Нобелевская премия становится ближе?

Недавно были объявлены лауреаты Нобелевской премии 2007 года. И, как сетуют некоторые СМИ, бросая очередной камень в огород «увядающей» отечественной науки, среди них снова нет ни одного российского имени. Однако, как выяснилось, это не так или не вполне так. На днях директору научно-инженерного центра УрО РАН «Надежность и ресурс больших систем машин» профессору С.А. Тимашеву от руководства межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC), удостоенной вместе с бывшим вице-президентом США Альбертом Гором Нобелевской премии мира, пришло поздравление как «соучастнику» награды. Поздравив Святослава Анатольевича, мы обратились к нему за комментарием «почти сенсации». Вот что он ответил:


 

   — Давайте сначала не о сенсациях. Прежде всего, нашему Центру только что исполнилось 20 лет. 7 сентября 1987 года было подписано решение о его создании, причем принималось оно на уровне Президиума АН СССР и Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР. Решение было подписано вице-президентом АН СССР академиком К.В. Фроловым и министром академиком И.Ф. Образцовым. Инициатором создания центра был первый директор ИМАШ УрО РАН проф. В.М. Макаров. Фактически мы были одной из первых ласточек интеграции академической и вузовской науки, чему сегодня — и совершенно оправданно — уделяется такое внимание в сценариях инновационного развития России. Конечно, это было также признанием высоких достижений и потенциала уральских ученых. Центр при поддержке председателя УрО РАН академика Г.А. Месяца создал свои подразделения в Екатеринбурге, Челябинске, Перми и Кургане. Нас активно поддержали выдающийся конструктор авиа- и ракетных двигателей академик Н.Д. Кузнецов, зам. директора ЦАГИ член-корреспондент АН СССР А.Ф.Селихов, другие маститые ученые.

   Тогда же УрО АН СССР (Г.А. Месяц) и Мингазпром СССР (Р.И. Вяхирев) подписали договор, по которому НИЦ должен был оказывать помощь в обеспечении надежности и безопасности систем газопроводов Западной Сибири. Под эту задачу центр получил от Газпрома два гектара земли в Екатеринбурге, три сборно-разборных здания, средства на приобретение научных приборов, станков и большой объем хоздоговорных заказов… В сентябре этого года мы провели при поддержке РФФИ всероссийскую конференцию и XI школу молодых ученых «Проблемы безопасности критичных инфраструктур территорий и муниципальных образований», которые посвятили этой знаменательной для нас дате («Наука Урала» об этом писала).
 

— Расскажите о проблематике вашего центра.
 

— Наука о надежности и безопасности систем еще очень молода. Впервые эта задача была поставлена в 1943–1944 годы при анализе немцами отказов ракет «Фау», по тем временам — одной из самых сложных систем, какие только существовали в мире. Они обнаружили, что хотя по отдельности блоки управления достаточно надежны, последовательная схема их соединения приводила к тому, что лишь четверть пусков ракет «Фау» была удачна. Это обстоятельство послужило первичным толчком к изучению проблем надежности. Именно с тех пор появилось понятие параллельного соединения и резервирования элементов. Сейчас в любом гражданском самолете все системы управления дублируются трижды…
 

