«МЫ ПРИШЛИ
К РЕАЛЬНЫМ РЕЗУЛЬТАТАМ»
Институт вычислительного моделирования СО РАН — один из «фрагментов» Красноярского научного центра, тесно связанный с другими научными и учебными заведениями города Красноярска, — ведет активную исследовательскую работу и прилагает все усилия для практического применения своих научных разработок. Об основных направлениях деятельности института, его многостороннем сотрудничестве с предприятиями Красноярского края и инновационных образовательных технологиях читателям «НВС» рассказывает директор ИВМ член-корреспондент РАН Владимир ШАЙДУРОВ.
Ю. Александрова, «НВС»
г. Красноярск
Наш институт был создан и развивался в расчете на непосредственное приложение разработок в Красноярском крае, тем более что уровень промышленности здесь достаточно высок. В последнее время работать, конечно, стало сложнее, потому что заказчики спрашивают конкретные опытные образцы, которые надо принести, показать, положить на стол. Вот и приходится доводить идею до опытных образцов, включая еще несколько стадий от теоретического процесса до реализации. Но зато и отношение заказчиков стало другим — намного заинтересованнее и надежнее.
В последние годы, не оставляя традиционных теоретических направлений, мы сместили их приложения в сторону более актуальных вопросов. Да и постепенное увеличение базового и внебюджетного финансирования оказывает положительное влияние на сотрудников института, стимулируя их научный и «внедренческий» энтузиазм. Мы не только создаем математические модели или выдвигаем какие-то гипотезы — у нас имеется экспериментальный участок, где можно, во-первых, изготовить необходимые образцы, а во-вторых, испытать их. У института есть постоянные заказчики, «подрастает» научный уровень самих заказов, кроме того, идет увеличение средств по хоздоговорам с краевой индустрией, особенно в такой высокотехнологической отрасли, как производство искусственных спутников Земли.
Недалеко от Красноярска расположен город Железногорск, в котором находится производственное объединение, выпускающее большую часть спутников связи в России. Предыдущие серии спутников были не слишком долговечными, поэтому основной задачей текущего момента является увеличение продолжительности их «жизни» на орбите до 10-15 лет. Мы активно участвуем в решении этой задачи, в частности, путем разработки устройств термостабилизации, которые имеют большое значение для бортовой радиоэлектронной аппаратуры, поскольку точность и работа бортового стандарта частоты в значительной степени зависит от стабилизации температуры (ведь на орбите она колеблется от минус 150 до плюс 150 градусов).
Институт вычислительного моделирования разрабатывает системы, которые могут устойчиво работать на протяжении многих лет ввиду отсутствия механических движущихся частей. У нас есть все условия для экспериментальных проверок, близких к космическим условиям, например, термовакуумная установка, в которой мы создаем искусственный космический вакуум.
Второе направление прикладной деятельности ИВМ — стабильное сотрудничество с Инженерно-технологическим Центром компании «РУСАЛ». В 2006 году лаборатории магнитной гидродинамики (к.ф.-м.н. В. Деревянко) была поставлена задача — улучшить характеристики одного из узлов промышленного электролизера для выплавки алюминия хотя бы на несколько процентов. Лаборатория улучшила характеристики в два с половиной раза, причем, к обоюдному удивлению, оказалось, что при этом еще и снизится стоимость узла. В итоге в 2007 году мы заключаем договоры с увеличением стоимости и объемов работ, планируя дальнейшее совершенствование узлов электролизера.
Еще есть ряд разработок, где опять-таки мы вынуждены производить экспериментальные образцы, хотя, будучи институтом информационно-математического профиля, оснащены далеко не всем необходимым оборудованием. Но и эта база постепенно развивается — интересно увидеть результаты своих исследований в металле. И в первом, и во втором направлениях внедрение идет сходу, т. е. наши разработки востребованы в достаточной степени. Словом, мы пришли к реальным результатам.
В Институте вычислительного моделирования работают специалисты из разных научных областей, поэтому мы можем браться за решение сложных, комплексных проблем — ведь когда занимаешься конкретной прикладной задачей, никогда не знаешь, сведения из каких сфер науки придется привлечь в ходе ее решения. Например, у сотрудников института немало публикаций в ведущих научных журналах по проблемам ближнего космоса. В последнее время совместно с учеными Австрийской академии наук получены интересные результаты по магнитосферам Марса, Венеры, Юпитера. Отталкиваясь от довольно абстрактных вещей, мы зачастую приходим к вполне реальным результатам. Например, дали непротиворечивые объяснения некоторым эффектам Тунгусского феномена.
По нашей гипотезе, тогда в атмосферу влетел крупный кусок кометы. Но это была не только и не столько вода в замерзшем виде — при обилии водорода в окрестностях ядра кометы туда оказался вмороженным газогидрат водорода. Совместный эффект кинетической энергии вторгшегося тела плюс горение водорода и привели к тем замечательным и разнообразным явлениям над территорией всей Сибири в 1908 году. Самое главное — куски падали по всей Сибири, от них есть воронки и в Красноярском крае, на Саяно-Шушенских горах. Оказалось, что данное объяснение вполне правдоподобно (мы собираемся даже получить этот состав в реальном виде) и может истолковать многие кажущиеся противоречия, например, то, что при падении Тунгусского космического тела все видели разное: кто-то разноцветные «метлы», кто-то — летящие или падающие болиды, другие отмечали только шумовой эффект.
