Андрей ШАХОВ, аспирант ОмГУПС: «Наш алгоритм позволит предприятиям сэкономить не только деньги, но и время»

Молодой ученый из Омского государственного университета путей сообщения работает над созданием алгоритма, который позволит проводить спектральный экспресс-анализ без использования образцов сравнения. Этот программный продукт ускорит лабораторные исследования и сделает их дешевле. Какие омские предприятия заинтересованы в появлении новинки и что им даст ее использование, выяснял корреспондент «КВ» Максим ДУБОВСКИЙ.

— Андрей, что вы изобрели?
— Изобретением это назвать сложно. Мы разрабатываем алгоритм для спектрального анализа. Практически все предприятия вынуждены контролировать качество металлов и сплавов, например, производители труб, вентилей и других металлических изделий. Им нужны конкретные марки материалов с определенными свойствами: коррозионная устойчивость, прочность, упругость и так далее. На каждом таком заводе есть спектральная лаборатория, исследующая свойства металлов, из которых будет изготавливаться продукция. В работе спектральные лаборатории используют образцы сравнения – те контрольные образцы, с которыми сравнивается поступивший материал. На спектрометре сначала прожигается образец сравнения, затем поступивший материал, результат сравнивается. Эти образцы исследуются на спектрометре, и в базу данных вносятся соответствующие корректировки. Затем при исследовании неизвестной пробы полученные данные сравниваются с теми, что есть в базе, на выходе у нас есть информация об анализируемом образце. Мы предлагаем разработать алгоритм, который в автоматизированном режиме без использования образцов сравнения позволит проводить спектральный анализ.
— Как это будет реализовано?
— Мы выполним математическое описание для каждого из материалов, затем будет создана база знаний, в которой заложены параметры материалов. Это позволит проводить экспресс-диагностику, не используя образцы сравнения. Дело в том, что эти образцы стоят довольно дорого: от 50 тысяч до 150 тысяч рублей за комплект. Если их заказывать, пройдет немало времени, пока они дойдут до предприятия. Наш алгоритм позволит предприятиям сэкономить не только деньги, но и время.
— Андрей, можете рассказать о принципе работы спектрометра?
— На установку, на небольшом расстоянии от электрода, помещается анализируемый образец. На электрод подается высокое напряжение, в результате чего между ним и образцом происходит искровой пробой. При этом электроны атомов анализируемого вещества переходят на более высокие энергетические уровни. При возврате испускаются кванты света, которые после разложения в спектр и регистрируют диодные линейки установки.
В спектрометре квант света с помощью призмы разлагается на спектр, диодные линейки фиксируют этот спектр. В результате получается график, по которому можно понять из чего состоит данный образец.
— Вы говорите, что образцы сравнения стоят дорого, то есть вам придется закупить их все и провести анализ?
— Мы устанавливали спектрометры на многих предприятиях города Омска. Они закупают наиболее часто используемые образцы. Мы с этими предприятиями поддерживаем контакт, можем брать у них базу прожженных, то есть исследованных, материалов. Все образцы нам не придется закупать, купим только те, которых ни у кого нет. В процессе работы и усовершенствования программного продукта будут докупаться необходимые образцы сравнения и добавляться в базу знаний.
— В Омской области многие предприятия используют спектрометры?
— Этот метод применяется на множестве предприятий: в металлургии и металлообработке, медицине, на железных дорогах. Железнодорожники используют спектральный анализ довольно интересно: чтобы узнать, какие детали изношены в двигателе локомотива, а разбирать полностью мотор проблематично, они исследуют примеси, содержащиеся в отработанном масле и понимают, какие детали требуют замены. На самом деле этот метод применяется во множестве областей.
В этой области существует проблема: на многих предприятиях используются спектрометры советского производства. На этих спектрометрах люди работают давно, они к ним привыкли. Даже начальство таких предприятий трудно убедить, что аппаратуру нужно менять. Недавно мы устанавливали аппаратуру на завод им. Попова, сотрудники лаборатории были удивлены, насколько новая аппаратура удобнее.
