ДОРОГУ ОСИЛИТ ИДУЩИЙ

25 августа исполняется 60 лет директору Конструкторско-технологического института научного приборостроения СО РАН (КТИ НП), Заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук профессору Юрию Васильевичу ЧУГУЮ. В канун своего юбилея ученый рассказывает читателям «НВС» о деле, которому посвятил жизнь.

Первые шаги

Начиналось все в городе Приморско-Ахтарске — небольшом уютном городке на берегу Азовского моря, в 150 км от Краснодара. Родился я в год Великой Победы, чем всегда очень горжусь. Папа, Василий Григорьевич, фронтовик, оборонял Грозный. Мама, Анфиса Ефимовна, сначала была домохозяйкой, а когда мы подросли с братом, окончила курсы медсестер и многие годы проработала лаборантом в санэпидемстанции. В те далекие 50-60-е годы многие родители страстно мечтали, чтобы их дети стали инженерами — уж очень престижной была эта профессия в то время. Школу я окончил на отлично, и вот встал передо мной извечный вопрос: куда пойти учиться дальше? Учитель физики Борис Петрович Недилько дал мне совет — поступай в университет. Но вот вопрос — в какой? Все решилось быстро. Буквально в мае месяце 1963 г. по телевидению был показан фильм о новосибирском Академгородке и НГУ — университете совершенно нового типа. После просмотра фильма я уже не колебался и объявил свое решение родителям: еду поступать в НГУ.

Студенческие годы 1963-1968 гг. запомнились напряженной учебой и студенческими отрядами. Именно с 1963 г. НГУ начал набирать обороты: резко был увеличен набор на физфак (до 200 чел.). Уже в следующем году мы переселились в новое общежитие № 5 (в знаменитую физфаковскую «пятерку») на Пирогова. Здесь в 1967 г. началась наша семейная жизнь с моей избранницей Верочкой, тоже родом из Приморско-Ахтарска. Уже с третьего курса нам читали лекции по специальностям. Я выбрал кафедру «Автометрия» (на базе Института автоматики и электрометрии СО АН СССР). Директором ИАиЭ был чл.-корр. Константин Борисович Карандеев. Он организовал этот Институт, пригласив ведущих, а также молодых перспективных специалистов из Львова, Москвы и других городов.

Выбор цели

Год 1967-й стал переломным для ИАиЭ. Новым директором института был назначен 36-летний д.ф.-м.н. Юрий Ефремович Нестерихин, специалист в области плазмы и ее диагностики различными методами (в т.ч. оптическими, лазерными). Обаятельный, весьма раскованный (любитель рассказывать острые анекдоты), но вместе с тем, безусловно, волевой, решительный, амбициозный (и, как оказалось позже, очень энергичный) — таким он предстал перед коллективом ИАиЭ (о чем возвестил каждую лабораторию выстрелами из стартового пистолета в новогодний институтский вечер).

Начался процесс резкого обновления тематики. Лазерную тематику в ИАиЭ принес к.т.н. Вольдемар Петрович Коронкевич, приглашенный Юрием Ефремовичем из СГНИИМ. Из лаборатории бионики, в которой я стажировался, выделилась группа 9-5 под руководством к.т.н. Петра Емельяновича Твердохлеба, энергичного и целеустремленного старшего научного сотрудника, талантливого организатора. И вот наступил звездный час для нас, молодых.

Как-то неожиданно в нашем научном обиходе появилось слово «голография». Носились идеи распознавания образов (например, букв и более сложных объектов) на основе согласованной фильтрации. Первые эксперименты в этом направлении были сделаны уже в 1967-1968 гг. руками Игоря Гибина, пришедшего в ИАиЭ на дипломное проектирование из НЭТИ, и неукротимого Нежевенко Евгения Семеновича — генератора многих идей. Надо было видеть энтузиазм, наши горящие глаза и нашу реакцию, когда впервые удалось получить голограмму и восстановить из нее записанное изображение, когда впервые увидели корреляционную точку, яркость которой свидетельствовала о степени близости двух объектов.

Кроме голографии, на жизнь научной группы П. Твердохлеба значительное влияние оказали уже известные идеи параллельной обработки информации когерентно-оптическими средствами на базе оптического преобразования Фурье. Спектр Фурье отныне для нас существовал не только на бумаге, как результат расчетов, а совершенно реально — в задней фокальной плоскости объектива.

