Інституту прикладних проблем механіки і математики (ІППММ) ім. Я. С. Підстригача НАН України - провідній науково-дослідній установі західного регіону України в галузі математики, математичних проблем механіки та математичного моделювання – виповнилося 35 років. Як окремий структурний підрозділ інститут з’явився ще раніше, на початку 1973 року, коли його засновник і перший директор, академік Ярослав Степанович Підстригач організував на базі сектору математики і механіки Фізико-механічного інституту АН України та Львівського філіалу геофізики АН України Львівський філіал математичної фізики Інституту математики АН України.
Про сьогодення установи, перспективи її подальшого розвитку та академічної науки в цілому розповів директор Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, член-кореспондент НАН України Роман КУШНІР.
- Романе Михайловичу, у 1976 році ви закінчили Львівську політехніку (нині – Національний університет «Львівська політехніка») і вже майже 40 років працюєте в Інституті прикладних проблем механіки і математики, пройшли шлях від аспіранта до директора установи. Вас і досі захоплює наукова діяльність?
- Так, мені до цих пір цікаво проводити наукові дослідження з термомеханіки неоднорідних структур разом зі своїми колегами та учнями.
Упродовж дев’ятьох років (із червня 1981-го) довелося пройти під керівництвом академіка Я. С. Підстригача добру школу науково-організаційної роботи на посадах вченого секретаря Західного наукового центру АН України та вченого секретаря інституту. Цей період став для мене дуже важливим, бо, окрім виконання нових науково-організаційних обов’язків, потрібно було і надалі займатися науковими дослідженнями, працювати з молодими науковцями.
- Які наукові школи інституту найвагоміші?
- В інституті основні наукові школи сформовані його засновниками: академіком Ярославом Степановичем Підстригачем - з опису взаємозв’язаних процесів різної фізичної природи засобами механіки, термодинамічного і математичного моделювання та професором Віталієм Яковичем Скоробогатьком – з теорії диференціальних рівнянь і математичної фізики.
- Яким дослідженням надає перевагу установа – фундаментальним чи прикладним?
- Науковці інституту здійснюють, в основному, фундаментальні дослідження із сучасних проблем математики, математичного моделювання та математичних проблем механіки. Зокрема, з алгебри і функціонального аналізу, геометрії і топології, диференціальних рівнянь і динамічних систем, математичної фізики та обчислювальної математики, механіки взаємозв’язаних полів, математичних проблем механіки тріщин і включень, а також математичних основ методів неруйнівного контролю. Серед них можна виокремити цілеспрямовані фундаментальні дослідження, за результатами яких формуються науково-технічні та інноваційні проекти, а також проекти за загальноакадемічними програмами прикладних досліджень ("Ресурс", "Наноструктурні системи, наноматеріали, нанотехнології", "Космомікрофізика" та ін.). Саме на їх базі отримують важливі наукові результати прикладного характеру.
- В одній із статей ви написали: «Тут (в ІППММ. – Авт.) працює відомий в Україні і світі науковий колектив, характерною особливістю якого є поєднання високого теоретичного рівня досліджень із розумінням практичних запитів сьогодення». Які це запити і в чому полягає «розуміння»?
- Теоретичні дослідження, які розвиваються в інституті, спрямовані на формулювання нових математичних моделей та методів їх дослідження, що в подальшому можуть бути використані для моделювання реальних елементів конструкцій з урахуванням умов їх виготовлення та експлуатації. Такі прикладні застосування отриманих теоретичних результатів, як правило, здійснюються у співпраці з науково-дослідними установами технологічного профілю або безпосередньо з виробничими організаціями. Науковці ІППММ розробили, зокрема, методику дослідження напружено-деформованого стану діючих елементів енергетичного обладнання (барабанів котлів високого тиску з ремонтними вибірками дефектів, колекторів первинного пароперегрівача котла з дефектами у вигляді тріщин, штуцерів барабанів котлів із вибірками дефектів та екранних труб з ушкодженнями) за різних режимів їх експлуатації для оцінки ресурсу. Отримані результати пройшли апробацію і були використані під час розробки технології виконання ремонтних робіт у конкретних елементах енергообладнання Бурштинської ТЕС.
