Šiuolaikiniai inžineriniai sprendimai vis dažniau gimsta bendradarbiaujant skirtingų sričių specialistams. Universitetinė aplinka suteikia galimybę sujungti skirtingas kompetencijas ir kurti sprendimus, kurie vienos disciplinos ribose būtų sunkiai įgyvendinami. Toks bendradarbiavimas išryškėjo ir baigiamajame bakalauro darbe, kuriame VILNIUS TECH studentai Laura Venckutė (Elektronikos fakultetas) ir Abderrazak El Aamrani (Mechanikos fakultetas) sujungė elektronikos bei medicinos inžinerijos žinias, kurdami žmogaus judesių atpažinimo ir vertinimo sistemą.
Projekto pradžioje Medicinos inžinerijos ir Elektronikos inžinerijos studijų programų studentai siekė išspręsti problemą, aktualią tiek sporto, tiek reabilitacijos srityse – trūksta prieinamų sistemų, galinčių automatiškai atpažinti ir įvertinti žmogaus atliekamus judesius ir suteikti momentinį grįžtamąjį ryšį.
Kaip pažymi projekto autoriai, neteisingai atliekami judesiai gali sumažinti treniruočių efektyvumą ir padidinti traumų riziką reabilitacijos, sporto ar kasdienės veiklos metu. Būtent todėl buvo nuspręsta ieškoti technologinio sprendimo, kuris galėtų padėti objektyviai ir greitai įvertinti judesių kokybę.
Elektronikos ir medicinos inžinerijos studentai sukūrė žmogaus judesių analizės sistemą
Idėja kilo iš ankstesnių projektų ir studijų metu įgytos patirties, o svarbiu postūmiu tapo dėstytojų pasiūlyta bendradarbiavimo galimybė. Nuo pat pradžių buvo aišku, kad projektui reikės skirtingų sričių žinių – judesių analizė reikalauja ne tik techninės sistemos sukūrimo, bet ir gebėjimo apibrėžti prasmingus žmogaus judesių vertinimo kriterijus.
Studentai projekte pritaikė skirtingas, tačiau neatsiejamas ir papildančias kompetencijas. Elektronikos inžinerijos studentė buvo atsakinga už kompiuterinę regą, įterptines sistemas ir sistemos integravimą, o medicinos inžinerijos studentas prisidėjo biomechanikos bei žmogaus judesių vertinimo žiniomis. Nors darbai buvo paskirstyti pagal kompetencijas, svarbiausi sprendimai buvo priimami kartu.
Nuo pirminės koncepcijos iki veikiančios sistemos
Pradiniame etape buvo planuojama sukurti sistemą, galinčią analizuoti platesnį judesių spektrą ir atlikti daugiau analizės funkcijų. Tačiau projekto eigoje teko atsižvelgti į techninius apribojimus, turimus aparatinius resursus ir baigiamojo darbo apimtį. Dėl šių priežasčių dalies idėjų buvo atsisakyta.
Komandos nariai teigia, kad projekto metu nekilo didesnių nesutarimų. Sprendimai buvo priimami aptariant galimas alternatyvas, vertinant jų atitikimą projekto tikslams ir, kai buvo įmanoma, išbandant skirtingus metodus praktikoje. Kai techniniai reikalavimai nesutapdavo, buvo ieškoma sprendimo, kuris geriausiai atitiktų tiek projekto tikslus, tiek įgyvendinimo galimybes.
Galutinis projekto rezultatas – žmogaus judesių atpažinimo ir grįžtamojo ryšio sistema, paremta kūno pozos nustatymo algoritmu, skirta krepšinio metimo analizei. Sistema realiuoju laiku aptinka žmogų, nustato jo kūno padėtį ir pagal biomechaninius kriterijus įvertina metimo techniką, o vėliau pateikia vartotojui grįžtamąjį ryšį.
Tarpdiscipliniškumo vertė ir ateities galimybės
Testavimo metu sistema veikė geriau nei tikėtasi – ji sėkmingai analizavo skirtingo ūgio naudotojų judesius ir išlaikė patikimą veikimą net iki 12 metrų atstumu. Studentų teigimu, lūkesčius pranoko ne tik techniniai rezultatai, bet ir pats bendradarbiavimo procesas.
