Любую работу можно выполнить за год

— Максим, ещё недавно вы были аспирантом, и вот — доктор наук. В чём уникальность вашей докторской?

— Основной прикладной задачей моей работы, помимо решения отдельных теоретических вопросов, было создание инструментов математического моделирования поведения жидкого металла в электромагнитном поле с учётом потребностей металлургии. Это направление науки называется магнитной гидродинамикой.

Сложность здесь состоит в том, что явления магнитной гидродинамики — многодисциплинарны, то есть основаны на сильном взаимном влиянии физических полей различной природы. В более фундаментальном и широком смысле магнитная гидродинамика изучает явления космического масштаба (влияние галактического магнитного поля на формирование звёзд, солнечные вспышки, жидкие ядра планет и так далее). Однако лежащие в её основе закономерности применимы и для решения «земных задач». Очевидно, разнообразие таких задач сосредоточено в металлургии, или, точнее, в литейном производстве, где имеют дело с жидким металлом.

Спектр возможностей и новых технологий, которые открывает магнитная гидродинамика, широк: от модернизации производства до получения сплавов с новыми физико-механическими свойствами. Но основным барьером для такой модернизации становится сложность понимания этих явлений и взаимодействий. Это создаёт трудности для инженеров при проектировании нового электротехнологического оборудования. Проведённые мной исследования позволили расширить понимание этих процессов. Этому посвящена первая глава диссертации. Как сказали на защите, «задача учёного — делать сложное простым».

Важным результатом работы считаю и разработанные модели, методики и алгоритмы, направленные на решение задач прикладной магнитной гидродинамики — для инженера это инструмент, который позволяет быстро и эффективно осуществлять проектирование. Применение таких инструментов позволило мне предложить ряд новых электротехнологий и видов оборудования. В частности, в диссертации представлены технология формирования жидкометаллической воронки во вращающемся магнитном поле, технология индукционной плавки металла изнутри и решены некоторые вопросы применения магнитной гидродинамики в плавильно-литейном производстве алюминия.

Отличие технической диссертации — в том, что всё должно быть проверено на производстве, и это немалый объём работы.

— Как идёт этот процесс проверки?

— Начинается с теоретического эксперимента. Это может быть сравнительно простая математическая модель на основе аналитического решения или сложная компьютерная симуляция (так называемый цифровой двойник). Успех этого этапа зависит от программно-вычислительных возможностей и уровня методов моделирования соответствующих процессов.

Далее создаётся физическая модель устройства, которая позволяет отладить математическую модель и выявить неочевидные эффекты и проблемы. Математическая модель переносится на промышленный масштаб, и определяются параметры будущего оборудования. Создаётся опытный образец устройства, на котором проверяется достижение желаемого эффекта и который уже может быть применён в производстве для опытной эксплуатации. Выявляются особенности эксплуатации, характеристики и прочее.

Далее выполняется оптимизация до промышленного устройства, в том числе на основе упомянутых математических моделей, снижение массогабаритных показателей, корректировка мощности.

Но вопреки здравому смыслу, так практически не бывает. Из-за временных, финансовых ограничений какие-то этапы упраздняются, меняется порядок. Однако роль математического моделирования растёт, всё большее предпочтение отдаётся компьютерным симуляциям, увеличивается точность моделей, снижается вероятность ошибки, появляется доверие участников.

— У вас получилось всё сделать за короткий срок…

— Любую работу можно выполнить за год. Ремонт в квартире, например, можно делать месяц, а можно всю жизнь, получив один и тот же результат. Мне повезло: я оказался в нужном месте, в нужном коллективе, имел востребованные навыки для этого направления. Наконец, это результат правильного планирования: мне нравится ставить цели и достигать их.

Работы всегда много, ты расставляешь приоритеты, занимаешься чем-то углублённо — и вот наступает момент, когда надо записать результат, причём изложить это понятно. Чтобы, к примеру, в нашей сфере магнитной гидродинамики инженеры могли создавать новое оборудование.

