Das IoT als universelles Fachgebiet für eine multidisziplinäre technische Universität

    Ein Student fragt: „Ist das Internet der Dinge, wenn
    ich online gehe und dort meine eigenen Sachen kaufe?“


    Wir haben diesen Artikel zusammen mit unseren Kollegen vom MIREA Institute of Information Technology erstellt. Course IoT Samsung Academy (ein Programm , das wir geschrieben früher) in MIREA in Pilotbetrieb startete im vergangenen Jahr, und als das Schuljahr zu Ende geht, möchten wir interessante Beobachtungen und Schlussfolgerungen teilen.


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

    Samsung IoT Academy bei MIREA


    Für Studierende des 3. und 4. Studienjahres in den Bereichen Informatik und Informatik, Informationssysteme und -technologien, Softwaretechnik und Automatisierung von technologischen Prozessen und Produktion findet seit Oktober 2017 ein 2-semestriges Wahlfach im Internet der Dinge 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 Internets der Dinge zu zwei wichtigen, zunächst ungeplanten Ereignissen:

    1. Auf Wunsch von Schülern und Lehrern half der Direktor des MIREA IT-Instituts, Andrei Sergeyevich Zuev, bei der Organisation eines zusätzlichen Trainingskurses zur Programmierung von Mikrocontrollern.
    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-Ausbildung mit dem Akademiekurs verbunden, die Schüler mit realen Fällen versorgt und ein Format für Projektaktivitäten eingeführt, sondern auch die Ausbildung im Bereich der Mikroprozessorprogrammierung vertieft werden sollte. Und Hackathon brachte Wettbewerbsgeist in den Bildungsprozess ein.

    Für die Studenten war es außerdem eine neue Erfahrung, technische und architektonische Lösungen zu finden, IoT-Geräte und -Systeme zu programmieren und mit oft unvorhersehbarer realer Hardware zu arbeiten. Für eine Universität ist dies nicht nur wichtig, um die notwendigen Fähigkeiten für eine berufliche Laufbahn im Bereich der Systemtechnik zu erwerben, sondern auch, um interessierte Studenten für Forschungsaktivitäten zu gewinnen. Das Internet der Dinge ist schließlich das breiteste Forschungsfeld!


    Das Überwachungssystem ist eine nützliche und durchaus realisierbare Aufgabe für einen Schüler.

    Anton Mironov, Lehrer und Kurskoordinator, glaubt:
    Systemtechnik ist der wichtigste Bereich, ohne sie hat die vierte industrielle Revolution keine Chance auf Umsetzung (Industrie 4.0). Solange das Unternehmen die Risiken der Einführung der neuen Technologie nicht sieht, versteht und bewertet, wird es nicht funktionieren, um Geld für seine Entwicklung zu gewinnen. Der Endkunde kauft keine IT-Lösung, sondern profitiert von deren zukünftiger Nutzung
    Im Rahmen des Programms legen wir großen Wert auf die Einsatzmöglichkeiten von Technologie in der realen Welt. Dazu sagt Anton Mironov:
    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 unterteilt. Und deshalb 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 - beispielsweise vergrößert sich die Kluft zwischen Entwicklern von Anwendungssoftware und Entwicklern von Hardware. Aus dieser Sicht ist das Internet der Dinge ein Schnittpunkt von Spezialisten mit völlig unterschiedlichen Profilen.

    Wie ist es Ihnen gelungen, diese Vielseitigkeit an einer Universität mit der traditionellen Aufteilung in Abteilungen und Ausbildungsbereiche zu realisieren?

