Приложение для общения с лесом и другие проекты Шухов Лаб

Один из значимых проектов лаборатории Шухов Лаб – международная магистерская программа «Прототипирование городов будущего». Ее выпускники рассказали «Вышке для своих» о том, какие решения будут способствовать сохранению экологии, гармоничному росту и обновлению городов.

Анемокинетика: преобразование движений ветвей деревьев в источник энергии

Автор: Александр Алтенков
Научный руководитель: Елена Митрофанова, архитектор

Сегодня основными источниками получения альтернативной энергии служат глобальные природные процессы: излучение солнечной радиации, формирование ветровых потоков, процесс приливов и отливов мирового океана. Но чтобы использовать эти ресурсы для производства электроэнергии, требуется создание сложной, дорогостоящей инфраструктуры, которая может наносить вред окружающим экосистемам. 

Мой проект предлагает новый источник энергии и более деликатную альтернативу искусственным конструкциям – это ветви живых деревьев. Я разработал механизм, способный преобразовывать колебательные движения ветвей в электричество. Он представляет из себя пьезодиск, закрепленный между подвижной частью – стержнем, и статическим элементом – креплением механизма к ветви. Генерация электрического заряда происходит за счет ветрового потока или активности птиц и животных, находящихся на ветвях. 

Полевые испытания показали, что каждый цикл движения ветви генерирует заряд, равный 3,6 вольт, с током 0,1 ампера и длительностью 200 миллисекунд. Таким образом, чтобы зарядить батарею емкостью 600 мАч, потребуется 43000 циклов движений ветвей или 6 часов.

Часто освещение затененных районов и парков влечет за собой вырубку деревьев. Анемокинетика может помочь решить эту проблему и стать альтернативой сложной и дорогой осветительной инфраструктуры.

Smart Nature: приложение для общения с лесом

Автор: Валерия Мифтахова
Научный руководитель: Александр Острогорский, журналист, руководитель и куратор публичной программы Архитектурной школы МАРШ

Сегодня геймификация – основной тренд воспитания новых привычек. Выучить английский, бросить курить, освоить новую профессию – все это можно с помощью простой игры в мобильном приложении. Таким образом есть смысл привлекать внимание и к природным пространствам в городе. 

Технологии, направленные на непосредственный контакт с окружающей средой, помогут снизить уровень стресса и раздражительности, повысить физическую активность и развить полезные эко-привычки у жителей мегаполиса.

Мой проект состоит из трех компонентов: карта природной зоны с деревьями и подробной информацией о каждом из них, сервис, отвечающий за интеллект дерева, и чат-бот, позволяющий общаться с деревом, как с приятелем, на самые разные темы: от последнего выступления Греты Тунберг до новинок кинопроката.

Как бы странно это ни звучало, но все, что обсуждается в интернете и социальных сетях, можно будет обсудить с деревом. Сначала искусственный интеллект узнает информацию в сети, а после общения с пользователями добавляет их мнения и ответы в свою базу. Это позволяет сделать Smart Nature более индивидуализированным с каждым разговором.

В процессе взаимодействия пользователь сможет увидеть природу как сложную многокомпонентную систему и сформировать привычки бережного отношения к окружающей среде.

В изначальной версии приложение функционирует на английском, сейчас у меня есть цель сделать его доступным большему количеству пользователей и проработать функцию редактирования карты, а также добавления новых деревьев со стороны посетителей парков. Отдельным вызовом стоит задача идентификации деревьев, что помогло бы осуществлять экологический контроль за их количеством.

Nestface: применение живых фасадных модулей для поддержания биоразнообразия

Автор: Дарья Климова
Научный руководитель: Елена Митрофанова, архитектор

Проект вдохновлен прежде всего местом, для которого он создавался. Набережные Челны – большой постсоветский промышленный город, в котором визуальный и экологический комфорт находится на нижней границе по шкале устойчивости. Лес, который подразумевался генпланом города, сегодня застроен жильем. Это привело меня к идее создания устойчивых зеленых систем, внедренных в существующую застройку. 

В гладких бетонных поверхностях монотонных многоэтажек я увидела потенциал для реализации технологических экспериментов. Так появилась идея зеленых вертикальных ячеек.

