search icon

Новые материалы

Сквозные технологии НТИ: Новые материалы Сквозные технологии НТИ: Новые материалы
Сквозные технологии НТИ: Новые материалы Сквозные технологии НТИ: Новые материалы
Химия Информатика
  • Этап 1
    1 октября — 21 ноября
    2020
  • Этап 2
    16 ноября — 8 января
    2021
  • Финал. Предметный тур
    30 марта — 30 марта
    2021
  • Финал. Командная задача
    19 апреля — 24 апреля
    2021

Расписание

* Внимание! Финал пройдет в распределенном формате!

Мультисенсорные системы типа «электронный язык» представляют собой перспективную междисциплинарную область науки. В настоящее время  продемонстрирована возможность использования таких систем для количественного анализа и контроля качества продукции в пищевой и фармацевтической промышленности, в медицине, для аналитического контроля объектов окружающей среды.

Участникам предлагается создать сенсорную систему распознавания объектов, аналог человеческих органов чувств —  прототип «электронного языка», далее провести оптимизацию полученного «языка» и с помощью методов хемометрики «обучить» полученную мультисенсорную систему распознавать (различать между собой) различные жидкости, фальсификаты лекарственных препаратов и т.  п. Участникам предстоит провести анализ трех объектов (моторные масла, пищевое сырье и лекарственные препараты).

Этапы соревнований

Этап 1

На первом этапе участникам предстоит решить задачи по химии и информатике

Этап 2

Во втором этапе участник предстоит провести анализ уже готовых (модельных) экспериментальных данных методом главных компонент с целью обучения работе на специализированном ПО. Участникам предстоит научиться формировать банк данных аналитических сигналов исследуемых объектов. С помощью методов математического моделирования обучить «электронный язык» распознавать различные объекты и научиться определять, насколько правильно работает мультисенсорная система.

Массивы экспериментальных данных будут даны участникам перед началом второго этапа. Предварительно будут проведены дистанционные занятия и мастер-классы по работе с многомерными данными.

Как готовиться ко второму этапу

ЗНАНИЯ:

Химия: окислительно-восстановительные реакции; основы химической термодинамики; основы электрохимии и электрохимические методы анализа (кондуктометрия, вольтамперометрия, полярография, потенциометрия); полимеризация; основы хемометрики (метод главных компонент).

Информатика: основы работы с базами данных; работа с матрицами; интегрирование и дифференцирование; прогрессия.

HARD SKILLS:

  • математическое моделирование в химической технологии (Математические методы в химии, модули 1-3, 6);
  • умение преобразовывать большие массивы данных с Chemometrics Add-In (надстройка для Excel MO);
  • анализ многомерных данных: курс по хемометрике;
  • навыки чтения и монтажа простейших электрических систем.

SOFT SKILLS:

  • cамодисциплина;
  • внимательность и аккуратность при работе с большим массивом данных.

Финал. Предметный тур

Участникам предстоит решать задачи по информатике и химии.

Этап будет проходить в распределенном формате.

Финал. Командная задача

Задача заключительного этапа будет разделена на несколько подзадач:

1. Изготовление электродов/сенсоров для создания мультисенсорной системы типа «электронный язык». Участникам будут предложены различные материалы и способы для изготовления сенсоров (полимер-пленочные электроды, угольные электроды, металлические электроды и др.); в основу работы мультисенсорной системы будет положена электролитическая ячейка с амперметром/потенциостатом фирмы «Элинс».

2. Создание банка данных аналитических сигналов каждого объекта анализа: участникам предстоит «обучить» мультисенсорную систему распознавать (различать между собой) различные жидкости (например, различать соки по вкусу, отличать синтетические моторные масла от минеральных, распознавать фальсификаты лекарственных препаратов и т.п.) методами математического моделирования.

Оценка качества (правильности) работы мультисенсорной системы, предложенной каждой командой, будет проведена с использованием объектов неизвестного/зашифрованного состава.


Требования к команде

ЗНАНИЯ:

  • Основы электрохимии и электрохимические методы анализа: кондуктометрия, вольтамперометрия, полярография, потенциометрия (Вольтамперометрические и хроноамперометрические сенсоры. Примеры интеллектуальных электрохимических сенсоров; Nanotechnology and Nanosensors, Part1; Nanotechnology and Nanosensors, Part2; Физическая химия; Introduction to Physical Chemistry) Полимеризация.
  • Хемометрика (метод главных компонент и метод наименьших квадратов будут использованы для математического моделирования при «обучении» сенсорной системы).
  • Основы работы с базами данных.
  • Электрохимические методы анализа и способы их применения (вольтамперометрия, полярография, потенциометрия).
  • Константы веществ, такие как плотность, вязкость, показатель преломления, проводимость и др.
  • Химические и физические свойства кислот и щелочей.
  • Основы качественного и количественного анализа неорганических и органических веществ химическими методами.
  • Способы расчета молярной и нормальной концентрации, массовой доли, виды выражения концентрации веществ в растворе.
  • Проекционные методы хемометрики (метод главных компонент).
  • Теория вероятности.
  • Закон нормального распределения, распределение Стьюдента.
  • Правила математической и статистической обработки результатов проведенных анализов.
  • Методы автоматизированной обработки информации с помощью компьютерной техники.

HARD SKILLS

  • Проведение физико-химического эксперимента (участникам нужно будет изготовить сенсор из предложенных материалов).
  • Умение работать на лабораторном оборудовании (потенциостат, магнитные мешалки, аналитические весы и др.).
  • Умение работать с большими массивами данных и преобразовывать их с помощью приложений (Chemometrics Add-In — надстройка для Excel MO).

SOFT SKILLS

  • Умение работать в команде.
  • Умение составлять план работы в соответствии с заданной методикой и следовать ему.
  • Умение выдвигать гипотезы и устанавливать границы их применения.
  • Умение четко и однозначно формулировать полученные результаты.
  • Точность и аккуратность при проведении эксперимента.
  • Внимательность и сосредоточенность при работе с большим массивом данных.

Численность команды и роли

Для участия на втором и заключительном этапах вам понадобится команда из 4 человек (два химика и два информатика).

Состав команды:

Роль 1. Конструктор сенсора – 1 человек. Работают над подбором материалов для создания мультисенсорной системы.

Роль 2. Химик-аналитик – 1 человек. Работают над созданием базы данных с помощью прибора потенциостат «Элинс». Подбирает условия работы потенциостата. Аналитик должен иметь хороший опыт работы с компьютером.

Роль 3-4. Хемометрик – 2 человека. Занимаются обработкой полученных экспериментальных данных. Работа с массивами данных.

Роли могут пересекаться и главное, чтобы команда могла эффективно их внутри себя распределять.

Материалы подготовки

Разработчики

Партнеры

background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image
background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image