Читайте интервью с проректором по инновационной деятельности, директором Института микроприборов и систем управления имени Л.Н. Преснухина, доктором технических наук, доцентом Алексеем Леонидовичем Переверзевым. Он рассказал о достижениях, основных направлениях исследований и задачах Института МПСУ.
Фотограф: Никита Потримайло
– Институт МПСУ создали полтора года назад. Какие значимые результаты работы Института в области образования и науки стоит отметить?
– Полтора года – приличный срок, но и сделать удалось многое, например, в области образования:
• совместно с предприятиями-партнёрами Институт МПСУ провёл экспертизу учебных планов. В результате в соответствии с требованиями ФГОС3++ и рекомендациями к учебным планам от Association for Computing Machinery было актуализировано 3 учебных плана и 40 рабочих программ;
• разработан новый профиль бакалавриата для очно-заочной формы обучения «Проектирование и эксплуатация IT-инфраструктуры». Данный профиль соответствует запросам национальной программы «Цифровая экономика» по подготовке IT-специалистов и ориентирован на использование онлайн технологий. Первый набор будет осуществляться в этом году;
• заключены соглашения о партнёрстве с ООО «Микролит», АО «Завод Протон», АО «ЗИТЦ» о предоставлении оборудования и расходных материалов для образовательного процесса, участии сотрудников предприятий в образовательной деятельности, поддержке стартапов студентов;
• в 2018 году впервые Институт МПСУ совместно со «Смарт-парком» провёл летнюю школу «От физики к программированию». Для 20 школьников Институт МПСУ провёл три учебных модуля: «Строим микропроцессор», «Программируем радио», «Элементы систем управления и робототехники», в этом году в школе примет участие наш коллега Юрий Панчул – старший инженер по проектированию и верификации интегральных схем компании Wave Computing (США);
• открыт и оснащён Центр компетенций по сквозному проектированию радиотехнических и информационно-управляющих систем, в котором уже начали работу победители конкурса «Молодой инноватор».
В области научно-технической деятельности наиболее значимым для нашего коллектива результатом является освоение технологий проектирования и производства СВЧ-техники K-диапазона. Ранее мы создавали устройства, функционирующие не выше К-диапазона, например, на стандартной частоте для автомобильных радиолокационных систем – 24 ГГц. Сейчас освоены и доведены до серийного производства изделия для систем связи с несущими частотами более 30 ГГц.
– Одна из основных задач создания институтов – вывод отношений с промышленными партнёрами на новый уровень. Расскажите о ваших стратегических партнёрах. Какое участие предприятия-работодатели принимают в научно-образовательном процессе?
– Первая категория предприятий-партнёров нашего института – это центры проектирования радиоэлектронной аппаратуры: АО «ЗИТЦ», АО «НТЦ ЭЛИНС», АО «НИИ Микроприборов», АО «Субмикрон». Для таких центров мы реализуем профили в бакалавриате, направленные на формирование компетенций, необходимых для самостоятельного проектирования узлов радиоэлектронной аппаратуры, а также специализированные программы магистратуры, формирующие компетенции, необходимые для самостоятельного проектирования приборов и систем. Основой обучения на всех уровнях подготовки является проектный подход.
Сотрудники предприятий активно участвуют в образовательном процессе: проводят факультативы, консультируют во время практики и подготовки выпускных квалификационных работ. Есть и совместители, которые проводят практические занятия и читают лекции. Традиционно наибольшее количество таких преподавателей работает в АО «НТЦ ЭЛИНС».
Кроме этого, совместно с НПК «Технологический центр» ведётся разработка лабораторного практикума по дисциплине «Цифровая схемотехника» в системе автоматизированного проектирования (САПР) «Ковчег» для программ бакалавриата. Запланирована разработка ещё двух лабораторных практикумов для бакалавриата и магистратуры. Внедрение данных практикумов усилит особенность образовательных программ Института МПСУ – ориентированность на проектную деятельность на стыке нескольких областей знаний, необходимых для проектирования радиоэлектронных устройств от компонентной базы до аппаратуры.