В послевоенные годы техника резко усложнилась, что ставило перед фундаментальной наукой все новые и новые задачи обеспечения и оценки надежности конструкций, машин и систем. Колоссально выросла размерность задач. Акцент сместился на точную постановку задач с учетом всех особенностей поведения систем, способов их эксплуатации, социально-экономических аспектов их функционирования. В целом ряде случаев фундаментальная наука оказалась не готова к решению возникающих проблем. Понадобились значительные усилия ученых и инженеров для создания новых методов и разделов науки, способных решить поставленные жизнью задачи. Так возникли метод конечных элементов в механике, быстрое преобразование Фурье и вейвлет- анализ в вычислительной математике, Марковские процессы, теория случайных функций и полей, теория выбросов в теории вероятностей. Теория массового обслуживания (здесь выдающиеся результаты были получены академиками Б.В. Гнеденко и И.Н. Коваленко, которые сотрудничали с Центром в 1989–1995 гг. по ряду сложных задач, связанных с роботами и гибкими производственными системами) оказалась прорывом в вопросах технического обслуживания и ремонта сложных систем. В этом направлении интересные результаты были получены сотрудником Центра, безвременно ушедшим от нас профессором Е.Ю. Барзиловичем. Все это вошло составной частью в науку о надежности систем, основанную на механике разрушения, нелинейной статистической механике материалов и конструкций, теории вероятностей и математической статистике. Необходимость решения проблем безопасности критичных инфраструктур дала жизнь многим разделам науки об анализе риска. Среди них— междисциплинарный риск-анализ, компьютерное моделирование техногенных, преднамеренных и природных аварий и катастроф, построение моделей поведения больших геотехнических человеко-машинных систем при воздействии различных факторов, влияющих на их работоспособность, живучесть и моральную долговечность, количественная оценка социальной готовности общества платить за улучшение жизни, управление критичными инфраструктурами территорий по критерию индекса качества жизни и другое. Хотя значительная часть задач надежности и безопасности носит прикладной характер, сами подходы и методы их решения относятся к фундаментальной науке.
 

Приведенные примеры показывают, что фундаментальная наука фактически имеет два источника развития. Классическим источником является внутренняя логика самой науки, когда решение одной задачи подводит исследователя к пониманию того, как можно решить более сложную задачу. Таким образом, «стандартное», эволюционное, развитие науки представляется как серия решений «зацепляющихся» задач. Прорывом в этом случае оказывается решение проблемы, никак не связанной с решением задач предыдущих. Методика решения такой проблемы становится, как правило, родоначальницей нового раздела теории. К такой теории следует, например, причислить теорию нечетких множеств, созданную единолично (беспрецедентный случай в истории науки 20-го века!) американским иранцем Лотфи Заде (кстати, уроженцем Баку, его мать и жена — русские).
 

Второй источник развития науки кроется в потребностях общества, когда оно формулирует социальный заказ на решение той или иной проблемы. Представляется, что в XXI веке основным движителем развития фундаментальной науки будет явный или скрытый социальный заказ. Теория полезности, подкрепленная соответствующими правительственными и частными грантами и премиями, будет править бал.
 

Уральские ученые — специалисты в области надежности и безопасности — с самого начала следовали второму подходу и оказались первопроходцами во многих областях теории надежности и безопасности больших систем. Так, в лаборатории надежности Отдела комплексных проблем машиностроения (ОКПМ) Института металлургии (а именно он стал ядром Института машиноведения) в 1978 году впервые была решена задача надежности при сочетании случайных нагрузок, когда на сложную механическую систему действуют одновременно несколько нагрузок и воздействий, изменяющихся случайным образом во времени. Лаборатория надежности ОКПМ (впоследствии ставшая ядром НИЦ УрО РАН) в 1976–1978 гг впервые разработала метод компьютерного моделирования техногенных аварий и катастроф, в котором рассчитывались зоны поражения и учитывались возможные потери не только от разрушения материальных ценностей, но и от гибели людей — сейчас трудно поверить, но когда-то этот фактор при инженерных разработках просто не учитывался. Для решения практических задач этого типа мы использовали БЭСМ-6 ИММ УНЦ АН СССР. Очень жаль, что атомная энергетика заинтересовалась этой проблемой лишь через восемь лет, только после Чернобыльской аварии.
 

Сегодня наш Центр является лидирующей организацией на Урале в области анализа техногенного риска, а также одной из ведущих экспертных организаций России по составлению паспортов безопасности и экспертизе проектов и технологий потенциально опасных объектов нефтегазового комплекса, созданию научно-обоснованных планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти. Буквально только что Ростехнадзор выдал мне свидетельство эксперта высшей квалификации в области безопасности предприятий нефтегазовой промышленности. Таких специалистов в стране не более пяти-шести человек.
 

