L'IoT en tant que matière universelle pour une université technique multidisciplinaire

Un étudiant demande: «Et l'Internet des objets, c'est quand
Je vais sur Internet et j'achète des choses là-bas? »

Nous avons préparé cet article en collaboration avec nos collègues de l'Institut MIREA des technologies de l'information. Le cours Samsung Academy IoT (nous avons écrit sur le programme plus tôt) au MIREA a commencé en mode pilote l'année dernière, et depuis la fin de l'année scolaire, nous voulons partager des observations et des conclusions intéressantes.


Le savoir-faire des étudiants MIREA. Ajoutez des pièces au radiateur nervuré. 25 roubles - et l'ordinateur Samsung Artik 10 n'a pas peur de surchauffer! Ça vous plaît, Elon Musk?

Samsung IoT Academy au MIREA

Un cours au choix de deux semestres sur l'Internet des objets est organisé depuis octobre 2017 pour les étudiants des cours de 3e et 4e année dans les domaines de la formation «Informatique et génie informatique», «Systèmes et technologies de l'information», «Génie logiciel» et «Automatisation des processus et de la production technologiques». Sur une base compétitive, 5 groupes de 15 personnes ont été constitués (plus de 3 000 étudiants étudient au MIREA IT Institute).

Et au deuxième semestre, l'enthousiasme des étudiants pour l'Internet des objets a conduit à deux événements importants, initialement non planifiés:

1. À la demande des étudiants et des enseignants, le directeur de l'institut informatique MIREA Andrei Sergeyevich Zuev a aidé à organiser une formation supplémentaire sur la programmation des microcontrôleurs.
2. En avril 2018, la même équipe a organisé un hackathon pour les étudiants avec une piste sur l'Internet des objets.

En conséquence, il s'est avéré non seulement de connecter tous les domaines de la formation informatique au cours de l'Académie, de fournir aux étudiants des cas réels et de mettre en œuvre le format des activités du projet, mais également d'approfondir la formation dans le domaine de la programmation par microprocesseur. Et Hackathon a introduit un esprit de compétition dans le processus d'apprentissage.

De plus, pour les étudiants, c'était une nouvelle expérience dans la recherche de solutions techniques et architecturales, la programmation de dispositifs et de systèmes IoT, en travaillant avec du matériel réel souvent imprévisible. Pour une université, cela est important non seulement en termes de compétences nécessaires pour une carrière professionnelle dans le domaine de l'ingénierie des systèmes, mais aussi pour attirer les étudiants intéressés vers des activités de recherche. Après tout, l'Internet des objets est le domaine de recherche le plus large!


Système de surveillance - une tâche utile et tout à fait réalisable pour un étudiant

Anton Mironov, enseignant et coordinateur des cours, estime:

L'ingénierie des systèmes est le domaine le plus important, sans lui la quatrième révolution industrielle n'a aucune chance de mise en œuvre (Industrie 4.0). Tant que l'entreprise ne verra pas, ne comprendra pas et n'évaluera pas les risques liés à l'introduction de la nouvelle technologie, elle ne cherchera pas à attirer de l'argent pour son développement. Le client final n'achète pas une solution informatique, il achète des bénéfices de son utilisation future

Dans le cadre du programme, nous accordons une grande attention aux possibilités d'application de la technologie dans le monde réel. Anton Mironov dit ceci:

Désormais, l'informatique et les entreprises ne trouvent pas toujours un langage commun. Les «managers» et les «développeurs» sont séparés en raison des spécificités de leurs tâches, des domaines et des critères d'évaluation des performances. Et par conséquent, il est si important pour les futurs développeurs de maîtriser les bases de l'économie et de la gestion. De plus, ce n'est un secret pour personne que, à de rares exceptions près, une carrière de gestionnaire dans notre domaine de haute technologie commence par un poste d'ingénieur.

De plus, avec le développement des technologies de l'information, la spécialisation se produit - par exemple, l'écart entre les développeurs de logiciels d'application et les développeurs de matériel se creuse. De ce point de vue, l'Internet des objets est un espace d'intersection de spécialistes de profils complètement différents.

Comment avez-vous réussi à réaliser cette polyvalence dans une université avec la division traditionnelle en départements et domaines de formation?

