Как виртуальная реальность помогает и образованию, и практике

В век цифровизации и технологий искусственного интеллекта вопрос подготовки квалифицированных ИТ-кадров становится все более актуальным. Вузы России играют ключевую роль в формировании специалистов, способных эффективно решать сложные задачи в области информационных технологий.

Для того чтобы обеспечить ИТ-отрасль кадрами, в 2022 году в университетах по всей стране были запущены «цифровые кафедры». Это программы профессиональной переподготовки в вузах, которые позволяют получить дополнительную квалификацию в области информационных технологий параллельно с изучением основной программы.

К 2023/2024 учебному году количество вузов, участвующих в проекте, выросло до 119. При этом число образовательных программ с момента запуска в 2022 году увеличилось почти на 60% и достигло 800. Каждое из них было рассмотрено и утверждено совместно с бизнес-сообществом, а оценку (ассесмент) компетенций студентов в ходе обучения реализует Университет Иннополис — один из ведущих технологических университетов страны.

Записаться на «цифровые кафедры» могут студенты ИТ-направлений и те, чья специальность не относится к этой сфере. Это позволяет готовить специалистов со «смежными» компетенциями, которые в дальнейшем смогут внедрять современные технологии в различные отрасли экономики — например, финансовый сектор и сельское хозяйство. По национальному проекту «Цифровая экономика» обучение для студентов бесплатное.

Проекты, которые появляются на «цифровых кафедрах», в дальнейшем используются в реальном секторе бизнеса, социальной и культурной среды. Так, в МГТУ «Станкин» разработали систему с применением VR/AR-технологий, которая обучает работе с различным оборудованием. Основная задача ARacle — тренировки персонала в области машиностроения и робототехники. Такое обучение способствует адаптации специалистов к работе на конкретном оборудовании.

«Особенность решения — возможность сбора данных с настоящего промышленного оборудования и трекинг всех действий пользователей для дальнейшей аналитики при обучении с использованием подходов машинного обучения. Ученика в VR-сценах сопровождает цифровой помощник, с которым можно вести беседу, задавать вопросы текстом и голосом. При этом используются алгоритмы NLP и обучение с подкреплением промышленных данных. Это позволяет адаптировать его под индивидуальные потребности каждого обучающегося через персонализированные рекомендации»,— отмечает Илья Ковалев, кандидат технических наук, руководитель программы «цифровой кафедры» МГТУ «Станкин», директор молодежного проектного центра.

Внедрение VR- и AR-технологий помогает повысить не только эффективность образовательного процесса, но и уровень безопасности и производительности. Кроме того, обучение студентов без прямого контакта с опасным оборудованием снижает риск аварий.

Сама система ARacle состоит из двух подсистем — цифрового интеллектуального помощника и агрегатора данных с реального промышленного оборудования. Помощник сопровождает обучающего в VR-сценах и помогает построить персональную траекторию обучения, а сбор показателей переводит последующее взаимодействие с моделями оборудования в VR или AR.

Сейчас проект объединяет несколько виртуальных заводов с десятками разнообразных цехов и различными сценариями обучения. Отдельные модули уже используются для тренировок студентов и школьников. Команда ARacle нацелена на дальнейшее развитие решения: сейчас внедряются сложные алгоритмы машинного обучения и искусственного интеллекта, что позволит системе создавать более точные и персонализированные рекомендации. Это положительно повлияет на функциональность и эффективность платформы.

«Стоит понимать, что VR и AR — это уже давно не игрушки, эти технологии успешно применяются в разных областях. В промышленности же сейчас возрастает спрос на технологии, позволяющие обучать персонал безопасным и эффективным способам работы с оборудованием. Как раз на крупнейшей выставке “Металлообработка 2024” ребята получили первое предложение по апробации решения на настоящем производстве»,— отмечает Илья Ковалев.

В свою очередь, студенты Московского физико-технического института создают российскую экосистему сервисов для телемедицинских консультаций. Она предполагает разработку программно-аппаратного комплекса для организации удаленных консультаций при участии врача, а также проведение пациентами автономных, самостоятельных диагностик без участия эксперта.

Проект ведет группа студентов-магистров центра «Пуск» МФТИ, которые обучаются на цифровой кафедре по программам «Продвинутые методы машинного обучения» и «Прикладной анализ данных», на базе технологических мощностей партнерской группы компаний «Эквижн» под руководством научного руководителя Павла Морозова. В состав комплекса входит ряд аудио- и видеоприборов, а также специализированное программное обеспечение, использующее технологии искусственного интеллекта и машинного обучения.

