IoT como área de estudo universal para uma universidade técnica multidisciplinar

Um aluno pergunta: “E a Internet das coisas é quando
Vou à Internet e compro coisas lá?

Nós preparamos este artigo juntamente com nossos colegas do Instituto de Tecnologia da Informação MIREA. O curso IoT da Samsung Academy ( escrevemos sobre o programa anteriormente) no MIREA começou no modo piloto no ano passado e, como o ano letivo está terminando, queremos compartilhar observações e conclusões interessantes.


O know-how dos alunos MIREA. Adicione moedas ao radiador com nervuras. 25 rublos - e o computador Samsung Artik 10 não tem medo de superaquecer! Como você gosta disso, Elon Musk?

Samsung IoT Academy em MIREA

Uma eletiva de dois semestres na Internet das coisas é realizada desde outubro de 2017 para estudantes dos cursos de terceiro e quarto anos nas áreas de treinamento "Informática e Engenharia da Computação", "Sistemas e Tecnologias de Informação", "Engenharia de Software" e "Automação de Processos e Produção Tecnológicos". Em uma base competitiva, foram formados 5 grupos de 15 pessoas (mais de 3.000 estudantes estudam no MIREA IT Institute).

E no segundo semestre, o entusiasmo pelos estudantes da Internet das coisas levou a dois eventos importantes, inicialmente não planejados:

1. A pedido de alunos e professores, o diretor do Instituto de TI MIREA, Andrei Sergeyevich Zuev, ajudou a organizar um curso de treinamento adicional em programação de microcontroladores.
2. Em abril de 2018, a mesma equipe organizou um hackathon para estudantes com uma faixa na Internet das coisas.

Como resultado, descobriu-se não apenas conectar todas as áreas do treinamento de TI ao curso da Academia, fornecer aos alunos casos reais e implementar o formato das atividades do projeto, mas também aprofundar o treinamento no campo da programação de microprocessadores. E Hackathon introduziu um espírito competitivo no processo de aprendizado.

Além disso, para os alunos, foi uma nova experiência na busca de soluções técnicas e arquiteturais, na programação de dispositivos e sistemas de IoT, trabalhando com o hardware real, muitas vezes imprevisível. Para uma universidade, isso é importante não apenas em termos das habilidades necessárias para uma carreira profissional no campo da engenharia de sistemas, mas também em atrair estudantes interessados ​​para atividades de pesquisa. Afinal, a Internet das coisas é o campo mais amplo para pesquisa!


Sistema de monitoramento - uma tarefa útil e bastante viável para um aluno

Anton Mironov, professor e coordenador do curso, acredita:

A engenharia de sistemas é a área mais importante, sem ela a quarta revolução industrial não tem chance de implementação (Indústria 4.0). Até que a empresa veja, compreenda e avalie os riscos da introdução da nova tecnologia, ela não funcionará para atrair dinheiro para seu desenvolvimento. O cliente final não compra uma solução de TI, ele compra lucros com seu uso futuro

Como parte do programa, prestamos muita atenção às possibilidades de aplicação da tecnologia no mundo real. Anton Mironov diz o seguinte:

Agora, TI e negócios nem sempre encontram um idioma comum. "Gerentes" e "desenvolvedores" são separados devido às especificidades de suas tarefas, áreas de assunto e critérios para avaliar o desempenho. E, portanto, é tão importante para futuros desenvolvedores dominar os conceitos básicos de economia e gerenciamento. Além disso, não é segredo que, com raras exceções, uma carreira gerencial em nosso campo de alta tecnologia começa com uma posição de engenharia.

Além disso, com o desenvolvimento da tecnologia da informação, ocorre especialização - por exemplo, a diferença entre os desenvolvedores de software aplicativo e os desenvolvedores de hardware está aumentando. Desse ponto de vista, a Internet das coisas é uma área de interseção de especialistas de perfis completamente diferentes.

Como você conseguiu perceber essa versatilidade em uma universidade com a divisão tradicional em departamentos e áreas de treinamento?

