Миссия — инженер.
Политехник Сергей Туранов о фотонике, оптической инженерии и работе в ТПУ

Сфера интересов 31-летнего доцента отделения материаловедения ТПУ Сергея Туранова — фотонные технологии и оптическая инженерия. В основном он занимается проектированием световых приборов и изучением особенностей взаимодействия оптического излучения с разными объектами.

За его плечами несколько различных проектов, часть из которых реализовывалась с другими вузами или с промышленными партнерами.

Поговорили с инженером о том, над чем он работает сегодня, какие перспективы перед молодыми учеными открывает университет и чего не хватает современным студентам.

Светотехническая лаборатория, где сегодня в том числе работает Сергей Туранов, похожа на декорации к фантастическому фильму. Первое, что бросается в глаза, — огромные серебристые полые шары, похожие на раздвижные глобусы, с лампочками внутри. На стенах висят стенды с образцами: здесь и современные лампы, и раритетные разного размера и формы. Столы уставлены разной аппаратурой, а у одной из стен стоит прибор, похожий на старинный киноаппарат с рельсами — с его помощью измеряют характеристики излучателей и световых приборов.

— Я изучаю, как свет влияет на окружающий мир: на человека, растения, твердые объекты, — рассказывает ученый. — Мы постоянно находимся под солнечным излучением, и понимание протекающих при этом процессов очень важно для развития технологий и техники. Фотоника круто развивает себя на стыке наук в междисциплинарных проектах. Один из таких — исследование взаимодействия излучения с растениями. Здесь мы как инженеры и технари показываем свое видение и даже можем удивить биологов, которые годами могли не рассматривать некоторые вопросы с такой точки зрения.

Примером стал совместный с ТГУ проект. Политехники создали систему из разных светодиодов с автоматическим регулированием освещения для выращивания различных культур даже без солнечного света. Это направление науки называется агрофотоника. С помощью света можно менять элементный и пигментный состав растения и даже его внешний вид.

— Мы научились менять характеристики листа с помощью светового излучения. Один из простых результатов — смогли сделать салат более хрустящим и менее хрустящим только за счет изменения параметров освещения. Также с помощью света можно контролировать концентрацию витаминов, макро- и микроэлементов, — рассказывает Сергей Туранов. — Сейчас развивается направление программируемого выращивания. К примеру, нужен базилик с повышенной концентрацией эфирных масел — это можно сделать с помощью «правильных» световых комбинаций. А когда подключаются междисциплинарные специалисты, открываются безграничные возможности.

Однако придуманная политехниками система годится не только для освещения теплиц, говорит Туранов:

— На самом деле, мы разрабатывали систему, которую можно применять везде. Это совокупность световых приборов и датчиков, отслеживающих уровень солнечной и естественной радиации, и система управления параметрами освещения. Задача системы — в определенный момент времени подстраивать условия освещения до оптимальных. Они в каждом случае задаются индивидуально.

По словам инженера, систему можно использовать в школах, где окна только с одной стороны, и солнечный свет не доходит до отдаленных парт. Бывает, даже в дневное время из-за этого приходится включать освещение во всем классе. Система способна выровнять эту диспропорцию. Также она может пригодится для освещения дорог и улиц.

— Часто можно видеть, что на улице стемнело, а фонари еще не включили. И наоборот: уже светло, а освещение еще работает. Все потому, что есть регламенты. Но вместо них можно использовать «умную» систему, которая будет отслеживать уровень солнечной радиации и подстраивать освещение под нее, — поясняет Туранов.

Второе направление, которым занимается инженер, — оптические методы диагностики объектов: когда на определенный материал воздействуют каким-либо видом излучения и изучают его оптические характеристики. А недавно Сергей вместе с одним из аспирантов начал заниматься технологиями компьютерного зрения.

— Это чисто инженерный проект, который мы реализовали в первую очередь для себя. Стоит камера, фотографирует, и по анализу фотоизображения выдает необходимую информацию. В частности, мы разработали алгоритм, который анализирует геометрические размеры объекта и его перемещение в пространстве. Сейчас ищем задачи для применения этого алгоритма. Теоретически применить его можно во многих направлениях, например, в биофотонике, или при прогнозировании лесных пожаров.

