English
Русский |
 |
"Нет ничего дороже..."
|
У повісті "Художник" Т.Г.Шевченко розповідає про істинно талановитих людей. Саме вони вибирають собі дорогу, що залишає помітні віхи в художній творчості. Він пише: "...Взагалі в житті середня дорога є краща дорога. Але в мистецтві, у науці і взагалі в діяльності розумовій середня дорога ні до чого, крім безіменної могили, не приводить".
Віталій Петрович Боюн вибрав для себе дорогу в науку і за більш ніж тридцять років наукової діяльності залишив не мало помітних віх на шляху своєї творчої діяльності. А починалося усі з того, що після закінчення середньої школи в 1955 р. він вступив і в 1959 р. закінчив з відзнакою Індустріальний технікум у Дніпродзержинську за фахом "Електроустаткування промислових підприємств".
По розподілу був направлений на Дніпродзержинський металургійний завод імені Дзержинського в цех контрольно-вимірювальних приладів (КВП), що забезпечував їх ремонт і експлуатацію в тяжких умовах металургійного виробництва. Працював електрослюсарем-наладчиком 6-го розряду. У його обов'язки крім ремонту і перевірки приладів на місці експлуатації чи в лабораторії, входили також монтаж і демонтаж приладів і комунікацій при капітальних ремонтах основного устаткування. Хоча це була не його основна спеціальність за освітою, але з електричною частиною й автоматикою він досить швидко освоївся. Тому, коли наприкінці 1959 р. створювалася лабораторія промислової автоматики при цеху КВП, йому було запропоновано перейти туди на посаду техніка сталеплавильної лабораторії, що займалася автоматизацією мартенівського і бесемерівського виробництва сталі.
Це були роки бурхливого розвитку автоматизації і комплексної механізації виробничих процесів. Завод ім. Дзержинського ввійшов у число 5-ти великих підприємств Союзу в якості базових по автоматизації виробництва, з відповідною фінансовою підтримкою цих робіт, тому на заводі широко велися роботи з автоматизації агломераційного, доменного, сталеплавильного і прокатного виробництв, транспортного господарства й інших допоміжних служб. Уже в ті роки розрахунок заробітної плати на заводі провадився на лічильно-перфораційних машинах. Деякі роботи виконувалися власними силами, але на більш складні роботи залучалися Київський Інститут автоматики й інші, знову створені галузеві інститути.
В.П.Боюну добре запам'яталися умови роботи у виробничих умовах. "Поточні ремонти в цеху провадилися своїми ремонтними бригадами, - розповідає він. - Однак на капітальні ремонти, з огляду на особливості повного циклу металургійного виробництва (агломераційне, доменне, сталеплавильне і прокатне виробництва) і необхідність виконання ремонтів у найкоротший термін, залучалися сотні людей з різних ремонтних цехів і служб заводу й інших спеціалізованих організацій. І це було стихійне лихо для цеху. Згадую кілька випадків.
Ще працюючи в цеху КВП, я потрапив на капітальний ремонт 6-ї доменної печі. Після заміни термопар і демонтажу старих кабелів на кауперах ми проводили перевірку киповського устаткування. Прилади працювали нормально, але раптом зникає сигнал з однієї з термопар. Піднявшись на дах повітронагрівача, ми знайшли, що одна з термопар платина-платинородій вийнята, неподалік знайшли і винуватця - один з робітників платиновим дротом, що ми враховували і здавали по міліграмах, підв'язав підошву свого башмака, що відвалилася. Неодноразово обрізалися після капітального ремонту кабелі і труби від нашої водоохододдуваної лабораторії. Але це ще половина лиха, були випадки і гірше.