    MIREA-Abteilungen im Kontext des Internets der Dinge


    Der Themenbereich Internet der Dinge ist zu einem Bindeglied zwischen den Vorbereitungsbereichen des IT-Instituts und den unterschiedlichen Profilen der einzelnen Richtungen geworden. Auch in diesem Bereich fanden alle Graduierungsabteilungen des Instituts ihre Besonderheiten:

    • Das Department of Computer Engineering (VT) hat sich traditionell eingehend mit Schaltkreisen befasst. Das IoT ist für sie ein neues Gebiet des Entwurfs und der Anwendung von Computersystemen.
    • Die Abteilung für mathematische Unterstützung und Standardisierung von Informationstechnologien (MOSIT) ist auf Softwareentwicklung spezialisiert und interessiert sich ausgehend von den Lehrmaterialien vor allem für Systems Engineering und Architektur von IoT-Systemen.
    • Die Abteilung für Instrumentelle und Angewandte Software (IPPE) betrachtet IoT-Aufgaben als Übungen für die Backend- und Frontend-Entwicklung.
    • Das Institut 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 (CIS), die sich insbesondere mit der Interoperabilität von Systemen sowie der Modellierung und Umgestaltung von Geschäftsprozessen befasst, hat im Internet der Dinge ein neues Forschungsgebiet gefunden.
    • Das auf die Automatisierung von technologischen Prozessen und die Produktion in der Industrie spezialisierte Department of Industrial Informatics (PI) hat einen neuen Bewegungsvektor in Richtung des industriellen Internets erhalten.
    • Für die Abteilung 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.

    Ziel war es zunächst nicht, den Studiengang der Akademie an die Besonderheiten, Spezialisierungen und Interessengebiete der Institutsabteilungen anzupassen. Im Laufe des Jahres entdeckten die Abteilungen jedoch neue Möglichkeiten, um die Lehrmaterialien, Erfahrungen und Fälle der Akademie zu nutzen, während sie die Schüler unterrichteten und Feedback von ihnen erhielten. Auf dieser Grundlage begann sich die Durchdringung der Kompetenzen von Programmierern und Ingenieuren ("Programmierer" 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 Abteilungen, Ausbildungsbereichen und Profilen? Aber es stellte sich heraus, dass die Leute das bekommen, was ihnen fehlt: Die Hardware-Ingenieure beginnen zu programmieren, und die "Codierer" beherrschen die Schaltung.

    Fazit: 11 Studierende aus dem Kreis der Studierenden schreiben abschließende Qualifizierungsarbeiten zum Thema IoT. Natürlich werden die Diplome für Abteilungen, Ausbildungsbereiche und Profile „geschärft“: Jeder betrachtet den IoT-Fall unter dem Gesichtspunkt seiner Spezifität.


    MIREA-Studenten kamen, um sich Berichte über InoThings ++ anzuhören. Für viele war dies die erste Erfahrung auf einer Fachkonferenz.

    Mikrocontroller Fortgeschrittenenkurs


    Wie gesagt, um die Ausbildung der Studenten zu stärken, wurde beschlossen, ein weiteres 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. Auf der Grundlage seiner Materialien begann er eine Reihe von Artikeln. MIREA zeichnete und veröffentlichte Videos auf YouTube und im 360-Grad-Format!

    In Vorlesungen und Laborarbeiten wurden folgende Themen diskutiert:

    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. Konfigurieren Sie die Betriebssystemerstellung.
    4. Mikrocontroller-E / A-Schnittstellen. SPI, I2C, UART und andere. Arbeiten Sie mit Treibern im Betriebssystem.
    5. Arbeiten Sie mit analogen Signalen. Digitalisierung eines Signals (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 nur sehr wenige Vorlesungen zu zwei weiteren wichtigen Themen gab: Debugging-Tools und die Erfahrung mit der Herstellung 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. Es gab drei Strecken im Hackathon, von denen eine dem Internet der Dinge gewidmet war.


    Der gutmütige Panda ist ein inoffizielles Symbol des Instituts.