Departamentos MIREA no contexto da Internet das coisas

A área de assunto da Internet das coisas se tornou um elo entre as áreas de preparação do instituto de TI e os diferentes perfis de cada direção. Todos os departamentos de graduação do instituto também encontraram suas especificidades nesta área:

• O Departamento de Engenharia da Computação (VT) tradicionalmente estuda detalhadamente os circuitos. Para ela, a IoT é uma nova área de design e aplicação de sistemas de computação.
• O Departamento de Suporte Matemático e Padronização de Tecnologias de Informação (MOSIT) é especialista em desenvolvimento de software, dos materiais do curso, ela está mais interessada em engenharia de sistemas e arquitetura de sistemas de IoT.
• O Departamento de Software Instrumental e de Aplicativo (IEPO) considera as tarefas de IoT como exercícios para o desenvolvimento de back-end e front-end.
• O Departamento de Matemática Aplicada (PM) realiza pesquisas no campo de processamento e análise de big data, para o qual a Internet das coisas é simplesmente uma fonte inesgotável.
• O Departamento de Sistemas de Informações Corporativas (CIS), que presta atenção especial às questões de interoperabilidade de sistemas, bem como modelagem e reengenharia de processos de negócios, encontrou uma nova área de pesquisa na Internet das coisas.
• O Departamento de Informática Industrial (PI), especializado na automação de processos tecnológicos e produção na indústria, recebeu um novo vetor de movimento na direção da Internet industrial.
• Para o Departamento de Informática Prática e Aplicada (PPI), o curso da Academia fornecerá acesso a casos e tarefas aplicadas de trabalho com o cliente de sistemas de IoT, sua implementação, implantação e manutenção.

Inicialmente, a tarefa de adaptar o curso da Academia às especificidades, especializações e áreas de interesse dos departamentos do instituto não foi definida. Porém, durante o ano, no processo de ensinar os alunos e receber feedback deles, os departamentos descobriram novas oportunidades para usar os materiais de ensino, a experiência e os casos da Academia. Em sua base, a interpenetração das competências de programadores e engenheiros (“codificadores” e “hardware”) começou a se desenvolver. Além disso! Os alunos do Instituto de Cibernética começaram a frequentar cursos por iniciativa própria (e primeiro incógnita).

Parecia que deveria ter surgido a pergunta: e as diferenças entre os departamentos, áreas de treinamento e perfis? Mas, por si só, as pessoas obtêm o que lhes falta: os engenheiros de hardware começam a programar e os "codificadores" dominam o circuito.

Conclusão: 11 alunos dentre os alunos do curso escrevem documentos de qualificação final sobre os tópicos da IoT. Os diplomas, é claro, são "aprimorados" para departamentos, áreas de treinamento e perfis: todos consideram o caso da IoT do ponto de vista de sua especificidade.


Os alunos do MIREA vieram ouvir relatórios sobre o InoThings ++. Para muitos, essa foi a primeira experiência em uma conferência profissional.

Curso Avançado de Microcontrolador

Como dissemos, para fortalecer a preparação dos alunos, foi decidido organizar outra eletiva adicional sobre tópicos de microcontroladores. O resultado é um projeto separado. As palestras foram conduzidas pelo especialista Oleg Artamonov ( olartamonov ) da Unwired Devices, com base em seus materiais, ele iniciou uma série de artigos, e o MIREA gravou e publicou vídeos no YouTube, em formato de 360 ​​graus!

Os seguintes tópicos foram abordados em palestras e em trabalhos de laboratório:

1. Microcontroladores: memória, periféricos, registradores. Firmware. Sistema operacional Trabalhe com o Git.
2. Microcontroladores: GPIO, interrupções, temporizadores. Sistemas operacionais: multitarefa, threads, mensagens.
3. Trabalhe com o sistema operacional. Módulos, drivers, HAL. Configurando a montagem do SO.
4. Interfaces de E / S do microcontrolador. SPI, I2C, UART e outros. Trabalhe com drivers no sistema operacional.
5. Trabalhe com sinais analógicos. Digitalização de sinais (ADC). Geração de sinais analógicos.
6. Modos de operação com economia de energia.
7. Segurança da Internet das coisas.

Eles dizem que o apetite vem da comida - no final do curso, nossos alunos decidiram que realmente não havia palestras suficientes sobre dois outros tópicos importantes: ferramentas de depuração e a experiência da produção em pequena escala de dispositivos de computação. Como resultado, somente em maio de 2018, todo o curso de nove palestras foi concluído.


Workshop sobre Interfaces. Osciloscópio em vez de mil palavras.

Hackathon

Em 15 de abril de 2018, foi realizado um hackathon aberto de 12 horas do Instituto de TI chamado PandaHack, reunindo mais de 110 participantes de universidades e faculdades. Havia três faixas no hackathon, uma das quais dedicada à Internet das coisas.


