Молодежная VR-лаборатория: проекты, перспективы, команда

Виртуальная реальность применяется для лечения различных заболеваний. Звучит, как новость из будущего. Но нет, это уже современные решения. Виртуальные симуляторы сегодня все больше используются в медицине как для лечения, так и для реабилитации пациентов. И, соответственно, растет потребность в новых подходах и современных разработках. В Тамбовском государственном техническом университете работа над тренажерами с использованием виртуальной реальности ведется уже не первый год. Ученые ТГТУ разработали VR-тренажер для тренировки работников горнодобывающей промышленности. В конце прошлого года новым направлением работы стали VR-тренажеры для медицины.

В декабре 2021 года в ТГТУ создана Молодежная лаборатория медицинских VR тренажерных систем для обучения, диагностики и реабилитации в рамках деятельности научно-образовательного центра мирового уровня «Инженерия будущего». Её руководителем стал молодой ученый, доктор технических наук Артём Обухов. Коллектив лаборатории на 90 процентов состоит из студентов и аспирантов. Артем Дмитриевич рассказал в интервью, как строится работа, над какими проектами сейчас трудятся сотрудники и как можно стать участником большой научной команды.

- Артем Дмитриевич, над какими проектами сейчас работают сотрудники молодежной лаборатории?

Деятельность лаборатории ведется параллельно по нескольким направлениям в области систем виртуальной реальности. Основной проект, над которым сейчас работает команда, – это глобальная модернизация виртуального тренажерного комплекса для профессиональной подготовки шахтёров. Улучшается буквально все: повышается детализация виртуальной шахты, добавляются новые эффекты и сценарии, проводится оптимизация и доработка функциональности всех элементов, разрабатывается новая архитектура программного кода, что открывает новые возможности по его масштабированию и повторному использованию в дальнейшем для новых тренажеров. Можно назвать это целой платформой для создания тренажерных комплексов различной сложности.

Другое важное направление - разработка виртуальных сцен для ранней диагностики фобий. В этом направлении мы сотрудничаем с персоналом Тамбовской психиатрической клинической больницы. Применение технологий виртуальной реальности позволяет безопасно смоделировать стрессовую ситуацию для человека, после чего оценить его реакцию различными способами, в том числе с помощью медицинских приборов, например, энцефалографа.

Кроме того, мы работаем по направлению опорно-двигательной реабилитации совместно с городской клинической больницей №3 им. И.С. Долгушина. Здесь необходимо решение задач, связанных с интеграцией виртуальной реальности в процесс реабилитации, разработка отечественных программно-аппаратных систем опорно-двигательной реабилитации. Кроме того есть большой интерес к цифровым помощникам и сервисам для контроля послереабилитационного периода, системам поддержки принятия врачебных решений.

- Масштабы работы внушительные. Какие цели вы перед собой ставите? Каких результатов планируется достичь?

В ближайшие два года планируется разработать ряд программно-аппаратных комплексов: тренажеры для профессиональной подготовки в различных предметных областях, системы опорно-двигательной реабилитации, системы анализа и обработки медицинских данных, системы поддержки принятия врачебных решений для решения задач диагностики.

Также ожидается получение следующих научных результатов - новых алгоритмов сбора и обработки больших объемов медицинских данных, методологических подходов к синтезу медицинских VR тренажерных систем, методик опорно-двигательной реабилитации, диагностики фобических расстройств с использованием виртуальной реальности.

На этом работа не будет остановлена. Уже намечено много направлений будущей деятельности в области виртуальной реальности, искусственного интеллекта, компьютерного зрения.

- Лаборатория – это большая команда. По какому принципу вы набирали участников?

Команда лаборатории формировалась на протяжении многих лет, так как тематика виртуальных тренажерных систем прорабатывается в ТГТУ уже давно, имеется большой научный и практический задел. Если говорить о студентах, которые составляют большую часть команды, то с ними мы занимались научными проектами уже с первого и второго курса, и сейчас, спустя несколько лет, они достигли действительно высокого уровня. В момент создания лаборатории в ее состав вошли лучшие студенты кафедры «Системы автоматизированной поддержки принятия решений», обладающие соответствующими навыками в области программирования, 3D-моделирования, опытом участия в научной деятельности. Спустя полгода с момента начала работы лаборатории можно сказать, что был сделан правильный выбор: все участники команды замотивированы, крайне работоспособны, способны быстро переключаться между задачами, не боясь трудностей и необходимости осваивать новый для себя материал. Наверно, именно эта черта и является определяющей – все сотрудники действительно заинтересованы своими проектами и погружены в рабочий процесс.


- Как распределяются задачи между ребятами?

На первом этапе проводится мозговой штурм, в ходе которого определяются ключевые задачи и этапы проекта, которые затем распределяются между участниками проекта. При этом учитываются сильные стороны каждого сотрудника: у кого-то это 3D моделирование, у кого-то программирование, у кого-то – работа с игровыми движками. Конкретные задачи распределяются проектным менеджером – наиболее опытным участником команды – с использованием различных инструментов. Однако в дальнейшем часть задач может быть решена коллективно, это позволяет справиться со сложностями в небольшие сроки, подойти к решению с разных точек зрения и найти оптимальный выход. Так как большая часть команды занимается программированием, то ребята постоянно пользуется репозиториями и системами контроля версий. Без этого организовать работу над сложными проектами просто невозможно. Также постоянно проводятся общие собрания, чтобы оценить степень выполнения задач, прогресс в работе, обсудить и разрешить сложные моменты, перераспределить нагрузку между участниками команды.

- Чем, на ваш взгляд, полезно для студентов участие в таких научных объединениях?

Возможностью поработать над реальным проектом, над действительно сложными задачами, стать участником научных исследований. Все-таки образовательный процесс рассчитан на формирование некоторого заданного уровня навыков и знаний, тогда как работа в лаборатории – это выход за пределы этих рамок. Задачи, с которыми сталкиваются ребята, не всегда имеют известное решение, требуют творческого, нестандартного подхода, что разительно отличает их от классических лабораторных и практических заданий. Но и опыт, полученный в ходе их решения, особенно ценный, так позволяет получить уникальные навыки как в научном, так и практическом плане.

Так как работа в лаборатории напрямую связана с научными исследованиями, это также дает студентам большую практику в области написания статей различной сложности, начиная от тезисов для конференций и заканчивая многостраничными публикациями для зарубежных журналов. Это также позволяет получить отличный задел для дипломных проектов, магистерских и кандидатских диссертаций, собрать портфолио работ для участия в конкурсах, грантах, претендовать на хорошие стипендии. Кроме того, сотрудники лаборатории постоянно участвуют в мероприятиях, выставках, конференциях.

- Возможно ли присоединиться к составу лаборатории сейчас, если, например, кто-то из студентов захочет?

Конечно. Более того, состав команды лаборатории постоянно пополняется новыми специалистами в области 3D моделирования, программирования, работы с игровыми движками Unity и Unreal, робототехники. Задач и направлений очень много, так что мы всегда готовы привлечь к работе новые кадры.

- Есть ли какой-то конкурс или отбор участников?

На первом этапе проводится стажировка в лаборатории, например, в рамках проектной деятельности, учебной практики или уже существующего проекта в паре с более опытном сотрудником. Причем не обязательно иметь какой-то сверхъестественный запас знаний или навыков, достаточно, что студенту действительно интересно и есть желание изучать что-то новое, самостоятельно развиваться и упорно работать. Главное, никогда не сомневаться в своих силах и не сдаваться. И тогда все получится!

Беседовала Кристина Дедова.

Фото Алексея Сухорукова.