Основные результаты наработаны в течение, наверное, 7—10 лет. Само написание так называемого кирпича диссертации заняло 2—3 месяца: я дождался лета, когда все уехали в отпуск, поскольку мне для такой работы нужна полная тишина и изоляция. Всё получилось, и в феврале в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете завершилось защитой.

Кандидатская диссертация — это решение конкретной задачи, изучение частного случая, явления, создание нового устройства. Докторская формирует фундамент для будущих исследований, в том числе кандидатских, становится источником новых направлений.

— Как вы считаете, насколько металлургическое производство в стране и в мире сегодня современно? Внедряются ли инновации на красноярских металлургических заводах?

— В принципе, во всём мире металлургия — отрасль довольно консервативная и даже архаичная. Крупная промышленность неповоротлива, здесь боятся перемен, поскольку ошибки могут дорого стоить. Более того, металлургическое производство — это огромная технологическая цепочка, в которой даже точечные изменения отражаются на всём процессе. Однако положительные изменения могут иметь большое значение.

Для технических наук, для инженеров и учёных металлургия — площадка для технического творчества.

Сложные и разнообразные технологические процессы, мощное оборудование, возможности автоматизации, контроля, измерения — работы здесь полно для химиков, физиков, механиков, электриков, это одно из перспективных направлений индустриальной модернизации.

Технологии, которые представлены в моей работе, в основном касаются алюминиевого производства. Исследования направлены на предприятия цветной металлургии (КЗЦМ, КраМЗ, КрАЗ, САЗ и другие). Однако пятая глава посвящена развитию уникальной технологии плавки титана.

— Новые решения влияют на экологичность?

— Безусловно. Возьмём простой пример: в металлургии задействованы агрегаты большой мощности, скорость потребления энергии измеряется мегаваттами, кроме того, производство металлов всегда связано в той или иной степени с вредными выбросами. Если мы повышаем производительность работы оборудования с использованием новых электротехнологий, процесс ускоряется, скажем, вдвое. Это значит, что для его обеспечения требуется вдвое меньше энергии. То есть сокращается комплексная экологическая нагрузка на единицу продукции, состоящая как из прямых, так и косвенных факторов.

— Насколько достижения красноярских учёных в этой сфере значимы в мировом контексте?

— Можно сказать, что прикладная магнитная гидродинамика переместилась с запада на восток. У нас сильная школа. Это связано с тем, что металлургическое производство расположено рядом и обмен задачами, знаниями происходит быстро. Во времена СССР сильнейшая в мире школа магнитной гидродинамики была в Риге, но после распада они остались без индустриального потребителя.

— Вы ведь сотрудничаете и с иностранными учёными? А по каким направлениям?

— В первую очередь по теоретической части, в области математического моделирования процессов, и здесь можно говорить о совместных результатах. Мы сотрудничаем с университетами Ганновера, Падуи, Латвии в вопросах электротехнологий и магнитной гидродинамики. Хорошо знакомы с работами друг друга, отовсюду я получил отзывы на диссертацию. У них проходят основные конференции в области электротехнологий, и по возможности мы стараемся их посещать.

В свою очередь в 2016 и 2017 году при проведении международной научно-образовательной летней школы, зарубежные коллеги посетили нас в качестве приглашённых профессоров, где мы совместно прочитали курс лекций и провели практические занятия для студентов и аспирантов СФУ. В 2013 году в рамках проекта TEMPUS совместно с четырьмя российскими и европейскими вузами издали курс лекций для аспирантов по энергоэффективным электротехнологиям, состоящий из 4 книг.

— Как лично вы, Максим, пришли к этой теме?

— Хочу уточнить, что занимаюсь не столько металлургией и магнитной гидродинамикой: они объект, сфера исследований. Большая часть моей научной работы сосредоточена на математическом моделировании этих явлений и процессов. Со школьных лет я увлекался программированием, и на третьем курсе мне предложили заняться математическим моделированием, которое одновременно связано и требует знаний в области программирования, физики и математики. Интерес к такой работе проснулся, когда удалось увидеть возможности компьютерного моделирования в воспроизведении скрытых физических процессов, которые иными способами увидеть невозможно. Это ускоряет процесс познания и понимания природы.