Panda de boa índole - um símbolo não oficial do instituto

A tarefa da pista era desenvolver um complexo de software e hardware para monitorar os parâmetros do microclima (temperatura, umidade, pressão, composição do gás) nos compartimentos da espaçonave, usando um conjunto padrão de equipamentos IoT da Samsung Academy e outros componentes. As equipes tiveram acesso a sensores de umidade e temperatura, analisadores de gás, microcomputadores Samsung Artik 10; nas instruções, os componentes do sistema de monitoramento precisavam ser separados no espaço, o que significa que precisavam ser conectados sem fio - para isso, foram emitidos os módulos de comunicação WiFi e LoRa. O sistema deveria exibir gráficos de alterações nos indicadores, alertar sobre os parâmetros que excediam os limites permitidos e ter uma interface de usuário conveniente.


Quebrando os estereótipos de que a eletrônica não é da conta de uma mulher

Os objetivos da hackathon foram:

• Mergulhe os alunos (com antecedência, antes da sessão) em condições próximas à realidade profissional: trabalho em prazos, distribuição de responsabilidades em equipe, problemas e erros imprevisíveis durante o trabalho no projeto.
• Crie um ambiente criativo e competitivo para os alunos. Mostre que o hackathon é divertido, informativo e saboroso!

Para muitos, essa foi a primeira experiência desse tipo. Os alunos duvidaram que valesse a pena participar, se as tarefas seriam "puxadas".

Por exemplo, a foto abaixo simplesmente possui uma interface de “espaço” para o sistema, criada por um aluno do Departamento de Informática Industrial Vyacheslav Starovoitov. Tal talento foi descoberto no hackathon! Mas ele duvidava de participar. Mas o evento passou e ele perguntou: "E quando é a próxima hackathon?"



Voltando ao tópico principal do artigo - a necessidade de combinar esforços de diferentes departamentos, áreas de treinamento e perfis. O hackathon mostrou que isso é verdade: os próprios caras começaram a anunciar equipes mistas e multidisciplinares. E o trabalho revelou claramente a vantagem da divisão do trabalho: alguém desenha a interface, alguém programa o back-end, alguém entende a conexão dos sensores.


No hackathon, os próprios estudantes começaram a formar equipes multidisciplinares!

Outra observação interessante no hackathon: estudantes de um a dois anos (aparecendo repentinamente na pista da IoT em números significativos), combinados em uma grande equipe, mostraram um entusiasmo incrível (e, inesperadamente, precisão no uso da técnica). Eles não tinham experiência e conhecimento em comparação com os participantes mais velhos, mas no geral pareciam decentes.

Como resultado, surgiu a idéia no próximo ano para permitir experimentalmente que os alunos do 2º ano estudassem no programa Samsung IoT Academy. Mas o cálculo inicial para solteiros de quatro anos mostrou que os alunos estão simplesmente sobrecarregados: prática de graduação, diploma, exames estaduais - nessas condições, é difícil alocar tempo para participar de uma eletiva, mesmo que seja muito interessante e útil.


Grande equipe consolidada de graduandos

Nossos planos no MIREA

Para o próximo ano acadêmico, o MIREA estará novamente no papel de um local piloto: por iniciativa da universidade, o curso será adaptado ao nível de estudantes do MIREA College. A Samsung agradece a possibilidade de desenvolver o programa de acordo com as necessidades ou prioridades de uma universidade específica.

No próximo ano, 5 grupos de 15 a 20 pessoas serão recrutados no MIREA novamente. Os colegas acreditam que a seleção competitiva valeu a pena - acabou por destacar homens mais preparados e motivados. Embora no primeiro ano do programa muitos alunos potencialmente bons "tenham perdido" essa oportunidade, da qual mais tarde lamentaram. O boato sobre o curso já se espalhou por todo o MIREA. E se o primeiro conjunto ainda não entendeu o que os esperava, parece que no próximo ano os caras farão uma escolha informada, já terão um guia para os resultados e projetos do conjunto anterior.

No primeiro ano, os professores fizeram um ótimo trabalho: como os alunos dominaram um novo curso, eles deram feedback ativo aos autores do curso. Analisamos todos os resultados e estamos preparando o curso na nova versão. Esperamos que nossos alunos apreciem as mudanças positivamente!

Conclusão

Efeito inesperado! O curso “IoT Academy Samsung” tornou-se uma plataforma unificadora para o Instituto MIREA de Tecnologias de Informação - uma atividade que reuniu não apenas estudantes de vários departamentos, orientações e perfis de treinamento, mas também jovens professores da Academia de vários departamentos. A IoT Academy está gradualmente se tornando o centro de consolidação de pessoas que escolheram a Internet das coisas como o domínio de seus interesses profissionais e científicos. Mecanismos de auto-organização se engajaram, o que significa que tudo é feito corretamente.

Este é o momento em que a Internet das coisas se transformou na "Internet das pessoas".