У бесемерівському цеху був тисячотонний міксер, у який зливався чавун з різних доменних печей, де він усереднювався за хімскладом і де підтримувалася його постійна температура. З міксера, шляхом його нахилу, чавун заливався в 25-тонний ківш, що зважувався на ваговимірювальному пристрої, розробленому київським Інститутом автоматики, і потім транспортувався для заливання в конвертор. Один раз оператор, нахиливши міксер і наповнивши ківш, не зміг повернути його у вихідне положення. Не спрацювала автоматика електропривода, був відрізаний і пневмозахист. У результаті кілька сотень тонн металу вилилися на землю, під'їзні колії і т.п., після чого цех простояв тиждень на ремонті, що сказалося на усьому виробничому циклі. В результаті по заводу був суворий наказ, що забороняє будь-які експерименти з рідким металом.
Через рік-два після цього випадку нами на експериментальному конверторі був установлений регулятор для стабілізації дуття. Регулятор рік працював нормально, і от один раз подача повітря на експериментальному конверторі припинилася. У бесемерівському конверторі повітря подається знизу, перешкоджаючи проникненню металу у фурми. У результаті припинення дуття метал пішов у фурми і повітряну трасу (велика аварія). У декого відразу промайнула думка: "винуватий - регулятор". Протягом декількох хвилин сталевий трос був накинутий на нашу шафу з регулятором і зачеплений за паровоз. Шафа, з підведеним електроживленням (380 В), водопроводом і повітряпроводами, рушила за паровозом. І тільки самовідданість нашого керівника, якому буквально довелося лягти на рейки, врятувала ні в чому не винувату шафу.
Мене перевели в групу, що обслуговує бесемерівський конвертор, - продовжує В.П.Боюн, - яка разом з кафедрою фізики Дніпродзержинського Металургійного інституту займалася автоматизацією повалки бесемерівського конвертора (із продувкою знизу) на заданому вмісті вуглецю в сталі. Проблема складалася у визначенні моменту повалки конвертора з точністю до 10 с при загальному часі продувки 12-15 хв. Передчасна повалка конвертора викликала необхідність наступних підйомів і додувок конвертора, що привело до значних викидів і втрат металу, що до того ж доводилося прибирати на великих площах. Повалка конвертора навіть з незначним запізненням приводила до переведення плавки в більш низький сорт чи брак. Протягом декількох років на заводі під керівництвом завідувача кафедрою фізики доцента Гаргера Костянтина Сергійовича велися дослідження бесемерівського процесу виплавки сталі. Була створена водоохолоджувана лабораторія в безпосередній близькості від смолоскипа конвертора, розроблений і випробуваний ряд датчиків (датчик зони реакції, датчик випромінювання полум'я, витратомір дуття й ін.) для контролю процесу плавки. Умови там були як у сауні (так само захоплювало дух), але завжди було на два пальці пилу і менш комфортно. У цей час уже почалася робота з Інститутом кібернетики (тоді ще Обчислювальним центром) АН УРСР по використанню ЕОМ "Киев" для автоматизації процесу повалки конвертора. Для цього в цеху встановлена цифрова установка, що реєструє, (РЦУ), по сучасних поняттях -
Пригадується, як працювала в той час наша преса і радіо. Сьогодні тільки привезли РЦУ (ще навіть не установили і не налагодили), а наступного дня по центральному радіо я почув повідомлення, що в бесемерівському цеху заводу ім. Дзержинського план по виплавці сталі виконано на 100,3%, майстер цеху сказав, що все це завдяки електронній обчислювальній машині.
Після одержання перших позитивних результатів вимірів про час повалки конвертора на заданому вмісту вуглецю в сталі, Віктор Михайлович Глушков запропонував провести перший у Європі експеримент по дистанційному керуванню бесемерівським конвертором, що знаходиться в Дніпродзержинську за допомогою ЕОМ "Киев", встановленої в ОЦ АН УРСР у Києві. Для цього дані про хід плавки в бесемерівському конверторі в реальному часі передавалися з РЦУ за допомогою спеціально переустаткованого телетайпа в Київ і вводилися безпосередньо в ЕОМ "Киев". Машина визначала момент повалки конвертора і передавала по телетайпу час повалки в м.Дніпродзержинськ. Ці досліди показали можливість використовувати для керування бесемерівським процесом, УМШП "Дніпро" створювану в ОЦ АН УРСР."
На додаток до розповіді В.П.Боюна приводжу коротку замітку про це в журналі Держплану УРСР.