Множество модулей, неравномерно распределенных по поверхности фасада, создают систему, которую непросто обслуживать и которой нужен хозяин. В этой роли в моем проекте выступают птицы. Если создать условия для их существования, конструкция может функционировать относительно автономно в системе города. Ласточки, стрижи, воробьи часто гнездятся в укромных местах многоэтажек. Они легко переносят антропогенную нагрузку и приносят пользу, восстанавливая экосистему и уничтожая вредных человеку насекомых. В процессе своей жизнедеятельности птицы способны переносить семена растений и помогать распространению нутриентов внутри системы. Таким образом будет происходить озеленение фасадов домов. 

Модули по поверхности фасада тоже распределяются неслучайно. Этому предшествует климатический и средовой анализ поверхности стены, который преобразуется в вертикальную сетку из трех видов модулей: зеленый, открытое гнездо и закрытое гнездо. Для обслуживания такой системы в проекте используется автоматическая подача воды по данным влажности почвы. Такой подход также поддерживает идею автономного существование системы. Зимой зеленая часть существует в анабиозе, а в закрытых модулях продолжают гнездиться птицы.

На данный момент мне удалось разработать тестовые образцы гнезд и собрать систему из модулей пассивного обслуживания, а весной я планирую провести испытания на фасадах домов для получения конкретных экспериментальных данных.

Микокарст: самовосстанавливающийся материал на основе спор грибов

Автор: Анна Будникова
Научный руководитель: Елена Митрофанова, архитектор

Поскольку я училась в Вышке по гранту от Республики Татарстан, мне нужно было разрабатывать проекты, актуальные для нашей Республики. Для диплома я выбрала тему обвалов грунта под действием подземных вод. Казань стоит на карстовой платформе, вода размывает горные породы, регулярно вызывая провалы, которые в городской среде абсолютно никак не программируются. Ничего кроме заливки провалов бетоном на данный момент у нас не придумали. Поэтому фокус моего исследования сместился на изучение карстовых воронок и поиск новых решений для борьбы с ними. 

Мой проект Микокарст – это новая генерация материалов городской среды на основе грунтового или каменного композита и грибных спор, способных самовосстанавливаться в экстремальных условиях. 

Суть технологии проста: необходимо распылить споры грибов на поверхность проблемного материала. Для этого важно подготовить почву: если в ней недостаточно кальция, следует нанести слой золы или доломитовой муки. 

В течение трех недель после распыления при температуре не выше +17 C и высокой влажности система приживается. Если все условия соблюдены, готовый материал способен выдержать нагрузку до 40 МПа при развитии в течении полугода. Это хороший показатель. В дальнейшем этот материал может восстанавливаться без участия человека. 

Такая технология позволяет управлять городскими «непрограммируемыми» явлениями, а также применяться в отношении архитектурных материалов со сходным карбонатным составом или в сходных экстремальных условиях в любой точке мира. 

В июне 2019 года «Микокарст» был удостоен премии «Выдающийся научный проект» на саммите Biodesign Challenge 2019 в Нью-Йоркском музее современного искусства (MoMA), а также получил 1-й премию в номинации «Технологии будущего» научного журнала «Популярная механика»

Сейчас проект прошел первую стадию патентования. Я установила сотрудничество с международной компанией Lafarge Holcim, специалисты которой могут обеспечить мне поддержку в тестировании материала на более высоком уровне. Кроме того, удалось запустить свою архитектурную компанию M-A SPACE, ориентированную на энергоэффективность, экологию зданий и города. Поэтому, я надеюсь, что развивать и внедрять проект в практику я буду уже официально.

Как стать экспертом в области развития умных городов

Вышка предоставляет стипендии сильным кандидатам на магистерскую программу «Прототипирование городов будущего», получившим более 70 баллов по результатам оценки портфолио и успешно прошедшим собеседование. При подаче документов до 14 апреля предоставляется скидка 20% от стоимости обучения. Требования к портфолио размещены по ссылке.

Узнать подробнее о стипендии и обучении на программе можно на консультациях в Шухов Лаб. Они проходят каждый первый вторник месяца в 18:00 по адресу: ул. Мясницкая, 20, ауд. 114. Для участия необходимо пройти регистрацию.

11 февраля, 2020 г.