Шум подавили. Взялись за разведку

Почему чипы — это интересно? Как с помощью беспилотника найти залежи полезных ископаемых? Где можно поиграть с роботом в шашки? Мы встретились с О.В. НЕПОМНЯЩИМ, заведующим кафедрой вычислительной техники ИКИТ, чтобы поговорить о том, какие проекты разрабатывает кафедра, кто этим занимается и почему для достижения высоких результатов требуется международное сотрудничество.

— Олег Владимирович, как вы лично заинтересовались электроникой, цифровыми устройствами?

— Я увлёкся электроникой ещё в школе. Пошёл по стопам отца, который был главным метрологом большого предприятия. Будучи школьником, я постоянно сидел у него в лаборатории, что-то паял, собирал цветомузыку, усилители для кассетных магнитофонов. Потом поступил на кафедру вычислительной техники в Красноярский политехнический институт, закончил аспирантуру.

Всю свою сознательную жизнь я занимаюсь преподаванием и разработкой именно цифровых устройств. Конечно, имею отношение и к аналоговой технике, но цифра — это моё хобби. На кафедре мы уделяем большое внимание классическому и параллельному программированию, системам интеллектуального управления, сетевым технологиям, фундаментальным исследованиям в различных областях. Этот список можно продолжать практически бесконечно.

— Эта сфера деятельности всегда актуальна. Сегодня повсеместно говорят о цифровизации…

— Да, современные условия жизни диктуют новый подход во всех видах деятельности человека. Если вы посмотрите на стол, за которым мы сидим, то увидите, что здесь лежит два-три десятка всевозможных чипов, которые нас окружают. Цифровых интегральных схем вокруг нас много, оттого и интерес к ним большой. Чипы позволяют нам перейти на качественно новый уровень взаимодействия с окружающей средой. Сегодня они стали уже достаточно интеллектуальными устройствами. В одном только телефоне, которым вы пользуетесь, будет не меньше десятка чипов.

— А в чём специфика работы с чипами?

— Специфика — в широком спектре деятельности. Ну, скажем, если человек занимается радиотехникой, он может быть специалистом в области антенн, широкополосной или модемной связи. Если он занимается параллельным программированием, то будет специалистом в этой области. А если ты разрабатываешь чипы, ты постоянно будешь менять сферу их применения. Например, если сегодня ты разрабатываешь чипы для обработки медицинских биосигналов и навигационной аппаратуры, то завтра — для управления системами беспилотного летательного аппарата или для аппаратуры геологических исследований. Очень широкая сфера применения.

В марте этого года министр связи и массовых коммуникаций Российской Федерации Николай НИКИФОРОВ побывал в ИКИТ. Министр посетил учебные аудитории, ознакомился с материальной базой института и провёл интерактивную встречу со студентами и аспирантами ИКИТ.   НА ФОТО: Николай Анатольевич Никифоров (слева)  и Олег Владимирович Непомнящий с радиационно-стойким чипом на плате

В марте этого года министр связи и массовых коммуникаций Российской Федерации Николай НИКИФОРОВ побывал в ИКИТ. Министр посетил учебные аудитории, ознакомился с материальной базой института и провёл интерактивную встречу со студентами и аспирантами ИКИТ. НА ФОТО: Николай Анатольевич Никифоров (слева) и Олег Владимирович Непомнящий с радиационно-стойким чипом на плате

— Какие проекты с использованием чипов есть у вашей кафедры?

— Имеется ряд проектов в области контрольно-измерительного и медицинского оборудования. Например, совместно с Красноярской медицинской академией мы выполнили проект по разработке системы лазерного исследования живых тканей. С нашими коллегами из РУСАЛа создали систему анализа термополей в плавильной печи, участвовали в разработке системы контроля антропогенных воздействий, совместно с ФГУП «Радиосвязь» и ИВО СФУ разрабатываем чип для навигационного приёмника и чип для управления системой электропитания совместно со специалистами из АО ИСС им. ак. М.Ф. Решетнёва.

Однако следует выделить несколько проектов, дающих, на мой взгляд, наглядное представление о нашей работе.

Во-первых, мы получили неплохие результаты, работая над системой шумоподавления. Шумами занимаются многие. Я хочу рассказать о системе шумоподавления сигналов речевого диапазона, это низкочастотные сигналы. Слышали свист в динамике, который иногда раздаётся, когда оратор что-то говорит?

— Резкий неприятный звук?

— Да, это называется эффектом отрицательной обратной связи. Он может возникнуть не только в вещательной системе, но, например, в слуховом аппарате. Когда вставляешь аппарат в ухо, в нём тоже может раздаться неприятный писк. Вроде пропищало и пропало, система адаптировалась под него, но…

Например, если мы говорим о системе конференц-связи, вреда от этого звука может и не быть, а представьте, если такие помехи случаются в тактическом шлеме бойца, или в шлеме пилота боевого самолёта, или при медицинском обследовании пациента?

