Доктор физико-математических наук из Ставрополя рассказала, для чего нужны роботы

Ученая из Северо-Кавказского федерального университета, заведующая кафедрой прикладной математики и компьютерной безопасности Фариза Тебуева входит в число тех женщин, которые вращают земной шар, толкают его в фантастическое будущее высоких технологий. Нашей героине удается сделать то, над чем многие умы даже не задумываются. На сегодня Фариза имеет 19 свидетельств об официальной регистрации компьютерных программ и баз данных, семь патентов на изобретения. В своем плотном графике она нашла время, чтобы ответить на вопросы корреспондента «Ставропольской правды».

- Фариза Биляловна, вы доктор физико-математических наук вопреки распространенному мифу о том, что женщины чаще себя реализуют в сфере творчества и гуманитарных дисциплин. Почему вы выбрали именно этот путь, связали жизнь с точными науками, инженерными дисциплинами?

- Это действительно миф, что женщины чаще реализуются в гуманитарной сфере. В наше время очень мало чисто женских и чисто мужских профессий. Современная женщина сочетает в своем характере мужское и женское, является самодостаточной и способна решать самые сложные профессиональные задачи. Школьные годы я провела в обычной советской школе, где учителя с полной самоотдачей пытались воспитывать и обучать своих учеников в духе патриотизма, прививали любовь к Родине и мотивировали выбирать в будущем общественно значимые профессии. Уже тогда я понимала, что хочу быть учителем, и очень любила математику, была идейно заряжена стать полезной обществу. Есть восточная мудрость: «Когда ученик готов, приходит учитель». Вот мне очень повезло в жизни с учителями в школе, университете, позже с научным руководителем, сейчас с более опытными коллегами. Можно это считать каким-то божественным проявлением, когда в жизни встречаются именно те люди, которые могут тебя понять, научить, дать мотивацию. Скажу, что всегда чувствовала к себе особое, более внимательное отношение со стороны педагогов.

- На сайте СКФУ указано, что сфера ваших научных интересов - моделирование неопределенностей, анализ и прогнозирование временных рядов, многокритериальные задачи на графах, позиционно-траекторные задачи управления антропоморфными манипуляторами, методы искусственного интеллекта в кибербезопасности информации. Сложно разобраться в перечисленных терминах, поясните, пожалуйста, на доступном языке, чем вы занимаетесь и какова прикладная функция конечного продукта вашего интеллектуального труда?

- Перечисленные термины - это математические методы и задачи, которые мы развиваем и совершенствуем для достижения глобальной прикладной цели - повышения качества профессиональной деятельности человека за счет внедрения технологий искусственного интеллекта. К примеру, мы разрабатываем математическое и алгоритмическое обеспечение для роевых робототехнических систем (система, где большое количество роботов взаимодействует между собой. - Авт.), которое позволит ускорить процесс сбора данных, необходимых для оценки ситуации при проведении аварийно-спасательных мероприятий. Например, это поиск пострадавших в результате обрушения элементов конструкций сооружений, составление карты зоны чрезвычайной ситуации, мониторинг распространения зоны лесных пожаров. Моя цель, как ученого, внести вклад в развитие современных технологий искусственного интеллекта. Как научный руководитель студентов и аспирантов я стараюсь разбудить научную заинтересованность молодежи в этой тематике.

- Мне известно, что вы самый крупный грантополучатель СКФУ. На какую разработку государство выделяет вам немалые средства?

- Государство активно спонсирует разработки, связанные с управлением отдельными роботами и группами роботизированных систем (группами беспилотников. - Авт.). В качестве методологической базы исследований мы используем концепцию, которая представляет собой комбинацию и координацию между физическими и вычислительными элементами как отдельно взятого робота, так и их групп. Предлагаемые нами решения позволяют формировать интеллектуальные самоорганизующиеся группы роботизированных систем для выполнения задач, требующих покрытия больших пространств, и параллельного выполнения большого количества операций. К примеру, такие мероприятия, как разведка и разминирование; мониторинг местности; поисково-спасательные операции; подводные исследования, а также многие другие гражданские приложения.

К настоящему времени в послужном списке нашего университетского коллектива имеется около двадцати выигранных грантов на проведение фундаментальных и прикладных исследований. Это проекты Министерства науки и высшего образования РФ, Российского фонда научных исследований, Фонда содействия инновациям по программам «УМНИК» и «СТАРТ». Общая сумма финансирования в этих проектах - свыше 130 миллионов рублей.

