Новости темы
"Совместный проект БЕЛТА и газеты "7 дней"
Разработки белорусских ученых признают и ценят во многих странах
– Перестройка застала нас в тот момент, когда сложные технические разработки, которыми мы занимаемся сегодня, выполнялись в основном в Москве, Санкт-Петербурге и Новосибирске, – рассказывает Сергей Костромицкий. – По ним выдвигаются достаточно жесткие требования к производственной базе, а в Беларуси в тот момент подобных компетенций или не было совсем, или они были незначительными.
А по направлениям электроники, связанным с радиолокацией, системами управления и связью, исследования в БССР проводились, но опять же на уровне, который собеседник называет «сыновьим». Заказы выполнялись в основном в интересах Всероссийского НИИ радиотехники, Нижегородского НИИ радиотехники, конструкторских бюро «Алмаз» и «Антей». Тем не менее в Минском ВИЗРУ появилась и достигла значимых успехов белорусская школа радиолокации, которая к концу 80-х получила всесоюзную известность.
Обуздать поток автомобилей
Сегодня при управлении дорожным движением активно применяются радарные датчики – небольшие устройства с дальностью обнаружения до сотни метров, расположенные вдоль трасс. Они позволяют определить количество движущихся машин, их скорости, распределение по полосам.
– К счастью, в Беларуси много талантливой молодежи. Главное – мотивировать ее и передать необходимый уровень сложных технических знаний, – говорит Сергей Костромицкий. – К примеру, в России созданы специальные структуры для развития молодежи, одна из них – Образовательный центр «Сириус» возле Адлера. Цель его работы – поиск новых звезд, мотивированных в получении сложных технических знаний.
«Недорогие портативные радиолокаторы смогут стать важным инструментом для решения многих задач, потому что, в отличие от лазеров и оптических систем наблюдения, они являются всепогодными»
«Мониторинг с беспилотников позволяет также фиксировать места, где из-за неравномерного внесения удобрений возможно недополучение максимального урожая».
В стенах этого научного учреждения бьется сердце современных исследований. Как управлять потоком автомобилей на трассах? Можно ли улучшить урожайность с помощью дронов? Какие возможности открываются при совмещении радаров и искусственного интеллекта? Эти и многие другие вопросы мы обсудили с директором Центра радиотехники НАН Беларуси доктором технических наук, профессором членом-корреспондентом НАН Беларуси Сергеем Костромицким.
Полувековая история исследований
А по направлениям электроники, связанным с радиолокацией, системами управления и связью, исследования в БССР проводились, но опять же на уровне, который собеседник называет «сыновьим». Заказы выполнялись в основном в интересах Всероссийского НИИ радиотехники, Нижегородского НИИ радиотехники, конструкторских бюро «Алмаз» и «Антей». Тем не менее в Минском ВИЗРУ появилась и достигла значимых успехов белорусская школа радиолокации, которая к концу 80-х получила всесоюзную известность. – В Беларуси еще в середине 70-х были научные разработки, которые позволяли проводить распознавание объектов, – поясняет собеседник. – Устройства могли посылать объектам радиосигналы и получать от них отраженный ответ, содержащий сведения для анализа. Появилась возможность различать типы объектов в воздухе. Например, летит самолет или вертолет.
Именно исследования советской радиолокационной школы, которую в республике возглавлял профессор Александр Охрименко, заложили основы современных исследований белорусских ученых. Удалось подготовить достаточное количество высококлассных специалистов, сделавших множество открытий в различных сферах радиолокации и технических наук.
– В начале 90-х в Беларуси действовало СКБ «Камертон», которое успешно занималось вопросами радиолокационного распознавания. Позже появилось отдельное предприятие «КБ Радар». Однако направление было «новым», и на создание первой оте-чественной радиолокационной системы «Восток» ушло порядка десяти лет, – отмечает Сергей Костромицкий.
Позже из структуры КБ «Радар» вышли специалисты, которые в 2015 году по приглашению НАН Беларуси создали Центр радиотехники.
– Сегодня наш центр – академическое подразделение, занимающееся научными исследованиями и решением сложных, уникальных задач в области радиолокации. Это потенциальные разработки, в которых главная цель – придумать, как реализовать на практике решения сложных физических вопросов, – подчеркивает собеседник.
