|
Виталий Лопота: «Я всегда даю ресурсы под сумасшедшие идеи» |
Какие проблемы решает сейчас один из ведущих в России институтов в области робототехники – Центральный научно-исследовательский институт робототехники и технической кибернетики (Санкт-Петербург) – корреспонденту «ПЕ» Валентине Ворониной рассказал его директор-генеральный конструктор Виталий Лопота.
Виталий Александрович, вы – доктор наук. Робототехника – сфера Вашей специализации с самого начала исследовательской деятельности?
Я пришел в робототехнику из лазерной техники. Еще при подготовке докторской диссертации, лет пятнадцать назад, я создавал физические модели лазерной сварки, затем, развиваясь, это все превратилось в автономные роботизированные комплексы.
Когда в 1991 году мне предложили возглавить ЦНИИ РТК, я, естественно, как ученый, пытался построить причинно-следственные цепочки. Это было необходимо, потому что классических математиков с их абстрактными моделями затаптывают статисты. Очевидно, что статистическую модель построить проще, чем жесткую адекватную математическую.
Вас не устраивала схема работы ЦНИИ РТК начала 90-х годов?
Мне очень не нравилось, как происходит конструирование систем: заказчик задает функционал, ставит задачу, потом руками конструктора мы строим некую структуру или конструкцию, и лишь потом пытаемся туда запихнуть приводы, различные системы управления, все, что реализует требуемый функционал.
Сейчас, когда мы пошли в миниатюризацию, все происходит если не наоборот, то совсем иначе. Сначала мы думаем о функционале, строим идеальную логическую модель, потом думаем, как эту логику реализовать в железе, используя сенсорику, системы управления и все, что уже наработали, и только потом думаем о внешней конструкции. Именно этот подход является сегодня базовым для ЦНИИ РТК.
Каким был ЦНИИ РТК при основании?
ЦНИИ РТК начался с Особого конструкторского бюро технической кибернетики – ОКБ ТК, – которое занималось проблемами управления в экстремальных ситуациях. Эти задачи не допускали ошибочных решений, потому что решались в космосе. Первые задачи, которые были поставлены перед Отделом технической кибернетики в Ленинградском Политехе – родоначальнике ОКБ ТК, это мягкое приземление космонавтов. К тому моменту уже начал формироваться облик пилотируемых кораблей «Союз», для экипажей которых неуправляемый спуск с орбиты после длительного нахождения в невесомости был очень опасен. Было необходимо научиться управлять системой приземления, ставшей достаточно сложной. Это и стало содержанием задачи, которую поставили перед ОКБ ТК в начале шестидесятых годов, после полетов Гагарина и Титова.
Этой проблемой занималось только ОКБ ТК?
Задача эта была поставлена перед большим количеством научных коллективов. Сложность заключалась в том, что было необходимо постоянно получать и обрабатывать информацию с большого числа датчиков, не теряя ничего в зоне «белого шума» – в тридцати метрах над землей, где гасятся практически все сигналы.
Задачу решил Евгений Иванович Юревич из Ленинградского Политеха. Решение было красивым и совершенно нестандартным: измерение в диапазоне гамма-излучения, причем практически без потерь. На первый взгляд это выглядело инженерным абсурдом, поскольку гамма-излучение является проникающим. Тем не менее, с этим удалось справиться. Лабораторный образец был построен за четыре с половиной месяца. Сергей Павлович Королев дал «добро» на постройку измерительного комплекса на этом принципе, и в 1965 году в Крыму прошли испытания комплекса первого поколения. Сегодня мы делаем седьмое поколение этих систем. Почти сорок лет работы – и ни единой ошибки этой системы при приземлении.
Следующей нашей задачей стало автономное управление ракетой до выхода на орбиту. Затем были нужны системы жизнеобеспечения, подсказывающие космонавту, сколько времени он может работать в нормальном режиме. Здесь очень важны характеристики давления, иначе можно пропустить момент, когда азот крови закипит и человек «во хмелю» закончит свое существование.
США тогда тоже рвались в космос. У них было чему учиться?
Американцы тоже, естественно, решали задачу управляемого спуска, но так и не смогли получить нужный результат. Это одна из причин их отставания в этой области. До сих пор американцы при вертикальном спуске все бросают в воду. Это их вариант мягкой посадки.
В это время вся работа была связана только с технической кибернетикой?
Эти задачи решались параллельно с созданием актуаторов, т.е. средств действия. А это уже реальная робототехника. Евгений Иванович Юревич, конечно же, тут же взялся за робототехнику. В результате к концу шестидесятых годов мы построили адаптивных роботов. Между прочим, у нас были сделаны роботы, которые могли выкручивать электрические лампочки. Роботы выполняли и более сложные задачи: например, вскрытие люков на определенных объектах. Конечно, эти машины не были роботами в современном понимании; скорее, это были манипуляторы, снабженные очень хорошим набором подпрограмм, позволявшим оператору не отвлекаться на какие-то рутинные действия, достаточно было выдать определенную команду.