— Святослав Анатольевич, какие завершенные разработки центра, на ваш взгляд, являются наиболее значимыми, и над чем вы трудитесь в настоящее время?
 

— В кратком интервью невозможно перечислить все работы, заслуживающие внимания. Подробно я рассказывал о них на заседании Президиума УрО РАН 17 июня этого года, во время празднования 75-летия фундаментальной науки на Урале. В первую очередь хочу отметить выдающийся вклад механиков отдела проблем качества в машиностроении НИЦ, возглавляемого членом Академии проблем качества РФ доктором наук О.Ф. Чернявским. В течение ряда последних лет руководимый им коллектив всесторонне исследовал механизмы развития и методы расчета предельных состояний при малоцикловых термических воздействиях. В ходе этих исследований были выявлены ранее не известные свойства графита, используемого в атомных реакторах, установлены основные закономерности зарождения и развития сеток трещин (по полученным здесь результатам А.О. Чернявский защитил докторскую диссертацию), предложен метод расчета условий прогрессирующего формоизменения с учетом ползучести. Под руководством профессора И.Я. Березина разработана методика, обеспечивающая прогнозирование и управление надежностью дорожно-строительной техники на ранней стадии их проектирования. Группой кандидата технических наук А.М. Захезина разработаны практические методы инструментального вибро- и модального анализа разнообразных машин и конструкций.
 

Центр по заказу нефтетранспортных предприятий Западной Сибири создал также четыре поколения систем вибродиагностики и мониторинга надежности и остаточного ресурса основного и вспомогательного оборудования нефтеперекачивающих агрегатов, основанные на впервые разработанной у нас теории мониторинга неизмеримых параметров систем (1984), программном обеспечении и применении наших же фирменных датчиков перемещений, температурных и вибродатчиков (руководитель этих разработок — кандидат физико-математических наук В.И. Черепанов). Эти работы курировались академиком Н.А. Семихатовым. Он же помогал центру внедрить в практику мониторинга пенкомпьютеры (1992–1996 гг.). Вообще проведение исследовательских работ, связанных с обеспечением целостности и безопасности трубопроводов, продолжает оставаться одним из основных направлений работы центра. Трубопроводные системы — очень сложная протяженная критичная инфраструктура, в которой необходимо правильно обнаруживать, идентифицировать, локализовывать и образмеривать дефекты. В этом деле существует много пробелов. По заданию ОАО «Транснефть» центр выполнил серию работ, направленную на выявление истинной картины распределения дефектов по длине трубопровода (проф. А.Б. Кузьмин, недавно защитивший докторскую диссертацию А.Н. Тырсин и др.). Эти материалы были использованы при составлении американского стандарта API 1163 по качеству внутритрубной дефектоскопии (2005). Мы считаем себя морально обязанными проводить такие работы, поскольку Мингазпром СССР оказал решающее содействие в становлении центра. Фактически за счет этого министерства без привлечения бюджетных средств было создано новое научное учреждение АН СССР. Кроме того, ныне трубопроводные системы стали геополитическим фактором — важность повышения безопасности трубопроводов и надежности поставок углеводородов для нашей экономики и на экспорт трудно переоценить.
 

Совместно с Уральским заводом гражданской авиации центр создал систему электронного картографирования, основанную на применении сверхлегкого самолета, бортовой системы аэро-видеомониторинга, оснащенной прибором космической геодезии GPS, и ГИС-технологии, и получил на нее патент (1996). За прошедшие годы на основе этой технологии в центре (кандидат технических наук Е.С. Гурьев и др.) созданы цифровые карты сотен километров трасс нефтепроводов, линий электропередач, других важных объектов.
 