Виконання науковцями інституту та його Центру математичного моделювання науково-технічного проекту „Розроблення підсистеми оперативного планування динамічних режимів роботи магістральних газопроводів для автоматизованого диспетчерського керування потоками газу в газотранспортній системі України” дало можливість на основі взаємозв’язаних математичних моделей, що описують фізичні процеси у трубопроводах, газоперекачувальних агрегатах, пластах-колекторах підземних газосховищ та інших об’єктах газотранспортної системи, сформулювати задачі оптимального керування газопотоками у таких складних системах, розробити алгоритми керування ними в реальних умовах та програмні модулі розв’язування окремих нестаціонарних задач. Отримані результати використані в розробці математичного та програмного забезпечення автоматизованої системи керування газотранспортною системою України і передані для їх апробації та використання розробникам цієї системи в Об’єднане диспетчерське управління ДК „Укртрансгаз”.
Під час виконання науково-технічного проекту „Моделювання ходи людини з протезованою гомілкою” розроблено математичне та програмне забезпечення, яке дає змогу розраховувати кількісні характеристики ходи людини на протезі гомілки для їх використання в протезуванні. В основу проекту покладено створені в ІППММ нелінійні математичні моделі для опису опорно-рухового апарату людини з урахуванням “природних” ритмічних, кінематичних та динамічних обмежень. Для обчислення характеристик ходи людини використовується оптимізаційний підхід, який ґрунтується на принципі її енергетичної оптимальності. Розроблений на цій основі комплекс програм переданий в Український НДІ протезування, протезобудування і відновлення працездатності (м. Харків) для використання в системі автоматизованого протезування з метою комплексного й об’єктивного аналізу картини ходи та обґрунтованого прийняття рішення щодо доцільності використання того чи іншого протезного пристрою, а також забезпечення реабілітаційних технологій нижніх кінцівок людини.
- З якими інститутами і в яких країнах підтримуєте наукові контакти?
- Вчені нашого інституту співпрацюють у рамках укладених угод про спільні дослідження з низкою науково-дослідних установ і вишів України (ІЕЗ ім. Є. О. Патона, ФМІ ім. Г. В. Карпенка, ГАО - НАН України, Дніпропетровським, Донецьким, Київським і Львівським національними університетами, НУ «Львівська політехніка» та ін.), СНД (зокрема, виконують спільні проекти з Інститутом математики АН Білорусі, Гомельським держуніверситетом ім. Ф. Скорини, Інститутом теоретичної і прикладної механіки ім. С. О. Христіановича РАН, НДІ механіки МДУ ім. М. В. Ломоносова, Московським авіаційним інститутом, Кубанським держуніверситетом, Тбіліським університетом), а також – країн Заходу (з Інститутом математики, металургії та інженерії матеріалів, фундаментальних технологічних досліджень Польської академії наук (Варшава), Інститутом радіоелектроніки Варшавської політехніки, університетами м. Геттінгена і Зігена (Німеччина), політехніками Білостоцькою і Опольською, Ягеллонським університетом (Польща), Чалмерським технологічним університетом (м. Гетеборг, Швеція), Університетом м. Севілья (Іспанія), технологічними університетами Нью-Джерсі, Вірджинії (м. Блексбург), Мерилендським та Канзаськими університетами (США), Інститутом конструкцій та архітектури Словацької АН).
- У чому полягають «фундаментальні результати світового рівня» наукових шкіл із математичних проблем електромеханотермодифузії та з функціонально-операторних і алгебраїчних методів?