Вторая категория предприятий-партнёров – это заводы, производители радиоэлектронной аппаратуры. На таких предприятиях востребованы высококвалифицированные техники, способные автоматизировать измерения и испытания, анализировать результаты, выявлять и устранять неисправности изделий предприятия. В этой области нашими партнёрами являются АО «Завод Протон», АО «Завод «Компонент», АО «НТЦ ЭЛИНС», предприятия обеспечивают студентов местами практики, актуальными темами технических проектов и выпускных квалификационных работ.
Наш институт традиционно имеет тесные связи с промышленностью, поэтому мы ставили перед собой цель не только вовлечь коллег из промышленности, но и расширить область применения разработок института, в частности, в области электроники для сельского хозяйства и автомобильной промышленности. Например, за последний год у нас появился новый партнёр в области сельского хозяйства – Всероссийский институт механизации, с коллегами из данного федерального исследовательского центра мы прорабатываем совместный проект, связанный с цифровым сельским хозяйством.
– Каковы основные направления исследований и разработок Института МПСУ? Участвуют ли студенты в научно-техническом творчестве?
– Научная школа нашего института основана более 50 лет назад Л.Н. Преснухиным и всё время находится в непрерывном развитии под руководством выдающихся учёных и конструкторов, таких как В.А. Бархоткин, Ю.В. Савченко и многих других. Коллектив института обладает уникальным набором междисциплинарных компетенций, благодаря которым в настоящий момент в серийное производство внедрено более 50 информационно-управляющих и радиотехнических систем различного назначения. Основными направлениями исследований являются:
• антенно-фидерные и приёмо-передающие устройства, включая активные фазированные и цифровые антенные решётки;
• интегрированные и распределённые вычислительные платформы, обеспечивающие работу с большими объёмами данных в режиме реального времени, включая мультипроцессорные системы на основе процессоров цифровой обработки сигналов, микроконтроллеров, программируемых, полузаказных и заказных интегральных схем;
• алгоритмы цифровой обработки видео- и радиолокационной информации, включая синтез радиолокационных изображений, обнаружение и сопровождение объектов;
• алгоритмы управления, включая управление двигателями и приводами робототехнических комплексов.
Указанный опыт является основой для развития профессиональной среды, а также подготовки кадров, основанной на принципе вовлечения обучающихся в проектную деятельность. В Институте МПСУ работают 75 преподавателей и порядка 200 инженеров и научных сотрудников. Они ежегодно предлагают актуальные темы исследований для студентов, а также 30-40 рабочих мест для практики студентов и аспирантов. На практике все обучающиеся вовлечены в реальные проекты. В бакалавриате студенты проектируют часть программно-аппаратного продукта, в магистратуре могут отвечать за создание изделия в целом. Важно, что ребята получают возможность пройти весь цикл создания нового продукта – от создания экспериментального образца до организации и проведения испытаний опытного образца изделия. Часть выпускников ежегодно остаётся работать в нашем НИИ «Вычислительных средств и систем управления», эта категория сотрудников получает уникальную возможность участвовать в постановке своих разработок в серийное производство на заводах АО «Завод Протон», АО «Завод «Компонент» и других.
– Какие разработки стоит отдельно отметить?
– Безусловно, каждая разработка, выполненная научными коллективами нашего института, по-своему интересна. Остановлюсь на трёх: допплеровском измерителе скорости сноса, модуле технического зрения и компактном радиолокаторе.
Допплеровский измеритель скорости сноса вертолёта – это бортовое радиолокационное устройство для автоматического измерения составляющих вектора скорости. По точностным и массогабаритным характеристикам устройство превосходит известные аналоги и способно работать над сушей и водной поверхностью на высоте до 6000 м. Имеется возможность для дальнейшей компактификации для размещения на борту крупных квадрокоптеров. Помимо этого, после некоторой модификации измеритель можно использовать в контуре управления посадкой летательного аппарата на неровные и движущиеся поверхности. Работа выполнена коллективом под руководством начальника отдела Д.Н. Скобелева.