Достаточно быстро в тематике группы 9-5 сформировалось два направления Фурье-оптики: голографическая память и оптическая обработка информации. Ввиду особой важности работ в АН СССР существовал Координационный план по проблеме «Фундаментальные основы памяти и оптической обработки информации», который курировал академик А. Прохоров. Тематическая группа 9-5 была преобразована в лабораторию оптической обработки информации под руководством П. Твердохлеба, научного и организационного «мотора» всех последующих дел. Так получилось, что лидером работ в области голографической памяти стал Игорь Гибин (к которому несколько позже подключился Женя Пен, выпускник НГУ), а лидером работ в области оптической обработки информации — Евгений Нежевенко, с которым я на первых порах работал вместе. За короткий срок лаборатория стала ведущей в СССР и весьма известной в мире своими работами.

Многоликая оптика

Сначала я исследовал новые возможности оптической обработки информации, которые открывались при использовании вместо полутоновых — двухградационных (бинарных) транспарантов, которые можно было использовать для ввода информации, фильтрации сигналов по заданному закону, а также для синтеза волновых фронтов сложной структуры. Затем увлекся матричными вычислениями, но уже с использованием средств некогерентной оптики, что было весьма неожиданно для моих коллег. Родилась идея перемножения трех матриц, причем с точностью вычислений почти на порядок выше, чем в когерентной оптике. Уже на очередном советско-американском семинаре по оптической обработке информации наряду с другими докладывались результаты и этой работы.

Успешная защита кандидатской диссертации меня вдохновила, но ненадолго. В какой-то момент я почувствовал кризис жанра. Здесь в очередной раз мне помог Его Величество Случай. Как-то мы с Игорем Гибиным поехали на НПЗ им. Ленина за некондиционной оптикой (о кондиционной оптике в то время и речи быть не могло: все жестко фондировалось). В проходной завода нас встретил строгий мужчина Бычков Рудольф Михайлович (как выяснилось позже — ведущий специалист по оптике на заводе), которому было поручено организовать наш визит. Он сразу же поинтересовался: «А чем, собственно говоря, вы занимаетесь, молодые люди?» «Фурье-оптикой», — был наш ответ. «Оптику, я, слава богу, знаю, но что-то о Фуревой оптике ничего не слышал». И мы с Игорем начали ему рассказывать о принципах и возможностях Фурье-оптики. И вдруг он неожиданно спросил: «А этой самой Фурье-оптикой вы можете измерить геометрические параметры микровинтов микроскопов БМИ, которые серийно выпускаются на НПЗ им. Ленина. Сейчас все замеры делаются вручную на универсальном микроскопе. Операция очень трудоемкая». «Надо подумать», — ответил я. Сама постановка задачи меня поразила. Работа настолько увлекла, что уже через месяц, благодаря плодотворным дискуссиям с В. Коронкевичем, удалось расшифровать дифракционную картину винта. После недолгих раздумий я решил всерьез и надолго связать свою научную деятельность с оптическим контролем.

С целью скорейшего внедрения результатов науки в производство по инициативе Ю. Нестерихина и Б. Галущака, директора НПЗ им.Ленина, решено было между ИАиЭ и НПЗ создать буферную организацию — межотраслевой конструкторский отдел (МКО) под руководством к.т.н. В. Никулина. Эта идея была поддержана руководством Миноборонпрома. Были выделены соответствующие средства, и МКО стал набирать обороты. В кратчайшие сроки совместно были созданы две модели лазерного дифракционного измерителя: ЛДИ-1А для измерения геометрических параметров резьбовых изделий и ЛДИ-1Б для измерения диаметров нитей, проволок, стекловолокон (с разрешением 0,1 мкм). На момент их создания технические характеристики измерителей ЛДИ соответствовали уровню лучших зарубежных образцов. Для нужд ряда предприятий оптической промышленности в 1983 г. впервые в СССР была выпущена первая промышленная серия измерителей ЛДИ, внедренных на Лыткаринском заводе оптических стекол (контроль технологических процессов при вытяжке волокон) и на НПЗ им. Ленина (контроль геометрических параметров микровинтов для серийных микроскопов БМИ). Руководителем всех этих работ со стороны МКО был все тот же Р. Бычков, разработчик «от бога». На базе МКО затем был создан Сибирский НИИ оптических систем (сейчас руководит д.т.н. И. Гибин), с которым мы продолжали сотрудничество (лаборатория Л. Финогенова) по созданию корреляционных измерителей для высокоскоростного контроля тел вращения на конвейере (гильз, патронов и т.п.).

