Математика как инструмент. Ее средствами ИПУ РАН много чем управляет

9 июня 2024 6 мин.

За несколько месяцев до начала Второй мировой войны решением Совнаркома СССР был создан Институт автоматики и телемеханики Академии наук СССР. Так до 1960-х годов звали нынешний Институт проблем управления им. В.А.Трапезникова РАН, отмечающий в наши дни свое 85-летие.
Директором-основателем этого детища АН СССР стал академик Виктор Сергеевич Кулебакин — военный летчик в годы Первой мировой войны, основатель отечественной авиационной электроэнергетики.
Нынешний (восьмой) директор ИПУ РАН академик Дмитрий Александрович НОВИКОВ (на снимке) — специалист в области управления междисциплинарными системами (организационно-техническими и другими, включающими человека и технику), автор более 500 научных работ.
В институт, на базовую кафедру, Дмитрий Александрович пришел в 1989 году студентом Физтеха. На пятом курсе был взят на полставки инженером в лабораторию. Там он готовил диплом, со временем защитил кандидатскую и докторскую диссертации, стал главным научным сотрудником, а спустя годы возглавил ИПУ РАН. В его трудовой книжке лишь одна запись о месте работы.
— С какими целями образовали институт, какие задачи перед ним ставили?
— 1930-е годы были уникальными в истории нашей страны. Индустриализация потребовала массового создания технических вузов и исследовательских институтов, ориентированных на развитие фундаментального знания, способствующего развитию промышленности.
И едва ли не в первую очередь требовалось разработать всевозможные системы управления на основе продвинутой математической составляющей. С тех пор строгий математический подход к задачам управления стал нашей сильной стороной.
Заслуга в этом принадлежит еще Кулебакину: он пригласил в открывшийся институт двух известных всей стране математиков — академиков Н.Н.Лузина и А.А.Андронова. Выигрыш оказался двойной: и за счет получения прорывных результатов, и за счет повышения уровня математических знаний сотрудников.
В годы Великой Отечественной институт (в нем оставалось всего несколько десятков сотрудников) эвакуировали в Ульяновск, где он размещался чуть ли не в избе. На чудом сохранившемся снимке тогдашний директор будущий академик Б.Н.Петров и будущий академик и директор В.А.Трапезников отправляются на лодке за дровами для института — и такое было в нашей истории.
Однако и в этих условиях продолжались необходимые фронту работы, например, изобретение противоминных средств, автоматизация производства патронов и снарядов.
В начале 1950-х годов институт стал осваивать космическую тематику, создавал, в частности, для С.П.Королёва, системы управления знаменитой «семерки».
И сегодня вместе с ведущими предприятиями космической отрасли продолжает разрабатывать это направление, чем и гордятся все поколения наших сотрудников. Не без их участия на орбиту отправились «Союзы», «Ангара», и на защиту Отечества встал «Сармат».
При академике Трапезникове, в 1960-е годы, институт внес значительный вклад в управление подводными лодками. Мы и сегодня активно работаем в интересах флота.
Еще один важный этап нашей работы, начавшийся в 1980-е годы, — освоение атомной тематики. Институт стал головной организацией СЭВ (Совета
экономической взаимопомощи) по вопросам разработки автоматизированных систем управления технологическими процессами атомных электростанций. Отмечу, что наши программные продукты до сих пор стоят на действующих АЭС. Это направление успешно развивается и сегодня.
— Как получилось, что ИПУ РАН стал носить имя академика Трапезникова?
— Академик Вадим Александрович Трапезников возглавлял Институт более трети века — с 1951-го по 1987-й. Думаю, это был самый яркий период развития теории управления и ее многочисленных приложений.
В 1960 году в Москве прошел Первый Конгресс Международной федерации автоматического управления. В его организации и проведении институт принимал активное участие.
На 1950-е годы и последующие несколько десятилетий пришелся расцвет математической теории управления в нашей стране и мире. Время триумфальных достижений в создании автоматизированных систем в самых разных отраслях производства, например, непрерывные процессы в нефтехимии и металлургии, авиации, космосе и на флоте.
