Заведующий кафедрой радиотехнических систем Олег Александрович Маркелов рассказал о повлиявших на радиотехнику фундаментальных исследованиях учебного подразделения, о практике вовлечения студентов в промышленную среду, а также поделился планами по развитию кафедры.
Кафедра радиотехнических систем (РС) Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» была организована в сентябре 1945 года. Тогда она называлась кафедрой радиолокации, а затем последовательно кафедрой № 31 и кафедрой радиоприборов.
Несмотря на то, что кафедра РС является одной из самых молодых кафедр факультета радиотехники и телекоммуникаций, она внесла значительный вклад в развитие научных исследований и образовательных программ, унаследовав лучшие традиции Ленинградского электротехнического института и активно формируя новые направления, востребованные в эпоху цифровой трансформации.
О том, как за 80 лет существования кафедры РС изменились подходы к научно-исследовательским работам (НИР), о ключевых направлениях исследований, о сотрудничестве с бизнесом и другими научными учреждениями, а также о методах практического обучения рассказал заведующий кафедрой Олег Александрович Маркелов.
Олег Александрович, раз сегодняшняя тема интервью – 80-летие кафедры РС, хотелось бы для начала поговорить о её истории, которая началась с проведения НИР в области радиотехники. Как изменились требования к проектам по сравнению с СССР, учитывая стремление России к технологическому суверенитету?
– Главные изменения касаются резкого сокращения сроков выполнения и перехода на прикладной характер научно-исследовательских работ.
В советский период (1950-1980-е годы) на кафедре РС проводились фундаментальные и прикладные НИР по помехоустойчивым радионавигационным и радиолокационным системам, автоматизации управления воздушным движением, цифровой обработке сигналов, а также по созданию оборудования для морской геодезии, спорта и медицины. Проекты у серьёзных заказчиков планировались на срок до трёх лет, а перспективные, включая фундаментальные, программы закладывались на 5-10 лет. Это давало возможность глубоко прорабатывать научные основы, заниматься системной подготовкой кадров и последовательно двигаться к крупным технологическим прорывам, без давления на срочность результатов или необходимости их немедленной коммерциализации.
Сегодня, в условиях стремления к технологическому суверенитету, требования к НИР кардинально изменились: заказчики ожидают быстрых, измеримых и коммерциализуемых результатов – зачастую в течение 1–2 лет, а иногда даже нескольких месяцев. Фундаментальные и поисковые исследования, не обещающие немедленного практического эффекта, всё чаще воспринимаются как нерентабельные и остаются без финансирования. Это резко сокращает время на проработку идей и существенно ограничивает возможности для долгосрочных, глубинных исследований, которые ранее лежали в основе крупных технологических прорывов.
Тем не менее, несмотря на сжатые сроки и акцент на прикладной результат, одно осталось неизменным: научные работы по-прежнему ориентированы на стратегические приоритеты, определённые на государственном уровне, – будь то импортозамещение, технологический суверенитет, развитие новых энергетических систем или цифровая трансформация. Именно решение таких амбициозных, системообразующих задач позволяет университетам укреплять свой научный авторитет, привлекать лучшие кадры и занимать лидирующие позиции в национальной и международной науке.
А какие научные направления, которые развиваются сегодня на кафедре, соответствуют требованиям современных заказчиков?
– Разработка современных методов и аппаратных решений для анализа, обработки и передачи информации в различных прикладных сферах.
Эти направления взаимосвязаны общей задачей, а именно созданием современных методов и аппаратных решений для анализа, обработки и передачи информации в различных прикладных сферах. Среди ключевых тем – создание средств и алгоритмов для экологического мониторинга, радиолокационное обнаружение, классификация и анализ параметров движения объектов на суше, на воде и в воздухе, а также разработка новых форматов модуляции навигационных сигналов для космических и наземных систем позиционирования. Параллельно развиваются методы статистического анализа и цифровой обработки данных в медико-биологических исследованиях, а также изучение характеристик телекоммуникационного трафика и функционирования инфокоммуникационных сетей.
Эти направления реализуются в рамках устоявшихся научных школ под руководством опытных сотрудников: радиолокационные и радионавигационные исследования ведут профессоры Владимир Михайлович Кутузов и Владимир Иванович Веремьёв; статистический анализ и цифровая обработка данных – профессора Михаил Игоревич Богачёв, Александр Сергеевич Красичков и доцент Борис Иванович Смирнов; цифровая схемотехника – доцент Дмитрий Вячеславович Гайворонский. Что касается меня, я занимаюсь исследованиями трафика инфокоммуникационных сетей. Например, в 2023 году в рамках реализации программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодёжь и дети») совместно с коллегами мы разработали модель, позволяющую прогнозировать увеличение загруженности сетей с целью недопущения перегрузок системы.