Судя по решавшимся задачам, ОКБ быстро росло и расширялось?
Да. В 1972 году ОКБ ТК стало головной организацией СЭВа по робототехнике. Последовало его преобразование в Центральный научно-исследовательский институт робототехники и технической кибернетики. Мы занимались тогда и промышленной робототехникой, и специальной. Это было время «великой робототехнической иллюзии»: на заводе днем человек готовит производство, а ночью роботы все делают сами. Сейчас я глубоко убежден, что для обслуживания жизнедеятельности человека антропоморфные конструкции нецелесообразны. Они слишком неустойчивы и недостаточно функциональны.
Кто-то приспособлен к жизни на Земле лучше?
Я считаю, что самая устойчивая и самая адаптивная к окружающим условиям система – это червяки, змеи и им подобные. У них максимально гибкие манипуляторы и максимально возможное число точек опоры. На эту тему мы дискутировали с научной элитой в Совете стратегического планирования при Правительстве Японии, и мне удалось убедить их, что создание человекоподобных роботов – это не самое перспективное направление для государственной поддержки робототехники. Тем не менее, есть области, где человеку удобнее с человекоподобным роботом: это уход за пожилыми людьми, за детьми и т.п. но это не техника, это – психология. Японцы сумели привлечь к финансированию разработок в этом направлении страховые компании и пенсионные фонды. Исследования идут, но финансируются они не государством.
Червяки и хоботы нужны сейчас, но пока это очень сложно.
Вам не хватает новых материалов или идей?
Нужны и новые принципы построения систем управления, нужны и новые материалы. Система управления должна быть, с одной стороны, распределенной, а с другой – ее локальные блоки должны постоянно находиться в контакте с центральным узлом управления. Мы должны иметь полные аналоги живых поверхностей, которые до определенного момента саморегулируются, но немедленно выдают сигнал, если их возможности превышаются.
Я очень доволен, что сегодня в Перечне критических технологий появилось слово «мехатроника». Это симбиоз механики, электротехники и электроники. Мехатроника – это технология создания компонент, или технология комплексирования на компонентном уровне, а робототехника – на функциональном уровне. Бурно развивающиеся нанотехнологии здесь также очень к месту. Конечно, мы занимаемся и нанотехнологиями. Считаем и думаем, как больше компонентов собрать на единицу площади. Я считаю, что понимание взаимосвязей в комплексе «мехатроника-робототехника» будет примерно к 2020 году.
Сейчас даже в терминологии – полная путаница. Нужно примерно лет пятнадцать на создание философской базы, и лишь только после этого будет возможен технологический рывок.
Где сегодня главное поле деятельности ЦНИИ РТК?
Мы сконцентрированы на трёх направлениях:
1. Средства получения достоверной информации. Это направление информационно-измерительных систем – получить достоверную информацию об окружающей среде.
2. Информационно-управляющие системы. Основная цель этого направления – системы управления реального времени.
3. Средства действия. Это актуаторы, манипуляторы, роботы и т.д.
В рамках первого направления мы сегодня живём за счёт того, что, по сути, являемся монополистами по разработке средств радиационной разведки воздушных и наземных объектов.
В области систем управления у нас есть собственные высококонкурентоспособные разработки. Мы были, по сути, российскими пионерами Интернета в том, что касается сверхскоростных технологий обработки и передачи информации. В то время нашей задачей было управлять объектами в реальном времени в любой точке земного шара, используя общественные сети и общественные каналы связи. Причем управлять, не опасаясь ни вирусов, ни чего-либо другого.
Мы владеем собственными стелс-технологиями, которые «видят» всё, а нас не «видит» никто. И мы серийно выпускаем соответствующие сетевые экраны, которые способны обеспечить безопасную работу. Эти системы сертифицированы в Гостехкомиссии и успешно используются многими структурами, и силовыми в том числе. Мы защищаем сети системообразования нашей страны, которые сейчас строятся.
Наши информационные системы управления достаточно надёжны. Поскольку мы поставляем технику «на борт» наших космических кораблей и для военных, то я вынужден держать соответствующую большую инфраструктуру, которая обеспечивает надлежащий технический контроль.
В том, что касается космической робототехники, по сути, мы – последняя в стране организация, которая разрабатывает и создаёт космические манипуляторы. Мы были первыми, остались единственными.
Что происходит у Ваших конкурентов за рубежом?
Не хочу долго говорить. Приведу простенький пример. В учениях 2001 года в Швеции, условия которых имитировали ядерную катастрофу на севере Европы, участвовали американский робот, немецкий и два российских. Американский робот в течение полутора часов не мог найти контрольный изотоп цезия, а мы, используя свою систему гамма-пеленгации, справились с этой задачей за пятнадцать минут.