«Проект был инициирован по запросу ряда “рыночных” игроков. В частности, была обозначена потребность в создании российских диагностических приборов, так как зачастую используются импортные. Одним из преимуществ нашей разработки является приоритетное использование российской электронной компонентной базы, программного обеспечения и вычислительных мощностей»,— подчеркивает магистр менеджмента цифровых продуктов по направлению «Бизнес-информатика» Тимур Енилеев.

Экосистема сервисов будет включать функционал по проведению обследований с использованием модуля видеодиагностики для осмотра носоглотки, ушных каналов, твердых тканей зубов, кожных покровов, послеоперационных швов, перевязочных процедур и прочих медицинских диагностик. Кроме того, планируется внедрение модуля аудиодиагностики для обследования и прослушивания сердечной и бронхолегочной систем, желудочно-кишечного тракта и иных исследований.

«В ходе дополнительных маркетинговых исследований мы выяснили, что целесообразно создавать линию приборов и отдельных цифровых продуктов, удовлетворяющих запрос каждого из потребительских сегментов, а также расширить функционал, дополнив его системой поддержки принятия врачебных решений, которая в автоматическом режиме формирует предварительный диагноз»,— добавляет Тимур Енилеев.

В дальнейшем перечень подключаемых диагностических приборов будет расширен. Например, пользователи смогут воспользоваться тонометром, глюкометром, электрокардиографом и другими блоками для диагностики. Диагностические блоки планируют производить на территории Российской Федерации. Для этого будут созданы соответствующие мощности.

Продукт позволяет проводить удаленные консультации в режиме реального времени, а также формирует диагноз на основе данных по итогам диагностики. Таким образом, внимание врача концентрируется на анализе результатов и выборе методов лечения. Это позволяет улучшить качество медицинских услуг и повысить охват населения такими услугами. Кроме того, внедрение таких технологий существенно повышает производительность труда: потенциал оптимизации достигает до 70% от времени приема пациента.

В Севастопольском государственном университете студент «цифровой кафедры» занимается разработкой цифровых двойников архитектурных элементов и достопримечательностей Севастополя. Идея по воссозданию города-героя возникла во время учебного процесса.

«Для нашего поколения очень важно помнить и сохранять культурно-историческое наследие нашей страны, а благодаря наличию современных и передовых технологий мы имеем возможность изучать, создавать и передавать свои знания через годы. И все это воплотилось от идеи к проекту»,— отмечает главный разработчик, студент СГУ Алексей Долобан.

Модели, точно отражающие внешний вид и детали каждого архитектурного объекта, создаются с помощью технологии трехмерного моделирования. В перспективе проекта — создать все физические копии достопримечательностей города-героя в разных масштабах, которые станут доступными в виде конструктора.

«Проект “Цифровые двойники” активно развивается в нашем регионе. Мы не просто создаем виртуальные копии архитектурных памятников, которые в дальнейшем интегрируются в учебные процессы, но и печатаем их на 3D-принтере. Уникальным преимуществом является интерпретация достопримечательностей в виде конструктора, которая позволяет людям изучить каждую деталь по отдельности, собрав своими руками распечатанный мемориал. На данный момент ведется анализ и разработка монументов города федерального значения. Готовые “цифровые двойники” — памятник затопленным кораблям, памятник подвигу ученых и воинов-черноморцев и мемориальный комплекс “Сапун-гора” — уже имеют большую популярность»,— подчеркивает Алексей Долобан.

Таким образом студенты «цифровой кафедры» решают проблему сохранения исторического и культурного наследия города федерального значения.

Важно подчеркнуть, что образовательные программы «цифровых кафедр» соответствуют запросу рынка. Ежегодно они проходят экспертизу бизнес-сообщества, в ходе которой ИТ-специалисты с успешным практическим опытом реализации отраслевых проектов проверяют образовательный контент на актуальность и предлагают изменения для запущенных ранее направлений. Вовлеченность ИТ-компаний в подготовку студентов обеспечивает более тесную связь университетов и бизнеса, который в дальнейшем будет рассматривать выпускников на рынке труда.

Подготовлено при поддержке нацпроекта «Цифровая экономика»