НАУКА
Проблемна орієнтація електронно-обчислювальної техніки — реальний шлях розв’язання господарських проблем державного значення
Іван СЕРГІЄНКО,
генеральний директор
Кібернетичного центру НАНУ,
директор Інституту кібернетики
ім. В. М. Глушкова
НАН України, академік
У весь розвиток комп’ютерної науки і практики має на меті надати комп’ютерам спроможність максимальної допомоги у розв’язанні проблем суспільства. Питання проблемної орієнтації супроводжують увесь розвиток комп’ютерів, а успіхи їхнього вирішення сьогодні безпосередньо впливають на якість та ефективність функціонування господарських об’єктів.
У газеті «Урядовий кур’єр» уже обговорювались питання створення проблемно-орієнтованих обчислювальних засобів у господарському комплексі України. Нині йдеться про найбільш значущі досягнення щодо розв’язання цих проблем творчого колективу, що об’єднує вчених Харківського національного університету радіоелектроніки, Київського національного технічного університету «КПІ», Інституту кібернетики ім. В. М. Глушкова НАН України, Інституту фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України і фахівців Побузького феронікелевого комбінату.
Теоретичні проблеми, розв’язані колективом
Загалом авторський колектив дослідив три провідні ідеї розв’язання господарських проблем державного значення: проблемну орієнтацію розробок, вирішення задач методами моделювання та апаратну реалізацію процесів моделювання. В комплексі вони становлять цілком грунтовну і прогресивну методологічну основу розв’язання множини наукових проблем, зокрема:
- розроблено методологію побудови багаторівневої структури системної інтеграції, як основи розробки, створення та використання проблемно-орієнтованих засобів обчислювальної техніки (ЗОТ), вирішено низку задач розробки ЗОТ на різноманітних ії рівнях (пам’ять, база даних, людино-машинний інтерфейс тощо);
- створено теорію та методи проектування високопродуктивних комп’ютерних систем на одному кристалі, які відрізняються від зарубіжних найкращими параметрами;
- створено теорію та методи економної реалізації технічними засобами задач проеціювання зображень на поверхні складної конфігурації;
- запропоновано методи швидких геометричних перетворень зображень та методи обробки великих масивів даних під час вводу/виводу їх у буферну пам’ять;
- розв’язано проблему технічної реалізації сплайн-генераторів з цифровим представленням параметрів;
- розв’язано проблему синтезу відеопроцесорів на базі нового процесора аффінних перетворень у системі прямокутних координат;
- розроблено методи побудови процесорів на базі нейроструктур для обробки супутникової інформації;
- розроблено основи теорії та дослідні зразки машини баз знань, що надають користувачам метамову та технологію вирішення задач.
Упровадження результатів досліджень
Автори створили і впровадили низку комп’ютерних засобів і систем, зокрема:
- інтегровану розподілену систему контролю температури кожуха та рівномірності розподілу факела полум’я пальника обертової трубчатої печі впроваджено на семи підприємствах України й Росії;
- систему контролю за розподілом електроенергії у ваннах розплавів руднотермічних електропечей — на трьох підприємствах України;
- систему сертифікації цементного клінкера — на шести цементних заводах України, а також у «Компанії НООЦЕМ» (м. Бєлгород, Росія);
- систему імітації візуальних обстановок авіаційних і космічних тренажерів у ЦАГІ (м. Жуковський Московської обл., Росія);
- систему автоматизації ефірного мовлення, програмні та апаратні засоби швидкої обробки відеоінформації — на семи телерадіокомпаніях, телевізійних центрах та студіях України та Росії тощо.
Не спиняємося на досягнутому
Авторський колектив розширив не тільки сферу впровадження своїх розробок в Україні, країнах СНД та близького і далекого зарубіжжя, а й царину своїх наукових досліджень і практичних розробок. Розширилися й регіон практичного використання розроблених пристроїв і математичних методів, а також номенклатура пристроїв і систем, що використовують у своїй основі розроблені процесори.
Так, на фірмі IGUS Gmb (Німеччина) впроваджено процесори для швидкого дистанційного виміру вібрацій крильчаток вітроелектрогенераторів. Почалося впровадження розроблених процесорів в експериментальний зразок системи обробки й візуалізації інформації, отриманої в результаті взаємодії електромагнітного поля з мікро- та нанооб’єктами для просторової візуалізації взаємодії низькоінтенсивного електромагнітного поля з мікро- та нанооб’єктами різної фізичної природи та біосередовищами. На фірмі ТОВ «Віват» (Росія, Бєлгород) впроваджено процесори для швидкої обробки телевізійних сигналів.
