Институту проблем морских технологий ДВО РАН – 30 лет!

Юбилей

Сегодня ИПМТ ДВО РАН – ведущая организация в Российской Федерации по научному обоснованию, проектированию, созданию и практическому применению подводных робототехнических систем. Согласно программам фундаментальных и прикладных исследований в институте выполняются разработки по перспективным направлениям развития подводных робототехнических комплексов, включая исследования проблем системной организации «интеллектуальных» подводных роботов, систем подводной навигации и связи, информационно-управляющих систем широкого применения. Результаты проводимых в институте исследований реализуются при создании обзорно-поисковых и обследовательских подводных роботов в рамках государственных заказов в интересах различных ведомств. Высокий уровень исследований сотрудников института отражён в отечественных и зарубежных изданиях, подтвержден многочисленными патентами на изобретения Российской Федерации.

Мы побеседовали с директором института членом-корреспондентом РАН Александром Фёдоровичем ЩЕРБАТЮКОМ об исследовании и разработке необитаемых подводных робототехнических систем и комплексов; разработке научных основ и технологий автоматизации исследований океанической среды и не только.

Александр Фёдорович ЩЕРБАТЮК 

Александр Фёдорович Щербатюк окончил Московский физико-технический институт в 1981 году по специальности «системы автоматического управления». В 1985 году защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук и в 1993 году – диссертацию на соискание ученой степени доктора технических наук. Обе диссертации были посвящены разработке и реализации методов навигационного обеспечения автономных подводных роботов. В 2006 году был избран членом-корреспондентом РАН по специальности «подводная робототехника». В 2016 году назначен директором ИПМТ ДВО РАН сроком на пять лет. А.Ф. Щербатюк – автор или соавтор 155 научных работ.

Александр Фёдорович участвовал в многочисленных экспедициях в Атлантическом, Тихом и Северном Ледовитом океанах в качестве ответственного исполнителя и руководителя. Эти работы посвящены развитию направления, связанного с использованием подводных роботов для океанологических исследований и решением широкого круга прикладных задач. В последние годы А.Ф. Щербатюк являлся руководителем нескольких проектов по разработке автономных необитаемых подводных аппаратов /АНПА/. В 2006 году под его руководством был разработан АНПА новой серии ММТ-3000, в 2012 году – малогабаритный АНПА нового поколения МАРК, а в 2014 году – морской автономный робототехнический комплекс, который включает малогабаритные автономные необитаемые подводный и водный аппараты. По основным характеристикам разработки не уступают, а по некоторым превосходят современные зарубежные аналоги.

– Александр Фёдорович, расскажите об основных направлениях деятельности Института проблем морских технологий. Какие исследования, выполняемые институтом, вы считаете самыми перспективными?

– Институт является научной организацией мирового уровня в области создания методов, технологий и технических средств исследования Мирового океана. Стратегия развития института направлена на решение фундаментальных и прикладных научных задач, связанных с изучением Мирового океана.

Перспективными являются научные исследования, связанные с изучением арктических морей и освоением предельных глубин.

– В этом году ИПМТ празднует свой 30-летний юбилей, и это возраст зрелости. В 1988 году в только созданный институт пришли как опытные, так и молодые научные сотрудники. Кто они?

– На самом деле коллектив института формировался ещё начиная с 1970-х годов. Лидером и основателем данного научного направления был академик РАН М.Д. Агеев. Он начал создавать его в составе Института автоматики и процессов управления ДВНЦ АН СССР. Многие сотрудники сначала лаборатории, а затем отдела подводной робототехники ИАПУ были выпускниками прежде возглавляемой им кафедры гироскопии Дальневосточного политехнического института. М.Д. Агеев также привлёк в данное направление молодёжь, получившую образование в Москве, Ленинграде, Свердловске, Новосибирске и других передовых учебных центрах страны. На основании значительных достижений коллектива, Правительством СССР было принято решение о создании 1 апреля 1988 года ИПМТ в рамках ДВО АН СССР. Таким образом, в настоящее время коллектив ИПМТ владеет современными знаниями и технологиями, обладает огромным более чем 45-летним опытом разработки и эксплуатации подводных аппаратов.

– Какие из достижений считаете наиболее значимыми?

