Бъдещето на България
Александра Умленска е на 17 години. Ученичка е в 11 клас в паралелка по математика и информатика в ПМГ "Проф Емануил Иванов" - Кюстендил. Носител на различни престижни награди, множество челни места от олимпиади, вече преподавател по математика. За постиженията, за пътя на успеха, за проектите и науката разговаряме с младия талант Александра Умленска!
- Александра, разкажи ни за последните си успехи и постижения? Наскоро се завърна от конференция на Съюза на математиците в България.
В град Трявна се проведе 51. конференция на Съюза на математиците в България по време на пролетната ваканция. В рамките на събитието се състоя и 22. Ученическа секция на УЧИМИ. На нея представих два проекта – по математика и по информатика, и ИТ, които бяха отличени с грамоти за много добро представяне. За щастие успях да се включа и в част от основната програма на конференцията, която беше предназначена за преподаватели и математици.
- Какъв беше проектът по математика, с който се представи?
Проектът по математика, който представих беше под научното ръководство на д-р Лъчезар Томов, който е преподавател в Нов български университет. Той е на тема „Свойства на Архимедовата спирала“, която е продължение на съвместна разработка, която продължаваме да развиваме. Целта на проекта е да представи значимостта на aнтичните открития в математиката и основополагащата ѝ роля за съвременната наука. Засяга в частност първоначалното изучаване на спиралите, като го сравнява с модернистичните методи на съвременната математика. Разглежда предисторията, свързана с Архимед като личност и неговият трактат „За спиралите“.
Дефинира свойствата на спиралите в Евклидовото пространство и въвежда терминология, свързана с тях като конхоида, еволвента, инициализираща линия и други. Представя синтезирани, достигналите до нас 28 предположения от автентични преводи на английски език, руски език и други, които Архимед е успял да докаже за спиралите и основополага познанията за техните свойства. Предположенията му са допълнени с чертежи, които са били използвани за автентичното доказване, изработени чрез съвременния софтуер GeoGebra. „Свойства на спиралите на Архимед“ представя детайлно изучаване на спиралата на Архимед и нейните свойства. Предоставя анализ на методи за доказване на формули за дължината на пътя, който изминава и площта, обградена от определен брой обороти. Доказването на площта е сравнено с друг негов труд „Квадратура на парабола“ и е представен известният метод на изчерпване, чийто основоположник е самият Архимед. Изложено е и съвременното представяне на площта чрез интеграли.
- Всичко това звучи доста сложно, защо избрахте тази тема?
Избрахме тази тема, тъй като е удивително, че и до днес използваме формули и твърдения, които са били представени преди стотици години, а зад всеки математически проблем се крие и интересна история. Лично за мен е най-интересна смъртта на Архимед, тъй като последните му думи са „Не притеснявайте кръговете ми!“ („Μη μου τους κύκλους τάραττε!“), към римския войник, който го е убил по време на обсадата на Сиракуза, а самият математик в същото време се счита за едно от най-значимите „оръжия“ на гърците. Смята се, че са ни завещани от Архимед още научни трудове, които не са били открити или имат спорно авторство като „Книга на лемите“, но може да сме сигурни, че той има значителен принос в съвременната математика, физика и инженерни технологии, които удивяват съвременните хора.
- А какъв беше проектът ти по информатика и информационни технологии?
Вторият проект в категория информатика и информационни технологии беше AUHydroBot2021 под научното ръководство на инж. Александър Умленски. Проектът представлява робот, който се задвижва от екологично чист източник на енергия. Включва добавки, които помагат за употребата му в модерното ежедневие. Той е в етап на разработка, като последният етап е постигнат теоретично и са направени практически тестове на самостоятелно създадени водородни клетки. Възможностите за персонализиране на проекта чрез добавките обуславят различните му приложения – от робот-асистент, рецепционист и други до приятел за деца и възрастни, който е представител и на нуждата от екологични решения. Включва модул за дистанционно управление с 4 релейни изхода, скачащ код (KeeLoq) и 4 режима на работа – с прехвърляне, тригерно, за време, със задържане. Корпусът и шасито са етажирани и олекотени.
