Кибернетический калейдоскоп - Наука - zn.ua

Кибернетический калейдоскоп

14 декабря, 2007, 14:17 Распечатать

В декабре исполнится 50 лет с того момента, как выдающийся математик Виктор Глушков организовал в Киеве Институт кибернетики...

В декабре исполнится 50 лет с того момента, как выдающийся математик Виктор Глушков организовал в Киеве Институт кибернетики. О нынешнем положении этой науки в стране, которая первой в континентальной Европе построила собственный компьютер, дала миру гениальных мыслителей и великих исследователей эры информатики, обозревателю «ЗН» рассказывает генеральный директор Кибцентра и Института кибернетики Национальной академии наук Украины академик Иван СЕРГИЕНКО.

Автомобильные пробки глазами кибернетика

Несколько лет назад на сессии Киевсовета тогдашний мэр Александр Омельченко сразил докладчика, предлагавшего модернизировать систему сигнализации в городе, вопросом: а вы в западных городах пробки видели?.. Сегодня чудовищные транспортные пробки в Киеве превосходят любые аналогичные в других столицах. Чтобы спастись от них, предлагаются различные решения. Среди них совсем фантастические — вроде рытья тоннелей под городом и Днепром. Еще один вариант спасения городских магистралей от заторов предложил директор Института кибернетики НАНУ академик Иван Сергиенко.

«Когда я утром еду на работу, — рассказал Иван Васильевич, — то расстояние в несколько кварталов часто приходится преодолевать почти час. И что бросается в глаза: на некоторых улицах транспорт переведен на одностороннее движение, видимо, без глубокого анализа ситуации, как говорится, методом тыка. С помощью современных приемов возможно промоделировать ситуацию и дать ответ на непростой вопрос: где нужно сделать две полосы, где три, а по какой улице вообще лучше организовать одностороннее движение. Это не такая простая задача в масштабах мегаполиса. Думаю, что оптимизация движения в Киеве в значительной степени избавила бы город от пробок. Думаю, процентов на 25 улучшила бы ситуацию».

В СМИ промелькнуло сообщение, что городская администрация покупает систему для видео­наблюдения за движением и для фиксации дорожных нарушений. Такая затея обойдется городу в немалую сумму. И это в то время, когда в Институте кибернетики под руководством заведующего отделом управляющих машин и систем профессора Виталия Боюна разработали оригинальную систему с интеллектуальной видеокамерой для фиксации состояния на дороге. Она превосходит по своим возможностям зарубежные образцы. Ею, кстати, уже заинтересовались в Китае, Германии и в других странах. Система не только эффективна, но и намного дешевле тех, которые собираются закупать за границей.

Прощание с избирательными урнами

Набор приборов вместо избирательной урны
Набор приборов вместо избирательной урны
«Интересно, что на базе той же системы с видеокамерой, — говорит академик, — можно изготовить современнейшую систему для… голосования. С ее помощью мы не будем терять несколько дней на ожидание результатов — она подсчитает все голоса буквально за… три минуты на всех 35 тысячах избирательных участков Украины!»

В мире уже созданы похожие системы даже в тех странах, где нет столь мощных институтов кибернетики, какие есть в Украине. К тому же наша кибернетическая система для голосования, как считают ученые, более оригинальна и на порядок дешевле по сравнению с созданными в мире. Так что нам просто негоже голосовать до сих пор бумажными бюллетенями и заниматься допотопными (и потому длительными) подсчетами. Все-таки ХХI век на дворе!

Сейчас предложение кибернетиков «ходит» по Верховной Раде. Если будет сказано «да!», то ближайшие выборы в нашей стране приобретут динамику и более цивилизованный характер. Тогда мы не будем сравнивать себя с Польшей и удивляться: почему у них выборы проходят так быстро, а у нас затягиваются на недели, месяцы.

Господин нардеп, я вас не узнаю!

Прибор узнает депутата
Прибор узнает депутата
В отделе Виталия Боюна испытана система электронного голосования, позволяющая избавить парламент от голосования чужими карточками. Эта система, снабженная видеокамерой, сможет узнать депутата на его рабочем месте. Более того, она отключит кнопки, если кто-то захочет проголосовать чужой карточкой.