– Из наиболее значимых достижений хотелось бы отметить следующие. В 1980 году в Филиппинском море на глубине более 5000 метров одними из первых в мире был испытан разработанный коллективом автономный необитаемый подводный аппарат /АНПА/ Л-2. В 1987 году этот аппарат в течение двух месяцев успешно выполнял работы по поиску и обследованию нашей подводной лодки К-219, затонувшей на глубине более 5000 м в районе Бермудского треугольника. Для сравнения можно сказать, что работы по поиску потерпевшего крушение в 2009 году и затонувшего на глубине около 3400 метров пассажирского авиалайнера Airbus A330 авиакомпании Air France, который выполнял рейс AF447 по маршруту из Рио-де-Жанейро в Париж, длились около двух лет. Вообще, подводный аппарат Л-2 является одним из самых заслуженных в мире – он выполнил 175 рабочих погружений на глубину более 5000 метров. В настоящее время он находится в музее ИПМТ ДВО РАН.

Важным этапом для института стала совместная с AUSI разработка в 1998 году подводного аппарата САНПА с солнечными панелями, предназначенного для долговременной работы в море. В начале 2000-х был разработан АНПА «Клавесин», который по настоящее время является одним из лучших подводных аппаратов, созданных в ИПМТ. В 2007 году этот аппарат одним из первых в мире использовался для выполнения подлёдных работ в арктических высоких широтах. Собранные с его помощью данные позволили сформировать доказательную базу о принадлежности хребта Ломоносова российскому континентальному шельфу.

В 2006 году в институте был разработан малогабаритный АНПА нового поколения ММТ 3000, предназначенный для работы на глубине 3000 м, соответствующий лучшим современным зарубежным аналогам. В период по 2017 год разработано две модификации и изготовлено четыре аппарата данного типа. В 2017 году АНПА ММТ 3000 использовался для обследования дна с целью планирования маршрута прокладки оптоволоконного кабеля с острова Сахалин на Курилы. В процессе работы выполнено около 20 пусков аппарата и общий пробег на глубинах до 2000 метров составил 525 км. В настоящее время в России среди гражданских организаций такого рода работы может выполнять только ИПМТ ДВО РАН, а в мире – не более десяти компаний.

– Востребованы ли обществом исследования и разработки института?

– Последнее время наши разработки находят все более и более широкий спрос. К нам с предложением о сотрудничестве обращаются представители широкого спектра деятельности, связанной с морем – от нефтегазового сектора до рыбаков. В первом случае необходимо спланировать строительство донных сооружений и трубопроводов, а затем регулярно обследовать их состояние. Для наших северных широт, когда подводная промышленная инфраструктура продолжительное время находится под толстым слоем льда – это непростая и очень актуальная задача. Наиболее эффективным средством для выполнения этой работы являются АНПА. Для рыбной промышленности важной задачей является повышение результативности лова за счёт использования современных технических средств. В качестве «подводных пастухов» для загона рыбьих стад в сети предпочтительно использовать АНПА, оснащённые специальным акустическим оборудованием.

– Александр Фёдорович, каковы успехи и проблемы в деятельности института по созданию собственной научно-производственной базы?

– В ноябре 2016 года наш институт получил в оперативное управление Центр по проектированию, изготовлению и испытаниям необитаемых подводных аппаратов. К сожалению, из-за финансовых сложностей в стране, Центр не был запущен в полной мере. В настоящее время наш институт за счёт собственных средств планомерно продолжает приводить его в рабочее состояние и вводить в производственный цикл металлообрабатывающие центры, испытательное оборудование, всевозможные коммуникации.

– Подобно другим институтам Отделения испытываете затруднения в организации экспедиционных исследований, или институту эти трудности незнакомы? Достаточно ли финансирование института, какую долю составляет внебюджетная составляющая?

– Что касается морских экспедиционных исследований, наш институт находится в тех же условиях, что и другие подразделения ДВО РАН. Частично выручает то, что у нас имеется собственное небольшое научно-исследовательское судно типа катамаран, на котором мы организуем морские испытания наших современных разработок.

Относительно доли внебюджетной составляющей – в 2017 году она составила примерно половину от размеров субсидии, получаемой от ФАНО.

– Поддерживаете ли связи с университетами? Работаете ли со студенческими командами на соревнованиях по подводной робототехнике? Имеются ли возможности принять на работу талантливых молодых специалистов?

– Для привлечения молодёжи наш институт сотрудничает с несколькими университетами. В первую очередь, с Дальневосточным федеральным университетом – в 2008 году мы создали совместный научно-образовательный центр «Подводная робототехника» /НОЦ ПР/ для проведения поисковых исследований с участием сотрудников института, университета и студентов. НОЦ ПР за это время накопил опыт и создал базу для подготовки молодых специалистов мирового уровня в области подводной робототехники. Также наш институт создал научные лаборатории в Тихоокеанском государственном университете (ТОГУ) и в Томском политехническом университете (ТПУ), поддерживаются связи с Московским государственным университетом имени М.В. Ломоносова и Московским физико-техническим институтом.

