«Сколько кинетической энергии тратит ливень, чтобы меня бесить?»
Родители Рэймонда эмигрировали в Канаду из Китая по рабочим приглашениям как специалисты в сфере IT в 1999 году. В Ванкувере мальчик ходил в обычный детский сад и до школы не интересовался науками, предпочитая простые детские игры. В младших классах он был отличником, в средней же школе стало очевидно, что Рэймонд опережает школьную программу. Он учился в престижном заведении St. George’s School и свое первое изобретение задумал, когда ему было всего 13 лет.
Однажды он неудачно упал на физкультуре, и у него разболелось колено. Семейный анамнез был тревожный: многие родственники страдали от проблем с коленями в зрелом возрасте. Поэтому родители придали травме большое значение и окружили сына вниманием. Ковыляя по дому и скучая по подвижным играм, школьник задумался о том, как много энергии человеческое тело тратит впустую при ходьбе. Так родилась идея ортеза-электрогенератора, который аккумулирует энергию человеческого тела, превращая ее в электрическую. Таким образом можно было заряжать как минимум портативные устройства, например, фонарики, плееры или мобильные телефоны.
Прибор был назван Smart Knee Assistant. Он состоял из всего, что смог купить в окрестностях при помощи отца-радиолюбителя Рэймонд.
«Сердцем» устройства стали пьезоэлектрические элементы, которые выдавали электрический сигнал при нажатии. Они были сделаны из поливинилиденфторида, который хорошо гнется и не ломается при ходьбе. Они, вместе с конденсаторами, проводами, микросхемой и диодным мостом, крепились к обычному плотному спортивному наколеннику.
С дизайном прибора юноша справился не сразу: первые версии были неоткалиброванными, они слишком сильно сжимали колени одноклассников Рэймонда, которые согласились испытать прибор, а провода запутывались. Некоторые испытатели, не справившись с проводами, падали прямо перед учителями на переменах, вызывая недоумение школьного персонала. Через некоторое время изобретателю удалось решить эту проблему.
На демонстрации работы своего изобретения подросток заряжал с помощью него мобильный телефон. Кроме него, накопленный ток также питал встроенные в ортез датчики биометрии, которые отслеживали угол сгибания сустава и частоту шагов, делая устройство полностью автономным и не требующим вообще никаких элементов питания, кроме его шагающего носителя. В St. George’s School поощряли новаторство и регулярно проводили собственные маленькие научные ярмарки, где учащиеся демонстрировали свои изобретения.
— Школьные научные ярмарки научили меня быть изобретателем: регулярно какая-нибудь бытовая проблема отправляла меня на поиски решений. Проводя дни и ночи за своим верстаком в гараже, я научился смотреть на неопределенность в науке с азартом, — рассказывал школьник.
После успеха на внутришкольной ярмарке Рэймонд выиграл приз на региональной научной выставке Большого Ванкувера в 2012 году, заняв первое место в категории учеников средней школы. После нее он пошел дальше и получил золотую медаль на Всеканадской ярмарке науки (Canada-Wide Science Fair 2012) в Шарлоттауне. Кроме того, ему вручили премию фонда семьи С. М. Блэр — специальную канадскую награду за инженерные инновации.
Новая идея пришла к нему в голову осенью, в сезон затяжных дождей, когда он не мог уснуть в своей комнате из-за барабанящего по крыше дождя. Берушей дома не нашлось, и, чтобы унять раздражение, подросток начал вычислять, сколько кинетической энергии тратится впустую на то, чтобы портить ему сон. По его подсчетам вышло довольно много.
— Лучшим мотиватором для инновации оказалась мечта выспаться перед контрольной по математике! — шутил позже юный изобретатель.
Работать с энергией после Smart Knee Assistant ему было не впервой, принципы были схожие, просто источник энергии другой. Но сделать наколенник проще, чем целую крышу, поэтому Рэймонд захватил часть двора в качестве полигона для испытаний. Следующие несколько месяцев он проводил вечера после школы в обществе садового шланга и макета крыши.
«Как я повезу домой гигантский картонный чек?»
Новое изобретение Вана получило название Weather Harvester. Основной сложностью было заставить пьезоэлектрические пластины из гибкого полимера эффективно собирать хаотичные удары капель. Рэймонд вручную спаял сотни микроскопических контактов и соединил их в единую сетку-генератор. А так как энергия от дождя поступала неравномерно, он запрограммировал микроконтроллер и собрал систему выпрямителей и конденсаторов, которая улавливала даже самые слабые, миллисекундные импульсы от падения капель и объединяла их в стабильный постоянный ток, способный заряжать батарею.