— Повлияли ли на ваш выбор книги, прочитанные в детстве, или учёба в школе?

— Пожалуй, это энциклопедия. Замечательные издания советской энциклопедии о Земле, космосе, технике и сейчас стоят на полке у бабушки дома. Это шикарная литература, которую я штудировал многократно.

Я был обычным школьником. Перемены начались в 8—9 классе, когда возник интерес к вычислительной технике и программированию. Хотя парадокс в том, что собственный персональный компьютер появился значительно позже, чем я научился программировать. Рисовал алгоритмы на бумаге, представлял, как они будут работать, и потом кодировал у друзей или в компьютерном классе школы. Первый компьютер я заработал за программу подбора средств индивидуальной защиты для департамента безопасности алюминиевого дивизиона РУСАЛа.

— Но учились вы не на программиста.

— Да. В то время документы в приёмную комиссию принимали студенты, проходящие практику. Когда я принёс документы на факультет информатики и вычислительной техники тогда ещё Красноярского технического университета, заботливые студенты сказали мне, что берут только медалистов. Школу я окончил хорошо, но без медали. В итоге там же на месте принял решение в пользу приёмного окна, где было много электроники и упоминание про программирование. Уже на собеседовании у декана факультета я познакомился с Виктором Николаевичем ТИМОФЕЕВЫМ (ныне профессор, завкафедрой электротехнологии и электротехники Политехнического института СФУ. — ред.), который, как мне кажется, уже тогда включил меня в состав своей команды. Как оказалось, программирование не менее востребовано в области изучения физических явлений, электротехнологий и металлургии.

В остальном я склоняюсь к тому, что знания получаешь самостоятельно: в университете тебе показывают, где их искать, а дальше начинаешь работать сам. Разобраться можно во всём, но сделать это можно только самому.

— Теперь вы уже сами руководите проектами?

— Как преподаватель СФУ ежегодно руковожу выпускными работами студентов кафедры. Также координирую исследования аспирантов, среди которых ещё студентами пригласил Алéксия МАКСИМОВА и Никиту СИЗГАНОВА для совместной работы в отдел математического моделирования научно-производственного центра магнитной гидродинамики.

— Чем отличается стиль работы современных исследовательских команд?

— Раньше конструкторы обходились карандашом и линейкой. Сегодня такой подход никому не нужен. Требуются компьютерные методы, системы автоматического проектирования, расчёта, анализа, прогнозирования. Человек не способен сам справиться с современным темпом и изобилием информации, нужны цифровые помощники как в индивидуальной, так и совместной работе. От нас требуется конкретный творческий результат, и нужно реагировать быстро. В этом, кстати, одна из причин, почему я рано защитил докторскую. Результаты быстро устаревают.

— И становятся не нужны?

— Нет, просто следующие результаты появляются так же быстро, как и предыдущие, и ими тоже нужно заниматься. Профессор ДЕМИДОВИЧ из Санкт-Петербурга, с которым мы занимаемся титаном, сказал, что 25-35 лет — самый продуктивный возраст для того, чтобы добиваться большего. Эти слова меня заставили задуматься и как-то подтолкнули. Теперь определённый этап пройден, поставлена точка, формальности соблюдены — можно работать дальше!

— Насколько хороши условия для занятий технической наукой в Красноярске, в СФУ?

— В нашей сфере условия оптимальные: всё под рукой, обмен информацией с инженерами, производственниками происходит быстро. В СФУ тоже созданы все условия для продуктивной научно-образовательной работы. И в том числе прекрасный сайт.

После моего доклада на одной из конференций в Латвии к нам подошла проректор по науке Таллинского технического университета и рассказала, что они у себя пользуются грантовой системой с сайта нашего СФУ.

— Насколько в вашей области важен научный кругозор?