В рамках НОЦ ПР создана студенческая команда для участия в международных соревнованиях по подводной робототехнике. Она регулярно занимает призовые места и дважды в 2010 и 2012 годах становилась чемпионом мира в классе телеуправляемых НПА. Члены команды получают практические знания по проектированию и работе с подводными аппаратами, имеют возможность проявить себя в соревновании с сильнейшими в данной области университетами мира. Многие из наших молодых сотрудников, в настоящее время работающих в институте, прошли через «огонь, воду и медные трубы» студенческой команды.

– Александр Фёдорович, расскажите кратко об основных направлениях исследований ИПМТ. Есть ли совместные проекты с другими институтами РАН?

– Исследовательская программа института включает несколько основных направлений. Во-первых, это научные основы разработки методов, технологий и средств исследования Мирового океана. Во-вторых, некоторые современные проблемы акустики: акустические методы связи и локации, изучение нелинейных волновых явлений. И еще одним важным направлением исследований является мониторинг морских экосистем.

Развитие междисциплинарных исследований является одним из важных направлений работы ИПМТ. Как показывает опыт, сотрудничество с морскими биологами, геологами и экологами позволяет выполнять наиболее значимые исследования, результаты которых публикуются в высокорейтинговых изданиях. Институт имеет большой опыт выполнения совместных работ с институтами ДВО, УрО, СО и центральной части РАН в рамках ФПИ, РНФ и РФФИ, а также под эгидой Научного Совета РАН по робототехнике и мехатронике.

Имеются и будут развиваться научные связи с институтами и университетами США, Кореи, Японии, Китая, Гонконга, Сингапура, Германии и Португалии.

– Какие важные задачи может решить институт в ближайшие пять-десять лет? Что для этого нужно?

– Имеется несколько важных направлений исследований, в которых нашему институту в ближайшие годы вполне по силам получить конкретные результаты.

Основные фундаментальные научные исследования института связаны с групповым поведением и навигацией АНПА, повышением интеллекта и планированием поведения. Развертывание группы взаимодействующих подводных аппаратов приведёт к трансформации современных методов измерений. Сеть интерактивных подводных аппаратов является распределением мобильных управляемых сенсоров с регулируемым пространственным разрешением и программируемым поведением для измерения пространственных градиентов параметров среды и отслеживания движущихся в среде объектов. Кроме того, сеть аппаратов обеспечит гибкие возможности в управлении системой и снизит ограничения, связанные с энергообеспечением, связью и навигацией.

Для реализации такой группировки подводных аппаратов необходимо разработать АНПА сетевого класса. Принципиальными в этом смысле для АНПА являются механическая платформа, навигация, управление, связь, энергообеспечение и датчики. Таким образом, можно заключить, что системы будущего для наблюдения и измерений в океане должны обладать способностью глобального развертывания, продолжительного присутствия, трёхмерного адаптивного обзора, управления в реальном времени и надежного исполнения. Этим требованиям могут удовлетворять работающие совместно группы (сети) АНПА.

Одно из прикладных направлений связано с развитием технологий, предназначенных для применения АНПА для решения широкого круга задач, связанных с экологией и биологией. Большинство задач здесь относится к организации интеллектуального поведения АНПА при выполнении измерений, взятии проб и образцов, наблюдению за различными процессами и нанесению измерений на карты с требуемой точностью. Очень интересен проект обследования подводных вулканов вблизи острова Тайвань, в котором наш институт пригласили принять участие.

Важной задачей на ближайшее будущее для института является создание комплекса для инспектирования и обслуживания подводных сооружений и коммуникаций, предназначенных для добычи и транспортировки нефти и газа на берег.

Для решения этих задач необходимо запустить в полной мере Центр по проектированию, изготовлению и испытаниям автономных необитаемых подводных аппаратов, а также Испытательный центр подводной робототехники. Это позволит сформировать на базе ИПМТ центр мирового уровня по разработке и использованию морской робототехники.

– Александр Фёдорович, благодарю за беседу. И в заключение разговора: что бы вы хотели пожелать сотрудникам института и, конечно, себе?

– Интересных проектов, благоприятного финансирования и высоких научных результатов.