Радиотехник-композитор — о мелодичности математики и бесконечной цепочке случайных открытий

14:09, 25 октября 2017

Выпускник университета Эдуард Малов в проекте портала 66.RU «Человек наук»

В свободное от науки время Эдуарду удается давать концерты и писать музыку — в том числе для заставок региональных телеканалов. Фото: Константин Мельницкий / 66.RU

Днем в лаборатории он изучает устройство оптоволоконного кабеля, а по вечерам дает концерты. Музыку пишет сам, потому что не может и не хочет играть чужую. И в работе поступает так же.

Свой первый патент Эдуард Малов получил на третьем курсе, когда преподаватель предложил студентам вместо экзамена смоделировать на компьютере уже существующее устройство. Эдуард попробовал смоделировать устройства, описанные в литературе, но они почему-то не работали. Советуясь с научным руководителем, он начал делать такое устройство самостоятельно — и изобрел его с нуля. До этого подобных конструкций просто не существовало.

О веселой чистой математике, о пути к Нобелевской премии и о том, почему ученым не надо уезжать в Москву, а музыкантам, наоборот, очень даже необходимо, Эдуард Малов рассказал в интервью 66.RU. Мы, как обычно, выкинули все свои наивные вопросы и оставили только самые интересные ответы.

— То, чем я сейчас занимаюсь, называется «Исследование характеристик неоднородно заполненных цилиндрических линий передачи». Раньше телесигнал шел к нам по коаксиальному кабелю — он цилиндрический и состоит из центрального проводника и внешнего. Потом были волноводы, которые используются в основном в военной промышленности, — это огромные пустые трубы, по ним можно передавать большие мощности. И самое актуальное сегодня — оптическое волокно, которое доставляет в наши дома интернет.

Сейчас в оптоволокне используются кварцевые волокна. Когда-то кварц очищали недостаточно, и было три окна прозрачности, где передаваемый сигнал затухал. Но со временем очистка становилась лучше, и сейчас в этих окнах самое малое значение затухания. И если кто-то это спектральное затухание снимет, мы сможем понять, как сделать оптоволокно с наилучшими характеристиками.

Тема перспективная, потому что оптоволокно — самый быстрый способ передачи данных, самый интересный и самый востребованный. И теми же военными, и для цифрового ТВ, например. Вроде бы оптоволокно уже вдоль и поперек изучено, но рано или поздно будут появляться новые материалы, которые будут сравнимы с кварцем. И мы сможем передавать еще больше информации еще быстрее. Теоретически это возможно.

Сейчас мы боремся с математикой — осмысляем математику теоретическую в нечто практическое. Алгоритмы, которые пишутся на основе теоретической математики, предназначены для анализа систем. В эти алгоритмы мы можем загрузить характеристики материала и посмотреть, как будет вести себя этот кабель, сама система. Остались последние шаги — мы уже все рассчитали для упрощенной математической модели, теперь необходимо научиться учитывать затухания в материалах. Сейчас работаем над этим. Для волноводов это уже сделано, осталось перевести на оптоволокно.

Когда я поступал в УрФУ, думал: наконец-то у меня будет одна физика, математику я не люблю. А потом оказалось, что математику обожаю и что через нее как раз интереснее разгадывать физику. Видимо, я из тех людей, которым надо самим что-то доказать и проверить — и только тогда они поверят в прописные истины.

Рассказываю свою грустную историю: в 16 лет закончил девятую гимназию и поступил в УрФУ, в институт радиоэлектроники и информационных технологий (радиофак). Выбрал, как мне казалось, самую легкую специальность, думал, никогда не буду иметь отношения к науке, а за четыре года стану великим музыкантом. Я с 13 лет связан с музыкой. Занимался в детской школе компьютерного творчества и на одном из занятий нам показали музыкальные программы. Я вбил «Собачий вальс», а дальше пошло-поехало. Через пару лет ту музыку, которую я писал, уже правда можно было назвать музыкой. Я всегда хорошо ее чувствовал, возможно, лучше, чем другие, у меня не было никаких сложностей подобрать что-то на слух.