Еще одно направление, которым занимается доцент ТПУ, — проблема цветопередачи при использовании светодиодов. Поиск решения этой проблемы сейчас — один из мировых трендов, отмечает Туранов:

— При освещении светодиодами меняется восприятие цвета окружающих предметов. Есть индекс цветопередачи, это способность источника света точно отображать цвета освещаемых предметов в сравнении с идеальным светоисточником — солнечным светом. Цвета передаются такими, какие есть, при индексе 100. Современные массово производимые светодиоды в магазине имеют индекс 75-80. При том, что есть постановление правительства о том, что в садах, школах, вузах и других учреждениях должно быть освещение с индексом не ниже 90. Сейчас мы думаем над интересным и простым решением этой задачи.

Сергей рассказывает: целенаправленно поступить в ТПУ поначалу он не планировал, в Томск попал из Новокузнецка по воле случая. В школе учился хорошо, выиграл несколько олимпиад и проходил на бюджет в местные вузы:

— Однажды друг предложил за компанию сходить на олимпиаду томского политеха. Я тогда ничего не знал ни о Томске, ни о его университетах. Мы сходили, набрали хорошие баллы, потом нам позвонили из приемной комиссии: приезжайте. Решили посмотреть, что за город, что за ТПУ. Когда я тут очутился, то понял: остаюсь. Сыграл контраст между Томском и Новокузнецком: у нас царил постсоветский промышленный дух, а здесь крутая архитектура, приветливые люди, полно молодежи. Помню, меня поразили даже двери в главном корпусе ТПУ — такие огромные, резные, как будто вход в другой мир, — рассказывает Сергей.

Еще в Новокузнецке будущий студент думал об инженерной специальности, поэтому выбирать долго не пришлось: электрофизический факультет, а именно — оптотехника, поскольку в школе это было любимое направление физики. С третьего курса Сергей начал активно заниматься экспериментами, трудоустроился на кафедру, а там началась производственная практика. Причем не в Томске, а за его пределами.

— Я до этого вообще нигде не был, поэтому поехать в другой город было для меня крутым бонусом. Месяц жил в Краснодаре, где работал с системами естественного освещения — полыми световодами. Если по-простому: это отверстие в потолке, сверху — специальный колпак (линза Френеля), собирающий свет со всех сторон, далее сам световод, который транспортирует солнечный свет, а в помещении — рассеиватель, для его равномерного распределения. В 2009 году в Сибири такого еще не было, а на юге они уже применялись. Видеть и работать в живую с темой своей ВКР, проводить реальные эксперименты было очень интересно, к тому же это была новинка, и стоили они очень дорого, — вспоминает инженер.

Получив диплом бакалавра, Сергей поступил в магистратуру. Во время обучения он побывал в разных городах, участвуя в конференциях и выставках. Признается: возможность поделиться опытом, обсудить его с коллегами из других регионов мотивировали его как ничто другое.

— Каждый раз я приезжал очень заряженный и хотелось делать все больше и больше. Поэтому решил после магистратуры пойти в аспирантуру. Причем даже не задумывался насчет поступления, хотя оказалось, там был конкурс, и из всех желающих я единственный поступил на бюджет на свое направление, — отмечает Туранов.

Оказалось, в вузе можно заниматься наукой и зарабатывать на этом. Это стало еще одним плюсом в пользу того, чтобы остаться в ТПУ:

— Я понял, сколько возможностей есть в плане поездок, грантов, стипендий. Когда у тебя есть повышенная стипендия, стипендия президента, еще какая-то, не думаешь о работе вне вуза: ты погружаешься в науку и живешь только ей. И развиваешься по экспоненте.

Задача инженера — не только придумать нужный прибор, но и довести его до стадии производства. Тут могут возникнуть различные препятствия, и их преодоление связано с личными качества автора разработки.

