Лаборатория в чемодане
В РТУ МИРЭА создают новый стандарт обучения интернету вещей
В Институте радиоэлектроники и информатики РТУ МИРЭА разрабатывают инновационную образовательную платформу для обучения разработке систем интернета вещей (IoT) на базе микроконтроллеров. Уже готовы первые прототипы, а проект вошел в топ-100 лучших проектов участников шестого потока «Академии инноваторов» города Москвы.
Фото: Евгений Павленко, Коммерсантъ
Фото: Евгений Павленко, Коммерсантъ
Образовательная платформа «Встраиваемые микроконтроллеры для систем интернета вещей» (ОП IoT) — это компактный учебный комплект, который позволяет студентам осваивать программирование и работу с IoT-устройствами без необходимости в дополнительном оборудовании.
В ударопрочном кейсе размещены многослойная печатная плата собственной разработки и одноплатный микрокомпьютер Raspberry Pi 4, обеспечивающий работу с микроконтроллерами. Платформа объединяет самые распространенные микроконтроллеры разных серий — ATmega328, ESP32, STM32, а также исполнительные механизмы и различные датчики: температуры, влажности, освещенности, устройства ввода—вывода и др.
Команда разработала десять прототипов учебных стендов, которые стали прообразом новой платформы. Их успешно протестировали в учебном процессе: около 300 студентов третьего курса изучали на них дисциплину «Цифровые устройства и микропроцессоры», а 298 участников проекта «Цифровые кафедры» осваивали программу «Интеллектуальные системы интернета вещей». «Мы сделали ставку на универсальность: одна платформа заменяет десятки разрозненных модулей,— рассказывает Вячеслав Иванов, доцент кафедры конструирования радиоэлектронных средств РТУ МИРЭА.— Это особенно важно для вузов, где оборудование зачастую устаревшее и разнородное».
Современные электронные системы невозможно представить без микроконтроллеров, а обучение работе с ними часто сталкивается с проблемами. Большинство доступных учебных стендов имеют архаичную архитектуру, требуют проводных соединений и поддерживают только один тип микроконтроллеров. Кроме того, для работы с такими стендами необходим компьютер. Это увеличивает конечную стоимость одного рабочего места. Новая платформа решает эти проблемы, предлагая комплексное решение.
Проект уже получил признание: он вошел в топ-1000 стартапов федерального проекта «Платформа университетского технологического предпринимательства» и топ-35 на всероссийском фестивале HSE FEST 2025.
Сейчас команда готовит документы для регистрации полезной модели и промышленного образца, а также запускает мелкосерийное производство первых 30 комплектов. В поддержку проекта уже издано три учебных пособия и опубликовано несколько научных статей. Александр Бондарь, старший преподаватель кафедры радиоэлектронных систем и комплексов РТУ МИРЭА, добавляет: «Мы не просто создаем учебный стенд — мы формируем новый стандарт обучения IoT. Уже зарегистрировали три программы для ЭВМ, готовим публикации и масштабирование проекта».
Проект реализуется в рамках федеральной программы «Развитие кадрового потенциала ИТ-отрасли» и имеет все шансы изменить подход к обучению технологиям интернета вещей в России.
Святослав Литвинов, доцент кафедры радиоэлектронных систем Института радиоэлектроники и информатики РТУ МИРЭА, рассказал «Ъ-Науке» о ключевых особенностях платформы.
— В чем инновационность платформы в сравнении с традиционными учебными стендами?
— Наша платформа — это готовое рабочее место для студента. В отличие от аналогов, она не требует проводов и дополнительного оборудования. Все уже интегрировано, что ускоряет обучение и снижает затраты на оснащение лабораторий. В дополнение к этому наличие микрокомпьютера делает из установки полноценное рабочее место, которое к тому же легко переносить. То есть для работы с ним необходимы только розетка 220 В, стол и стул (хотя есть вариант примерно два-три часа работать от сменного аккумулятора).
— Почему было решено объединить именно микроконтроллеры ATmega328, ESP32 и STM32 в одной системе?
— Это самые распространенные серии микроконтроллеров, применяющиеся во многих сферах, в том числе в устройствах интернета вещей и управления электронными устройствами. Также наличие трех микроконтроллеров позволяет изучать протоколы обмена данными между ними, в отличие от конкурентов, где, как правило, используется только один.
— Как архитектура многослойной печатной платы собственной разработки решает проблемы «архаичной архитектуры» существующих аналогов?
— Ключевая особенность проекта заключается в том, что отсутствует необходимость соединять проводами микроконтроллеры с периферийными устройствами. Здесь все соединения выполнены на печатной плате. Это экономит до 30% времени на занятиях, а также исключает вероятность некорректного соединения элементов и выхода их из строя.
— Как организовано электропитание и управление энергопотреблением всего комплекса, учитывая наличие мощного Raspberry Pi и различных микроконтроллеров?
— На самом деле микроконтроллеры и микрокомпьютер не требуют мощного электропитания. Есть два варианта электропитания: от розетки 220 В (преобразователь в комплекте и запитывает сразу все устройства) или от сменного аккумулятора. Тогда время автономной работы составляет примерно два-три часа.
— В чем конкретно заключается новый стандарт обучения IoT, который формирует команда РТУ МИРЭА?
— В отличие от того, что сейчас предлагают производители, мы не тратим время на соединение компонентов, переходя сразу к написанию программного кода. Также у нас отсутствуют так называемые контактные проблемы. То есть когда ученик думает, что все надежно соединено и проблема, например, в неработающей лампочке заключается в ошибках кода. После десяти попыток исправить код ученики начинают испытывать уныние, а иногда и агрессию: сделали все, что можно, но не работает. А причина может крыться в том, что соединяющий провод не до конца вставлен или надломлен. В нашем проекте такая вероятность исключена: все надежно соединено проводниками на печатной плате!
— Что, по мнению команды, главный результат проекта: готовый продукт, признание экспертного сообщества или успешный образовательный эксперимент с сотнями студентов?
— Главное — демонстрация проекта на мероприятиях различного уровня и получение обратной связи от экспертного сообщества.