Уже созданы системы, способные распознать отпечаток на пальце, нажимающем кнопку, но такую систему достаточно легко обмануть. Разработанная же в Институте кибернетики будет узнавать обладателя карточки не только в лицо, но даже если он сделает новую прическу или сменит костюм.

Компьютер для общения с глухими и незрячими

Одним из обязательств, которые берут на себя страны при проведении «Евро-2012», является обеспечение людям с проблемами слуха комфортных условий для восприятия информации во время соревнований. Как реально выполнить это условие?

В Украине живут около полутора миллиона людей, имеющих физические ограничения, например, глухоту и слепоту, весьма усложняющие людям жизнь и общение с остальной частью общества. А ведь это мощная рабочая и интеллектуальная сила, которую нужно задействовать в государстве, особенно в наше время все нарастающего острого трудового дефицита. Но как им дать возможность работать?

Эта задача решается в Институте кибернетики имени В.Глуш­кова. Цель разработки — создать систему компьютерного виртуального общения и обучения людей украинскому языку жестов (для глухих людей) с возможностью голосового синтеза украинской речи (для незрячих людей).

Эту работу, актуальную не только для Украины, но и для других стран, ученые проводят под руководством заместителя директора института по научной работе члена-корреспондента НАН Украины Юрия Кривоноса и профессора Юрия Крака. Ими получен совместный грант НАН Украины и УНТЦ.

Виталий Боюн
Виталий Боюн
Реализация системы даст возможность эффективно работать огромному числу людей. Для глухих существенно расширится возможность невербального общения между собой и со здоровыми людьми. Последние, в том числе и персонал, обслуживающий «Евро-2012», смогут изучать украинский язык жестов для общения с глухими. Незрячие с помощью технологии синтеза речи получат доступ к огромным хранилищам текстовой информации, к примеру, в Интернете, и смогут с ней работать.

Использование подобной виртуальной системы позволит людям с физическими ограничениями работать исследователями в научных учреждениях. В том же Институте кибернетики они смогут разрабатывать программы для компьютеров и др. Если в ближайшие годы компьютер научится изъясняться жестами, то на «Евро-2012» появятся технологически новые компьютерные сурдопереводчики.

Кардиограмма для растения

Владимир Романов
Владимир Романов
Американский фермер не обходится без совета компьютера, более того, он ежедневно обращается за помощью к картам своих полей, полученным со спутников. Когда украинский фермер сможет воспользоваться благами современных технологий?

— С растений, хотя они и не имеют сердца, мы можем снять кри­вую, очень напоминающую кар­дио­грамму, — рассказал о новей­ших разработках отдела преобразования информации института профессор Владимир Романов. — По этой кривой мы можем очень точно установить состояние растения. Прицепив к листу датчик, мы сразу же определим интенсивность свечения хлорофилла. Если фотосинтез в растении происходит хорошо, хлорофилл светиться не будет. Но если с ним случилось что-то неприятное, например, поставили в холодильник, то кривая изменится. Она как градусник для человека показывает: в организме растения — беда. Этот эффект по имени его первооткрывателя называется «эффектом Каутского».

«Привязав» кривую реакции листа к каким-то конкретным изменениям среды, мы можем по ней судить о состоянии растения: подкармливали его, замерзало ли оно зимой, достаточно ли ему воды… А это, в свою очередь, поможет принять важные практические решения. К примеру, весной можно с помощью прибора исследовать лист клубники и ответить на вопрос, какой будет урожай.

Иван Сергиенко
Иван Сергиенко
За рубежом такие приборы оцениваются в стоимость микроавтомобиля. У нас же есть возможность изготавливать его за 300 долларов. Сейчас несколько десятков таких образцов мы направили в хозяйства, готовые с ними экспериментировать. Украинские фермеры заинтересованы в приборах, которые помогли бы им точно знать, что и в каком количестве нужно каждому участку земли.