— Важно, насколько инженер пробивной и хочет реализовать свое изобретение, — подчеркивает Сергей Туранов. — Зачастую в производство не идут разработки, которые по умолчанию не заточены под это. Многие специалисты, создавая инструмент, просто не думают о том, как его потом производить в массовом порядке. И может наступить разочарование: мол, я придумал такую крутую штуку, а она никому не нужна. Но если человек настроен разобраться и довести проект до ума, адаптировав под производство, его идея не пойдет в стол. В текущих условиях нельзя медлить, иначе эта идея придет в голову кому-то другому.

Современный инженер должен быть вхож в оба мира — и в науку, и в производство. Очень часто между этими сферами есть большой разрыв, говорит Сергей и приводит пример из личного опыта:

— В аспирантуре мы разработали световой прибор для освещения растений, отработали с ТГУ режимы облучения, получили отличный результат, пришли к нашему промпартнеру: смотрите, классная штука, давайте производить. Они взяли, посмотрели и говорят: круто, но это невозможно производить. Мы в недоумении: как так, вот же опытный образец. А там, например, оказалось, что зеркала в прибор придется задвигать вручную, а на конвейерном производстве это нереально. И мы поняли, что собрать одну штуку и собрать партию — это разные вещи. Когда ты не понимаешь особенностей технологического производства, не задумываешься об экономике — внедрить свою разработку в реальность практически невозможно. Задача инженера — понимать и то, и то и связывать это между собой.

Полученный опыт инженер старается применять в работе со студентами, чтобы те учились на чужих ошибках. При проектировании ребята сразу обдумывают, как прибор будет реализован в реальности. Порой от проекта остается лишь первоначальная идея, а «оболочку» приходится перекраивать, чтобы задумку можно было перенести с бумаги в реальность.

Жаловаться на современных студентов не приходится, говорит Туранов. Пока одни говорят, что нынче учащиеся «уже не те», инженер год от года наблюдает обратную картину:

— Когда я только начал преподавать, было ощущение, что студентам не хватало мотивации на учебу и на то, чтобы остаться в науке. Сейчас ситуация поменялась к лучшему. Я курировал разные творческие проекты на кафедре и видел, как работы год от года менялись от простых к сложным. Я также сотрудничаю с «Кванториумом» и Лицеем при ТПУ, и вижу, как школьники порой такое делают, что не каждый студент повторит. Есть тренд на популяризацию науки среди детей и молодежи, и это правильно. Если раньше многие получали диплом бакалавра и уходили, то сейчас ребята осознанно идут в магистратуру и имеют отличный потенциал.

Стимул оставаться в науке есть, недаром в ТПУ активно пропагандируют инженерные специальности как миссию. По мнению Сергея Туранова, важно правильно доносить до студентов две вещи — зачем им учиться и как новые компетенции могут пригодиться им в жизни.

— Когда ребята выходят на защиту, я всегда им говорю: в первую очередь вы показываете свои навыки и компетенции, которые получили в магистратуре. Чтобы после диплома вы не остались зажаты своей темой. К примеру, вы работаете с растениями, изучаете влияние света на них, а после магистратуры куда? Работать электриком в теплице? Нет, это не так работает. Вы получаете профессиональные навыки, работаете в специальных программах, проектируете, имеете дело с экспериментами, учитесь обрабатывать результаты и ставить задачи, а то, с чем вы работаете, — это второстепенное.

Ученый рассказывает, что мечтает о том, чтобы его студенты начали создавать стартапы. В области фотоники и оптической инженерии, много прикладных проектов, которые можно выводить в реальный бизнес. Пока, к сожалению, студентам не хватает компетенций. Но первые подвижки в этом плане уже начались — в ТПУ активно работает Школа инженерного предпринимательства, где студентов учат выводить проекты на рынок, и все больше ребят защищают свои дипломы в виде стартапов. Студенты Сергея Туранова ежегодно защищают свои опытно-конструкторские работы в таком же формате.

— Чтобы еще больше проектов доходило до реальных продаж, нужно ребят готовить с первого курса. А когда человек все обучение просидел в лаборатории, а на последнем курсе ему говорят: ну все, теперь придумай, как это продать — они пугаются. Но лед тронулся, и, думаю, скоро эта проблема решится на всех направлениях, — считает инженер.

Текст: Лиза Потомская

Фото: Серафима Кузина

Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».