Модуль технического зрения для навигации и ориентирования для подводных и беспилотных летательных аппаратов. Данное устройство позволяет решить задачу достаточно точного позиционирования объектов в пространстве в условиях отсутствия глобальной спутниковой навигации. Новизна технических решений заключается в алгоритмах цифровой обработки изображений. Модуль в реальном времени обрабатывает данные с видеосенсора, корректирует изображение, распознаёт объекты на нём, прогнозирует траекторию движения аппарата и вырабатывает управляющие воздействия. Технология требует сравнительно малой вычислительной мощности, что позволяет применять её в малогабаритных устройствах. Разработка выполнена коллективом под руководством к.т.н., доцента А. В. Шипатова.
Разрабатываемый компактный радиолокатор с синтезированной апертурой предназначен для размещения на беспилотном летательном аппарате и ориентирован на решение задач сельского хозяйства: мониторинг процесса вегетации агрокультур, влажности и структуры почвы, прогнозирование и предупреждение засухи и неурожая. Идея заключается в том, что беспилотный летательный аппарат (БПЛА) с локатором на борту совершает облёт территории, накапливая большой объём радиолокационных данных, последующая обработка которых позволяет определить ряд важных характеристик растительности и почвы, например, радиолокационный индекс вегетации. Используя эту информацию совместно со статистикой по конкретному региону, можно гарантированно своевременно собрать урожай, что обеспечит сокращение потерь на 10-15 процентов. Фактически мы создали технологию для БПЛА, которая применима для решения широкого круга задач: дистанционное зондирование земной поверхности, мониторинг протяжённых объектов, контроль состояния труднодоступных конструкций, картографирование местности с большим разрешением, составление цифровой модели рельефа и 3D карт местности. Работа выполнена коллективом под руководством заместителя директора института, начальника отделения, к.ф.-м.н., доцента К.С. Лялина.
– Какие задачи Вы ставите перед своим коллективом на ближайший учебный год?
– В области научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ – это подготовка и запуск совместно с партнёрами нескольких комплексных проектов, реализация которых выведет наш коллектив на новый уровень проектирования и обеспечит микроминиатюризацию многофункциональных изделий, а их серийное производство позволит загрузить оборудование практически всей инновационной инфраструктуры университета.
В области производства – это развитие новой площадки опытного производства радиотехнических систем на базе АО «Завод Протон».
В области образования – совершенствование образовательных программ, в том числе за счёт партнёрства с производителями электронных компонентных баз (ЭКБ), измерительной техники и САПР, а также ведущими предприятиями отрасли. В частности, уже запланировано открытие учебного центра Altium и совместной лаборатории с АО «Радиотехнический институт имени академика А. Л. Минца».
– В марте в вашем институте открылась учебная лаборатория YOUlab, созданная совместно компанией НТЦ ЭЛИНС. Расскажите подробнее об этой уникальной для МИЭТа лаборатории. Много ли студентов уже начали заниматься в новых классах?
– YOUlab открылась в рамках студенческого Центра Компетенций по сквозному проектированию радиотехнических и информационно-управляющих систем и в настоящее время реализует три курса, на которых занимаются 30 студентов: «Робототехнические системы», «Web-приложения», «Компьютерное зрение». В ближайшее время начнутся занятия по курсам «Цифровая обработка сигналов на программируемых логических интегральных схемах» и «Автоматизация тестирования». В целом данная лаборатория ориентирована на программные решения различных задач в области робототехники. Планируется, что до конца 2019 года ребята покажут на практике результаты своей работы. Кроме актуальной тематики лаборатория интересна тем, что факультативы в ней проводят специалисты-практики из АО «НТЦ ЭЛИНС», что не только полезно обучающимся, но и расширяет компетенции университета в целом.
Напомню, что Центр компетенций – это две хорошо оборудованные аудитории 3208 и 3209, в которых обучающиеся могут как реализовать свои идеи, так и принять участие в решении задач, сформулированных партнёрами университета. В центре имеется измерительное оборудование, САПР, инструменты для прототипирования, обеспечивающие решение всего комплекса задач, возникающих при проектировании электронной аппаратуры и программного обеспечения. Помимо университета в оснащении центра приняли участие наши партнёры – АО «НТЦ ЭЛИНС», АО «Завод Протон», АО «Микролит», National Instruments. Партнёры также обеспечивают проекты центра комплектующими и необходимыми услугами по изготовлению печатных плат, деталей и корпусов.