Приборы для мирного атома

На рубеже 70-80 гг. на Новосибирский завод химконцентратов (НЗХК) председателем Отделения академиком Г. Марчуком был выброшен «научный десант» с целью ознакомления с актуальными научно-техническими проблемами завода и подключения к их решению Институтов Сибирского отделения. Среди участников десанта оказался и я. Заводу предстояло осваивать выпуск ядерных реакторов ВВЭР-1000, и среди прочих неотложных проблем была задача обеспечения 100 % контроля бесконтактными средствами диаметров тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ). Мы очень быстро подключились к ее решению. Уже в 1985 г. благодаря легендарной женщине- начальнику цеха 19 НЗХК Диане Федоровне Зенковой впервые в отрасли был запущен в промышленную эксплуатацию бесконтактный лазерный измеритель диаметров ЛДИ-1М в линии контроля диаметров тепловыделяющих элементов ТВЭЛ (взамен контактных средств).

Внедрение в отрасли бесконтактных оптико-электронных средств размерного контроля, по мнению специалистов Минсредмаша, равносильно было технической революции в метрологическом обеспечении производства ТВЭЛ. Ввиду особой важности работ по обеспечению бесконтактного контроля оптико-электронными средствами изделий атомной энергетики, в 1987 г. совместным приказом председателя СО АН СССР академика В. Коптюга и министра среднего машиностроения Л. Рябева была организована межотраслевая лаборатория технического зрения (ОНИЛ ТЗ), руководителем которой был назначен Ю. Чугуй. Лаборатория по существу является головным подразделением Росатома по разработке средств бесконтактного 100-процентного размерного контроля изделий атомной энергетики, что имеет первостепенное значение для повышения ее безопасности.

В период с 1991 г. по настоящее время в интересах атомной промышленности и других ведущих отраслей страны при финансовой поддержке ОАО «ТВЭЛ» Минатома РФ исследованы и разработаны высокоточные оптико-электронные методы 3D контроля (теневые, триангуляционные на основе структурного освещения и низкокогерентной интерферометрии) и на их базе создан ряд уникальных систем для 3D контроля геометрических параметров ТВЭЛ, дистанционирующих решеток, концевых изделий ТВЭЛ, а также для 3D контроля поверхностных дефектов ТВЭЛ. Технические характеристики созданных систем находятся на уровне лучших зарубежных образцов, а лазерная измерительная машина для 100 % трехмерного контроля дистанционирующих решеток не имеет аналогов в мире. Все эти измерительные средства успешно внедрены и эксплуатируются на атомных заводах ОАО «ТВЭЛ».

Директорами не рождаются

С момента основания Специального конструкторского бюро научного приборостроения как самостоятельной организации в 1972 г. научное руководство им осуществлялось Институтом автоматики и электрометрии, который фактически выполнял функции головной организации. На протяжении многих лет ИАиЭ и СКБ НП, будучи юридически независимыми, тем не менее функционировали во многом как единый организм. До моего прихода в активе совместных работ ИАиЭ и СКБ НП было два мощных проекта: автоматизация научных исследований на базе стандарта САМАС (руководители проектов от ИАиЭ и СКБ НП — Ю. Золотухин и О. Гусев) и система синтеза визуальной обстановки (соответственно А. Ковалев и В. Белов, а позднее Б. Долговесов и В. Буровцев). В 1987 г. новым директором ИАиЭ был назначен д.т.н. П. Твердохлеб, а я сразу с должности старшего научного сотрудника ИАиЭ был назначен начальником СКБ НП.

Коллектив конструкторского бюро я знал не понаслышке: в течение нескольких лет был секретарем партбюро объединенной партийной организации ИАиЭ и СКБ НП. Поэтому приходилось решать многие вопросы, оказывать помощь академику Ю. Нестерихину по обеспечению взаимодействия в деле реализации совместных проектов. К тому же в последние годы я уже плотно работал с этим коллективом по разработке корреляционных измерителей. Пригодился здесь, конечно, опыт руководства различными научно-техническими проектами, взаимодействия с заказчиками.

После преобразования в 1991 г. СКБ НП в Конструкторско-технологический институт удалось сделать немало в части постановки новых научных направлений, открытия новых лабораторий, укомплектованных высококвалифицированными научно-инженерными и конструкторскими кадрами. В результате стало возможным сократить срок сквозного цикла НИР — ОКР — пилотный образец до 1-1,5 лет. В настоящее время деятельность Института сфокусирована на решении научно-технических проблем в области оптических измерительных технологий, лазерных технологий, а также на создании конкурентоспособных уникальных Hi-Tech образцов для научных и промышленных применений.