В плане транспортировки его новое изобретение было куда сложнее, чем предыдущее: оно требовало демонстрационного стенда. Тем не менее, он решил замахнуться аж на Google Science Fair и отправил заявку туда.
На ярмарке Google ему удалось войти в топ-15 финалистов. Год выдался насыщенный — три ярмарки подряд: Рэймонду пришлось много летать на самолетах. Самым долгим перелетом ознаменовался визит в штаб-квартиру Google в Маунтин-Вью в Калифорнии.
— Я тогда подумал: надо же, я чуть не забыл, что люблю самолеты, хорошо бы изобрести что-то для них, но они и так совершенны, им ничего не нужно, — вспоминал подросток.
Тем не менее, через пару лет он задумал новое изобретение, и как раз для самолетов.
Но сначала преподаватели St. George’s School обнаружили, что Ван перерос школьный уровень математики, и направили его посещать лекции по этому предмету в Университет Британской Колумбии по официальной канадской программе для одаренных детей Concurrent Studies. Для участия в ней нужно иметь высший балл по интересующему предмету в школе и рекомендации от преподавателей. Несмотря на то, что Рэймонд был чуть младше, чем нужно, он был принят, и в будущем этот курс был ему зачтен при поступлении в вуз.
В конце 2014 года в мировых новостях постоянно обсуждали крупнейшую вспышку лихорадки Эбола в Западной Африке, а также прошедшие недавно пандемии свиного гриппа и атипичной пневмонии. В одной из передач по телевизору в доме Ванов говорили о том, что один зараженный пассажир самолета способен разнести вирус по всей планете, заразив тех, кто сидит рядом с ним на борту. Информация сильно расстроила Рэймонда. Он грезил полетами, но теперь его мечта о небе смешалась со страхом, что этим же рейсом летит кто-то заразный.
Подросток так много думал об этом, что придумал концепцию очередной инновации, на этот раз более масштабной и сложной.
Рэймонд начал изучать, как устроена вентиляция в современных лайнерах. Он выяснил, что воздух в салоне очищается через военные фильтры HEPA, которые задерживают 99,97% бактерий. Поразмыслив, он дошел до вывода, что проблема не в качестве фильтрации, а в траектории движения воздуха внутри самолета. Воздух подается сверху, перемешивается в салоне в виде гигантских турбулентных вихрей и только потом уходит в фильтры. Таким образом, поток воздуха разносит дыхание или кашель больного пассажира по всему ряду до того, как этот воздух успевает очиститься.
Изучая физику воздушных масс, Рэймонд применил метод аналогий. Если хаотичный воздух разносит вирусы подобно урагану, то нужно создать направленный, контролируемый поток, который будет работать как локальное торнадо, мгновенно прижимающее любые частицы к полу и выводящее их из зоны дыхания соседа.
Идея окончательно сформировалась, когда он решил изолировать каждого пассажира в своеобразный «воздушный кокон». Вместо того чтобы гонять воздух по кругу салона, Рэймонд придумал направлять его строго сверху вниз тонкими, высокоскоростными слоями. Это создавало невидимую воздушную завесу между креслами. Патогены от кашля соседа упирались в эту стену и тут же всасывались клапанами на полу. С этой идеей старшеклассник заперся в своей комнате и начал строить 3D-модели на компьютере.
Чтобы наглядно увидеть, как именно движется воздух при фильтрации, Рэймонд заполнял построенный по 3D-моделям макет густым театральным дымом, сиропом и специальными флуоресцентными смесями. В итоге мебель в доме, стены и одежда родителей периодически покрывались слоем «мокроты», а сам дом напоминал съемочную площадку фантастического фильма.
— Заниматься исследованиями — значит развивать в себе критическую способность подвергать сомнению статус-кво, превращаясь из пассивного слушателя за партой в активного решателя проблем в реальном мире, — утверждал мальчик.
Упорный труд принес плоды: система фильтрации, изобретенная им, выиграла главный приз на престижной международной выставке Intel ISEF 2015. Изобретатель получил 75 000 долларов. На награждении Рэймонд, который не рассчитывал на столь блистательную победу, так растерялся, что перепутал и пошел не к своей награде, а куда-то в другую сторону.
— У меня в голове вертелось: что происходит, как это возможно, как я повезу на самолете этот огромный картонный чек размером с мою кровать, — смеялся позже Ван.
Призовые средства он потратил частично на поступление в Гарвард, частично — на развитие собственного бизнеса. Предыдущие изобретения не были запатентованы, но это изобретатель решил поставить на коммерческие рельсы.
«Идеи для стартапов — повсюду?»
После победы на выставке Intel Рэймонда пригласили стать спикером научных молодежных конференций TED. Его лекция на TED, посвященная авиационной безопасности, преодолела отметку в 1,5 миллиона просмотров и была официально переведена более чем на 30 языков, за что он получил благодарность от фонда TED.