В совокупности эти усилия обеспечивают высокий уровень научной и инженерной подготовки, а также вклад кафедры в развитие отечественных технологий в радиотехнике, навигации, биомедицинской инженерии и телекоммуникациях.
А что по поводу вклада в развитие радиотехники в мире? Какие фундаментальные исследования проводились на кафедре РС?
– За десятилетия научной деятельности на кафедре были получены результаты мирового уровня.
Одним из них стало создание дискретных широкополосных сигналов с идеальными или близкими к идеальным автокорреляционными характеристиками. Инициатором этих исследований в 1960-х годах выступил профессор Юрий Михайлович Казаринов, чьи работы были связаны с актуальными в то время проектами по разработке сетей дальней навигации наземного базирования, которые требовали сигналы с пониженной пиковой мощностью.
Позже, к середине 1970-х годов под руководством профессора Юрия Александровича Коломенского исследования были направлены на применение широкополосных сигналов в быстро развивавшихся системах спутниковой радионавигации. Предложенная профессором Валерием Павловичем Ипатовым синтеза пары «сигнал – фильтр» позволила впервые получить сигналы с идеальными корреляционными свойствами. Разработанные им кодовые последовательности получили международное признание и сегодня известны как «Коды Ипатова». В дальнейшем со своим учеником, доцентом Белалом Жафяровичем Камалетдиновым, Валерий Павлович получил кодовые ансамбли, обеспечивающие минимальный уровень взаимных помех в системах множественного доступа с кодовым разделением, что нашло широкое применение в телекоммуникациях.
Применение широкополосных сигналов позволило решить актуальную задачу построения скрытных радиолокационных станций, недоступных радиоразведке. Так, уже в 1960-х годах под руководством профессора Виктора Ивановича Винокурова была спроектирована уникальная радиолокационная система с многополосным квазинепрерывным фазокодовым сигналом. Позже эти идеи были воплощены в целом ряде НИР и опытно-конструкторских работ кафедры и внедрены в серийную радиолокационную аппаратуру.
Значительный вклад в развитие радиотехнического образования в СССР и России внёс профессор Юрий Михайлович Казаринов, автор фундаментального учебника «Радиотехнические системы», выдержавшего несколько изданий и ставшего настольной книгой для уже нескольких поколений радиоинженеров по всей стране. Его педагогическое наследие, вместе с научными достижениями коллег и учеников, заложило прочную основу современной школы отечественной радиотехники.
Хотелось бы также обсудить научно-образовательную составляющую кафедры. Сотрудничаете ли вы с промышленностью и научными учреждениями с целью получения практических навыков студентами?
– Да, на кафедре ведётся постоянная и тесная работа с индустриальными партнёрами.
В частности, с АО «НИИ «Вектор», АО «Радар ммс»,ООО «Лаборатория инфокоммуникационных сетей» и компанией YADRO сотрудничество направлено как на интеграцию научных результатов в производство, так и на вовлечение студентов в решение актуальных практических задач. Представители предприятий регулярно принимают участие в заседаниях государственных экзаменационных комиссий, где оценивают выпускные квалификационные работы и нередко предлагают студентам место в лаборатории сразу после получения диплома.
Центральным элементом этой практико-ориентированной модели выступает студенческая лаборатория кафедры – современное образовательное пространство, в котором обучающиеся получают опыт решения реальных производственных задач. Здесь теоретические знания, полученные в аудиториях, находят своё применение в условиях, максимально приближённых к профессиональной среде. Студенты работают с современным оборудованием, участвуют в реальных проектах, получают обратную связь от опытных наставников и развивают критическое мышление. Лаборатория становится тем самым связующим звеном между академическим обучением и индустриальной практикой, где формируются профессиональные компетенции, оттачиваются практические навыки и создаются условия для реализации инновационных идей, что существенно повышает готовность выпускников к успешной карьере.
Параллельно кафедра активно развивает фундаментальные исследования, которые поддерживаются за счёт грантового финансирования. Учёные успешно реализуют масштабные проекты благодаря тесной коллаборации с ведущими научными организациями (Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Ленинградское отделение НИИ радио, НМИЦ им. В.А. Алмазова, Центр подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина), занимаются подготовкой конкурентоспособных совместных заявок и привлечением средств из различных источников. Грантовая система становится эффективным инструментом не только для продвижения перспективных исследовательских инициатив, но и для укрепления научной школы, обеспечивая преемственность между фундаментальной наукой, прикладными разработками и опережающей подготовкой кадров.
А что касательно обучения студентов кафедры внутри стен ЛЭТИ. Какие новые технологии или методики были внедрены в учебный процесс за последние годы?
– За последние годы в учебный процесс внедрены ряд новых технологий и методик, которые трансформируют образование, делая его более гибким, персонализированным и интерактивным.