— Очень важен. Техническая наука находится на стыке других, и если предмет исследования выбран правильно, возникает синергетический эффект, скачок знаний, достижение нового. Приходится интересоваться всем: металлургией, химией, гидродинамикой, механикой, электроникой, электродинамикой, автоматикой, термодинамикой. У каждого процесса разнообразная физика и математика явлений, и все они друг на друга влияют. В этом и состоит сегодняшний подход к инжинирингу и созданию нового оборудования.

— Где проще преуспеть — в чистой науке или технической?

— Смотря в чём измерять успех. Например, в чистых, как вы сказали, науках лучше обстоят дела с публикациями, грантами и так далее. Больше вовлечено исследователей по отдельному направлению, высокая активность, взаимоцитируемость. Технические направления узкие: в области электротехнологий, магнитной гидродинамики не совру, если скажу, что знаю большую часть учёных в России и мире. Соответственно, научный диалог происходит не через статьи, чаще взаимодействие идёт напрямую.

— Вы занимаетесь теорией, а умеете работать руками? К примеру, несут ли вам родственники или соседи что-нибудь починить?

— Да, родные обращаются с такими просьбами. Бабушка ещё в детстве подарила паяльник, я часто что-то чинил, собирал. Для исследований мы тоже собираем физические модели своими руками, паяем, варим. Такова техническая специфика: многое приходится делать самим.

— Остаётся ли время на хобби, личную жизнь?

— На личную жизнь — мало, но в этом и прелесть: ты ценишь каждую минуту, проведённую с семьёй. Благо, хобби для меня — работа для жены. Мы вместе занимаемся парашютным спортом, прыгаем в одной команде. Она штатный инструктор в аэротрубе, и летом все выходные я провожу на аэродроме. Кроме того, вернулся к скалолазанию, которым занимался в школьные годы. Восстанавливаю прежнюю форму. Мне нравится совмещать умственную работу и физические занятия. Получается такая перезагрузка.

— Сколько уже на счету прыжков с парашютом? Не страшно прыгать?

— 1100. Такого неосознанного страха, как вначале, уже нет. Боишься не выполнить то, что запланировал, если это спортивные или рабочие прыжки, а для себя прыгать получается редко. Даже на неординарные ситуации, вроде таких, когда не раскрывается основной парашют, реагируешь хладнокровно. Хотя… Лежишь потом ночью и думаешь: а что если?.. Но утром страхи пропадают, и ты снова едешь на аэродром. Сегодня парашютный спорт безопасен, парашютная техника доведена до совершенства. «Стропы запутались» — это стереотип от незнания.

Раньше я часто бывал на соревнованиях и тренировках в других городах. В 2014-м защитил кандидатскую, а через год получил звание мастера спорта на чемпионате России: наша команда стала призёром в одной из дисциплин. Сегодня прыгаю больше для поддержания формы.

— Чем планируете заниматься после докторской?

— Пока кардинальных перемен не планировалось. Есть текущая работа на предприятии, которая требует завершения. Есть идеи и планы, которые хотелось бы реализовать на кафедре: дооснащение лаборатории физического моделирования, хотим выпустить учебное пособие по применению открытого программного обеспечения для численного моделирования, монографией нужно заняться. Работа над диссертацией скорее была параллельным процессом.

В технической области, в разработке устройств выполнить работу — проектирование, расчёты, автоматизацию, ввод в эксплуатацию — может только команда. И главное здесь — ответственность и вовлечённость каждого из участников. Если хотя бы у одного нет мотивации, вся цепочка начинает рваться. Мотивация может быть разной: материальной, творческой, идеологической… Пришлось изменить отношение к проектному управлению; это непросто, нужен индивидуальный подход к каждому.

— А что мотивирует вас? Есть мечта?

— Сложный вопрос… Есть цели, которых хочется достичь, и их много, но их трудно назвать мечтой. Вот доктором хотел стать. Мечты, наверное, должны быть сокровенны и, может, недостижимы.

Татьяна АЛЁШИНА