Наука и практика

С 1990 г. совместно с ИАиЭ нами были развернуты работы в области лазерных генераторов изображений широкого назначения, в т.ч. для производства шкал, лимбов, образцов дифракционной оптики (разработка ИАиЭ). В нелегкое перестроечное время удалось найти централизованные источники финансирования, что позволило создать коммерческую модель уникального лазерного генератора изображений субмикронного разрешения CLWS-300/C-M (рабочее поле до 250 мм, разрешение до 1000 лин./мм), которая успешно экспортируется за рубеж (Германия, Италия, Китай). В последние годы началось оснащение отечественной оптико-механической промышленности этой установкой: в 2004 г. CLWS-300/C-M запущен в Екатеринбурге на ФГУП «ПО «УОМЗ» (линия производства шкал, лимбов), на 2005-2006 гг. намечен запуск установки в ФГУП НПП «Геофизика-Космос».

Благодаря предпринятым усилиям, наряду с атомной промышленностью, удалось установить долговременное стратегическое партнерство с другими базовыми отраслями страны: c горнодобывающей промышленностью (АК «АЛРОСА», ЕСО «АЛРОСА»), c железнодорожным транспортом (МПС РФ, ОАО «РЖД»), включая Западно-Сибирскую железную дорогу (ЗСЖД).

В течение семи лет в КТИ НП активно ведутся работы по решению актуальных задач железнодорожной отрасли. За короткий срок созданы контрольно-измерительные средства и установки различного назначения в интересах локомотивного, вагонного и путевого хозяйств ОАО «РЖД», ряд которых уже внедрен на железной дороге. Для повышения безопасности железнодорожного транспорта Институту удалось в предельно сжатые сроки разработать и создать уникальную всепогодную систему «Комплекс» для бесконтактного контроля геометрических параметров колесных пар вагонов на ходу поезда (при скоростях до 60 км/час). В настоящее время более десяти таких систем успешно эксплуатируются на шести железных дорогах России. Согласно планам ОАО «РЖД» в ближайшие годы планируется оснащение такими системами всех базовых пунктов технического обслуживания (ПТО) сети железных дорог России. В 2004 г. разработка была удостоена Большой золотой медали «Сибирской ярмарки».

Заметно расширяется объем работ с институтами СО РАН по тематике научного приборостроения. Так, в рамках интеграционного проекта СО РАН (совместно с ИГД и ИГиЛ) ведется разработка комплекса аппаратуры и оборудования для изучения нелинейных геомеханических свойств горных пород в лабораторных и натурных условиях. Уже несколько лет совместно с ИАиЭ и ИСЗФ выполняются работы по созданию (в рамках бюджетного финансирования Минпромнауки приборной базы научных организаций) современной микропроцессорной системы автоматического управления и контроля антенно-фидерным хозяйством Сибирского солнечного радиотелескопа.

В настоящее время под моим научным руководством активно ведутся исследования в рамках предложенного мною научного направления «Фурье-оптика трехмерных объектов». Впервые предложена конструктивно простая, физически наглядная и вместе с тем достаточно точная для практических применений теория формирования и пространственно-частотной фильтрации в когерентном свете изображений и дифракционных картин Фраунгофера трехмерных объектов постоянной толщины. Теория объясняет многие наблюдаемые эффекты и основана на применении модели эквивалентных диафрагм (распределений), что позволяет получать решения в аналитическом виде в классе интегралов Френеля. В течение последних лет мною с коллегами разрабатываются научно-технические и практические основы построения перспективных (френелевских) измерителей с использованием дифракционных картин Френеля контролируемых объектов. На базе таких научных разработок могут быть созданы малогабаритные дешевые измерители с уникальными техническими характеристиками.

Лучшее из прошлого — в будущее

Доволен ли я своей судьбой? Безусловно, да. Счастлив, что связал жизнь с наукой, Сибирью, Академгородком, ИАиЭ, КТИ НП, что на моем пути встретилось много интересных людей, которые меня многому научили, за что им очень благодарен. Счастлив, что дети наши Таня и Наташа определились в жизни. Счастлив, что немало лет удалось прожить в советское время. Cейчас вряд ли бы я оказался здесь: и транспортные расходы были бы не по карману, и, конечно, плата за обучение. Думаю, что многие из нас не до конца поняли, что же мы потеряли, от какой страны мы отказались. И только сейчас, пожив при «диком» капитализме мы начинаем прозревать и трезво оценивать и ценить лучшие стороны советской цивилизации — по сути цивилизации будущего. Уверен, что основы Советского проекта будут непременно востребованы!

стр. 3