Я сам совершенно внезапно научился играть на фортепиано. Точнее, вдруг понял, что могу играть на нем. До этого что-то набивал одним пальцем, но не было чувства полета, что ты создаешь какую-то магию вокруг. А тут в один момент — опа! — и создаешь, и считаешь себя исполнителем. Ладно бы только тебе нравилось, это еще и окружающим нравится.

Музыкантом в Екатеринбурге быть тяжеловато. Проще работать в институте и изредка давать концерты. Ну вот есть у нас «Сансара», но спросите любого москвича, знает ли он «Сансару», в ответ, скорее всего, услышите: «Кого-кого?» Музыка и наука похожи тем, что и там, и там — исключительно творческий процесс. Но с музыкой заработать сложнее.

Чтобы погружаться в музыку, надо уезжать в Москву. А для того чтобы погрузиться в науку, в этом смысла нет. У нас все-таки очень хороший университет, здесь возможностей больше. В МГУ, например, в большинстве случаев наукой начинают заниматься только в аспирантуре. А здесь я уже с третьего курса езжу по конференциям — и у меня все хорошо.

На третьем курсе я получил патент — случайно изобрел устройство возбуждения особой волны. В круглом волноводе она называется волной Н01, а особая она потому, что с ростом ее частоты затухание уменьшается. Обычно ведь наоборот — с ростом частоты затухание растет. А за счет такого свойства особую волну можно передавать на дальние расстояния. Еще в советские времена, когда не было оптоволокна, в землю закапывали очень длинные медные трубы и по ним передавали информацию, потому что такая волна может распространяться невероятно далеко в силу своего малого затухания. Преподаватель тогда просто сказал: «Кто не хочет сдавать экзамен, смоделируйте устройство, которое возбуждает эту волну». Я не хотел сдавать экзамен и занялся этим вопросом. Но литература особо не помогла, и я решил сделать что-то свое. И у меня получилось. А когда мы смотрели, есть ли что-то в мире подобное, оказалось, что такой конструкции не было, и мы ее оформили в патент.

Но сейчас это просто красивая бумажка, потому что волноводами в таких целях уже не пользуются. Хотя мы находили очень интересное применение. Есть нефтепроводы, газопроводы, и с ними иногда случается очень неприятная вещь — они взрываются. Чтобы этого не происходило, их прочищают особыми снарядами-скребками. Грубо говоря, какую-то болванку, полено туда засовывают, и она там собирает всю ржавчину. Но самое смешное, что реальная проблема — вот засунули они туда снаряд, а найти потом не могут, труба-то непрозрачная. Он может где-то застрять. У нас была мысль сделать радиолокационную систему внутри трубы: запускаем снаряд, прикручиваем наш источник сигнала — как раз устройство, которое я изобрел, — и можем методом радиолокации с высокой точностью узнавать, где находится снаряд. Попутно можно с ним и информацией обмениваться, узнавать, где трещины, например.

Моя личная цель — учеба. Есть еще много интересных тем, которыми мы занимаемся параллельно. И что касается моей нынешней темы, то, наверное, можно найти какой-то новый тип оптоволокна и получить за это Нобелевскую премию, потом запатентовать его и открыть заводик, который будет его производить.

В детстве я не ощущал себя вундеркиндом, только, наверное, повзрослев, понял, что я человек творческий. Помню, когда заканчивал школу, то был таким серьезным 15-летним дядькой. А на первом курсе что-то серьезность меня отпустила — и всё стало хорошо. Проще стал относиться к жизни. Для меня вообще институт — это настоящее детство. После очень сильной школы в университете предметы давались очень легко, поэтому было ощущение, что я как в детском саду: гуляю, отдыхаю и занимаюсь делами в свое удовольствие, в общем, очень здорово.

Я еще молодой. Ко мне только недавно пришло осознание схожести моих научных трудов с музыкальными. И композиции, и публикации — мои детища. То, что оно пришло, — уже хорошо. К кому-то не приходит вовсе. Я не могу сказать, что я такой весь в науке. Да, меня очень веселит чистая математика, но практические задачи решать интереснее, потому что приятно услышать «спасибо» в свой адрес. Вряд ли это напишет хоть один компьютер.

Дмитрий Шлыков, материал портала 66.RU.