IoT als universelles Fachgebiet für eine multidisziplinäre technische Universität

Ein Student fragt: „Und das Internet der Dinge ist wann
Ich gehe ins Internet und kaufe dort Dinge? “

Wir haben diesen Artikel zusammen mit unseren Kollegen vom MIREA Institute of Information Technology vorbereitet. Der IoT-Kurs der Samsung Academy (wir haben bereits früher über das Programm geschrieben) bei MIREA begann letztes Jahr im Pilotmodus. Da das Schuljahr zu Ende geht, möchten wir interessante Beobachtungen und Schlussfolgerungen austauschen.


Das Know-how der Studenten MIREA. Fügen Sie dem gerippten Kühler Münzen hinzu. 25 Rubel - und der Samsung Artik 10 Computer hat keine Angst vor Überhitzung! Wie gefällt dir das, Elon Musk?

Samsung IoT Academy bei MIREA

Seit Oktober 2017 findet ein zweisemestriges Wahlfach im Internet der Dinge für Studierende des 3. und 4. Studienjahres in den Bereichen Ausbildung „Informatik und Computertechnik“, „Informationssysteme und -technologien“, „Softwaretechnik“ und „Automatisierung technologischer Prozesse und Produktion“ statt. Auf Wettbewerbsbasis wurden 5 Gruppen von 15 Personen gebildet (mehr als 3.000 Studenten studieren am MIREA IT Institute).

Und im zweiten Semester führte die Begeisterung für Studierende des Internet der Dinge zu zwei wichtigen, zunächst ungeplanten Ereignissen:

1. Auf Wunsch von Schülern und Lehrern half der Direktor des MIREA IT-Instituts Andrei Sergejewitsch Zuev bei der Organisation eines zusätzlichen Schulungskurses zur Mikrocontroller-Programmierung.
2. Im April 2018 organisierte dasselbe Team einen Hackathon für Studenten mit einem Track im Internet der Dinge.

Infolgedessen stellte sich heraus, dass nicht nur alle Bereiche der IT-Schulung mit dem Akademiekurs verbunden wurden, die Studierenden mit realen Fällen versorgt und das Format der Projektaktivitäten implementiert wurden, sondern auch die Schulung im Bereich der Mikroprozessorprogrammierung vertieft wurde. Und Hackathon brachte einen Wettbewerbsgeist in den Lernprozess ein.

Darüber hinaus war es für Studenten eine neue Erfahrung bei der Suche nach technischen und architektonischen Lösungen, der Programmierung von IoT-Geräten und -Systemen und der Arbeit mit der oft unvorhersehbaren realen Hardware. Für eine Universität ist dies nicht nur wichtig für die notwendigen Fähigkeiten für eine berufliche Laufbahn im Bereich der Systemtechnik, sondern auch, um interessierte Studenten für Forschungsaktivitäten zu gewinnen. Das Internet der Dinge ist schließlich das breiteste Forschungsfeld!


Überwachungssystem - eine nützliche und durchaus machbare Aufgabe für einen Studenten

Anton Mironov, Lehrer und Kurskoordinator, glaubt:

Die Systemtechnik ist der wichtigste Bereich, ohne sie hat die vierte industrielle Revolution keine Chance auf Implementierung (Industrie 4.0). Solange das Unternehmen die Risiken der Einführung der neuen Technologie nicht sieht, versteht und bewertet, wird es nicht daran arbeiten, Geld für seine Entwicklung zu gewinnen. Der Endkunde kauft keine IT-Lösung, er profitiert von deren zukünftiger Nutzung

Im Rahmen des Programms legen wir großen Wert auf die Möglichkeiten, Technologie in der realen Welt anzuwenden. Anton Mironov sagt dies:

Jetzt finden IT und Business nicht immer eine gemeinsame Sprache. „Manager“ und „Entwickler“ sind aufgrund der Besonderheiten ihrer Aufgaben, Themenbereiche und Kriterien für die Leistungsbewertung getrennt. Daher ist es für zukünftige Entwickler so wichtig, die Grundlagen von Wirtschaft und Management zu beherrschen. Darüber hinaus ist es kein Geheimnis, dass eine Führungskarriere in unserem High-Tech-Bereich mit seltenen Ausnahmen mit einer technischen Position beginnt.

