В честь Дня российской науки «ЗН» пообщалась со студентами бакалавриата и магистратуры, которые уже успели отличиться научными открытиями. Рассказываем про мульчирующие пленки, обработку звука с помощью нейросетей и проверку качества молока с помощью электричества.
Чтобы не пылиться
Екатерина Макеева, 5-й курс ИХиХФТ, директор Студенческого бизнес-инкубатора АлтГУ:
– Пару лет назад я занималась полезными продуктами питания: например, чуть больше полугода разрабатывала овощной мармелад без сахара, но в какой-то момент поняла, что пора сменить тему. Я искала такую идею для своей работы, которая вскоре может стать продуктом, приносящим пользу окружающему миру. Такой подход, как «я сейчас быстренько напишу за месяц диплом, защищу его и забуду», для меня просто-напросто неприемлем. Научные труды не должны пылиться на полках!
В мае 2023 года я серьезно заинтересовалась разработкой экологичных материалов. Необходимый для этого толчок мне дал образовательный форум от «Я – профессионал» в Томском государственном университете, где я со студентами со всей России успешно решила кейс от компании «Сибагро». Суть кейса заключалась в поиске применения отходного глютена для цепи глубокой переработки пшеницы, решение – применять глютен в качестве основы для создания биоразлагаемого пластика. С этим же проектом я позже участвовала в конкурсе Tatneft Citizen Science, где выиграла менторство от стартап-студии АГНИ. Работа над проектом с глютеном остановилась после участия в научно-образовательном мероприятии AWW, где я работала в течение недели над проектом «Разработка новых продуктов из лигнина». Лигнин – второй по распространенности биополимер, его довольно трудно утилизировать, что создает глобальную проблему. Тогда я и поняла, над чем буду работать.
Мой проект получил название BioMulch. BioMulch – это материал, который направлен на повышение производительности сельского хозяйства за счет того, что поглощает солнечное тепло в течение дня, сохраняя тепло почвы и способствуя развитию корневой системы, поддерживает необходимый уровень влажности, улучшает поглощение воды и удобрений, сокращает использование пестицидов, а также уберегает целевое растение от пагубного воздействия сорняков. При этом материал разложится до следующего сельскохозяйственного сезона. Мульчирующая пленка может быть полезна для роста множества культур. Например, для клубники, виноградников, а также овощей, выращиваемых в теплицах: помидоров, перцев или баклажанов. Работу над проектом я осуществляю по двум направлениям: научному и стартаперскому. Активно изучаю тему биополимеров, читаю большое количество статей по теме, а также работаю в лаборатории, где занимаюсь разработкой технологии и изучением свойств самого материала. Ну и, конечно же, провожу анализ рынка и конкурентов, расчет финансовой модели и многое другое.
Почему в основе пленки лежит именно лигнин? Лигнин – один из самых распространенных биополимеров в природе, является отходом деревоперерабатывающей промышленности, имеет большой потенциал стать основой мульчирующего материала. Во-первых, лигнин служит армирующим наполнителем пленки. Во-вторых, лигнин увеличивает способность пленки к биоразлагаемости, а значит, такая пленка после сбора урожая не будет загрязнять почву, способствовать образованию отходов и, что самое главное, не потребует много времени для их утилизации. В-третьих, цвет пленок варьируется от темно-коричневого до черного, из чего следует, что лигнин увеличивает непрозрачность материала. Это может помочь уменьшить рост сорняков, так как препятствует проникновению УФ-излучения солнечного света в почву.
Бесконечно благодарю своих родителей и руководителя стартап-студии АГНИ моего ментора Данилу Калиникина за поддержку и веру в мою идею. Каждому молодому ученому важно признание его дела и поддержка, ведь научная работа – вещь непростая и непредсказуемая. Поэтому сейчас как, директор Студенческого бизнес-инкубатора АлтГУ, я помогаю своим ребятам создавать и воплощать их прикладные научные проекты.
Чистим звук
Валентин Карев, магистрант 1-го курса ИЦТЭФ:
– Начнем с того, что я музыкант, который по совместительству работает звукорежиссером в актовом зале корпуса С. Конечно же, сфера моих научных интересов должна быть связана со звуком, это все-таки мое призвание.
Пару лет назад я участвовал в проекте старшего преподавателя кафедры информационной безопасности АлтГУ Павла Сергеевича Ладыгина, в котором было необходимо проанализировать музыкальные произведения на наличие плагиата, или, иными словами, понять: кавер ли тот или иной трек или нет. Сложность заключалась в том, что каждый исполнитель изменял трек под себя: менял тональность, темп. Постепенно этот проект перерос в мою нынешнюю научную работу, в рамках которой я и мой научный руководитель Андрей Александрович Лепендин проводим обработку речевых сигналов с помощью нейросетей.
Перед собой мы поставили две задачи: улучшение качества речи в потоковом режиме и верификация дикторов в реальном времени. Студийного звука без лишних шумов мы пытаемся добиться посредством шумоочистки и дереверберации, то есть исключения эха из звуковой дорожки. Верификация же проходит по тембральным характеристикам диктора, без опоры на текст, который он читает. Основной задачей для себя выбрали шумоочистку – по нескольким причинам. Во-первых, очень малое количество моделей качественно обрабатывают звук в реальном времени. Во-вторых, в русскоязычном домене обучено недостаточно нейросетей, которые имели бы возможность быстрой обработки звукового сигнала.
Конечно, есть сторонние сервисы по типу Adobe Podcast, который является одной из самых популярных утилит для обработки речи, но есть у него два минуса, которые мы пытаемся обойти в своих наработках. Начнем с того, что обработки потокового сигнала нет, а применение эффектов на речь может длиться очень долго. Ну и не стоит забывать, что Adobe Podcast пытается заменить русские звуки на похожие английские. Например, русская «р» редуцируется в английскую r.
Возникают и трудности. В первую очередь они связаны с тем, что аудио весит в разы больше картинок, которые пользуются не меньшим спросом на рынке нейросетей. Поэтому обучение нейросети, которая работает с аудиофайлами, занимает намного больше времени и, к сожалению, не всегда приносит нужный результат. Но я и мой научный руководитель не сдаемся и планируем пробовать разные подходы к обучению.
Щуп в молоко
Полина Шмыкова, магистрантка 1-го курса ИЦТЭФ:
– В своей работе я предлагаю метод проверки качества молока с помощью импедансометрии. Благодаря этому методу можно измерить массовую долю жира, белка, сухих обезжиренных веществ молока, а также кислотность и плотность молока. Поясню, как это работает. В лаборатории, где я работаю, находится установка с двумя электрическими щупами, которые погружаются в молоко. С помощью их мы измеряем качество молока, проверяем его на наличие различных примесей.
Эта тема заинтересовала меня, потому что она очень важна для большинства из нас – мы должны потреблять качественные продукты, поэтому должны знать об их качестве как можно больше. Так как молоко – неотъемлемая часть рациона многих людей, решила остановиться на нем. Привлекло и то, что в нашем университете подобные исследования еще не проводились, приятно быть первооткрывательницей.
В рамках исследования я проводила много времени в нашей лаборатории, закупала по десять банок молока и бегала с ним по всему университету, как веселый молочник. Моя работа заключалась в сборе установки, ее модернизации, проведении экспериментов. Мы также планируем развивать и другие методы исследований: например, недавно мы начали подключать оптические методы и проверять качество с помощью лазера. В общем, все самое интересное еще впереди!
Артем ФЕДОТОВ