    Die Aufgabe der Strecke bestand darin, einen Software- und Hardwarekomplex zur Überwachung der Mikroklima-Parameter (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck, Gaszusammensetzung) in den Abteilen der Raumfahrzeuge unter Verwendung eines Standardsatzes von Samsung Academy IoT-Geräten und anderer Komponenten zu entwickeln. Die Teams hatten Zugang zu Feuchte- und Temperatursensoren, Gasanalysatoren, Mikrocomputern Samsung Artik 10; In der Anleitung sollten die Komponenten des Überwachungssystems räumlich getrennt sein, was bedeutet, dass sie drahtlos verbunden werden mussten - dafür wurden die Kommunikationsmodule WiFi und LoRa herausgegeben. Das System sollte grafische Darstellungen von Änderungen der Indikatoren anzeigen, vor dem Überschreiten der zulässigen Grenzen warnen und über eine komfortable Benutzeroberfläche verfügen.


    Wir brechen die Klischees auf, dass Elektronik keine Frauensache ist.

    Die Ziele des Hackathons waren:
    • Tauchen Sie die Schüler (im Voraus, vor dem Unterricht) in Bedingungen ein, die der beruflichen Realität nahe kommen: Einhaltung von Fristen, Aufteilung der Verantwortlichkeiten im 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 Studierenden bezweifelten, ob es sich lohnt mitzumachen, ob die Aufgaben „gezogen“ würden.

    Zum Beispiel ist das Foto unten einfach eine "Raum" -Schnittstelle zum System, die von einem Studenten der Fakultät für Industrieinformatik, Wjatscheslaw Starowoitow, erstellt wurde. Dieses Talent wurde beim Hackathon entdeckt! Aber er bezweifelte, ob er teilnehmen sollte. Aber die Veranstaltung war vorbei und er fragte: "Und wann ist der nächste Hackathon?"



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


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

    Eine weitere interessante Beobachtung beim Hackathon: Ein bis zweijährige Schüler (die plötzlich in beträchtlicher Anzahl auf der IoT-Strecke auftauchten), die zu einem großen Team zusammengefasst wurden, zeigten eine unglaubliche Begeisterung (und überraschenderweise Genauigkeit bei der Anwendung der Technik). Im Vergleich zu älteren Teilnehmern fehlten ihnen Erfahrung und Kenntnisse, aber insgesamt sahen sie anständig aus.

    Als Ergebnis kam im nächsten Jahr die Idee auf, Studenten im zweiten Jahr experimentell die Möglichkeit zu geben, im Rahmen des Samsung IoT Academy-Programms zu studieren. Die anfängliche Berechnung für 4-jährige Junggesellen ergab jedoch, dass die Studierenden einfach überfordert sind: Praktikum, Diplom, Staatsexamen - unter solchen Bedingungen ist es schwierig, Zeit für die Teilnahme an einem Wahlfach zuzuweisen, auch wenn es sehr interessant und nützlich ist.


    Großes konsolidiertes Team von Studenten

    Unsere Pläne bei MIREA


    Für das nächste akademische Jahr wird MIREA wieder die Rolle eines Pilotstandorts übernehmen: Auf Initiative der Universität wird der Kurs an das Niveau der Studenten des 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 15-20 Personen bei MIREA rekrutiert. Die Kollegen sind der Meinung, dass sich das Wettbewerbsumfeld rechtfertigt hat - es hat sich herausgestellt, dass es besser vorbereitete und motivierte Leute hervorgehoben hat. Obwohl im ersten Jahr des Programms viele potenziell gute Studenten diese Gelegenheit "verpasst" haben, was sie später bereuten. Gerüchte über den Kurs haben sich bereits in MIREA verbreitet. Und wenn das erste Set noch nicht wirklich verstanden hat, was sie erwartete, dann werden die Jungs nächstes Jahr eine fundierte Entscheidung treffen, sie werden bereits einen Leitfaden für die Ergebnisse und Projekte des vorherigen Sets haben.

    Im ersten Jahr haben die Lehrer einen großartigen Job gemacht: 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 Änderungen positiv bewerten!

    Fazit


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

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


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