Darüber hinaus kommt es mit der Entwicklung der Informationstechnologie zu einer Spezialisierung - zum Beispiel vergrößert sich die Kluft zwischen den Entwicklern von Anwendungssoftware und den Entwicklern von Hardware. Unter diesem Gesichtspunkt ist das Internet der Dinge ein Schnittpunkt von Spezialisten mit völlig unterschiedlichen Profilen.

Wie haben Sie es geschafft, diese Vielseitigkeit an einer Universität mit der traditionellen Unterteilung in Abteilungen und Ausbildungsbereiche zu realisieren?

MIREA-Abteilungen im Kontext des Internet der Dinge

Der Themenbereich des Internet der Dinge ist zu einer Verbindung zwischen den Bereichen der Vorbereitung des IT-Instituts und zwischen den verschiedenen Profilen jeder Richtung geworden. Auch in diesem Bereich haben alle Graduiertenabteilungen des Instituts ihre Besonderheiten gefunden:

• Das Department of Computer Engineering (VT) hat sich traditionell eingehend mit Schaltkreisen befasst. IoT ist für sie ein neues Gebiet für Design und Anwendung von Computersystemen.
• Die Abteilung für mathematische Unterstützung und Standardisierung von Informationstechnologien (MOSIT) ist auf Softwareentwicklung spezialisiert. Von den Kursmaterialien aus interessiert sie sich am meisten für Systemtechnik und Architektur von IoT-Systemen.
• Die Abteilung für Instrumental- und Anwendungssoftware (IEPO) betrachtet IoT-Aufgaben als Übungen für die Backend- und Frontend-Entwicklung.
• Die Fakultät für Angewandte Mathematik (PM) forscht auf dem Gebiet der Verarbeitung und Analyse von Big Data, für die das Internet der Dinge einfach eine unerschöpfliche Quelle ist.
• Die Abteilung für Unternehmensinformationssysteme (GUS), die der Interoperabilität von Systemen sowie der Modellierung und Umgestaltung von Geschäftsprozessen besondere Aufmerksamkeit widmet, hat im Internet der Dinge ein neues Forschungsgebiet gefunden.
• Die Abteilung für Industrieinformatik (PI), die sich auf die Automatisierung technologischer Prozesse und die Produktion in der Industrie spezialisiert hat, hat einen neuen Bewegungsvektor in Richtung des industriellen Internets erhalten.
• Für die Abteilung für praktische und angewandte Informatik (PPI) bietet der Kurs der Akademie Zugang zu Fällen und angewandten Aufgaben der Zusammenarbeit mit dem Kunden von IoT-Systemen, deren Implementierung, Bereitstellung und Wartung.

Die Aufgabe, den Akademiekurs an die Besonderheiten, Spezialisierungen und Interessengebiete der Institutsabteilungen anzupassen, war zunächst nicht festgelegt. Im Laufe des Jahres entdeckten die Abteilungen jedoch neue Möglichkeiten für die Verwendung der Unterrichtsmaterialien, Erfahrungen und Fälle der Akademie, während sie die Schüler unterrichteten und Feedback von ihnen erhielten. Auf dieser Grundlage begann sich die gegenseitige Durchdringung der Kompetenzen von Programmierern und Ingenieuren („Codierer“ und „Hardware“) zu entwickeln. Außerdem! Studenten des Instituts für Kybernetik begannen von sich aus (und zunächst inkognito), Kurse zu besuchen.

Es schien, als hätte sich die Frage stellen müssen: Was ist mit den Unterschieden zwischen den Abteilungen, Ausbildungsbereichen und Profilen? Aber es stellte sich von selbst heraus, dass die Leute bekommen, was ihnen fehlt: Die Hardware-Ingenieure beginnen zu programmieren, und die "Codierer" beherrschen die Schaltung.

Fazit: 11 Studenten unter den Kursteilnehmern schreiben Abschlussarbeiten zu IoT-Themen. Diplome werden natürlich für Abteilungen, Ausbildungsbereiche und Profile „geschärft“: Jeder betrachtet den IoT-Fall unter dem Gesichtspunkt seiner Spezifität.


MIREA-Studenten kamen, um Berichte über InoThings ++ anzuhören. Für viele war dies die erste Erfahrung bei einer professionellen Konferenz.