Основные направления включают цифровизацию, использование искусственного интеллекта, а также гибридные форматы обучения. В учебном процессе сотрудниками кафедры активно используются современные информационные технологии. В частности, система дистанционного обучения Moodle. Также по многим занятиям, читаемым кафедрой, созданы видеокурсы, которые доступны на различных платформах видеохостинга.
Очевидно, что эта цифровизация стала вынужденной мерой вследствие пандемии Covid-19. Однако в технических вузах, если часть заданий можно выполнить онлайн, другая связана с работой с оборудованием. Как эта проблема решалась на вашей кафедре?
– Действительно, проведение лабораторных и практических работ во время пандемии стало серьёзным вызовом не только для нашей кафедры.
В то время было важно сохранить высокое качество практической подготовки в условиях ограниченного доступа к аудиториям. Конкретно у нас, решением стало создание математических моделей и цифровых двойников лабораторного оборудования. Благодаря этому студенты получили возможность выполнять лабораторные и практические работы удалённо в любое удобное время и из любой точки, не теряя при этом глубины погружения в технические процессы и методики.
Такой гибридный формат, сочетающий работу с физическим оборудованием в аудиториях и взаимодействие с его виртуальными копиями, мы используем и сейчас, в постпандемический период. Он зарекомендовал себя как высокоэффективный и перспективный подход, компенсируя временные и логистические ограничения, а также расширяя возможности обучения: студенты могут многократно отрабатывать сложные процедуры, моделировать нештатные ситуации и глубже понимать принципы функционирования современных систем, не рискуя повредить дорогостоящее оборудование.
Сегодня кафедра продолжает развивать эту стратегию, модернизируя учебные лаборатории в тесном партнёрстве с отечественными технологическими компаниями. В частности, совместно с ранее упомянутой мной ООО «Лаборатория инфокоммуникационных сетей» создаются современные учебно-научные пространства, оснащённые серийными образцами высокотехнологичных российских систем связи. Это позволяет студентам не только осваивать актуальные стандарты и протоколы, но и работать с теми же решениями, которые уже используются в реальных отраслевых проектах, что делает их подготовку максимально приближенной к требованиям современного рынка труда и укрепляет связь между академической средой и индустрией.
По взаимодействию с промышленностью и научными организациями России понятно. А ведутся ли на кафедре совместные образовательные и исследовательские работы с вузами других стран?
– Да, конечно. Преподаватели кафедры РС ведут занятия по курсу цифровой электроники в Технологическом университете г. Сюйчжоу (Китай), с которым СПбГЭТУ «ЛЭТИ» реализует совместную программу «два диплома», позволяющую студентам получать полноценное академическое образование в двух странах и выпускные документы обоих вузов.
Кроме того, кафедра активно участвует в подготовке аспирантов из Вьетнама и поддерживает долгосрочное научно-образовательное партнёрство с Университетом Ле Куй Дон (г. Ханой), в рамках которого осуществляется обмен опытом. Также успешно развиваются совместные исследования в области радиолокации с Белорусским государственным университетом информатики и радиоэлектроники.
Данная международная деятельность укрепляет научный потенциал кафедры и способствует интеграции российской инженерной школы в глобальное академическое сообществ, расширяя возможности для студентов, аспирантов и преподавателей в реализации совместных образовательных и исследовательских проектов.
Можете, пожалуйста, поделиться ближайшими планами по развитию кафедры? На что будет сделан основной упор?
– Ключевым вектором развития кафедры, определяющим как образовательную, так и научно-исследовательскую стратегию становится индустриальная интеграция.
Например, в ближайшей перспективе планируется активное расширение сети совместных лабораторий с ведущими предприятиями отрасли и глубокая модернизация существующих научно-исследовательских площадок. Основой практико-ориентированного обучения станет создание современных лабораторных комплексов в партнёрстве с индустриальными компаниями, обновление материально-технической базы действующих лабораторий, а также системная интеграция производственных практик в учебный процесс. Особое внимание будет уделено разработке специализированных учебных модулей, реализуемых непосредственно на предприятиях, что обеспечит студентам прямой контакт с реальными технологическими задачами и стандартами отрасли.
В числе приоритетных направлений – формирование инновационных образовательных программ, внедрение актуальных профессиональных стандартов, развитие компетенций в области беспроводных технологий и создание специализированных курсов по архитектуре современных систем связи. Особое значение придаётся именно направлению беспроводных коммуникационных систем, которое открывает широкие перспективы как для фундаментальных и прикладных исследований, так и для подготовки высококвалифицированных специалистов, востребованных на рынке труда.
Образовательная экосистема кафедры будет строиться на принципах тесного взаимодействия теории и практики, реализации совместных научно-технических проектов с промышленными партнёрами и обеспечения студентов реальным производственным опытом. Такой системный подход позволит не только повысить качество подготовки будущих инженеров, но и укрепить научно-образовательные позиции кафедры на национальном и международном уровнях.