Мы изначально предполагали несколько форматов проектной работы обучающихся в рамках Центра: реализация инициативных проектов в результате конкурсного отбора, решение задач, сформулированных партнёрами, факультативы в лабораториях Центра. Осенью 2018 года был запущен конкурс «Молодой инноватор», очный этап которого прошёл в марте 2019 года при участии технологических партнёров. Было подано 23 заявки, из них 10 были рассмотрены очно, в итоге жюри приняло решение поддержать четыре проекта: «Использование AR технологии в образовательном процессе», «Разработка программно-аппаратного модуля дистанционного мониторинга наполненности промышленных контейнеров», «Удалённое управление световым оформлением», «Многофункциональный портативный контроллер-кольцо Gecon». С апреля четыре команды из двух-трёх человек каждая приступили к работе с консультантами Института МПСУ. Впереди создание прототипов и подготовка заявок на конкурс ФСИ «УМНИК». Осенью мы планируем объявить несколько конкурсов на решение задач в интересах АО «НИИМА Прогресс» и АО «Субмикрон».
Кроме проектной работы аудитории центра используются для реализации программ дополнительного образования. Например, этой весной мы разработали и провели новую программу по проектированию систем на кристалле на примере процессорного ядра «Кролик» Зеленоградской компании КМ-211. На этой программе обучались сотрудники предприятий и более 20 студентов различных курсов университета. Также был реализован совместный с ТЦ МИЭТ факультатив «Высокопроизводительные вычислительные системы», лекции читал один из создателей микропроцессорной архитектуры «КОМДИВ» С.Г. Бобков. Так что организационной работы у руководителя центра, д.т.н., доцента А.Н. Якунина хватает.
– На базе университета в 2018 году был создан Центр НТИ «Сенсорика». Вы возглавляете в нём один из научно-образовательных центров (НОЦ). Не могли бы Вы рассказать об этом подробнее? Какие проекты планируете реализовать там? Или уже реализуете?
– Если быть точным, НОЦ «Интегрированные цифровые сенсорные системы» возглавляет к.ф.-м.н., доцент К.С. Лялин. Я принимаю участие в организации работ по всем проектам нашего НОЦ, но всё же моя задача в рамках Центра Компетенций НТИ имеет более общий характер – это курирование вопросов развития инновационной инфраструктуры, соответствия проектов тематике Центра и их коммерциализация.
Основная цель создания центра НТИ заключается в создании условий по внедрению разработок учёных нашего университета в гражданский сектор экономики. Например, одним из проектов НОЦ «Интегрированные цифровые сенсорные системы» является разработка сенсорных средств для систем содействия водителю, беспилотных и робототехнических систем. Статистика дорожно-транспортных происшествий показывает, что причиной значительного количества аварий является физическое состояние водителя, поэтому в рамках данного проекта мы начали разработку уникального радиолокационного сенсора для непрерывного бесконтактного мониторинга состояния водителя.
Согласно прогнозам, недавно опубликованным в отчёте новостного агентства Reuters, рынок технологий автоматизированного управления автомобилем и помощи водителю к 2020 году составит 25 миллиардов долларов. В отечественных автомобилях подобные системы массово пока не внедряются, но в последующие лет пять это произойдёт, и у центра НТИ есть возможность выйти на рынок с конкурентоспособными решениями в данной области.
– В рамках НТИ планировалось решать задачи для технологических партнёров в кооперации с предприятиями в рамках консорциума. На данный момент в работе уже есть заказы от партнёров?
– Да, задачи от партнёров уже есть, их наличие было условием участия в конкурсе на создание Центра Компетенций НТИ. Однако мы пытаемся устанавливать новые контакты и искать задачи, которые мы могли бы решить совместно с новыми партнёрами. В текущих условиях быстро меняющегося мира требуется постоянный обмен информацией и выигрывают те структуры, которые способны привлечь к формулированию и решению задач максимально широкий круг специалистов, включая студентов. Последние, будучи свободными от «груза проблем» отрасли, могут предложить что-нибудь совершенно необычное и даже прорывное.