— Бытует представление, что спектральный анализ как метод применяется в астрофизике и палеонтологии.
— Спектральный анализ используется в различных областях науки. В том числе и в астрофизике и палеонтологии. Спектрометры устанавливаются на борту космических аппаратов для исследования вещества солнечной системы. А в палеонтологии используется изотопный спектральный анализ, позволяющий определять время происхождения артефактов. Но эти методы спектроскопии немного отличаются от нашего.
— В будущем, наверное, планируете заниматься производством спектрометров?
— Приборы мы производить не будем. Это затратно: нужно иметь большой штат работников, которые будут заниматься сборкой и программированием. В России существует несколько фирм, которые производят эти аппараты, делать спектрометры с нуля очень сложно и не всегда выгодно. Например, в настоящее время мы сотрудничаем со специалистами Института спектроскопии Российской академии наук, которые являются разработчиками, а мы выполняем работы по совершенствованию алгоритма работы современного оборудования.
— Сколько сейчас стоит спектрометр?
— Те модели, которые мы устанавливаем, стоят от миллиона до полутора миллионов рублей. Образцы сравнения стоят от 50 до 150 тысяч за среднестатистический комплект.
— Что представляют собой образцы сравнения? Это, грубо говоря, кусок железа?
— Нет, для каждой методики, например, медной, алюминиевой, чугунной есть набор образцов сравнения, скажем, шесть штук. Эти образцы производятся Институтом стандартных образцов, предприятие находится в Москве, оно монополист на этом рынке. Для каждой марки металла есть свои образцы сравнения.
— Можно ли заработать, продавая ваш алгоритм?
— Можно заработать, продавая этот алгоритм предприятиям. Также можно заключить договор с производителями спектрометров, чтобы они внедряли его в программное обеспечение выпускаемых спектрометров и получать процент с каждого проданного спектрометра.
— Ничего подобного вашей разработке не существует?
— Мы работали с американским прибором, там был встроенный аналог нашего алгоритма, но мы заметили, что он работает не очень хорошо. То есть люди работают над подобными системами, но ничего похожего пока не существует. Мы провели патентный поиск, абсолютных аналогов нашего алгоритма не нашли.
— Андрей, в конкурсе У.М.Н.И.К. сложно победить?
— Я победил в нем с третьего раза. Изначально я вкладывал в свое выступление перед экспертным жюри больше науки, как оказалось, нужно было больше говорить о перспективах коммерциализации проекта.
— Вас к работе над этим алгоритмом привлекли после того, как вы окончили вуз?
— Я занимался работой над этим проектом еще во время студенчества. Мне нравиться этим заниматься. Правда, бывают моменты, когда этот проект становится менее интересным: если нужно переработать огромную базу, возникает желание покончить с этими исследованиями, но я пока держусь. Как и в любом другом деле, бывают свои сложности, но без этого было бы неинтересно.
— Сколько будет стоить ваш программный продукт?
— Сейчас мы согласуем этот вопрос с производителями спектрального оборудования. Нужно понять, сколько эти предприятия готовы платить за нашу разработку и во сколько обойдется наш алгоритм конечному покупателю. Сейчас еще сложно назвать цену программного обеспечения.
— Вы целенаправленно поступали в ОмГУПС?
— Я учился в лицее бизнеса и информационных технологий. Здесь был хороший проходной балл по направлению информационные технологии, поэтому я поступал сюда.
— То есть информационные технологии для вас интереснее, чем, скажем спектральный анализ?
— В некоторой степени да. Мне было бы интересно заниматься схемотехникой, но это очень дорого. Если бы университет выделил деньги на создание собственного спектрометра, на оплату работы персонала, мне бы было интересно попробовать себя в схемотехнике.
— Как планируете потратить грант У.М.Н.И.К. а?
-Закупим образцы сравнения.

Биография

Андрей Владимирович родился в Омске 6 июля 1987 года. В 2004 году после окончания лицея бизнеса и информационных технологий поступил в Институт автоматики, телекоммуникаций и информационных технологий Омского государственного университета путей сообщения. В 2009 году окончил вуз и поступил в аспирантуру на кафедру «Теоретическая электротехника».
Женат.