Комсомольский-на-Амуре государственный университет

Министерство экономического развития Российской Федерации и АНО «Россия – страна возможностей» подвели итоги крупного и значимого конкурса «Цифровой прорыв. Сезон: ИИ», всероссийского хакатона – командного соревнования специалистов по информационным технологиям, в результате которого участники решали задачи от представителей органов государственной власти и реального сектора экономики по искусственному интеллекту и другим IT-тематикам.

Конкурс проходил в гибридном формате, всего участвовала 231 команда, общее количество участников 1748 человек. От Комсомольского-на-Амуре государственного университета в данном конкурсе приняли участие две команды: от факультета энергетики и управления команда «DV_кот»; от факультета компьютерных технологий команда «ERROR 404». Команда «DV_кот» по итогам общероссийского конкурса заняла третье место, что действительно подтверждает высокий уровень образовательных программ КнАГУ.

Команда «DV_кот» успешно справилась с решением кейса от ОАО «Российские железные дороги». Задача кейса: при движении подвижного состава существует вероятность выхода на маршрут следования людей и попадания посторонних предметов на железнодорожные пути (например, выезд автотранспорта). В таких ситуациях, без преувеличения, важна каждая секунда, и, если локомотивная бригада не принимает оперативных мер по причине отвлечения от контроля маршрута следования, может произойти трагедия. Аналогичные требования относятся и ко времени реагирования на случаи следования на красный сигнал светофора. Своевременное реагирование в данных ситуациях – это спасённые жизни и предотвращение случаев нарушения безопасности движения.

Участникам хакатона необходимо было создать систему контроля за состоянием пути, показанием светофоров (готовность маршрута), наличия посторонних лиц, предметов на железнодорожном полотне, препятствующих свободному следованию подвижного состава, приближающихся транспортных средств. Система должна анализировать видеопоток постоянно и при выявлении людей или посторонних предметов, запрещающего – красного – сигнала светофора иметь возможность послать сигнал на устройства световой и звуковой индикации.

Для решения поставленной задачи – обеспечения безопасности движения на железной дороге и своевременного обнаружения посторонних объектов на пути следования подвижного состава – командой факультета энергетики и управления «DV_кот» был разработан аппаратно-программный комплекс, использующий компьютерное зрение и глубинное обучение на основе нейросетевых алгоритмов. Модель YOLO v8 предсказывает расположение и класс объекта, помогает компьютеру понимать, что находится на видеоизображении.

Команда ФЭУ в составе Никоновой Дарьи, Зыкова Даниила, Ильченко Елизаветы, Собакинской Ксении реализовала экспериментальный образец системы на базе микрокомпьютера Raspberry Pi 4. На микрокомпьютер была установлена операционная система Raspbian с поддержкой языка программирования Python, после чего была написана программа с использованием библиотек OpenCV и RPi.GPIO. Обученная модель YOLO v8 была загружена в микрокомпьютер Raspberry Pi 4. С помощью OpenCV была настроена обработка видеопотока с подключённой камеры. Кадры с камеры непрерывно анализировались с использованием модели YOLO для обнаружения объектов на железнодорожных путях и рядом с опасной зоной.

Если в кадре обнаружены люди, посторонние объекты, система активирует светодиод и для привлечения внимания воспроизводит звуковой сигнал посредством подключённого пьезоэлемента. В случае отсутствия помех в кадре светодиод остаётся выключенным, звук не воспроизводится.

Данное решение позволяет непрерывно мониторить железнодорожные пути, обеспечивать оперативное реагирование на ситуации, которые могут угрожать безопасности движения. Модель YOLO способствует высокой точности обнаружения объектов, а Raspberry Pi обеспечивает компактность и мобильность системы.

О важной роли капитана и командного духа, стремлении к победе – в интервью с капитаном команды DV_кот Елизаветой Ильченко.

Пресс-служба: Елизавета, поздравляю тебя и ребят с победой, вы большие молодцы! Как проходила работа и распределялись задачи в команде? Какие у вас есть планы на будущее?

Ильченко Елизавета: Я была капитаном команды и разработчиком искусственного интеллекта. На мне лежала задача скоординировать команду, придумать общее решение за короткие сроки и написать код для нейросетей. Зыков Даниил отвечал за разметку данных и обработку dataset; Собакинская Ксения занималась дизайном и отвечала за интерфейс, помогала Никоновой Дарье в создании презентации. Изначально в планах было написать сервер, который помог бы в решении кейса. Но во время работы нам с командой пришла идея сделать аппаратно-программный комплекс на Raspberry Pi 4. Дальше мы планируем заявиться на международный этап «Цифрового прорыва» и выйти на уровень победителя, повысить свои навыки и получить новый опыт по созданию искусственного интеллекта в короткие сроки.

Пресс-служба: За каждым достижением стоит большая работа. Какие компетенции вам помогли в решение кейса, кто поддерживал из наставников?

Ильченко Елизавета: Каждый из команды разбирается в своей области знаний, старается помочь другому члену команды в его компетенциях. Помогло то, что мы дружим, и именно эта поддержка, дополнение друг друга в команде позволили нам выйти на уровень призёров. Ксения разбирается в дизайне и умеет делать десктопные приложения, веб-сайты. Дарья умеет программировать и делать быстро качественные и красивые презентации. Даниил имел опыт работы с разметкой и обработкой данных. Елизавета имеет навыки написания кода для нейронных сетей и программирования. В нашем студенческом конструкторском бюро «Электроника и робототехника» регулярно проходят мастер-классы, помогающие нам улучшить навыки создания и продвижения своих проектов, у нас есть всё, что нужно для их развития – от техники до наставников со специальными знаниями. В решении кейса нам помогал доцент кафедры «Промышленная электроника» Юрий Сергеевич Иванов. Наш руководитель Вячеслав Вадимович Солецкий поддерживает нас в наших начинаниях.

Выражаем огромную благодарность за полученную поддержку деканату факультета энергетики и управления: Александру Сергеевичу Гудиму и Надежде Николаевне Любушкиной.

Пресс-служба: Какие результаты в этом цифровом прорыве?

Ильченко Елизавета: Команда ФКТ «ERROR 404» вошла в двадцатку, наша команда «DV_кот» заняла третье место. Всем членам нашей команды достался достойный денежный приз. Мало того, представители ОАО «РЖД» предложили нам дальнейшее сотрудничество по развитию нашего решения.

Пресс-служба: Спасибо, Елизавета, за беседу! Желаю тебе и ребятам развития и новых свершений!