Но, естественно, в целях безопасности жизни человека первыми исследователями становятся роботы.

 

Проектировочное задание. Школьникам предлагается выступить в роли команды инженеров, которые готовят робота для выполнения конкретной миссии при исследовании новой планеты. В ходе подготовки они должны провести обсуждение и заполнить «Карту изобретения» (резюме, личное дело робота), в которой необходимо отразить какими знаниями, навыками и оборудованием он должен обладать для того, чтобы успешно выполнить свою миссию.

Имя робота и название планеты ученикам предлагается придумать самостоятельно.

Примерный шаблон карточки

Имя Робота: ___________________________

Планета: ______________________________

Миссия: _______________________________

Задачи	Оборудование	Необходимые знания	Необходимые умения

 

Варианты миссий:

● «Поиск жизни»

Найдена новая планета. Роботу необходимо отправиться на неё и исследовать окружающую местность, воздух, воду (если она есть) и установить факт наличия или отсутствия любых форм жизни (от микробов до разумной цивилизации) и пригодности планеты для жизни людей.

● «Установление контакта»

На планете однозначно установлено наличие иной разумной формы жизни. Роботу необходимо обнаружить жителей планеты, определить их способ коммуникации и передать приветствие с Земли.

● «Поиск ресурсов»

На исследованной ранее планете отсутствуют какие-либо формы жизни. Необходимо проанализировать состав грунта, классифицировать вещества, из которых он состоит, определить их физические свойства. Сделать вывод о возможности добычи полезных ископаемых на данной планете. Спрогнозировать возможные последствия для планеты.

● «Помощник космонавтов»

Робот отправляется в длительный полет с космонавтами. Его миссия - поддерживать качество жизни на борту: отслеживать качество воздуха и уровень шума, передавать сообщения на Землю, следить за физическим и психологическим здоровьем космонавтов.

 

При выполнении данного задания необходимо обратить внимание школьников на то, что задачи должны представлять собой конкретный алгоритм выполнения миссии.

Оборудование для оснащения робота, необходимые ему знания и умения школьники могут выбрать из предложенного списка.

Уважаемые инженеры-изобретатели!

Перед вами примерный список оборудования, описание базы знаний и умений, которыми вы можете оснастить робота в зависимости от выполняемой им задачи.

При необходимости вы можете дополнить эти списки. Аргументируйте эту необходимость.

 

Таблица 1. Оборудование

Название	Описание
Видеокамера	Компактная видеокамера, снимает видео разрешения 720p и выше, имеет встроенный микрофон, может поворачиваться в двух плоскостях, поддерживает запись на карту памяти.
Тепловизор	Инфракрасная камера, снимает видео и делает фото с разрешением 640х480 пикселей, обладает широким температурным диапазоном (от -40 до 1200 градусов Цельсия), поддерживает запись на карту памяти.
Сенсор оттенка цвета	Устройство, позволяющее определить цвет объекта перед роботом.
Микрофон	Устройство для записи звуковой информации. Поддерживает сохранение данных на карту памяти.
Динамики	Устройство для воспроизведения звуковой информации.
Дисплей	Цветной графический экран с разрешением 800х480 пикселей.
Акселерометр	Сенсор, который позволяет определять ориентацию в пространстве и ускорение.
Инфракрасный дальномер	Сенсор для определения расстояния по отраженному сигналу
Инфракрасный датчик препятствий	Сенсор для определения препятствий на расстоянии от 3 см до 1м.
Датчик температуры и влажности	Сенсор для определения уровня температуры и влажности в окружающей среде.
Анемометр	Прибор для измерения скорости ветра.
Барометр	Сенсор, способный определять атмосферное давление.
Гироскоп	Сенсор, позволяющий определять собственную и угловую скорость.
Датчик влажности почвы	Сенсор, позволяющий узнать о пересыхании земли
Датчик потока воды	Устройство, позволяющее определить объем и скорость, проходящей воды
Датчик шума	Сенсор, измеряющий громкость звука.
Датчик пульса	Устройство для измерения частоты сердечных сокращений.
Химические датчики
Датчик водорода	Датчики, позволяющие определить химический состав окружающей среды.
Датчик горючих газов (пропан, бутан, метан)
Датчик угарного газа
Датчик паров спирта
Датчик природного газа
Датчик pH	Сенсор, позволяющий определить уровень кислотности жидкости.
Кондуктометр	Прибор, определяющий состав вещества (жидкости, почвы) на основании измерения электропроводности

