Студент из Николаева разработал в американском университете инновационное устройство для промышленного строительства

25-летний выходец из Николаева Артур Апостолов сейчас заканчивает магистратуру Нью-Гемпширского университета (США, штат Нью-Гемпшер) по специальности гражданское строительство, год обучения в котором стоит $55 000 для иностранных студентов. Артур учится бесплатно - затраты на обучение покрывает стипендия, подрабатывает младшим преподавателем в своем вузе и уже получил оффер в Массачусетсе на $60 000 в год, что очень неплохо для первой работы. А еще Апостолов занимается разработкой устройства, которым заинтересовались коммерческие заказчики. Он рассказал AIN.UA о своей работе, учебе и жизни в Америке.

Как попал в университет в США, где учился до этого?

Я заканчивал Николаевский строительный колледж, где получил диплом бакалавра по специальности промышленное гражданское строительство. После чего обратился в организацию Education USA, которая помогает украинским студентам получить образование в Америке, и выиграл грант около $5000 на подачу документов и вступительные экзамены в магистратуру в США. Дело в том, что в Америке только подать заявку на поступление стоит около $70-100. Каждый экзамен также стоит денег - $180. За счет этого гранта я смог поступить в 8 университетов, два предложили стипендию, которая покрывает обучение.

Стоимость обучения очень высокая, поэтому я написал около сотни писем профессорам этих университетов с просьбой предоставить мне стипендию на обучение. В каждом письме я объяснял, почему я не могу учиться платно и почему именно я достоин этой стипендии. В итоге получил только два ответа: из университета Нью-Гемпшира и университета Западной Вирджинии. Выбрал Нью-Гемпшир. Мне дали стипендию, которая покрывает плату за обучение, но жилье и все остальные траты я должен покрывать сам. Приходится подрабатывать с самого начала.

Чем занимался, чтобы заработать на жизнь?

В прошлом году начал работать в университете, веду лабораторные работы. Мне за это платят небольшую зарплату, получается примерно $1500 в месяц. Этого хватает на основные расходы.

Летом я поступил на трехмесячную стажировку в компанию GeoComp Corporation, которая разрабатывает оборудование для тестирования грунтов и строительных материалов. Офис находится в Масачуссетсе.

В США студенты часто проходят летнюю стажировку, чтобы получить опыт работы. Это очень крутая практика. В Украине многие выпускники сталкиваются с тем, что, закончив вуз, не могут найти работу - все требуют опыт, а где же ему взяться, если тебя на работу не хотят брать. Получается замкнутый круг. В Америке интернов берут на реальные проекты и даже платят небольшую зарплату.

Во время практики в GeoComp Corporation я разрабатывал программное обеспечение для одной из линеек их продуктов. Нужно было, используя измерение скорости движения звуковой волны через колонку грунта, определять разные характеристики этого грунта. Моя задача состояла в том, чтобы разработать для этого софт. Проект достаточно сложный. Учитывая, что скорость движения этой волны очень высокая, сотни метров в секунду, а размер образца маленький, буквально 20-25 см колонки грунта, ты имеешь дело постоянно с микро- и наносекундами. И даже если оборудование улавливает эти волны, нужно их правильно интерпретировать.

Я выполнил проект довольно быстро и хорошо. После окончания стажировки мне предложили место штатного сотрудника на позицию инженера с окладом $60 000 в год. После вычета всех налогов у меня будет оставаться примерно $40 000. Но такая зарплата у меня будет временно, пока я не получу диплом магистра Нью-Гемпширского университета. Получу я его в конце лета, а пока придется работать по украинскому диплому бакалавра. Но с американским дипломом магистра зарплата вырастет процентов на 15-20.

Уже летом я перееду из Нью-Гемпшира в Массачусетс, чтобы работать на фултайме, а потом, возможно, поеду в Лос-Анджелес - компания открывает там офис через полгода.

Расскажи о своем изобретении. Что это такое и с чего все начиналось?

Это устройство SmartRock, которое позволяет измерять малейшие изменения в движении частиц почвы в пространстве под воздействием внешних факторов. Например во время землетрясений, наводнений, селей, камнепадов и т. д. Показания записываются на внутренний накопитель. Такая информация необходима при проектировании любых конструкций - мостов, домов, чего угодно - в потенциально опасных регионах.