Кстати, на этих учениях наш робот и робот СКТБ ПР МГТУ им. Баумана устроили «показательные выступления» для командовавшего учениями Министра обороны Швеции и его свиты: когда высокие гости пришли в нашу палатку, робот СКТБ ПР взял со стола и открыл для них бутылку водки, а робот ЦНИИ РТК налил эту водку в стакан, поднес Министру, а пока гость пил, поднес еще и тарелку с бутербродами. Эти кадры тогда прошли по всем ведущим мировым информационным агентствам.
Из чего складывается бюджет ЦНИИ РТК, Вы же очень затратная организация?
Минпром, а сейчас Агентство выделяет нам каждый год примерно 500-600 тысяч рублей. Благодаря Борису Салтыкову, Министру промышленности, в стране появились 50 с небольшим ГНЦ федерального уровня, которые государством поддерживаются приоритетно. Правда, уровень этой поддержки смешной на первый взгляд – 16 млн. рублей в год, и для тысячного коллектива, который работает в ЦНИИ РТК, это не основной источник дохода. Мы разрабатываем и поставляем наши роботы – это роботы-разведчики, роботы-антитеррористы, другие роботы и манипуляторы. Это заказывают, за это платят. Кроме того, мы создаём лазерную технику принципиально нового типа.
Вы ведете разработки в новых областях?
В настоящий момент мы активнейшим образом занимаемся групповыми технологиями действия роботов на земле, в воде, в воздухе и в космосе. В последние годы сформировалась уже целая философия и появились очень сильные группы, например, по воздушным микророботам - или по воздушным объектам дециметрового размерного ряда, там, где, как принято считать, с аэродинамикой туго. В общем-то, мы всё просчитали. Занимаемся новыми аппаратами космического базирования, – это нано- и пикоспутники. Здесь уже отработана концепция, мы дошли до уровня хорошего технического прогноза, который может быть заложен в формирование технических заданий таких объектов. Там очень интересные задачи, решив которые, мы справимся с дистанционным зондированием Земли и обслуживанием нашей жизнедеятельности, причём очень дёшево, намного дешевле, чем сейчас.
Эти проекты уже были показаны научному сообществу?
В конце октября в ЦНИИ РТК было проведено выездное заседание Санкт-Петербургского научного центра РАН и Отделения энергетики и машиностроения Управления механики, Собралось более 30 академиков. Академикам, когда они работают «на выезде», становится труднее спорить с нами. Мы свои доводы сопровождали показом реальных результатов, а им было сложно аргументировать свой скепсис. В общем, я считаю, что это выездное заседание прошло удачно. Подготовлено очень хорошее Решение, даже с замахом на некую коррекцию Приоритетных направлений, которые сформулированы сегодня на президентском уровне.
Мы стараемся заниматься и концептуальными вещами, участвовали в создании Концепции роботизации Вооруженных сил. Нами сейчас написана программа «Мехатронные технологии, робототехнические и кибернетические системы». Она позволит нам в ближайшие три-четыре года сделать новую компонентную базу, практически конструктор для микромашин сантиметрового и дециметрового компонентного ряда.
Мы должны действовать и выдавать чиновникам рекомендации по конкретным направлениям дальнейшего движения. Их работа – принятие решения.
Как Вы определяете, какое перспективное направление надо финансировать?
Я всегда даю ресурсы под сумасшедшие идеи. Руководителями могут быть один-два человека на сотню, причем руководителями небольшого коллектива. Если же на две-три сотни сотрудников вы нашли одного креативного человека, то это классно. Я счастлив, что у меня их десяток, даже полтора десятка на тысячу человек.
Тот незначительный «почти свободный» материальный ресурс, который у меня есть, я отдаю креативщикам. Пусть делают какой-то свой необычный самолетик или вертолетик, ползающий робот – пусть пробуют. Если что-то получается, то это с лихвой окупает все затраты.
Что вы ждете от выставки «Робототехника»? Зачем она самостоятельному и твердо стоящему на ногах ЦНИИ РТК?
Это вторая в году выставка – было непросто принять решение об участии, ведь это связано с внеплановыми расходами. Но эта выставка в нашей нише, в нашем сегменте рынка. И если не мы, то кто-то другой в нем окажется. И если появятся излишние фантазеры или слишком коммерциализированные люди, то они могут громко выдавать желаемое за действительное. Вот этого я не хочу допустить. Находясь в гуще этих событий, организовывая такие мероприятия, мы стремимся не допустить неправильного развития событий, возникновения неправильной философии. Я знаю, как развивалась отечественная робототехника, и я чувствую собственную ответственность за то, как она будет развивать дальше.
Валентина Воронина
Опубликовано в газете «Промышленный еженедельник», № 44(93), ноябрь 2004 г.
|
|