У І960 року за успішне проведення досвіду повалки бесемерівського конвертора на металургійному заводі ім. Дзержинського за допомогою обчислювальної машини "Киев" Президія АН УРСР оголосила подяку В.М.Глушкову й автору книги (тоді заступнику В.М.Глушкова по науці) і дозволила преміювати нас у розмірі місячного окладу.
Створення системи керування повалкою на базі УМШП "Дніпро" було доручено досвідченому інженеру Л.М.Трубицину, що працював у моєму відділі і погодився в 1963 р. переїхати в Дніпродзержинськ. Начальником машини був призначений в.о.інженера В.П.Боюн.
До 1965 р. В.П.Боюн закінчив з відзнакою вечірнє відділення Дніпродзержинського металургійного заводу - ВТУЗа, захистивши дипломний проект по лічильно-рохунковому пристрою для контролю нагрівання двигунів прокатних станів.
Він зумів дуже швидко освоїти машину. Коли її привезли на завод, разом з Л.М.Трубициним провів ряд досліджень бесемерівського, мартенівського і доменного процесів. Для керування доменним процесом на заводі були встановлені ще два "Дніпроа". У 1962 р. про роботу конверторного цеху і використання в ньому УМШП "Дніпро" були зняті документальні фільми "Машина варить сталь" і "Електронний майстер".
У 1965 р. В.П.Боюна призвали в армію. Більше року він прослужив у військах зв'язку. Повернувся в лабораторію на колишню роботу.
Незважаючи на всі зусилля В.П.Боюна і Л.М.Трубицина система повалки бесемерівського конвертора не виправдала сподівань. Надалі виявилося, що бесемерівська технологія виплавки сталі настільки застаріла, що бесемерівський цех підлягав закриттю. Мені запам'яталося, як хтось з майстрів цеху сказав:
- Якби Грум Гржимайло (який проектував цех) побачив, як ми тут працюємо, він перевернувся б у труні!
У цей час у мене, під впливом робіт Г.Є.Пухова по створенню засобів аналогової техніки, з'явився задум розробити автоматизований гібридний комплекс на базі "Дніпра" і моделюючої установки "ЭМУ-10". І отут, як говориться, сам Бог направив до мене В.П.Боюна з заявою про надходження в аспірантуру Інституту кібернетики.
Я відмінно знав Віталія Петровича, оскільки ще в 1961-1964 р. він кілька місяців пробув у моєму відділі, активно беручи участь у налагодженні першого зразка УМШП "Дніпро", призначеного для Дніпродзержинського металургійного заводу ім. Дзержинського. Кращої кандидатури для роботи зі створення гібридного комплексу було важко знайти. Я погодився бути його науковим керівником. У моєму відділі була створена сильна аспірантська група: В.П.Боюн, С.Б.Додонов, Л.Г.Козлов, О.О.Тимашов, Н.Рабеджанов (з Таджикистану), а через рік ще Л.Е.Аристова і В.Н.Коробейників. В.П.Боюну я запропонував розробити структуру й архітектуру гібридного комплексу, С.Б.Додонову - розробити мову програмування, Л.Г.Козлову - методи рішення задач, О.О.Тимашову - дослідження погрішностей комплексу, В.Н.Коробейникову - уведення-висновок графіків. Н. Рабеджанов на той час уже закінчував свою дисертаційну роботу. Аспіранти працювали з великим ентузіазмом і гібридний комплекс на базі УМШН "Дніпро" і електронної моделюючої установки "ЭМУ-10" був створений у дуже короткий термін, а аспіранти успішно захистили свої дисертації.
Комплекс вийшов досить оригінальним у порівнянні зі створеними в той час у Союзі і за рубежем декількома гібридними комплексами. Використання УМШП "Дніпро" дозволило автоматизувати набір структурних схем вирішення задач. Уведення перемінних коефіцієнтів і нелінійних залежностей виконувався на базі гібридного арифметичного пристрою, динамічні і точністні параметри також були досить високими. У цій роботі В.П.Боюн виявив себе як справжній науковець і тим самим поставив на своєму творчому шляху першу помітну віху. Результати його досліджень, виконаних на гібридному комплексі, стали основними для подальшого більш глибокого вивчення їм питань перетворення аналогової інформації в цифрову і назад, про що написав мені сам.