Jų nuomone, teoriškai tokį projektą būtų galima įgyvendinti ir vienos srities specialistui, tačiau praktiškai tai būtų sudėtinga ir neefektyvu. Projektas reikalavo tiek elektronikos žinių, tiek žmogaus judesių analizės supratimo. Be abiejų sričių kompetencijų būtų reikėję daug daugiau laiko skirti naujų temų studijavimui ir sprendimų paieškai.
Ateityje studentai mato galimybių toliau plėtoti projektą gerinant sistemos stabilumą, optimizuojant resursų naudojimą, plečiant palaikomų judesių skaičių ir didinant judesių atpažinimo tikslumą. Nors jie dar nėra tikri, ar ateityje dirbs būtent šioje srityje, tikisi ir toliau gilinti žinias susijusiose technologijų ir inžinerijos kryptyse.
Vadovų įžvalgos: tarpdiscipliniškumas kaip ateities inžinerijos pagrindas
Baigiamojo darbo vadovai pabrėžia, kad projekto tema natūraliai reikalavo skirtingų disciplinų bendradarbiavimo. Tačiau didžiausia šio projekto vertė slypi ne tik sukurtame techniniame sprendime, bet ir studentų gebėjime efektyviai bendradarbiauti.
Medicinos inžinerijos studijų programos dėstytoja prof. dr. Kristina Daunoravičienė pabrėžia, kad žmogaus kūno padėties atpažinimo ir vertinimo sistemos kūrimas apima tiek žmogaus judesio ir biomechanikos supratimą, tiek gebėjimą sukurti techninę sistemą, kuri galėtų surinkti, apdoroti ir pateikti informaciją vartotojui.
„Skirtingų žinių ir kompetencijų poreikis nulėmė, kad tema tapo puikia terpe bendradarbiavimui tarp medicinos ir elektronikos inžinerijos studentų. Tokiuose projektuose gimsta ne tik techniniai sprendimai, bet ir gebėjimas suprasti kitų sričių logiką, apribojimus bei prioritetus“, – teigia prof. dr. K. Daunoravičienė.
Nors projekto pradžioje studentai buvo nepažįstami ir atstovavo skirtingoms studijų kryptims, bendras tikslas greitai tapo pagrindu sėkmingam darbui. Vadovė pabrėžia, kad medicinos inžinerija į projektą atnešė žmogaus judesio vertinimo ir rezultatų interpretavimo perspektyvą, o elektronikos inžinerija – sistemų architektūros, prototipavimo ir optimizavimo žinias.
Pasak prof. dr. K. Daunoravičienės, svarbiausias projekto rezultatas yra ne tik sukurtas prototipas ir jo išvesties palyginimas su „Xsens“ judesio analizės sistema gautais rezultatais.
„Ne mažiau svarbios yra bendradarbiavimo, komunikacijos, pasitikėjimo, iniciatyvos ir gebėjimo mokytis vienam iš kito kompetencijos. Būtent jos leidžia geroms idėjoms virsti realiai veikiančiais sprendimais“, – įsitikinusi profesorė.
Elektronikos fakulteto dėstytojas doc. dr. Vytautas Abromavičius taip pat atkreipia dėmesį, kad kad dirbtinio intelekto eroje vis didesnę reikšmę įgauna ne tik techninės kompetencijos, bet būtina ir aiški komunikacija, gebėjimas suprasti skirtingų sričių specialistus ir kartu siekti bendro tikslo.
„Šis baigiamasis darbas parodė, kad mūsų studentai puikiai bendravo tarpusavyje, gebėjo specifinius ir profesinius terminus perteikti paprasta, suprantama kalba. Toks tarpusavio supratimas leido efektyviai sujungti skirtingų disciplinų žinias į puikų rezultatą“, – sako doc. dr. V. Abromavičius.
Jo teigimu, tarpdisciplininių projektų poreikis šiuolaikinėje inžinerijoje nuolat auga. Kiekvienas realus rinkai kuriamas projektas susideda iš daugelio dedamųjų, todėl platesnis problemos suvokimas užtikrina geresnį produkto pritaikomumą ir galutinį užbaigtumą.