При Вадиме Александровиче институт вырос и получил, без преувеличения, мировую известность. Наш директор, заместитель председателя ГКНТ, был крупной личностью, одним из ведущих организаторов науки. Недаром этот период у нас называют «эрой Трапезникова». А я, в то время студент, видел директора лишь издали.
— Чем славен ИПУ РАН сегодня?
— Управление — целенаправленное воздействие на объект, чтобы изменить его состояние и улучшить. Это и есть оптимизация. Некоторые задачи управления, даже классические, сводятся к оптимизационным, и математики знают, как их решать. Таков фундаментальный подход, порождающий множество частных результатов.
Еще одно, крайне важное, с моей точки зрения, фундаментальное направление — модели управления сплошными средами, когда мы пытаемся организовать смесь газа, жидкости и твердых частиц, для чего строим термодинамическую модель. Этот подход имеет массу важных приложений.
Например, задача размещения нефтяных скважин с условием максимальной отдачи нефтеносного района. Мы управляем — закачиваем в скважины определенные объемы растворов под необходимым давлением.
Дальше, как и положено, начинаются взаимодействие жидкости, газа, твердых частиц и их фильтрация через породы. Так фундаментальное знание содействует решению прикладных инженерных задач.
Одно из наших успешно развивающихся направлений — геологоразведка. Когда точное измерение гравитационного, магнитного поля Земли и его градиентов позволяет решать задачи навигации подвижных объектов и геологоразведки. Работы наших сотрудников вместе с африканскими коллегами помогли открыть крупные месторождения золота.
Предмет нашей особой гордости, безусловно, — это работы в интересах обороны и безопасности. Скажу лишь, что Соединенные Штаты, Европа и даже Япония включили нас в свои санкционные списки.
На мой взгляд, это — признание заслуг ИПУ РАН, объективная оценка институтских прикладных результатов.
— Дмитрий Александрович, вы семь лет возглавляете институт. Каким бы вы хотели видеть его дальше, к очередному юбилею или круглой дате?
— Пожалуй, можно выделить два направления. Начну с научного. Считаю, что институт просто обязан сохранять свою математическую базу — она обеспечивает наше развитие.
Необходимо поддерживать диверсификацию прикладных отраслей, то есть мы должны «уметь управлять всем». Конечно, не каждым конкретным объектом, а их классами. Потому математическое обеспечение должно быть универсальным, но с учетом детализации.
Уверен, что в ближайшее десятилетие в качестве объектов управления «выстрелят» живые и социальные системы. Мы получаем знания, как устроены живые системы, начиная с клетки и заканчивая популяцией. И каждый из этих объектов нужно организовать.
Так же, как и социальные системы. Мы видим, насколько важными становятся сегодня технологии информационного управления обществом, социальными группами разного масштаба и направленности, как расширились возможности и инструментарий такого рода управления. И понимаем, насколько это опасно. Поэтому в опережающем порядке следует распространить теорию управления и на эти классы систем тоже.
При этом необходимо поддерживать и развивать тесные связи с учеными, работающими в этой области. Нельзя управлять, не зная глубоко, как устроен объект, на который воздействуешь. Поступить так, не понимая этого, —
вызвать появление «эффективного менеджера». А ему все равно за что браться: сегодня — за науку, завтра — за сельское хозяйство…
В рамках здравого смысла управлять нельзя. Человек, который эту задачу решает, всегда должен знать и глубоко осознавать, чем он управляет. Иначе получается то, что получается.
Второе направление — организационное. Слава Богу, что нашему большому институту удалось более-менее поправить возникший в результате перестройки и последующих тяжелых лет возрастной дисбаланс. Мы помолодели: средний возраст сотрудников снизился, сейчас он меньше 50 лет. У нас более 250 молодых ученых и специалистов.
Не менее важен организационный аспект — «дух ИАТа» (Института автоматики и телемеханики). Ему всегда была свойственна атмосфера открытости, доброты, порядочности во взаимоотношениях между сотрудниками всех без исключения категорий. Работа каждого ценна и важна.
«Дух» этот — плод многолетних трудов моих великих предшественников: Вадима Александровича Трапезникова, Ивери Варламовича Прангишвили и др. Считаю это очень важным, и наша задача — сей дух сохранять. Чтобы всем нам завтра хотелось идти на работу.