Кроме того, по инновационному проекту с УЗГА в течение последних четырех лет на основе современных информационных технологий в центре создан Интернет- и Интранет-ориентированный пакет прикладных программ ПРИМА, предназначенный для комплексного анализа целостности, надежности, остаточного ресурса, безопасности и оптимизации эксплуатации трубопроводных систем различного применения. Здесь большую роль сыграл вклад кандидатов технических наук М.Г. Малюковой, Л.В. Полуян, докторанта С.М.Червинского. Этим пакетом можно пользоваться в удаленном режиме — например, находясь в Рио де Жанейро, иметь доступ к вычислительным ресурсам сервера НИЦ в Екатеринбурге.
 

В последние два года центр (руководитель работ Л.В. Полуян) проделал громадную работу по оценке безопасности большого количества потенциально опасных объектов, территорий, муниципальных образований, в том числе города Екатеринбурга и Свердловской области. Впервые в истории города построена электронная карта его индивидуальных рисков, создан научно обоснованный план предупреждения и ликвидации аварийных разливов нефти на территории города и области.
 

— А что все-таки с «нобелевкой»?
 

—12 октября в Стокгольме были названы лауреаты Нобелевской премии мира 2007 года. В этом году ими стали бывший вице-президент США Альберт Гор и коллектив ученых, входящих в межправительственную группу экспертов по изменению климата (IPCC). Эта группа (ее официальный сайт http://www.ipcc.ch/) была создана еще в 1988 г. двумя организациями при ООН — Всемирной метеорологической организацией и Программой ООН по окружающей среде. Роль этой группы — научная оценка риска климатической катастрофы и предлагаемых мер по ее предотвращению. Собственно, так и было указано в решении Нобелевского комитета: премия вручается за разработку мер, необходимых для предотвращения изменения климата человеком, то есть речь идет именно о техногенных воздействиях на климат. Я как член IPCC принимал участие в разработке доклада третьей рабочей группы IPCC. Фактически этот доклад — фундаментальная научная монография, готовившаяся на протяжении четырех лет учеными из 36 стран (при ведущей роли ученых Великобритании, Канады, Нидерландов, Норвегии, США, Японии), встречавшимися лично раз в год на недельной сессии. Согласно правилам Нобелевского комитета, в случае присуждения премии коллективу (организации), все участники разработки являются лауреатами этой премии. Естественно, руководство IPCC поздравило всех нас с высокой оценкой проделанной работы. А получать премию в Осло 10 декабря от имени коллектива ученых IPCC должна группа из 25 представителей, часть которых будет выбрана по жребию, во главе с президентом IPCC Раджендра Пачаури.
 

— Злые языки говорят, что вручением премии мира Нобелевский комитет окончательно признал проблему глобального потепления политической, то есть не имеющей отношения к науке…
 

— Я думаю, у этой проблемы есть обе составляющие — и политическая, и научная. Именно поэтому премию вручили одновременно и известному политику, и абсолютно неполитической научной организации.
 

Что касается меня лично, то я принимал участие в работе над проблемой перспектив и рисков трубопроводной транспортировки углекислого газа. Вы знаете, что проблема глобального потепления связывается с растущими выбросами СО₂. Поэтому предлагается снизить выбросы путем улавливания этих газов, транспортировки и дальнейшего закачивания в глубинные слои земли или придонные слои глубоководных зон мирового океана. Транспортировать газ можно либо танкерами, либо трубопроводами. Задача состояла в оценке рисков системы транспортировки (в случае утечки может последовать катастрофа с человеческими жертвами), а также в разработке методов переноса технологии транспорта углеводородов на транспортировку углекислого газа и тому подобных чисто научно-технических проблемах. Тут никакой политики нет.
 

Мне представляется, что добросовестные (то есть объективные) фундаментальные и прикладные междисциплинарные исследования должны лежать в основе любой судьбоносной для всего человечества политики. Наверное, если бы все политические решения заранее просчитывались с точки зрения социальных и инженерных технологий, которые потребуются для их реализации, и интегральных последствий их принятия, риск катастроф — и технологических, и социальных — стал бы минимальным.
 

Беседу вел наш корр.
Фото С. НОВИКОВА