"Для оцінки ефективності різних операцій, виконуваних гібридним комплексом, а також для визначення пропускної здатності його різних блоків я використовував класичну теорію інформації Шеннона, але вона мене не повною мірою задовольнила. Розробка гібридного комплексу допомогла мені значно краще зрозуміти і відчути безупинне і дискретне представлення сигналів і їхню взаємодію, кінцево-різницеву дискретизацію аналогових сигналів з постійними і перемінними кроками за часом і величиною сигналу, розглянути питання апроксимації і затримки сигналів у процесі перетворень від аналогової частини до цифрової і зворотно."
У наступні 70-і роки у відділі управляючих машин у розвиток робіт зі створення гібридного комплексу групою співробітників, керованою В.П.Боюном, був створений цілий ряд спеціалізованих процесорів різного призначення. Прагнення підвищити оперативність процесів керування, розширити їхній динамічний діапазон привели до переходу від число-імпульсного представлення до дельта-модуляції, а в системах керування до використання аналого-цифрових перетворювачів, що стежать, зі спеціалізованими пристроями, що обробляють прирости сигналів. Подальшим розвитком стало адаптивне (по швидкості зміни сигналу) аналого-інкрементне перетворення сигналів і обробка приростів кратних ступеням двійки. Це був стрибок, що дозволив на кілька порядків підвищити продуктивність і спростити технічну реалізацію засобів керування в порівнянні з традиційними підходами. За результатами робіт В.П.Боюна і його співавторів по створенню спеціалізованих процесорів реального часу було отримано понад 100 авторських свідоцтв на винаходи. Згодом додалися ще 100 і В.П.Боюну в 1997 році було присвоєно звання "Заслужений винахідник України". У 80-і роки у відділі управляючих машин був розроблений ряд процесорів цифрової обробки сигналів для систем діагностики і керування, аналізу спектрів, ЕОМ з комплексною арифметикою, процесор реального часу (ПРЧ) та ін., що знайшли застосування в ЦНДІ "ТОЧМАШ" (м.Подольск), Горьковському НДІ радіозв'язку й ін. Основний внесок у цю роботу був зроблений В.П.Боюном і М.В.Семотюком.
ПРЧ по своїй структурі й архітектурі став прообразом сигнальних процесорів, що з'явилися за рубежем трохи пізніше. У ньому, крім всього іншого, використовувалися інкрементний аналого-цифровий перетворювач та інкрементне обчислення, але реалізований він був, звичайно, не у вигляді НВІС (надвеликі інтегральні схеми), а на декількох платах.
Надалі інкрементне представлення сигналів в ітераційних процесах було використано В.П.Боюном для багатоканальної обробки інформації і, разом з Л.Г.Козлов, для модифікації методів рішення систем лінійних алгебраїчних рівнянь, звичайних диференціальних рівнянь, диференціальних рівнянь у частинних похідних та інтегральних рівняннях. За результатами роботи ними була опублікована монографія "Введение в кибернетическую технику. Параллельные структуры и методы" (1989 р.). Деякі результати були втілені в спецпроцесорі для рішення систем лінійних алгебраїчних рівнянь як розширнику для нижніх моделей
Монографія "Введение в кибернетическую технику. Обработка физической информации" (автори Б.М.Малиновський, В.П.Боюн, Л.Г.Козлов, 1980 р.), що викладає теоретичні основи побудови засобів кібернетичної техніки, і ряд інших книг і статей цих та інших авторів підбили підсумок дослідженням, виконаним відділом управляючих машин у ці роки.
У 1988 р., коли в мене трапився інфаркт, я вирішив передати керівництво відділом управляючих машин В.П.Боюну. Через два роки він захистив докторську дисертацію і став спадкоємцем моїх справ. Я дуже радий, що знайшов гідного продовжувача моєї 30-літньої діяльності в галузі кібернетичної техніки.
