вторник, 21 июня 2011 г.

На пути к «умным» сооружениям

О.Б. Витрик 

Олег Борисович ВИТРИК, главный научный сотрудник Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, профессор, доктор физико-математических наук, заместитель заведующего лабораторией прецизионных оптических измерений, которой руководит директор Института автоматики и процессов управления ДВО РАН член-корреспондент РАН Юрий Николаевич Кульчин. 

Олег Борисович, недавно вернувшийся из зарубежной командировки, рассказывает:

– Что касается наших международных научных связей с Китаем, то они активно развиваются с 2002 года, когда к нам на Азиатско-Тихоокеанскую конференцию по фундаментальным основам опто- и микроэлектроники приехал Джоу Джи – молодой китайский доктор философии по естественным наукам (PhD по принятой за рубежом классификации, а по-нашему, – кандидат физико-математических наук). Он принял участие в работе конференции, а затем от лица своего руководителя, профессора Оу, бывшего в то время проректором Харбинского политехнического института, пригласил наших ведущих ученых прочитать лекции в Харбинском политехническом институте и познакомиться с работами китайских коллег, с которыми в будущем могло бы завязаться научное сотрудничество. Мы приняли приглашение. Как оказалось, в Харбине нам рады и готовы к сотрудничеству. При знакомстве профессор Оу с благодарностью отметил, что Харбинский политехнический институт был организован русскими гражданами. Потом были взаимные регулярные поездки, впоследствии такие контакты вылились в организацию совместного научного журнала, проведение совместных конференций. А также – создание совместной китайско-российской лаборатории. 

Вы удивитесь, но с китайской стороны с нами сотрудничают не физики, а строители-инноваторы. Для окружающей нас реальности такой термин чаще всего вызывает удивление, поскольку в обыденном понимании слово строитель проще ассоциируется с выражением «срубить бабок». Не забывайте, что эти строители – ученые и педагоги – работают в вузе и готовят тех, кто будет воплощать в жизнь, в постройки самые смелые идеи, нигде еще не реализованные.

Они занимаются применением последних достижений физической науки, материаловедения для того, чтобы реализовать свои инновации в «smart structures» – в «умных структурах». Речь идет о том, чтобы построить здание или сооружение в стенах, полах, перекрытиях, строительных конструкциях которого будут размещены датчики состояния, соединенные с мониторирующим ситуацию процессором. В некотором смысле подобно живому организму, у которого рецепторы соединены нервными волокнами с мозгом. Таким образом, дом получает возможность «чувствовать», что с ним происходит. То есть если происходит напряжение, деформация, локальное разрушение – информация об этом сразу же поступит в центр обработки. Находясь за тысячи километров, вы можете в реальном времени, через линии связи отслеживать параметры состояния интересующего вас сооружения.

– Значит, можно следить за тем, как повлияло землетрясение на состояние опор моста через пролив или, допустим, кто проник в жилище и выломал из стены сейф?

– Разумеется. Сейчас, конечно, такие системы – большая редкость, но у строителей есть цель – сделать «умными конструкциями» в первую очередь сооружения повышенной опасности, такие как, например, мосты, плотины, тоннели. Эти сооружения в обязательном порядке будут снабжены необходимыми датчиками, камерами наблюдения, соединены с управляющими центрами волоконнооптическими линиями связи. 

– Почему именно волоконнооптическими? 

– Потому что оптоволокно химически инертно и, будучи внедрено в бетон, «живет» многие десятилетия. К примеру, металлические провода выходят из строя через несколько лет из-за коррозии и по ряду других причин, а волокно в течение десятилетий может «работать» внутри конструкции.

Понятно, что в таком сложном деле нужно сотрудничество разнопрофильных высокопрофессиональных специалистов. Но этого не достаточно. Для того чтобы построить «живое» здание, помимо традиционных строительных нужно решить ряд не менее сложных задач: создать датчики состояния, объединить их в сеть с управляющим компьютером, разработать программное обеспечение и, разумеется, отладить всю систему, после чего можно говорить о передаче эксплуатационникам. 

Мы, например, умеем создавать сети и управлять ими, но внедрять их в производство – отдельная и не свойственная нам задача. 

Часто полагают, что тот, кто придумал принцип, должен внедрить устройство, реализованное на его основе. Но это не так. Майкл Фарадей, который понял, почему двигается стрелка гальванометра при вращении рамочки в магнитном поле, не создавал электромоторы или турбины, вырабатывающие электроэнергию. Задача ученого – увидеть закономерность и понять ее, вывести формулу, описывающую закон, а сделать на этом бизнес – это уже совсем другая, инженерная задача. 

Для ее решения нужны другие знания, прежде всего, инженерных дисциплин, совсем другое мастерство. Так вот наши зарубежные коллеги как раз занимаются решением подобных прикладных задач. Сложно сделать хороший датчик, но внедрить его – не менее сложная работа. Нужно придумать технологию, чтобы при застывании бетона датчик не сломался, научить строителей работать с хрупкой техникой так, чтобы во время монтажа она не вышла из строя. А еще – уметь собирать информацию, грамотно обслуживать оборудование. Этими задачами занимается китайская сторона.

Китайские коллеги работают не только с нами, но также с американцами. В США такие программы есть, они поддерживаются государством и частным бизнесом. Есть «научные парки», в которых изобретения превращаются в готовый к применению продукт. К сожалению, у нас подобная инфраструктура по продвижению прикладных разработок не развита, но, тем не менее, мы с зарубежными коллегами работаем с 2003 года и будем продолжать наше сотрудничество дальше. Совместная лаборатория была создана у нас в ИАПУ совместно с Харбинским политехом, но, сегодня, в связи с тем, что один из ее главных инициаторов профессор Оу переехал в Далянь и возглавил там политехнический университет, наша совместная лаборатория тоже перебазировалась, а также переформатировалась в совместную с университетом. 