Mikrocontroller-Fortgeschrittenenkurs

Wie gesagt, um die Vorbereitung der Studenten zu verbessern, wurde beschlossen, ein weiteres zusätzliches Wahlfach zu Mikrocontroller-Themen zu organisieren. Das Ergebnis ist ein separates Projekt. Die Vorträge wurden von dem Experten Oleg Artamonov ( olartamonov ) von Unwired Devices geleitet. Basierend auf deren Materialien startete er eine Reihe von Artikeln, und MIREA zeichnete Videos auf YouTube auf und veröffentlichte sie im 360-Grad-Format!

Folgende Themen wurden in Vorlesungen und in der Laborarbeit behandelt:

1. Mikrocontroller: Speicher, Peripheriegeräte, Register. Firmware. Operationssystem. Arbeite mit Git.
2. Mikrocontroller: GPIO, Interrupts, Timer. Betriebssysteme: Multitasking, Threads, Nachrichten.
3. Arbeiten Sie mit dem Betriebssystem. Module, Treiber, HAL. Einrichten der Betriebssystembaugruppe.
4. Mikrocontroller-E / A-Schnittstellen. SPI, I2C, UART und andere. Arbeiten Sie mit Treibern im Betriebssystem.
5. Arbeiten Sie mit analogen Signalen. Signaldigitalisierung (ADC). Erzeugung von analogen Signalen.
6. Energiesparende Betriebsarten.
7. IoT-Sicherheit.

Sie sagen, dass der Appetit mit dem Essen einhergeht - am Ende des Kurses entschieden unsere Studenten, dass es wirklich nicht genug Vorlesungen zu zwei anderen wichtigen Themen gab: Debugging-Tools und die Erfahrung mit der Produktion von Computergeräten in kleinem Maßstab. Infolgedessen wurde erst im Mai 2018 der gesamte Kurs von neun Vorlesungen abgeschlossen.


Workshop zu Schnittstellen. Oszilloskop statt tausend Worte.

Hackathon

Am 15. April 2018 fand ein offener 12-Stunden-Hackathon des IT-Instituts namens PandaHack statt, an dem mehr als 110 Teilnehmer von Universitäten und Hochschulen teilnahmen. Der Hackathon bestand aus drei Strecken, von denen eine dem Internet der Dinge gewidmet war.


Gutmütiger Panda - ein inoffizielles Symbol des Instituts

Die Aufgabe der Strecke bestand darin, einen Hardware-Software-Komplex zur Überwachung der Mikroklima-Parameter (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck, Gaszusammensetzung) in den Raumfahrzeugabteilen unter Verwendung eines Standardsatzes von IoT-Geräten der Samsung Academy und anderer Komponenten zu entwickeln. Die Teams hatten Zugang zu Feuchtigkeits- und Temperatursensoren, Gasanalysatoren und Mikrocomputern Samsung Artik 10; Auf Anweisung mussten die Komponenten des Überwachungssystems räumlich getrennt werden, was bedeutete, dass sie drahtlos verbunden werden mussten - dafür wurden WiFi- und LoRa-Kommunikationsmodule ausgegeben. Das System sollte Diagramme von Änderungen der Indikatoren anzeigen, vor Parametern warnen, die zulässige Grenzen überschreiten, und über eine praktische Benutzeroberfläche verfügen.


Die Klischees brechen, dass Elektronik kein Frauengeschäft ist

Die Ziele des Hackathons waren:

• Tauchen Sie die Schüler (vor der Sitzung) in Bedingungen ein, die der beruflichen Realität nahe kommen: Arbeiten Sie innerhalb von Fristen, verteilen Sie die Verantwortlichkeiten in einem Team, unvorhersehbare Probleme und Fehler während der Arbeit am Projekt.
• Schaffen Sie ein kreatives und wettbewerbsfähiges Umfeld für Studenten. Zeigen Sie, dass der Hackathon Spaß macht, informativ und lecker ist!

Für viele war dies die erste derartige Erfahrung. Die Schüler bezweifelten, ob es sich lohnt, daran teilzunehmen, ob die Aufgaben „gezogen“ würden.

Zum Beispiel hat das Foto unten einfach eine "Raum" -Schnittstelle zum System, die von einem Studenten der Abteilung für Industrieinformatik Vyacheslav Starovoitov erstellt wurde. Ein solches Talent wurde beim Hackathon entdeckt! Aber er bezweifelte, ob er teilnehmen sollte. Aber das Ereignis verging und er fragte: "Und wann ist der nächste Hackathon?"