Но существующие на сегодня решения, с помощью которых моделируют потенциально опасные для конструкций условия, очень неточные, и проектировщики, закладывая опорные мощности конструкций, сильно завышают коэффициент безопасности, чтобы в случае чего мост или дом устоял. Понятно, что это обходится дороже при строительстве. Например, ты рассчитал 100% опорной мощности, но в проект закладываешь 500%, потому что на самом деле ты не знаешь, с чем предстоит иметь дело. Но если изначально знать, как в случае чего поведет себя почва на конкретном участке земли, в строительство можно смело закладывать более точные цифры и добавляешь не 400% мощности, а 25%, тем самым экономя миллионы долларов. Именно это потенциально позволяет делать мое устройство.

Есть и вторая сторона медали, если из-за несовершенства моделей прочности конструкции может быть недостаточно, из-за этого страдает безопасность людей.

На самом деле идея не моя, она принадлежит профессору Нью-Гемпширского университета Педро де Альба, его аспирант собрал и первый прототип. Но он был громоздкий и медленный. Оригинальный сенсор был размером примерно 12 см в диаметре. Он собирал информацию о движении частиц, после чего ее нужно было перенести и конвертировать на компьютер, затем обработать - отсечь шумы, извлечь данные, расшифровать их и только потом делать анализ. Все это занимало очень много времени - недели, а то и месяцы. Нужно было сделать много шагов, чтобы извлечь данные из этой штуки.

Мне понравилась идея и я загорелся сделать собственный вариант устройства. Который будет намного меньше, легче и производительнее, чем оригинал. Мое устройство - 2,5 см.

SmartRock передает уже обработанные показания прямо на компьютер двумя нажатиями на кнопку. Информация сохраняется на карту памяти, после чего ее можно подключить к компьютер и скопировать, либо передать по Wi-Fi, можно даже в режиме реального времени. Никаких дополнительных программ не нужно - информация готова к использованию. Более того, SmartRock собирает информацию не только об ускорении, но также об ориентации в пространстве и делает это быстрее - я добавил несколько новых сенсоров типа датчиков давления и магнитометра.

В 2016 году я получил грант около $3000 за вклад в разработку этой идеи и на эти деньги поехал в Канаду, чтобы провести крупномасштабные испытания.

В каких сферах, помимо строительства, можно применять твое устройство?

Потенциал его огромен, а разнообразие сфер применения не ограничено. Несколько компаний (спорт, гражданское строительство), совершенно разных, уже заинтересовались моей разработкой и хотят применять ее в своей работе. Например, на ипподромах: если установить датчик на копыта лошади, можно замерять то, как движется копыта во время бега - это помогает улучшать покрытия треков на ипподромах.

А компания которая разрабатывает спортивный инвентарь для бейсболистов придумала поместить датчик в середину мяча и биты, чтобы вычислить, что происходит при ударе биты по мячу, как все это движется. Они также могут измерять характеристики разных игроков. Есть много известный питчеров, которых таким образом можно сравнивать друг с другом в точных цифрах. И команда сможет при выборе игроков руководствоваться точными данными.

В гражданском строительстве необходимо отслеживать движение грунта во время рытья котлованов, которые необходимы при крупномасштабном строительстве. И нужно точно знать, что стенки котлована устоят - это важное требование по безопасности.

Во сколько тебе обошелся прототип и какова будет рыночная стоимость массового образца?

Собрать устройство стоит недорого - я потратил на запчасти около $100. Соответственно, производить его тоже не будет очень затратно. Самая дорогая составляющая моего изобретения - исследовательская и научная работа, которая в него вложена. Вот это действительно дорого.

Однако я не хочу, чтобы рыночная стоимость была высокой. Для эффективной работы в строительной сфере одного экземпляра недостаточно. Чтобы видеть комплексную картину, нужно несколько устройств, как минимум три - это зависит от размера площадки. И я хочу, чтобы SmartRock был доступен для всех - как для крупных компаний, так и для маленьких стартапов. Думаю, в рознице будет уместной цена в $250-300 за штуку.

Ты работаешь один или у тебя есть помощники?