Мы передали прибор также в институт Таирова, который в Крыму занимается виноградарством. Каждый литр воды на крымской земле — на вес золота. К счастью, виноград, как человек, — если много выпил, ему плохо. А при водном дефиците в 10 процентов виноград чувствует себя комфортно. Прибор как раз и позволяет поддерживать полив в оптимальном состоянии. То есть экономить воду и создавать идеальные условия для развития растения.

В Институте кибернетики хотят упростить пользование прибором так, чтобы фермеру вообще не нужно было анализировать кривую — пользователь должен прочитать на панели прибора конкретную рекомендацию, например: «прекратить полив», «растение нуждается в подкормке фосфором», «в растении развивается рак».

Уверен, что в приборе заложена масса других возможностей, которые еще предстоит обнаружить. Пока мы работаем над тем, чтобы довести его до размеров мобильного телефона. Для больших хозяйств предусмотрено создание радиоканала и навигационной системы, чтобы при больших площадях не пришлось ходить с ним по полю, а можно было бы принимать сигналы через спутник прямо на пульт, стоящий в хозяйстве.

Однако беда в том, что сегодня в Украине очень трудно перейти от создания десятка приборов на базе института к промышленному производству тысяч образцов для массового использования. Неужели и нам придется, как сегодня это происходит довольно часто, обращаться в Китай, чтобы там наладили его промышленное производство? А потом будем покупать приборы в Поднебесной…

Диагностика по капиллярам

 Диагноз по капиллярам
Диагноз по капиллярам
В отделе управляющих машин и систем Института кибернетики НАН Украины проведена перспективная работа по визуализации нарушений микроциркуляции с помощью цифровой оптической капилляроскопии. Перевод этой фразы на доступный язык означает, что украинскими кибернетиками создан аппарат, позволяющий фиксировать и анализировать циркуляцию крови по мельчайшим капиллярам. Причем не требуется никакого вмешательства в организм пациента — достаточно пальцы руки положить под микроскоп, и на дисплее врач увидит картинку капилляров, увеличенных в 100, 200, 400 раз, которая расскажет ему о многом.

Состояние системы микроциркуляции применяется при обследовании людей, испытывающих на себе влияние стрессовых, геомагнитных, температурных, метеорологических, вибрационных факторов. Прибор незаменим для контроля и дозирования системы физических нагрузок во время спортивных тренировок.

Его удобно применять при профосмотрах у водителей, железнодорожников, летчиков, космонавтов и прочих лиц, связанных в силу своей профессии с фактором повышенного риска. Он применяется в медицине катастроф и в реанимационных отделениях для контроля уровня восстановления кровотока после критических состояний. Ученые уверены: разработка может принести большую пользу в медицине. Важно, что это уже действующий диагностический аппарат.

Чтобы киевские дома не поскользнулись на плывунах

Василий Дейнека
Василий Дейнека
Академик Василий Дейнека, завотделом прикладной математики и информатики, рассказал, что в Институте кибернетики совмест­но с ученым-геологом академиком Вячеславом Шестопаловым создается система для трехмерного моделирования процессов в грунтах. Она предназначена для вычисления движения жидкостей при различных режимах в почве, температурных характеристик, деформаций, массопереноса...

Когда перед вычислителями ставятся задачи такого колоссального объема, то обычными средствами и на простых компьютерах их не решить. Здесь на помощь приходят суперкомпьютеры. Именно за такую работу взялись ученые в связи с большим строительством в Киеве. Сейчас, когда определяют место для нового дома в городе, как правило, интересуются только видом из окна да удобством коммуникаций. О явной недостаточности такого подхода свидетельствуют хотя бы те гигантские трещины, которые расчленяют, к примеру, здание библиотеки имени Вернадского. Таких примеров в столице можно привести немало…

Чтобы определить, какой этажности в данном месте можно строить здание, как нагружать почву и на какую глубину уходить под землю, нужно провести основательные обследования и выяснить, что будет перекрыто под землей и как это скажется на подземной обстановке.