Съставени са от профили, колела (ходови колела с ремъчна предавка), поликарбонат и алуминиеви кантове. Добавена е камера с интелигентен режим на следене и релета с цел реверсиране на моторите, чрез които роботът се движи спрямо обекта. Той има и режим за ръчно управление чрез дистанционно или чрез приложението за управление на камерата Yoosee, което дава и възможно за обмен на звук и наблюдение. За задвижването са използвани два мотор-редуктора и допълнително окабеляване, предварително симулирано на LTSpice. Създадени са чертежи на AutoCAD за цялостния вид на робота. Захранването използвано до момента премина от 12V литиево-йонен акумулатор до хибридна комбинация между употребата на екологична слънчева енергия и резервен литиево-йонен акумулатор, за да бъде приспособен и към по-неблагоприятни условия. Към AUHydroBot2021 е добавено умно реле Zelio SR2 B121BD (с цел автоматизация и роботизация на процесите), което е програмирано чрез функционални блокови диаграми (FBD), HMI Magelis, моделиран с програмата Vijeo Designer, BBC Microbit (блоково програмиране) и таблет (с цел хуманизация, нормализиране на отношенията робот – човек и възможности за онлайн и офлайн достъп до документи, социални мрежи и други).
Теоретичното захранване е чрез водород с цел завършване на процеса на декарбонизация. Представено е от процеса електролиза – електролизна клетка и воден затвор, който възпира връщането на водорода към системата. Чрез топлината, получена при изгаряне на водород се загрява парогенератор и получената пара завърта парната турбина, чрез чието принудително завъртане се генерира електричество. Различните елементи от теоретичното захранване са създадени и тествани, като очакват скорошно взаимодействие.
- Наскоро ти получи и специална награда за друго твое изобретение – Колелото на бъдещето. Разкажи ни малко повече
На 11 април се проведе награждаването в сградата на ВТУ „Тодор Каблешков“ за ученическия конкурс „Иновативни транспортни системи и технологии“ заедно с деня на отворените врати на университета, по време, на който успяхме да се запознаем с цялостната материална база, да разгледаме симулатори за обучение, лаборатории и класни стаи, като преподавателският екип ни посрещна изключително топло и жизнерадостно, което е показател за активната съвместна работа със студентите и отношението към тях. Разгледахме уникални автомобили и други транспортни средства, които се разполагат в двора на учебното заведение.
Тази година журито взе решение да не класира проектите по характерния метод първо, второ и трето място, а избра два проекта, които получиха специални награди, сред които беше The Past Future Bike. Събитието се проведе в чест на 100-годишния юбилей под наслов „100 години модерно университетско образование с традиции, авторитет и европейска визия“. Честванията по повод 100-годишнината от създаването на ВТУ “Тодор Каблешков” се провеждат под патронажа на президента на Република България Румен Радев. Проектите бяха оценени по критериите оригиналност на идеята, потенциален мащаб на въздействие, научен потенциал, степен на готовност за реализация и икономическа ефективност.
The Past Future Bike представлява колело, с помощно задвижване чрез въздух с включени различни допълнения. Целта на проекта е насърчаване на колоезденето, по-специфично trick cycling, и приоритизиране на екологията. The Past Future Bike може да се използва и като обикновено колело. Проектът отговаря на стандартите за безопасност. Вдъхновението е повлияно от градския транспорт в Ню Йорк през миналия век. Колелото е стар реновиран модел „Украйна“. За да се моделира механизмът на проекта са създадени чертежи на AutoCAD. За помощното му задвижване е използван двойно действащ пневматичен цилиндър (40 000 000 цикъла без промяна), бутилка с въздух под налягане, механизъм от зъбни колела и вериги.
Използва се енергията на сгъстения въздух, за да се извърши възвратно-постъпателно движение и в двете посоки, което се превръща във въртеливо. Бутилката от стомана има живот между 30 и 35 години и може да бъде напълно рециклирана. Въздухът е неизчерпаем екологосъобразен ресурс на енергия, който е с широка употреба, безплатен и достъпен. Мощността на The Past Future Bike e 0,96 конски сили. Разходът е 1,4 ст/км. Добавките към велосипеда са шпионска камера, аларма, соларна батерия, която може да служи и като допълнителен фар, стойка за телефон, километраж, на базата на рид ампула, който може да измерва скорост, изминато разстояние и други. Контролерът (тип BBC Microbit) съдържа трикове с три нива на трудност. За да създаде оптимални условия за колоездача, той е програмиран да измерва температурата, осветеността, налягането, пулса и нивото на шума.
- Въпреки скромната си възраст, ти вече взимаш участие и в Национални конференции, редом до светила в науката. Каква беше последната?
От 8 до 10 април се проведе 2-ра Национална конференция с международно участие „SMART STEM Образование и иновации“ под наслов „симбиоза и синергия в съвременните образователни практики: наука, технологии, инженеринг и математика, изкуства и спорт“.