Так, сегодняшние белорусские системы могут определять не только класс объекта, но и его тип. Другими словами, оператор с помощью сигнала может «увидеть», что находится в воздухе: «Аэробус А310» или «Боинг 777». Дело в том, что раньше использовались только спектральные признаки объекта, а сегодня – их более десятка. Чаще всего разрабатываемые системы используются в случае некооперативного распознавания, когда борт по каким-то причинам «молчит».
– В своих исследованиях мы подошли и к порогу распознавания наземных целей, которые в отличие от самолетов не имеют транспондеров, – поясняет Сергей Костромицкий. – Хотя в обоих случаях исследуются спектральные особенности движущихся объектов и не только они.
Почему это необходимо?
Сегодня при управлении дорожным движением активно применяются радарные датчики – небольшие устройства с дальностью обнаружения до сотни метров, расположенные вдоль трасс. Они позволяют определить количество движущихся машин, их скорости, распределение по полосам. – Использование таких радаров в ближайшем будущем позволит автоматизировано регулировать потоки транспорта. Если одно из направлений перегружено, ему можно будет дать больше зеленого света. Непрерывный контроль в реальном времени позволит эффективно управлять пропуском транспорта на особенно перегруженных участках, – рассказывает директор Центра радиотехники НАН Беларуси.
Эта же технология может использоваться и для наблюдения за малыми летательными аппаратами в условиях города. В ближайшем будущем, прогнозирует собеседник, на улицах придется организовывать и контролировать движение не только автотранспорта, но и беспилотных аппаратов. Поэтому потенциал у подобных разработок огромный.
– Недорогие портативные радиолокаторы смогут стать важным инструментом для решения многих задач, потому что, в отличие от лазеров и оптических систем наблюдения, они являются всепогодными, – поясняет Сергей Костромицкий.
В городских условиях разрешено использовать сверхвысокочастотные поля, к мощности которых предъявляются достаточно жесткие санитарные требования. Она не должна быть выше определенных порогов. Задача ученых придумать такие способы радиолокационного наблюдения, при которых уровень излучаемых сигналов окажется незначительным и не будет влиять на здоровье людей. Еще одна из областей применения радиолокационных технологий – сельское хозяйство.
– Современные информационные технологии, основанные на радиолокации и спутниковой навигации, позволяют решать специфические задачи, стоящие перед аграриями. Так, на полях есть участки, где сельскохозяйственные культуры растут хорошо, а есть такие, где не очень. Земля на них может или пересыхать, или, наоборот, замокать. Из оборота выпадает значительная доля земель, которые бы могли приносить доход. Современная локация позволяет ответить на вопрос, как обеспечить равномерные всхожесть и развитие культур, – отмечает Сергей Костромицкий.
По словам собеседника, будущее за точным земледелием, а для него нужна корректная информация о каждом конкретном поле. Например, пересыхания чаще всего происходят на возвышенностях. Так, может быть, их следует убрать или добавить питательный грунт? Если попался «мокляк», где посевы гибнут и ничего не растет, возможно, их следует «приподнять», снизить влажность или добавить удобрений.
– Мониторинг с беспилотников позволяет также фиксировать места, где из-за неравномерного внесения удобрений возможно недополучение максимального урожая, – рассказывает директор Центра радиотехники НАН Беларуси. – Так удается получить точные координаты участка, который требует особого внимания агронома – проведения химобработки или ирригационных мероприятий. Тонкий учет использования сельскохозяйственных земель в будущем поможет получить хороший экономический эффект.
Еще один пример использования информационных технологий в аграрной сфере – распознавание живых объектов на полях. К примеру, в кукурузе часто любят селиться зайцы или другие животные, иногда там могут находиться люди, что во время уборочной приводит к травматизму и даже смертям. Избежать трагедий поможет использование разработок в сфере радиолокации.
– Хотя эта задача достаточно сложная, но портативные локаторы, размещенные на комбайнах, смогут предупреждать, что впереди имеются какие-то объекты, жизни которых техника несет угрозу, – рассказывает Сергей Костромицкий. – Тем для разработки в сельскохозяйственной сфере достаточно.
Кроме того, с помощью радиолокационных технологий даже можно сканировать рельеф и на основании полученных данных делать выводы о залежах полезных ископаемых, расположенных на глубине. Беспилотники и радары на самолетах с радарами бокового обзора позволяют проводить такие исследования.
