Инженерные биологические системы

Профиль «Инженерные биологические системы» посвящен разработке современных устройств, способных создать оптимальные условия для сохранения, роста и развития биологических объектов различного уровня сложности.

Одной из глобальных целей развития современных агробиотехнологий является улучшение качества потребляемой человеком продукции, развитие, упрощение и внедрение современных технологий в быт современного человека и повышение качества жизни человека в целом.

Так, разработка умных устройств для применения в агробиотехнологиях позволит сократить разрыв между урожайностью культур в различных климатических зонах, повлиять на сохранение биоразнообразия и при необходимости обеспечить человека полезными и питательными продуктами в необходимых объемах.

Одной из актуальных задач профиля является разработка технологии микроклонального размножения отдельных видов растений с целью получения генетически однородного посадочного материала с высоким коэффициентом размножения для последующей адаптации в замкнутых и открытых системах. В процессе погружения в тематику профиля участники познакомятся с базовыми компетенциями, необходимыми для работы с ситифермами, гидропонными и аквапонными системами, технологиями аквакультуры, агробиотехнологиями.

В рамках первого отборочного этапа участникам предстоит решить задачи олимпиадного уровня по химии и биологии в предметном туре.

Также участникам предстоит решение индивидуальных задач профиля, направленных на подготовку к участию во втором и заключительном этапах (решения этих задач будут использоваться участниками на следующих этапах олимпиады) в инженерном туре.

Индивидуальные задачи профиля разделены по компетенциям (направлениям), которые будут востребованы в команде при решении командных задач. Теоретические знания можно почерпнуть из образовательного блока.

В ходе первого этапа участники смогут не только оценить уровень знаний, но и сориентироваться в тематике, получить представление об актуальности разработок в данной отрасли, а также дополнить недостающие компетенции с помощью образовательного блока.

Финалистам предстоит решить задачу по созданию технологии полного цикла выращивания биологических объектов с разработкой инженерно-биологической системы для ее полной или частичной реализации.

Они будут работать с лабораторным оборудованием в области микробиологии и биологическими объектами. 

Второй этап является декомпозированной задачей заключительного этапа.

Задания посвящены ролям и компетенциям биолога, химика, биотехнолога, инженера и программиста.

На втором этапе участники научатся проектировать биологические системы, проводить расчет биомассы, проектировать питательные растворы и среды, анализировать входные данные и параметры для решения комплексных междисциплинарных задач и распределять элементы решения между членами команды согласно предложенным ролям и компетенциям.

Задания второго этапа выполняются в командах и являются междисциплинарными (химия, биология, конструирование и проектирование, информатика). Задания будут направлены на формирование ролевых компетенций и усвоение тематических знаний, в том числе:

• Освоение биотехнологических методов и лабораторных практик.
• Проведение расчетов с использованием данных из актуальных нормативных документов.
• Основы проектирования.
• Программирование микроконтроллеров.
• Схемотехника.
• Идентификация биологических объектов и их свойств.
• Оценка качества сырьевой продукции.
• Химический анализ.

Инженерный тур заключительного этапа включает в себя задачу по созданию технологии полного цикла выращивания биологических объектов с разработкой инженерно-биологической системы для ее полной или частичной реализации. Расчеты опираются на открытые данные и характеристики, полученные на полигоне в режиме реального времени.

В процессе решения задания команде предстоит:

• Получить экспериментальные данные в процессе исследования биологических объектов на полигоне.
• Создать технологию совместного выращивания заданных биологических объектов.
• Разработать инженерно-биологическую систему (ситиферму) с комплектом технической документации (3D-модель, спецификации оборудования).
• Разработать систему автоматизации и контроля для созданной установки.
• Собрать действующий прототип разработанной системы на полигоне и протестировать его.
• Провести ряд расчетов, включая оценку продуктивности и энергоэффективности разработанной системы.

В процессе решения задач будут затронуты следующие тематики: основные методы идентификации растительных объектов и основы ботаники, строение клетки, цитология, основы биотехнологии, аналитическая химия, биохимия, методы подготовки посевного материала, основы экологии и экобиотехнологии, 3D-моделирование, программирование микроконтроллеров, основы конструирования и проектирования.

Предметный тур заключительного этапа состоит из решения олимпиадных задач по биологии и химии в индивидуальном порядке.