В ИВМ прекрасно уживаются различные научные подходы. В отделе д.ф.-м.н. В. Андреева сотрудники работают в области точных решений новых математических моделей гидродинамики, а в отделе д.ф.-м.н. В. Белолипецкого — в области гидрофизики с использованием вычислительных методов. Например, совместно с Институтом биофизики нами рассчитываются режимы распространения радионуклидов в Енисее. Мы интенсивно и взвешенно сотрудничаем со специалистами в разных областях — изо дня в день, перенимая опыт, чтобы вникнуть в проблему, а потом совместно с помощью математического моделирования получить новый результат. Природные условия Красноярского края предоставляют неограниченные возможности для математического и вычислительного моделирования. Особые объекты — уникальные озера (в озере Шира до сих пор сохранились реликтовые розовые водоросли).
Интересно, что наши заказчики во всех прикладных направлениях не очень доверяют новым и сложным моделям — им нужны простые физические объяснения и эффекты, которые должны быть надежными и хорошо исследованными. Поэтому при решении конкретных задач мы обычно начинаем с поиска по широкому спектру довольно высоких материй, собираем все факты воедино, а в итоге часто приходим к нужному результату, скомбинировав известные приемы.
Достижение реальных результатов стало возможным благодаря слаженной работе всего коллектива — на протяжении последних четырех лет в институте нет ни одного научного сотрудника без ученой степени: больше трети — доктора наук, а остальные — кандидаты. Неплохо обстоит дело и в плане молодежной политики. Возрос авторитет аспирантуры — толковых ребят немало, особенно в области информатики. Выполняются довольно важные прикладные задачи по информатизации органов власти города и края.
Хочется также упомянуть о вузовской подготовке специалистов для института. В Красноярском научном центре существует своего рода обратная связь — почти все научные сотрудники по совместительству преподают в вузах. Настало время вложить в подготовку кадров свои идеи и разработки. В преддверии образования Сибирского федерального университета мы специально изучали вопросы преподавания математики и информатики. Интересные идеи обсуждались на Конгрессе по реформе математики в Китае, на конференции в Лейпциге речь шла о современных формах электронного обучения. В итоге мы хотим опробовать преподавательскую технологию, заимствованную из Хьюстонского университета: уже купили специализированные сенсорные ноутбуки, с помощью которых можно читать лекции для большой аудитории.
Кроме того, прорабатывается вопрос индивидуальных консультаций при обучении в высших учебных заведениях, а для этого надо создать единую информационную среду. В этом случае студенту меньше придется сидеть на занятиях, зато увеличится объем индивидуальной работы — в любое время из любой точки он сможет общаться с консультантами. Из Массачусетского технологического института мы позаимствовали идею виртуальных лабораторных работ — Политехнический институт СибФУ уже закупил пробные установки.
Словом, начало положено, тем более что уровень подготовки абитуриентов, в целом, оставляет желать лучшего — из года в год по естественным наукам он продолжает «сползать». Последние годы этот вопрос неоднократно поднимался на Ученом совете института. Похоже, надо будет переходить на подготовку по «индивидуальным траекториям» — буквально со школы «ловить» талантливых ребят и вести их дальше, п через систему олимпиад по математике и физике, летних и зимних физматшкол, ранней специализации в университете. Только тогда можно будет добиться хороших результатов в высокотехнологических отраслях.
 |
|
С первых дней своей истории Институт вычислительного моделирования СО РАН ведет разработки в области создания новых и перспективных устройств для космической техники. В настоящее время Институт участвует в выполнении Федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система». В интересах научно-производственного объединения «Прикладная механика» им. академика М. Ф. Решетнева ведутся разработки прецизионных систем термостабилизации высокоточных стандартов частоты и гипертеплопроводящих оснований для узлов радиоэлектронной аппаратуры с повышенным тепловыделением от этапа проектирования и математического моделирования до изготовления опытных образцов и их испытаний.
Например, на основе систем с фазовым переходом разработан и испытан экспериментальный образец высокоточной термостабилизированной платформы для атомных стандартов частоты, обеспечивающей пространственно-временную точность поддержания температуры в пределах плюс-минус 0,1 °С. Устройство термостабилизации защищено патентом РФ № 2240606, 2004 г. Такая платформа позволит на порядок повысить точность обеспечения времени на борту космического аппарата.
Разработан и испытан экспериментальный образец гипертеплопроводящего основания для узлов радиоэлектронной аппаратуры с плотностью тепловой мощности до 0,2 Вт/см и градиентом температуры 2 °С. Такие основания помимо повышения надежности позволят существенно увеличить мощность размещаемого оборудования на космических аппаратах.
На снимке: заведующий лабораторией магнитной гидродинамики к.ф.-м.н. В. Деревянко (справа) и главный конструктор А. Макуха (слева) знакомят директора института члена-корреспондента РАН В. Шайдурова с опытным образцом гипертеплопроводящего основания для космических аппаратов связи «Глонасс».
Фото В. Новикова
стр. 4
|