Искусственный интеллект на подходе
– Одно из наиболее перспективных направлений для разработок – использование радаров в сочетании с искусственным интеллектом, – уверен директор Центра радиотехники НАН Беларуси. – Их объединяет использование похожих на нейроны сенсоров, собирающих информацию для последующей обработки. Нейроны по сути – весовые сумматоры, или устройства, которые, получив информацию в нескольких точках, позволяют аккумулировать сведения о событиях в определенной зоне.
Важная особенность искусственного интеллекта – возможность обучения. Наблюдая объект, он «осознает» параметры, представляющие интерес. Затем происходит компьютерная обработка информации и отправка вариантов решений центральному процессору. И уже тот определяет, к какому типу относится «увиденное».
– Решение является вероятностным и носит статистический характер, – рассказывает Сергей Костромицкий. – При этом пока что в большинстве случаев процессы обучения и принятия решений гораздо медленнее, чем процессы работы с информацией, демонстрируемые современными вычислительными средствами. С другой стороны, для обработки большинства задач скорости искусственного интеллекта уже сегодня вполне хватает.
Центр радиотехники все чаще использует в своих решениях возможности новых технологий. В других странах движутся в том же направлении. Так, Всекитайская корпорация электронных технологий несколько лет назад создала специализированный институт, занимающийся технологиями искусственного интеллекта в различных сферах, которые на первый взгляд кажутся не связанными между собой.
– Но используемые нейроны, принципы обу-чения систем, технологии обработки данных общие. Это и объединяет различные прикладные направления, – поясняет собеседник. – Сегодня искусственный интеллект – самобытная область человеческих знаний с хорошими перспективами для развития. Одновременно исследователи решают новые задачи. Существует несколько разработок, фактически представляющих черные ящики, которые принимают и выдают данные, но мы не знаем, что происходит внутри. Их использование затруднено. Для меня как специалиста необходимо понимание, как они работают и как их развивать.
Корень из 169 нужно находить в уме
– Мы сегодня должны серьезно озаботиться подготовкой специалистов в сложных технических областях, – уверен Сергей Костромицкий. – В годы перестройки произошел резкий скачок интереса к гуманитарным областям, к экономике и юриспруденции, который привел к оттоку студентов из точных дисциплин. Вышел перекос, потому что получить сложное техническое образование в областях физики, оптики и радиотехники гораздо труднее, нужно приложить больше усилий, а зарплата после вуза будет одинаковой. Сегодня есть критические области технических знаний, где наблюдается катастрофический недобор.
Также ситуацию, по мнению ученого, усугубляют социальные сети и компьютерные игры, которые отвлекают от учебы и мешают получить глубокие базовые знания в школе. Но существует решение и этой проблемы. Так, в Китае государство блокирует неконструктивные ветви в соцсетях, чтобы мотивировать молодежь заниматься учебой.
Проблема с подготовкой будущих исследователей, по словам собеседника, существует во всех странах бывшего СССР – падает уровень не только учащихся, но и молодого преподавательского состава.
– Необходимо скорректировать подходы, усилить мотивирующие моменты в отношении молодежи, – считает директор Центра радиотехники НАН Беларуси. – Нужно собирать маленьких умников в одном месте и учить их особенным образом, чтобы они стали ядром завтрашней науки. Затем – создавать условия для достойного заработка. Так поступали в СССР, когда возникала необходимость создавать разработки, которых до этого не было. Где брали Королевых? Специальная команда проходила по всем вузам и забирала к себе отличников, предлагая им интересные и весьма привлекательные условия.
«Сегодня искусственный интеллект – самобытная область человеческих знаний с хорошими перспективами для развития».
«Нужно собирать маленьких умников в одном месте и учить их особенным образом, чтобы они стали ядром завтрашней науки».
Собеседник отмечает, что можно собрать одаренных детей со всей Беларуси, разместить их в специальных физико-математических школах, где будут преподавать талантливые учителя, и уже через несколько лет мы получим отлично подготовленную молодежь, которая будет двигать науку вперед.
Алексей Горбунов, фото предоставлены Центром радиотехники НАН Беларуси и из открытых интернет-источников
- размещаются материалы рекламно-информационного характера.