В останнє десятиліття в результаті кропітких пошуків, з урахуванням системного підходу до оцінки якості систем реального часу, В.П.Боюну удалося вирішити важливу задачу - знайти, так звану, динамічну міру інформації, що являє собою середнє значення модуля похідної сигналу (d-ентропія). Ця міра є комплексною оцінкою динаміки процесу і точності його представлення з урахуванням затримок і східчастого представлення сигналу зворотного зв'язку і мірою кількості інформації, що міститься в сигналі. При цьому результати вийшли прямо протилежними щодо класичної теорії: замість скорочення кількості відліків (відповідно до теореми відліків Котельникова) і представлення їх з максимальною розрядністю, необхідно з максимально можливою частотою дискретизувати процес, грубо (у межі до одного старшого значущого розряду в коді) вимірювати зміни (приросту) сигналу (спрощуючи наступну обробку), а при кодуванні зберігати в коді величину параметра (для забезпечення можливості обробки кодів без декодування) .
Системний підхід до сукупності процесів аналого-цифрового перетворення, обробки і відновлення безупинної форми сигналу в системах реального часу дозволив запропонувати ефективні способи цифрового представлення безупинних сигналів, розробити алгоритми аналого-цифрового перетворення, що відповідають цим способам, методи обробки інформації, що враховують способи цифрового представлення безупинних сигналів і форму інформації на виході аналого-цифрового перетворювача для одно- і багатоканальних випадків, принципи організації обчислювального процесу в спеціалізованих і проблемно-орієнтованих процесорах і системах. Ці результати викладені в монографії В.П.Боюна "Динамическая теория информации. Основы и приложения", Київ, 2001 р. У ній В.П.Боюн теоретично обгрунтував новий напрямок у науці - динамічну теорію інформації, що має дуже велике практичне значення.
В останні роки на базі розвиненої кінцево-різницевої теорії дискретизації з постійним і перемінним кроками дискретизації за часом, параметру і простору, а також динамічної теорії інформації В.П.Боюном були розроблені інформаційні основи цифрового представлення зображень і відеопослідовностей, що дозволило виділяти з них корисну (динамічну) інформацію, значно скорочуючи надмірність їхнього представлення. Були розроблені динамічні моделі процесів панорамування, пошуку, виявлення і спостереження за об'єктами, реалізовані на базі типової відеокамери і персонального комп'ютера. Ці інтелектуальні відеосистеми демонструвалися на всесвітніх виставках по інформаційних технологіях CeBІT- 2000 і 2001 (ФРН, Ганновер) і ряді міжнародних виставок. Однак традиційні відео- і комп'ютерні засоби не дозволяли повною мірою використовувати можливості, надані новими підходами, тому в 2001 році під керівництвом В.П.Боюна була створена перша в Україні інтелектуальна відеокамера "ІВК-1" із програмувальними параметрами зчитування і попередньою обробкою зображень. (В.П.Боюн, Ю.А.Сабельников, Л.О.Возненко, О.В.Матвієнко, І.Ф.Малкуш).
"ІВК-1" орієнтована на знімання й обробку відеопослідовностей у реальному часі і може служити базою для створення широкого класу автономних відеокомп'ютерних приладів, а також інтелектуальних систем для автоматизації виробничих процесів і контролю якості продукції, у робототехніці і гнучких виробництвах, наукових і медико-біологічних дослідженнях, системах відеоспостереження і спеціальних систем. "ІВК-1" дозволяє зчитувати й обробляти високодинамічні відеопослідовності з частотою кадрів на порядок перевищуючої можливості звичайної відеокамери з ПК, дає можливість використовувати низькошвидкісні канали зв'язку з центральним процесором, а також відкриває нові можливості для обробки і розпізнавання динамічних зображень.
"ІВК-1" була використана в ряді розробок відділу, зокрема в розробленому в 2003 році відеокомп'ютерному комплексі (ВКК) для автоматизації процесу візуального контролю динамічних параметрів фізичних, хімічних, біологічних об'єктів.