В Институте кибернетики этими проблемами начали заниматься лет 30 назад. Но тогда рассматривался весьма ограниченный круг вопросов: нужно что-то построить — проводили исследование для локального участка и по упрощенной схеме. Для этого математики разработали специальные методы. Но опыт многих городов мира показывает, что задачу полноценно нельзя решать только для ограниченной территории — показателен пример Мехико, в котором из-за откачки воды из-под города начали проседать небоскребы. Чтобы подобная участь не постигла киевлян, нужно провести масштабные исследования всего Киева и понять, к чему вообще ведет высот­ное строительство. Нужно понять, где можно строить, а где нельзя.

Для этого необходимо пробурить и взять пробы (анализы грунта) с глубины до 700 метров в определенной последовательности. Чтобы не было никаких сомнений в четкости прогноза, для Киева такую работу нужно (в оптимуме) провести на площади 180 на 240 километров. Это позволит создать математическую модель, в которой будет до миллиона переменных и множество ограничений. Уже созданы математические методы, позволяющие справиться с такой сложнейшей задачей. Для ее решения нужна колоссальная память и супервысокая скорость вычислений — триллионы операций в секунду. Украинские кибернетики обладают всем необходимым для выполнения подобных расчетов.

Остановка за малым — нужны средства, чтобы прорыть шурфы, взять пробы и дать кибернетикам исходные данные для вычислений. Начинать эти исследования, поначалу хотя бы для некоторых районов Киева, необходимо уже в самое ближайшее время. Тогда мы будем планировать развитие города не вслепую, как сейчас, а сознательно и на научной основе.

Кластеры решают экономические задачи

Несколько лет назад в Институт кибернетики обратилась японская фирма Вакон. Япон­цы поставили перед киевлянами конкретную экономическую задачу: как лучше наладить продажу электрической энергии, в какое время суток, какова должна быть оптимальная цена и каким потребителям ее следует распределять в первую очередь? Казалось бы, задача несложная. Но в действительности проблема очень непростая. Кстати, она весьма остро стоит и у нас. В Украине производят электроэнергию и продают ее в различные страны. Но верно ли назначается при этом цена и правильно ли продавать электроэнергию по одной стоимости в различное время суток?

Так, вечером электроэнергии нам самим не хватает, а, например, с часу ночи до шести утра, ее избыток. Так почему бы не установить в домах счетчики, которые считали бы электроэнергию по разной цене: ночью — по совсем низкой, утром и днем, когда работает промышленность, — дороже, и совсем по высокой цене в прайм-тайм, когда все включают телевизоры, компьютеры, лампочки и так далее.

Тогда многие энергоемкие производства стали бы больше использовать электроэнергию ночью, аккумуляторы электромобилей заряжали бы также ночью, и не исключено, что именно низкая цена ночного электричества сделала бы их более популярными. Такие же условия следовало бы выставить и на внешнем рынке: хотите дешевую электроэнергию, покупайте ее у нас ночью. Это поможет ликвидировать проблемы, возникающие у нас самих со снабжением электроэнергией в часы пик.

Сделать счетчики, которые начисляли бы электроэнергию по разной цене в зависимости от времени суток — не проблема. Что же мешает в ближайшее время внедрить эту систему не только японцам, но и нам?..

Вместо послесловия

— В то же время информатизация у нас нередко натыкается на явное равнодушие или противодействие, — подытожил Иван Сергиенко. — Считаю, что это направление заслуживает того, чтобы в государстве был создан специальный орган, занимающийся его проблемами. Когда-то при президенте существовало Агентство по информатизации Украины, которым руководил профессор Матов. Его критиковали, но все же тогда было сделано очень многое. Теперь в оставшемся от него департаменте работают 25 человек. Они реально на ситуацию не влияют. С моей точки зрения, в ближайшее время нужно создать отдельное Министерство информатизации...

Оставайтесь в курсе последних событий! Подписывайтесь на наш канал в Telegram
Заметили ошибку?
Пожалуйста, выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter
Добавить комментарий
Осталось символов: 2000
Авторизуйтесь, чтобы иметь возможность комментировать материалы
Всего комментариев: 0
Выпуск №15, 21 апреля-27 апреля Архив номеров | Содержание номера < >
Вам также будет интересно