Избавиться от такого рода помех — важная задача, и нам удалось её решить. Мы разработали подход для решения проблемы, алгоритмы, программное обеспечение, которые позволяют такую помеху или полностью исключить, либо значительно подавить. Это уникальная вещь.

Работая над этим проектом, мы получили неплохие результаты, опубликовали ряд статей в ведущих рецензируемых журналах в России и за рубежом, есть защищённая кандидатская диссертация, свидетельства интеллектуальной собственности.

Кроме того, есть ещё ряд интересных решений как в прикладной, так и в фундаментальной области.

— А какие проекты сейчас в работе?

— Перспективный, на мой взгляд, проект связан с разведкой полезных ископаемых, а точнее, с лазерным дистанционным зондированием Земли, которое позволяет обнаружить поверхностные утечки газа, а точнее, нижних октанов — метана, октана, пропана, бутана.

— Мы говорим о поиске предполагаемых месторождений?

Студенты, преподаватели и промышленный робот  (роботизированная промышленная линия)

Студенты, преподаватели и промышленный робот (роботизированная промышленная линия)

— Да. Процесс геологоразведочных работ — это экспедиции, бурение шурфов, сбор образцов, обработка данных… Очень трудоёмкая и затратная работа. Мы с вами живём в условиях Сибири и Крайнего Севера, зима у нас длинная, а лето короткое, и чтобы хотя бы половину Эвенкии обойти, нужно ещё лет пятьсот. И не факт, что мы быстро что-то найдём. Но если бы мы могли с высокой вероятностью локализовать предполагаемые места залежей полезных ископаемых, то тогда на основании конкретных данных можно посылать в конкретные места экспедиции, а не разрабатывать большой георазведочный проект.

В этой работе важно сокращение сроков. Нужно локализовать предполагаемые месторождения быстро, а это можно сделать при помощи космической или авиационной съёмки. Космическое лазерное зондирование применяется давно, но в нашей ситуации оно довольно сложное и затратное, а вот, скажем, авиационное зондирование, тем более с развитием парка беспилотных летательных аппаратов, вполне подходит.

Мы разрабатываем лидар (лазерный локатор), который с высокой избирательной способностью, за счёт длин волн, близких по своим значениям и поглощаемых именно низшими октанами, позволяет выполнять зондирование почвы и одновременно, используя встроенный навигационный приёмник, осуществлять привязку к местности.

Мы уже выполнили ряд предварительных исследований, разработали схему лидара, создали его модели, кое-какая аппаратура уже изготовлена и продолжает изготавливаться. Работа продолжается, и сегодня с уверенностью можно сказать, что мы можем создать такую систему.

— Сколько человек обычно участвует в подобных разработках?

— Ни одна из разработок не делается в одиночку. Есть группа, которая двигает проект, и люди, которых мы привлекаем на отдельных стадиях работы. Например, при разработке лидара мы сотрудничаем с кафедрой фотоники нашего университета, с Институтом физики им. Л.В. Киренского СО РАН. Обычно в рабочую группу входят магистранты, аспиранты и, конечно, инженеры и преподаватели нашей кафедры. В целом над проектами могут работать от 2-3 до 7-14 человек.

А ещё у нас есть студенческое конструкторское бюро и инициативная группа студентов-бакалавров, они тоже помогают в подобных проектах.

— А с коллегами из других университетов России или мира вы сотрудничаете?

— Разработки специализированных интегральных схем и сложных систем на их основе на коленке не делаются. Нам нужно и
специальное программное обеспечение, и современное оборудование, и контрольно-измерительная аппаратура, но мы не можем по разным причинам сегодня позволить иметь всё, что захотим. Эти проблемы удаётся решать именно за счёт кооперации с нашими партнёрами из России, Европы, Азии.

Например, сейчас в рамках глобального сотрудничества мы реализуем проект ERASMUS+ APPLE (APPLE — «Прикладные учебные программы в области космических исследований и интеллектуальных робототехнических систем» — прим. ред.). Это кооперация 14 российских вузов и 7 европейских, среди стран-участников проекта Германия, Бельгия, Франция, Латвия, Казахстан, Белоруссия. Вместе мы создаём образовательные программы, курсы, обмениваемся студентами и преподавателями, регулярно встречаемся, общаемся в скайпе. Нам удаётся найти серьёзные точки соприкосновения, коллеги помогают нам в реализации проектов.

Недавно мы были с преподавателями и студентами в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого, где программировали роботов в режиме удалённого доступа. Это очень интересно и наглядно. Наши студенты играли с роботом в шашки, например.

В прошлом году мы были в Сорбонне, в Берлинском техническом университете, в Рижском техническом университете, прошли обучение в Бельгии в Институте Томаса Мура. Такое сотрудничество всегда интересно и молодым преподавателям, и студентам, и тем, кто уже давно занимается наукой и педагогикой. Глобальная кооперация позволяет достичь больших результатов.

Анна СОБОЛЬ