Государство, выделяя большие деньги на разработку проектов, ждет от ученых положительного интенсивного развития народного хозяйства путем внедрения высокотехнологичных разработок в реальные секторы экономики. Конечная цель этого масштабного финансового влияния - формирование конкурентоспособного и эффективно функционирующего сектора прикладных научных исследований и разработок.

- Как беспилотник связан с кибербезопасностью? Какими исследованиями вы занимаетесь в этой области?

- Кибербезопасность служит для защиты информации, обеспечения конфиденциальности, целостности и доступности данных в различных информационных системах. Конечно, в этом ключе беспилотник тесно связан с кибербезопасностью, как один из новых объектов защиты информации. Мы занимаемся разработками, связанными с обеспечением информационной безопасности в группах робототехнических систем, в том числе и беспилотных летательных аппаратов. Суть исследований заключается в разработке методов выявления и изоляции негативного воздействия на работу группы робототехнических систем со стороны злоумышленника с помощью внедренных - переориентриованных агентов, то есть обычных, рядовых роботов группы с перепрограммированным, некорректным поведением, управляемых злоумышленником в результате кибератаки.

Они деструктивно воздействуют на всю группу, в результате чего не достигается поставленная перед группой обычных, рядовых роботов общая цель. При этом механизмы управления и координации группой роботов могут просто выйти из строя. Эти проблемы и их сложность являются сегодня одним из барьеров к широкому применению роботизированных систем на практике. Ну и хочется отметить, что мы живем в цифровую эпоху, в которую произошла значительная трансформация образа жизни, повсеместное внедрение и переход к сложным технологиям. В связи с чем перед умами, занимающимися кибербезопасностью, стоят самые глобальные и сложные задачи обеспечения безопасности абсолютно во всех областях деятельности и даже повседневной жизни людей 24 часа в сутки 7 дней в неделю.

- Знаю, что вы руководите научным проектом по разработке программно-аппаратного комплекса системы управления на основе решения обратной задачи динамики и кинематики. Сложно звучит. Что это за разработка? Она связана с космосом?

- Работа над этим проектом велась в 2017 - 2020 годах в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 гг.». Сейчас во всем мире разрабатывают роботов для выполнения рутинных, вредных и опасных видов работ без непосредственного участия человека, но такие роботы пока не способны самостоятельно решать сложные задачи в динамической среде. Поэтому используются роботы с копирующим типом управления. Они повторяют движения удаленно находящегося оператора. Проблема в том, что им не всегда удается это делать достаточно точно и быстро. Мы же создали интеллектуальную систему управления движением робота. Данные снимаются с датчиков на экзоскелете, который надет на оператора, и передаются на приводы рук робота-манипулятора. Предложенный подход повышает точность копирования движения, плавность хода, а заодно приводит к меньшему износу деталей. Да, наша разработка применима к космосу. Вы, наверное, слышали, что в августе 2019 года в космос на корабле «Союз МС-14» запущен российский человекоподобный робот «Фёдор». Он является разработкой нашего индустриального партнера, и в нем реализованы именно наши (подразумевается продукт сотрудников СКФУ. - Авт.) разработки копирующего управления. Сможем ли мы выполнять копирующее управление роботами, если они окажутся на другой планете? При управлении роботами на большом расстоянии имеются проблемы с передачей данных - возникают задержки и потеря связи. Эти вопросы решены пока что частично. В перспективе, я уверена, человечество сможет преодолеть их.

- Давайте заглянем в будущее. Каким вы представляете мир высоких технологий, скажем, через сотню лет?

- Такие прогнозы всегда сложно давать, учитывая современные темпы развития высоких технологий. Только подумайте, что было сто лет назад? Первый программируемый компьютер фирмы IBM появился в 1943 году и был массой около 4,5 тонны, мог выполнять всего три операции сложения в секунду. А теперь посмотрите на свой смартфон, его габариты и возможности. Действительно сложно вообразить, что будет через столетия, но очень хочется, чтобы за счет научно-технического прогресса мир будущего выглядел без войн, смертельных болезней, с хорошей экологией, высокой социальной ответственностью и всеобщим благосостоянием.