Бях поканена да бъда част от официалното откриване като представител на ученическата общност в образованието, като застанах редом с участници с високи титли в науката и множество успехи. След третата ми награда SUPER STEM бях и част от участниците в лекциите с два проекта, към които имаше множество позитивни отзиви. За мен това е едно от най-значимите събития, което се провежда, тъй като събира български и международни практики на едно място, обменът на информация е между различни възрастови групи и се представя реалният личен принос на участниците. Речта, с която открих конференцията за мен съдържа едни от най-специалните ми моменти от началото на развитието ми в STEM сферата до момента.
„Всяко ново поколение се старае да бъде като двигател с коефициент на полезно действие, клонящ към сто до образуване на невъзможния до момента вечен двигател, напасвайки се към новопоставените му условия. Това е причината да въздигнем младите на върхово положение, а възрастните да предаваме нашите познания за извършване на верижния процес и достигане до експоненциално нарастване на мотивацията с изминалите поколения. Тук се обръщам към преподавателите и менторите. Ние трябва да бъдем личният пример за хората около нас, защото се учим чрез опита спрямо философските виждания на велики философи като Рене Декарт.
Учителите не само трябва да преподават, но и да вдъхновяват и да представят в най-добрия вид своя предмет, тъй като всяка наука е комплексна и интригуваща, но някои са подложени на стигмата, че са недостъпни и сложни. Един учител никога не трябва да забравя откъде е тръгнал и че той самият е бил в положението на всеки ученик – да се затруднява по нещо, да търси начин да се впише сред другите, да предпочита или пренебрегва някой предмет, съответно трябва да подкрепя всяка една „луда“ идея, тъй като тя може да се окаже уникална, а твърдението ми, че във всяко дете има искрица, горяща за науката и тя само трябва да бъде подтикната, за да се превърне в голям плам, е оправдано.“
- Минавайки през толкова награди, отличия, ти си една от първенците в олимпиадите и твърдиш, че за разработката на успешни инженерни проекти са необходими и стабилни познания по ключови науки, тъй като машинното инженерство е комплексно направление. В рамките на Кюстендилска област се класира на първо място на олимпиадата по математика с близо два пъти повече точки от второто място, първо място на олимпиадата по физика, въпреки че към момента я изучаваш изцяло самостоятелно, тъй като няма сформиран профил по предмета, първо място на олимпиадата по философия, на която си била предложена за национален кръг, първо място на олимпиадата по български език и литература, като този успех го държиш за втора поредна година, след като включително имаше и най-висока оценка на изпита в 10-и клас за областта и второ място на олимпиадата по астрономия. На олимпиадата по математика държиш първото място за четвърта поредна година. На олимпиадите по физика и астрономия също заемаш за поредна година едни от първите места. Има ли връзка между всички тези предмети?
Интересното е, че между всички тези предмети откривам сериозна междупредметна връзка. Изключително интересна е имплементацията на философията в математиката, математиката във физиката, физиката в астрономията, а българският език за мен е изключително важен, тъй като това е родният ни език. Той се води един от най-трудните езици и ние може да се гордеем с него, тъй като той е корен на много от славянските езици и ни характеризира като народ.
Математиката и физиката може да се разглеждат и като „изчезващи“ предмети, поради ниския интерес към тях, въпреки че са част от фундаменталните науки и ние интуитивно ги откриваме около нас без да обръщаме внимание на тяхната роля. Затова се гордея, че мога да препредавам любовта към математиката като учител вече почти година. Работя с мотивирани деца и ученици със затруднения с материала, но винаги откривам искрица, която може да се превърне в плам в тях към математиката и точните науки, тъй като са взаимно свързани.
Философията в математиката и нейното цялостно значение за съжаление са много рядко разглеждани. Когато потърсим различни факти, ние може да открием, че се получават интересни и красиви комбинации, на които биха обърнали внимание и хора, които не се занимават със сходни предмети. Така ще открием начини и методи на зараждане на фундаменталните факти, като ще може да ги извеждаме самостоятелно и логично, тъй като няма наука без логична връзка, изградена изцяло от фактология.
- Как се вижда Александра след 10 години – къде, в България, чужбина?
След 10 години се виждам като успешен машинен инженер-конструктор и математик. Ще се развивам в медицинската техника и ще остана в България. Надявам се да успея да вкарам ключови чуждестранни практики, за да мога да модернизирам и оптимизирам производството, както и качеството на продуктите. Мечтая да оставя следа в науката, тъй като човек трябва да се стреми към предоставянето на личен пример. Важното за мен е да приложа знанията, които съм придобила, на което се стремя да науча и моите ученици.