 

Таблица 2. База знаний

Предметная область	Разделы, содержание которых занесено в базу знаний
Физика	Механика, оптика, ядерная физика, атомная физика, лазерная физика, радиофизика, физика элементарных частиц, молекулярная физика,экспериментальная физика, астрофизика
Астрономия	Астрофизика, космология, планетология, экзобиология, физика звёзд, астрохимия, астробиология
Геология	Геокрилогия, вулканология, геофизика, геохимия, геоэкология, инженерная геология, минералогия, планетная геология,
Биология	Анатомия, биоинформатика, биологическая систематика, биохимия, ботаника, вирусология, возникновение жизни, генетика, зоология, космическая биология, микробиология, молекулярная биология, палеонтология, паразитология, цитология, эволюционная биология, экология
Химия	Астрохимия, биохимия, компьютерная химия, материаловедение, нанотехнология, неорганическая химия, органическая химия, пиротехника

 

Таблица 3. Список умений

Категория	Список умений
Передвижение	● определять свое положение в пространстве; ● строить маршруты; ● определять пройденное расстояние; ● определять и контролировать собственную скорость перемещения; ● анализировать соответствие реальной картины местности имеющимся данным (карте); корректировать данные (карту) при необходимости; ● принимать решение о перемещении в нестандартных ситуациях (обрыв, обвал, непроходимый участок и т.д.);
Коммуникация	● распознавать речь; ● синтезировать речь; ● анализировать голосовой запрос и строить ответ, опираясь на базу знаний; ● распознавать образы; ● анализировать ситуацию при взаимодействии с живыми объектами, опираясь на базу знаний и предыдущий опыт; ● фиксировать предыдущий опыт взаимодействия с живыми объектами;
Самоконтроль	● проводить самодиагностику; ● отсылать на Землю информацию о своем состоянии и наличии повреждений внутренних систем; ● вести бортовой журнал, фиксировать все изменения в базе данных;
Работа с информацией	● проводить классификацию живых и неживых объектов по данным от различных сенсоров и устройств (камеры, анализатора и т.д.); ● создавать информационные модели объектов по полученной от сенсоров и устройств информации, сохранять их в собственной базе данных; ● находить необходимую информацию в базе данных; ● принимать решение о корректировке информации в базе данных и осуществлять её;

 

 

Примечание:

● При наличии достаточного количества времени можно предложить ученикам изобразить робота при выполнении миссии, обозначив оборудование, которым он оснащен.

● Дополнительно можно предложить школьникам составить историю «Один день из жизни...», в которой ученикам предлагается описать один день из жизни робота при выполнении им текущей миссии, рассказать, какую задачу он решал, какие ресурсы при этом задействовал, с какими проблемами столкнулся и как «вышел из положения».

 

Ситуативная рефлексия. В качестве вывода к данному этапу занятия можно показать, как строится интеллектуальная система и еще раз акцентировать внимание на ее основных блоках, используя слайд 10 (Приложение 3).

Имея определенную базу знаний и получая информацию извне, наш робот принимал решение (этот блок в схеме называется «механизм вывода») и делал то или иное заключение.

А задача изобретателей, инженеров-программистов как раз и состоит в том, чтобы искусственная интеллектуальная система (в нашем случае это робот) научилась думать и предпринимать правильные действия. Языки программирования - это самый важный инструмент в руках разработчиков интеллектуальных систем.

Далее школьникам предлагается попробовать свои силы в качестве программистов, перейдя к практической работе с тренажером на сайте акции (см. пункт 4.3.).