 
С китайскими коллегами в Харбине в 2004 году. В нижнем ряду второй слева – доктор (сегодня уже профессор) Джоу Джи, затем профессор (сегодня президент) Оу, далее – О.Б. Витрик и Ю.Н. Кульчин. В этом же ряду второй справа – Антон Владимирович Дышлюк – в то время аспирант Олега Борисовича, который работал в Харбине. Сейчас он уже кандидат физико-математических наук, один из основных исполнителей совместных работ с китайской стороной.
– Вы сотрудничаете с китайскими коллегами уже несколько лет, можно уже говорить об итогах. Кроме организации совместной лаборатории, есть еще чем гордиться?

– Совместными статьями, совместными аспирантами, подготовкой специалистов высшей квалификации. 

– Вы сказали о создании совместного журнала. Как он называется?

– «Pacific science review». Вообще этот журнал не двусторонний, а международный. Среди его учредителей наши коллеги из Японии и Республики Корея. Но мы объединены не только совместной издательской деятельностью, у нас объемный формат сотрудничества, например, придуманная более пятнадцати лет назад членом-корреспондентом РАН Юрием Николаевичем Кульчиным Азиатско-Тихоокеанская конференция по фундаментальным вопросам опто- и микроэлектроники сегодня стала совместной и последовательно проводится в России, Китае, Японии и Корее.

– Лаборатория прецизионных оптических измерений сотрудничает только со странами АТР?

– Не только. Например, у нас хорошие контакты с Финляндией. 

– Почему именно с далекой от нас Финляндией?

– Как возникает научное сотрудничество? Ученые встречаются на конференции, общаются, возникают общие интересы, которые нередко перерастают в совместные работы. Так что географическая удаленность компенсируется близостью научных интересов. 

Знаете, у нас в России есть большая проблема – отсутствие системы превращения научных достижений в продукт. Я учился работе исследователя, зачем я буду браться за то, чего не могу сделать хорошо? В прежние годы эту работу выполняли отраслевые НИИ. Там работали хорошие инженеры, конструкторы, технологи, которые воплощали научные разработки в чертежи, макеты, опытные установки и так далее, до массового производства. 

При несомненных достоинствах академических ученых, во многих практических вопросах они ориентируются недостаточно хорошо. Например, какова морозоустойчивость конструкций, материалов, оборудования? Как скажется на работе приборов морской климат? Будут ли крысы грызть наши датчики и оптоволокно? От каких параметров будет зависеть стабильность работы датчиков? И еще множество самых различных вопросов. 

Потребуется решить ряд технологических вопросов. Много работы достанется материаловедам. Сейчас я совсем не касаюсь вопросов исследования рынка, маркетинга, бизнес-планирования и многих других. 

Получается вот такая цепочка, от идеи до продажи, воспроизвести которую академической науке не под силу. Думаю, это не наша задача, каждый должен заниматься на своем этапе тем, что он умеет делать лучше других. 

– Олег Борисович, нет ли подобных заказов для лаборатории от отечественных строителей?

– Понимаете, в чем дело. Заказчик, если удается его найти, говорит: «Дайте нам то, что можно установить прямо сейчас». Но чтобы установить продукт, нужно, чтобы сработала вся цепочка, о которой мы говорили выше. А «пройти» ее сегодня можно только за границей.
В строительной отрасли разрушена прежняя система продвижения научно-технических разработок, а нынешняя как система не функционирует. Те строительные НИИ, которым удалось выжить, консультируют стройки, а наукой не занимаются, потому что денег на эти цели не выделяется, а исследовательский интерес не поддерживается. 

Нас за границей спрашивают: «Тяжело ли в России доводить разработку до конечного продукта?» На наш утвердительный ответ, говорят: «Да, мы это понимаем. Нам тоже очень, очень тяжело». Все познается в сравнении. Если принять за точку отсчета утверждение, что им совсем не просто заниматься продвижением перспективных разработок, то можно сказать, что у нас это просто решительно невозможно. 

Необходимо заниматься восстановлением отраслевых НИИ. Я говорю не только о финансировании. За постперестроечный период утрачено самое ценное – потеряны кадры, отраслевая наука лишилась большинства специалистов высшей квалификации. Беда еще и в том, что в вузах очень мало преподавателей, которые могли бы подготовить инженеров мирового уровня.

– Олег Борисович, вы – профессор Дальневосточного федерального университета. Можно ли надеяться, что ваши студенты примут участие в возрождении отраслевой науки?

– Я более двадцати лет занимаюсь подготовкой студентов. Некоторые из моих учеников прошли аспирантуру, защитили диссертации, стали учеными. Результаты их работы в статьях, диссертациях, совместных проектах. 

 

С китайскими коллегами мы регулярно обмениваемся аспирантами. Мы надеемся, что вместе научим наших и китайских аспирантов реализации на практике наших научных разработок. Китайские коллеги хотели бы «поднатаскать» своих учеников в фундаментальных науках. Нашим – полезно познакомиться с опытом продвижения перспективных разработок в строительной практике. Ну, а в результате такой взаимной работы – совместные статьи, защита диссертаций, научное сотрудничество, а в будущем – создание новой научной школы «инноваторов» строительной отрасли. 

Система, «выращивающая» инноваторов не может быть построена быстро, «кавалерийским наскоком». Путь к ней долог, он потребует от всех нас много терпения, усилий на протяжении долгих лет, упорства в достижении поставленной цели и ясного видения перспектив. Но ждать, когда система «заработает» – не будем. Мы построим ее сами!



Комментариев нет:

Отправить комментарий