Les départements MIREA dans le contexte de l'Internet des objets

Le domaine de l'Internet des objets est devenu un lien entre les domaines de préparation de l'institut informatique et entre les différents profils de chaque direction. Tous les départements diplômés de l'institut ont également trouvé leurs spécificités dans ce domaine:

• Le Département de génie informatique (VT) a traditionnellement étudié en profondeur les circuits. Pour elle, l'IoT est un nouveau domaine de conception et d'application de systèmes informatiques.
• Le Département de soutien mathématique et de normalisation des technologies de l'information (MOSIT) est spécialisé dans le développement de logiciels et, parmi les supports de cours, elle s'intéresse le plus à l'ingénierie système et à l'architecture des systèmes IoT.
• Le Département des logiciels instrumentaux et applicatifs (IEPO) considère les tâches IoT comme des exercices de développement backend et frontend.
• Le Département de Mathématiques Appliquées (PM) mène des recherches dans le domaine du traitement et de l'analyse des mégadonnées, pour lesquelles l'Internet des objets n'est qu'une source inépuisable.
• Le Département des systèmes d'information de l'entreprise (CIS), qui accorde une attention particulière aux questions d'interopérabilité des systèmes, ainsi qu'à la modélisation et à la réingénierie des processus commerciaux, a trouvé un nouveau domaine de recherche sur l'Internet des objets.
• Le Département d'Informatique Industrielle (PI), spécialisé dans l'automatisation des processus technologiques et de la production dans l'industrie, a reçu un nouveau vecteur de mouvement en direction de l'Internet industriel.
• Pour le Département d'Informatique Pratique et Appliquée (PPI), le cours de l'Académie donnera accès aux cas et aux tâches appliquées de travailler avec le client des systèmes IoT, leur implémentation, déploiement et maintenance.

Initialement, l'objectif n'était pas d'adapter le cours de l'Académie aux spécificités, à la spécialisation et aux domaines d'intérêt des départements de l'institut. Mais au cours de l'année, en train d'enseigner aux étudiants et de recevoir des retours de leur part, les départements ont découvert de nouvelles opportunités d'utilisation du matériel pédagogique, de l'expérience et des cas de l'Académie. Sur cette base, l'interpénétration des compétences des programmeurs et ingénieurs («codeurs» et «hardware») a commencé à se développer. De plus! Les étudiants de l'Institut de cybernétique ont commencé à suivre des cours de leur propre initiative (et d'abord incognito).

Il semblait que la question aurait dû se poser: qu'en est-il des différences entre les départements, les domaines de formation et les profils? Mais en soi, il s'est avéré que les gens obtenaient ce qui leur manquait: les ingénieurs du matériel commencent à programmer et les "codeurs" maîtrisent les circuits.

Conclusion: 11 étudiants parmi les étudiants du cours rédigent des articles finaux de qualification sur des sujets IoT. Les diplômes sont bien entendu «affinés» pour les départements, les domaines de formation et les profils: chacun considère le cas de l'IoT du point de vue de sa spécificité.


Les étudiants de MIREA sont venus écouter des reportages sur InoThings ++. Pour beaucoup, c'était la première expérience de participation à une conférence professionnelle.

Cours avancé de microcontrôleur

Comme nous l'avons dit, pour renforcer la préparation des étudiants, il a été décidé d'organiser un autre cours électif supplémentaire sur des sujets de microcontrôleur. Le résultat est un projet distinct. Les conférences ont été dirigées par l'expert Oleg Artamonov ( olartamonov ) de Unwired Devices, sur la base de leurs documents, il a commencé une série d'articles, et MIREA a enregistré et publié des vidéos sur YouTube, et au format 360 degrés!

Les sujets suivants ont été abordés lors de conférences et de travaux de laboratoire:

1. Microcontrôleurs: mémoire, périphériques, registres. Firmware. Système d'exploitation Travaillez avec Git.
2. Microcontrôleurs: GPIO, interruptions, temporisateurs. Systèmes d'exploitation: multitâche, threads, messages.
3. Travailler avec le système d'exploitation. Modules, pilotes, HAL. Configuration de l'assemblage du système d'exploitation.
4. Interfaces d'E / S du microcontrôleur. SPI, I2C, UART et autres. Travaillez avec des pilotes dans le système d'exploitation.
5. Travaillez avec des signaux analogiques. Numérisation du signal (ADC). Génération de signaux analogiques.
6. Modes de fonctionnement à économie d'énergie.
7. Sécurité IoT.

Ils disent que l'appétit vient avec l'alimentation - à la fin du cours, nos étudiants ont décidé qu'il n'y avait vraiment pas assez de cours sur deux autres sujets importants: les outils de débogage et l'expérience de la production à petite échelle d'appareils informatiques. En conséquence, seulement en mai 2018, le cours complet de neuf conférences a été achevé.


Atelier sur les interfaces. Oscilloscope au lieu de mille mots.

Hackathon

Le 15 avril 2018, un hackathon ouvert de 12 heures de l'informatique appelé PandaHack a eu lieu, rassemblant plus de 110 participants d'universités et de collèges. Il y avait trois pistes dans le hackathon, dont l'une était dédiée à l'Internet des objets.


