Умение решать задачки из сборника для поступающих в вузы важно, но ничуть не менее важно и умение правильно спланировать и поставить эксперимент.
— Для нас в работе со школьниками важно заинтересовать их процессом, а потом ещё и не отбить этот интерес, — рассказывает Екатерина Павлова, руководитель проекта «ФабТой Технопарк» в лицее № 1557. — Технопарк — это сочетание лабораторий, научно-познавательного центра и опытного производства. Здесь практически не ограничен простор для творчества, здесь можно научиться работать на сложной технике и получить возможность поработать молотком и лобзиком. Но в то же время Технопарк — довольно сложная структура, в которой учащиеся параллельно могут развивать навыки в научно-исследовательской и технической областях, получать знания и умения, необходимые для создания востребованного рынком товара, проходить весь технологический процесс от расчёта себестоимости товара до выбора художественно-дизайнерского решения упаковки. Преподают в нём педагоги (в основном учителя технологии, информатики, физики, математики, химии), а помогают им инженеры, привлекаемые со стороны, главным образом из МИЭТа — вуза, с которым тесным образом сотрудничает лицей. Они следят за тем, чтобы дети не получили травм (всё-таки это сложное оборудование, а техника безопасности — прежде всего) и чтобы они смогли использовать возможности техники полностью.
Сентябрь наступает, и мы сами с нетерпением ждём начала занятий. Представьте себе, нам самим это страшно интересно.
25 августа 2014 года.
Видеоматериал к статье см. в разделе «Видео»