Комплекс дозволяє робити автоматичну відеозйомку досліджуваних зразків з різним масштабом і заданою періодичністю протягом визначеного інтервалу часу. У ньому забезпечені широкі можливості створення, нагромадження, виділення змін, пошуку і перегляду зображень у базі даних зразків по різних параметрах (даті, часу, номеру). Забезпечується можливість тривалої автоматичної роботи відеокомп'ютерного комплексу в режимі енергозбереження і збереження його працездатності при короткочасних перебоях у системі енергопостачання. У комплексі довелося перебороти цілий ряд труднощів, зв'язаних з необхідністю забезпечення рівномірного і стабільного підсвічування, усунення шумів КМОП-відеосенсора, мережних перешкод, температурних погрішностей від светлодіодів, відеосенсора і т.п. Відеокомп'ютерний комплекс переданий для дослідної експлуатації в одну з організацій м.Києва.
До цього напрямку великий інтерес виявили китайські вчені і підприємці. За запрошенням Інституту автоматики Шандуньської Академії наук КНР В.П.Боюн відвідав КНР. Він прочитав ряд лекцій по цифровій обробці сигналів і зображень, були проведені ряд зустрічей у Технопарку вищого науково-технічного співробітництва КНР і України, створена спільна лабораторія Інституту кібернетики HAH України й Інституту автоматики Шандуньської Академії наук КНР і укладений договір про науково-технічне співробітництво. В.П.Боюну було присвоєне звання Почесного професора Інституту автоматики Шандуньської Академії наук КНР.
Через відділ управляючих машин, керований мною, а потім В.П.Боюном пройшло чимало співробітників. Частина з них працюють дотепер і мені дуже хочеться відзначити чудову "команду" співробітників, тісно і плідно кілька десятиліть працюючих з В.П.Боюном: наукового співробітника Юрія Андрійовича Сабельникова, який проробив у відділі 25 років, що відрізняється ініціативою, умінням самостійно поставити і вирішити складну технічну задачу, володіє інженерною хваткою, найвищою працездатністю; Олександра Володимировича Матвієнко, висококваліфікованого наукового співробітника, постійного помічника В.П.Боюна у виконанні доручених робіт, що став за 25 років роботи у відділі "душею" колективу, добрим і чуйним; Ірину Феліксівну Малкуш - ветерана програміста і фахівця в області прикладної математики, через чиї руки пройшли всі алгоритми і прикладні програми, використані в розробках відділу.
Можна було б відзначити і багатьох інших, але це уже виходить за рамки книги.
Динамічна теорія інформації й інтелектуальні відеокомп'ютерні технології, що базуються на ній, у різних сферах людської діяльності стали стовповою дорогою наукової діяльності В.П.Боюна. Вона вже привела його до високих творчих результатів і, що ще більш важливо, відкрила великі перспективи подальшого розвитку заснованого їм нового важливого напрямку науки і техніки.
На виборах 2002 р. у НАН України В.П.Боюн був висунутий Інститутом кібернетики імені В.М.Глушкова і поруч інших організацій у члени-кореспонденти НАН України й одержав кількість голосів, достатній для обрання, але виділену вакансію зайняв його суперник, що набрав на один голос більше1.
У 2004 році В.П.Боюн у складі творчого колективу став лауреатом Державної премії України.
Так чи інакше, справа не в почесних званнях, хоча вони також мають значення, а в реальних наукових результатах. У В.П.Боюна їх більш ніж досить, і поява наукових звань для нього справа найближчого майбутнього.
На закінчення, знаючи В.П.Боюна понад сорок років, я хотів би сказати, що не помилився у виборі свого спадкоємця і хочу підкреслити не тільки його видатні здібності в науковій творчості, але і його надзвичайно важливі якості, такі як виняткову порядність, скромність (навіть може бути зайва в наш час), цілеспрямованість, такт, що викликає глибоку повагу до В.П.Боюну як до вченого і як до людині, що зуміла істотно розвити наукові дослідження і зберегти славні традиції заснованого мною відділу управляючих машин.