Panda de bonne humeur - un symbole officieux de l'institut

La tâche de la piste était de développer un complexe matériel-logiciel pour surveiller les paramètres du microclimat (température, humidité, pression, composition du gaz) dans les compartiments de l'engin spatial en utilisant un ensemble standard d'équipements Samsung Academy IoT et d'autres composants. Les équipes avaient accès à des capteurs d'humidité et de température, des analyseurs de gaz, des micro-ordinateurs Samsung Artik 10; sur les instructions, les composants du système de surveillance devaient être séparés dans l'espace, ce qui signifiait qu'ils devaient être connectés sans fil - pour cela, des modules de communication WiFi et LoRa ont été émis. Le système était censé afficher des graphiques des changements d'indicateurs, avertir des paramètres dépassant les limites autorisées, disposer d'une interface utilisateur pratique.


Briser les stéréotypes selon lesquels l'électronique n'est pas l'affaire des femmes

Les objectifs du hackathon étaient:

• Immerger les étudiants (à l'avance, avant la session) dans des conditions proches des réalités professionnelles: travail dans les délais, répartition des responsabilités en équipe, problèmes imprévisibles et erreurs lors du travail sur le projet.
• Créez un environnement créatif et compétitif pour les étudiants. Montrez que le hackathon est amusant, instructif et savoureux!

Pour beaucoup, c'était la première expérience de ce type. Les étudiants doutaient que cela valait la peine de participer, si les tâches seraient «retirées».

Par exemple, la photo ci-dessous a simplement une interface «espace» avec le système, créée par un étudiant du département d'informatique industrielle Vyacheslav Starovoitov. Un tel talent a été découvert lors du hackathon! Mais il doutait de participer. Mais l'événement est passé et il a demandé: "Et quand aura lieu le prochain hackathon?"



Revenant au sujet principal de l'article - la nécessité de combiner les efforts de différents départements, domaines de formation et profils. Le hackathon a montré que c'était vrai: les gars eux-mêmes ont commencé à annoncer des équipes mixtes et multidisciplinaires. Et le travail a clairement révélé l'avantage de la division du travail: quelqu'un dessine l'interface, quelqu'un programme le backend, quelqu'un comprend la connexion des capteurs.


Lors du hackathon, les étudiants eux-mêmes ont commencé à former des équipes multidisciplinaires!

Autre observation intéressante lors du hackathon: les étudiants de 1 à 2 ans (apparaissant soudainement sur la piste IoT en nombre important), combinés en une seule grande équipe, ont montré un enthousiasme incroyable (et, de manière inattendue, une précision dans l'utilisation de la technique). Ils manquaient d'expérience et de connaissances par rapport aux participants plus âgés, mais dans l'ensemble, ils avaient l'air décents.

En conséquence, l'idée est venue l'année prochaine de permettre expérimentalement aux étudiants de 2e année d'étudier dans le cadre du programme Samsung IoT Academy. Mais le calcul initial pour les bacheliers de 4 ans a montré que les étudiants sont simplement dépassés: pratique de premier cycle, diplôme, examens d'État - dans de telles conditions, il est difficile d'allouer du temps pour assister à un stage au choix, même s'il est très intéressant et utile.


Grande équipe consolidée d'étudiants de premier cycle

Nos plans chez MIREA

Pour la prochaine année académique, MIREA jouera à nouveau le rôle de site pilote: à l'initiative de l'université, le cours sera adapté au niveau des étudiants du Collège MIREA. Samsung accueille favorablement la possibilité de développer le programme en fonction des besoins ou des priorités d'une université particulière.

L'année prochaine, 5 groupes de 15 à 20 personnes seront recrutés à nouveau au MIREA. Les collègues pensent que la sélection compétitive a porté ses fruits - il s'est avéré que les gars étaient plus préparés et motivés. Bien qu'au cours de la première année du programme, de nombreux étudiants potentiellement bons "aient raté" cette opportunité, ce qu'ils ont regretté par la suite. La rumeur sur le cours s'est déjà répandue dans tout le MIREA. Et si le premier set ne comprenait toujours pas vraiment ce qui les attendait, alors il semble que l'année prochaine les gars feront un choix éclairé, ils auront déjà un guide des résultats et des projets du set précédent.

Au cours de la première année, les enseignants ont fait un excellent travail: lorsque les étudiants ont maîtrisé un nouveau cours pour eux-mêmes, ils ont donné aux auteurs du cours une rétroaction active. Nous avons analysé tous les résultats et préparons le cours dans la nouvelle version. Nous espérons que nos étudiants apprécieront positivement les changements!

Conclusion

Effet inattendu! Le cours «IoT Academy Samsung» est devenu une plate-forme unificatrice pour le MIREA Institute of Information Technologies - une activité qui a réuni non seulement des étudiants de divers départements, directions et profils de formation, mais aussi de jeunes enseignants de l'Académie de divers départements. L'IoT Academy devient progressivement le centre de consolidation des personnes qui ont choisi l'Internet des objets comme domaine de leurs intérêts professionnels et scientifiques. Des mécanismes d'auto-organisation se sont engagés, ce qui signifie que tout est fait correctement.

C'est le moment où l'Internet des objets s'est transformé en «Internet des personnes».