Параллельно с учебой Ван занялся патентом на свою систему очистки воздуха. Рэймонд запатентовал инженерную инновацию распределения потоков воздуха. Позже на основе этих патентов известное американское дизайн-бюро Teague, многолетний официальный партнер корпорации Boeing, спроектировало финальный коммерческий дизайн насадок на потолочные вентиляционные дефлекторы.
В Гарварде Рэймонд попытался основать клуб любителей авиации, и друг познакомил его с другим студентом, Евгенио Донати, который параллельно пытался сделать то же самое. «Ну что ж, нас уже двое, считай, клуб есть», — пошутил Донати.
Когда грянула пандемия, Евгенио не смог улететь на родину, в Италию, и друзья много времени проводили вместе в дни карантина. Они начали мечтать о том, чем займутся после вуза, и вышло так, что их клуб авиалюбителей превратился в стартап под названием AeroVect. Друзья начали разрабатывать программное обеспечение и системы автономного вождения на базе искусственного интеллекта для наземной техники в аэропортах, а также сопутствующие технологии для модернизации взлетно-посадочных полос.
Вдвоем они приняли смелое решение взять академический отпуск в Гарварде, скинулись, купили через интернет подержанный тягач и уехали в Кремниевую долину писать код в гараже.
Будучи студентом факультета компьютерных наук, Рэймонд писал выпускную дипломную работу, посвященную алгоритмам управления автономными авиационными системами. Проект назывался AERO (Another Evolutionary Robotic Optimizer). В этой работе он создавал математические модели искусственного интеллекта, которые оптимизировали движение беспилотных аппаратов для баланса минимального времени в пути и низкого энергопотребления.
Эти разработки и стали основой для их стартапа. Молодые люди торопились, боясь, что их кто-нибудь опередит, ведь разработки беспилотного софта имеют колоссальный коммерческий потенциал, если применять их в правильном месте.
— Если вы придете к авиакомпании и скажете: «Купите у нас новый электрический беспилотный грузовик за полмиллиона долларов», вам укажут на дверь. Но наш подход в AeroVect — гибкость. Мы создаем программно-аппаратный комплект, который за пару дней можно установить на любой уже существующий тягач автопарка. Мы не заставляем клиентов менять технику, мы просто делаем ее умной, — объяснял Рэймонд.
Расчеты друзей оказались верными: со своим прототипом они прошли в 2020 году отбор в престижный бизнес-инкубатор Y Combinator, где продвигали перспективные высокотехнологичные стартапы. В обмен на 7% акций будущей компании Y Combinator предложил 500 000 долларов стартовых инвестиций для AeroVect. Еще 2 миллиона удалось собрать еще до того, как Рэймонд защитил свой дипломный проект, воплощением которого и стал «умный тягач», разработанный для стартапа.
В этом же году компания Pexco Aerospace выкупила патент Рэймонда на систему фильтрации воздуха AirShield и занялась ее внедрением. Сейчас вы можете встретить ее в новых самолетах Boeing и Airbus.
Осенью 2022 года стартап произвел фурор в авиационной индустрии, заключив масштабный контракт с Dnata (одним из крупнейших в мире провайдеров наземного обслуживания, входящим в Emirates Group). Компания Dnata заказала 100 автономных систем AeroVect для интеграции в свои автопарки в США, Европе и ОАЭ, чтобы решить проблему острой нехватки рабочей силы после пандемии.
— Стартапам дают противоречивые советы: одни говорят фокусироваться только на инженерии, другие — только на продажах. Мой подход — жесткая приоритизация. Мы распределяем часы в сутках между культурой команды, кэш-флоу, написанием кода и продажами, понимая, как эти ресурсы зависят друг от друга, — делится ноу-хау Рэймонд.
На сегодняшний день рыночная стоимость его компании составляет 63 миллиона долларов. После учебы Ван осуществил свою давнюю мечту — получил лицензию пилота, а через некоторое время смог позволить себе и личный самолет Cessna. Он был включен в список влиятельных бизнесменов Forbes 30 Under 30 в 2023 году. Он — наставник студентов в Harvard Innovation Labs и эксперт-консультант по лицензированию авиационных патентов.
В средней школе Рэймонд некоторое время выступал в Национальном молодежном оркестре Канады, музицируя на кларнете, пока технологические инновации не поглотили все его свободное время. Теперь, став успешным бизнесменом, он по вечерам отдыхает, упражняясь в игре на кларнете и фортепиано.
Источники: premieralts, theloadstar, vcbacked, ted, flyairshield, societyforscience, ted, cbc, vancouverisawesome, sciencedirect, stgeorges, about, seas.harvard.edu