Один - все от эскиза до прототипа. И это очень сложно, потому что помимо работы над моим изобретением, мне еще нужно успевать учиться и работать. Я просил у своего научного руководителя выделить мне помощников среди студентов, но подходящих кандидатов не нашлось.

Весь софт писал я сам. Еще до приезда в США я немного умел кодить. Но пришлось выучить еще несколько языков программирования, чтобы обеспечить свое изобретение программной составляющей - разные ступени моего ПО написаны на разных языках. Первая ступень - прошивка процессора, которая заставляет само устройство работать. Вторая ступень - программа, которую выполняет устройство, то есть какие есть сенсоры и что нужно делать каждому из них, как снимать данные, как их обрабатывать и т. д. Третий - то, что ты видишь на компьютере, то есть конечный результат измерений - как частицы вращаются и что происходит. Все это я писал примерно полтора года.

Я брал книжки по программированию, садился и писал. В интернете много чего нашел. Зато теперь я умею еще и программировать. Это в любой профессии полезный навык.

На каком этапе готовности устройство?

Прототип собран, теперь его нужно протестировать в полевых условиях, а это самый важный этап разработки любого устройства. Тестовые испытания мы проводим в Канаде в сотрудничестве с Queen’s University, у них есть мощности, на которых можно имитировать различные оползни и камнепады. Это, грубо говоря, большая горка с камерами со всех сторон - так, чтобы ты мог видеть, как движется грунт, как внизу он накапливается и останавливается. Вместо грунта мы используем керамические бусины разного диаметра - 3, 6, 12 и 25 мм.

Здесь я работаю с двумя студентами, они пишут свои исследования на похожую тему и используют SmartRock для получения дополнительных данных. Мы уже сделали первые тесты, и я доволен результатами. В один день мы делали три идентичных теста и, соответственно, должны были получить одинаковые результаты. Если мы изменим какую-то переменную, то получим разницу в данных. Так вот, все три результата очень похожи - не идентичны, потому что все-таки очень много факторов оказывают влияние, но в рамках допустимой нормы.

Ты как-то защитил свою интеллектуальную собственность? Оформил патент на разработку?

Пока нет протестированного прототипа, об этом рано говорить. Оформление патентной заявки - очень трудоемкое дело и небыстрое. Тем более, я не юрист, придется много в чем разбираться. Но мы с научным руководителем планируем приступить к этому в скором времени. Обычно такими вещами, как защита авторских прав, занимается университет. Поскольку SmartRock - это по сути мой дипломный проект, все права на него принадлежат университету, но я буду получать процент с каждой проданной единицы.

В свою очередь, я могу запатентовать отдельные элементы. Например, контроллер (на нем установлен процессор и другие вспомогательные элементы) который я делал для SmartRock - есть серийные контроллеры, но они слишком большие. А мой миниатюрный, и я могу запатентовать его как собственное изобретение. На его базе можно строить другие устройства.

Планируешь возвращаться в Украину или будешь закрепляться в Штатах?

Пока в Украину возвращаться не планирую, если честно. Там непонятно что творится, и в моем родном Николаеве в частности. Да и работу там не так просто найти с достойной зарплатой.

В США первые полгода я буду работать по студенческой визе по программе Optional Practical Training. Потом мне нужно будет получить рабочую визу на шесть лет, и через полгода можно будет подаваться на грин-карту, но это лотерея. Неизвестно, дадут или нет. Потом нужно будет прожить в стране минимум пять лет и уже тогда подаваться на вид на жительство.

20 июня мой первый рабочий день в GeoComp Corporation, а зимой планирую переехать в Лос-Анжелес. Дальше будет видно, может, пойду на доктора наук и продолжу свои исследования или буду развивать свое изобретение самостоятельно. Еще не решил. Посмотрим, что у меня будет со временем, смогу ли совмещать работу и пытаться начать свой бизнес. Есть университет в Новой Зеландии, который интересуется моими разработками. Возможно, поеду учиться туда.

Окончательно с планами на будущее я не определился. Сейчас у меня в жизни этап, когда есть очень много возможностей и трудно выбрать, по какому из этих путей пойти. Пока у меня план до зимы работать и писать статьи о SmartRock, чтобы как можно больше компаний узнали о нем. А там будет видно.

Как сообщало InsheTV, недавно украинец Павел Еременко стал главным инженером Airbus