Останнім часом зроблено істотний крок до розпаралелювання задачі користувача при реалізації на одному кристалі розподіленої багатопроцесорної системи. Дедалі більшу увагу розробники приділяють програмованим логічним інтегральним схемам, елементній базі на нових фізичних явищах: молекулярним, біологічним, квантовим, хімічним тощо.
Зважаючи на те, що зміна елементної бази з великою ймовірністю може призвести до підвищення продуктивності ЗОТ на порядок, а вдосконалення архітектурно-структурних рішень і розпаралелювання обчислень — на кілька порядків, колектив авторів для визначення головних напрямків розробок виконав дослідження нових тенденцій створення елементної бази за новими фізичними принципами побудови та архітектури комп’ютерних систем з її використанням. Результати досліджень показали, що твердотільна елементна база на кремнієвій основі залишиться домінуючою ще як мінімум 50 років. Відповідно до цього розроблено й досліджено напівпровідникові структури для виготовлення перспективної елементної бази надшвидких засобів обробки інформації, що працюють на високих частотах і при високій температурі.
Для розвитку і впровадження цих результатів розв’язано цілу низку проблем багаторівневої структури системної інтеграції: процесів і процедур життєвого циклу виробу, починаючи від зародження ідеї до створення, застосування і супроводу його експлуатації, архітектурно-структурної організації високопродуктивних систем тощо.
Таким чином очевидно, що авторський колектив плідно рухається вперед, удосконалюючи свої розробки рішенням нових фундаментальних та інженерно-технічних проблем. У межах роботи виконано десятки науково-дослідних і конструкторських робіт, їх результати відображені в сотнях наукових статей (зокрема 93 статті надруковані в міжнародних журналах, які містяться в базі даних SCOPUS), 10 монографіях, 133 авторських свідоцтвах і 53 патентах. За результатами виконаних робіт у рамках цього циклу захищено 34 кандидатські і 6 докторських дисертацій. Про основні результати циклу робіт доповідали на 33 міжнародних і 45 вітчизняних науково-технічних конференціях, їх демонстрували на численних виставках.
Оцінюючи роботу загалом, можна відзначити її безумовну актуальність та велику державну значимість. Робота пройшла всі стадії розробки, її автори набули неоціненні практику й досвід впровадження наукових ідей та інженерних розробок. Нові наукові знання плідно використовуються в науково-педагогічній практиці, а створені засоби і системи захищено великою кількістю патентів та авторських свідоцтв, від аналогів вони відрізняються ширшим спектром можливостей, значно вищою продуктивністю, не мають конкурентів на світовому ринку та впроваджені із вражаюче значним ефектом в численні господарські об’єкти України, СНД та ЄС у металургійній, цементній, будівельній, авіаційній, космічній, машинобудівній галузях, харчовій промисловості, галузі виробництва вогнетривів, оборонній промисловості України, телебаченні, IT-індустрії тощо. Економічний ефект від впровадження створених засобів лише в АСУ металургійної промисловості, підрахований за останні 7 років, перевищив 120 млн доларів.
Міжнародний авторитет і конкуренто-спроможність
Саме ця робота чи не найкраще відповідає вимогам підтриманої всім суспільством державної політики інтеграції України до Європейського співтовариства, оскільки вже сьогодні набула міжнародного авторитету, де-факто є конкурентоспроможною на європейському ринку серед виробників комп’ютерних засобів і систем та безпосередньо спрямована на вдосконалення виробничих процесів до сучасного для Європи рівня у дуже потужному секторі народного господарства України.
Викладене свідчить, що ця робота має державне значення, її результати позитивно впливають на суспільний прогрес, утверджують високий авторитет вітчизняної науки в світі та України як високотехнологічної держави.
За своєю актуальністю, науковою новизною, практичною значимістю і масштабом впровадження результатів робота «Проблемно-орієнтовані обчислювальні засоби обробки інформації в реальному часі», виконана відомими вченими наших провідних вишів, академічних інститутів та вітчизняної промисловості О. Г. Руденком, М. І. Сліпченком, О. М. Сотниковим, С. Г. Єлаковим, Ю. С. Яковлєвим, О. П. Кургаєвим, О. Ю. Авксєнтьєвим, М. В. Новіковим, О. П. Лісовенком, О. О. Зінченком, безумовно, заслуговує присудження Державної премії України в галузі науки і техніки за 2012 рік.