Zurück zum Hauptthema des Artikels - die Notwendigkeit, die Anstrengungen verschiedener Abteilungen, Ausbildungsbereiche und Profile zu kombinieren. Der Hackathon hat gezeigt, dass dies wahr ist: Die Jungs selbst haben begonnen, gemischte, multidisziplinäre Teams anzukündigen. Und die Arbeit hat den Vorteil der Arbeitsteilung deutlich gemacht: Jemand zeichnet die Schnittstelle, jemand programmiert das Backend, jemand versteht die Verbindung von Sensoren.


Beim Hackathon begannen die Schüler selbst, multidisziplinäre Teams zu bilden!

Eine weitere interessante Beobachtung beim Hackathon: Schüler im Alter von 1 bis 2 Jahren (die plötzlich in großer Zahl auf der IoT-Strecke auftauchten), die zu einem großen Team zusammengefasst wurden, zeigten eine unglaubliche Begeisterung (und unerwartet Genauigkeit bei der Anwendung der Technik). Im Vergleich zu älteren Teilnehmern fehlten ihnen Erfahrung und Wissen, aber insgesamt sahen sie anständig aus.

Infolgedessen kam im nächsten Jahr die Idee auf, Studenten im zweiten Studienjahr experimentell das Studium im Rahmen des Samsung IoT Academy-Programms zu ermöglichen. Die anfängliche Berechnung für 4-jährige Junggesellen ergab jedoch, dass die Studenten einfach überfordert sind: Grundstudium, Diplom, staatliche Prüfungen - unter solchen Bedingungen ist es schwierig, Zeit für die Teilnahme an einem Wahlfach zuzuweisen, auch wenn dies sehr interessant und nützlich ist.


Großes konsolidiertes Team von Studenten

Unsere Pläne bei MIREA

Für das nächste akademische Jahr wird MIREA wieder als Pilotstandort fungieren: Auf Initiative der Universität wird der Kurs an das Niveau der Studenten am MIREA College angepasst. Samsung begrüßt die Möglichkeit, das Programm entsprechend den Bedürfnissen oder Prioritäten einer bestimmten Universität zu entwickeln.

Nächstes Jahr werden wieder 5 Gruppen von 15 bis 20 Personen bei MIREA rekrutiert. Die Kollegen glauben, dass sich die Auswahl im Wettbewerb ausgezahlt hat - es stellte sich heraus, dass sie besser vorbereitete und motivierte Leute hervorhob. Obwohl im ersten Jahr des Programms viele potenziell gute Studenten diese Gelegenheit „verpasst“ haben, was sie später bereuten. Das Gerücht über den Kurs hat sich bereits in MIREA verbreitet. Und wenn der erste Satz immer noch nicht wirklich verstanden hat, was auf sie wartete, dann scheinen die Jungs nächstes Jahr eine fundierte Entscheidung zu treffen, sie werden bereits einen Leitfaden zu den Ergebnissen und Projekten des vorherigen Satzes haben.

Im ersten Jahr haben die Lehrer großartige Arbeit geleistet: Als die Schüler einen neuen Kurs für sich selbst gemeistert haben, gaben sie den Autoren des Kurses aktives Feedback. Wir haben alle Ergebnisse analysiert und bereiten den Kurs in der neuen Version vor. Wir hoffen, dass unsere Schüler die Veränderungen positiv schätzen werden!

Fazit

Unerwarteter Effekt! Der Kurs „IoT Academy Samsung“ wurde zu einer einheitlichen Plattform für das MIREA Institute of Information Technologies - eine Aktivität, an der nicht nur Studenten aus verschiedenen Abteilungen, Richtungen und Ausbildungsprofilen, sondern auch junge Akademielehrer aus verschiedenen Abteilungen teilnahmen. Die IoT-Akademie wird allmählich zum Zentrum der Konsolidierung von Menschen, die das Internet der Dinge als Domäne ihrer beruflichen und wissenschaftlichen Interessen gewählt haben. Mechanismen der Selbstorganisation haben sich engagiert, was bedeutet, dass alles richtig gemacht wird.

Dies ist der Moment, in dem das Internet der Dinge zum "Internet der Menschen" geworden ist.