- Дослідження з проблем електромеханотермодифузії стосуються математичного моделювання у взаємозв’язку фізичних полів різної природи - електромагнітних, теплових, дифузійних і механічних, виникнення кожного з яких впливає на появу та поширення іншого. Вчені інституту мають добрий доробок із цієї проблеми, насамперед, із розробки таких моделей комплексного опису взаємодії цих полів засобами нерівноважної термодинаміки, а також - низки ефективних аналітично-числових методик для розв’язання сформульованих на їх основі крайових задач та проведення відповідного аналізу впливу згаданих вище полів на тепловий і напружений стани елементів конструкцій за реальних умов їх експлуатації. Отримані наукові результати добре знані як в Україні, так і за її межами, опубліковані в низці монографій і численних наукових статтях, неодноразово доповідалися на престижних міжнародних наукових форумах.
Добре знані у науковому світі результати, отримані науковцями ІППММ із розробки функціонально-операторних та алгебраїчних методів. Створення теорії лінійних операторів та функціонального аналізу було одним з основних досягнень математики XX століття. Ці методи дозволяють на єдиній математичній основі описати дуже багато процесів у навколишньому світі – від функціонування живої матерії до квантової фізики. Одним із центрів творення цієї галузі математики був довоєнний Львів і школа Стефана Банаха. Серед завдань новостворюваного Інституту прикладних проблем механіки і математики (насправді, воно було матеріалізацією мрії Я. С. Підстригача) - завдання поновлення світового рівня досліджень у цій галузі у Львові. Спільно з математиками Львівського національного університету імені Франка та НУ «Львівська політехніка», запрошеними молодими і досвідченими математиками з інших міст в інституті вдалося сформувати осередок фахівців найвищої кваліфікації, які отримали визнані світовою науковою спільнотою нові результати з розвитку теорії банахових просторів, з виявлення методами функціонального аналізу нових властивостей руху квантових часток у сильних полях. Наші науковці були запрошені до участі у спільних проектах з американськими, німецькими, французькими колективами, результати опубліковано у провідних міжнародних журналах.
- Який відсоток молодих науковців в ІППММ?
- Молоді науковці і спеціалісти та аспіранти віком до 35 років становлять близько третини всіх наукових працівників. Щороку в інституті в середньому навчається 25-27 аспірантів та 5-6 докторантів, спостерігається тенденція до збільшення кількості аспірантів, які успішно завершують навчання в аспірантурі з наступним захистом дисертацій. Упродовж 2008-2012 років підготовлено 15 докторів та 49 кандидатів наук.
- Над чим працюють нині вчені інституту?
- У співпраці з науковцями інститутів НАН України - електрозварювання ім. Є. О. Патона, Фізико-механічного ім. Г. В. Карпенка та проблем міцності ім. Г. С. Писаренка, проведено прикладні дослідження щодо створення нових технологій та приладів у галузі сучасного матеріалознавства, розробки методів оцінки міцності та надійності елементів конструкцій у рамках проектів загальноакадемічної програми “Ресурс”. Зокрема, розроблено методику оптимізації експлуатаційних параметрів нафтопроводів для забезпечення заданого їх ресурсу з урахуванням дефектності труб i впливу зовнішніх чинників.
- Як «прихилити» керівників різних рівнів до потреби дбати про науку, про навчання талановитої молоді?
- Передовсім має змінитися позиція урядовців. Без вкладання коштів у наукові дослідження, без створення належних умов для відбору здібних до наукових досліджень молодих людей та забезпечення їх навчання і відповідних умов творчої праці не буде перспективного розвитку нашої держави. Кожний керівник повинен розуміти, що лише притік у його колектив талановитих молодих людей є запорукою розвитку установи та її подальшої перспективи. Така позиція домінантна у провідних країнах світу, такою ж вона має бути і в Україні.
- Якою бачите перспективу академічних установ?
- Я вважаю, що наразі реальної альтернативи академічній науці в Україні немає. І саме академічні установи мають залишатися осередками наукових, насамперед фундаментальних, досліджень. Звичайно, тут також повинно відбутися реформування, спрямоване на забезпечення належного фінансування найбільш перспективних у світовому вимірі наукових напрямів, організацію ефективних науково-навчальних комплексів із провідними дослідницькими національними університетами, широкі всебічні заходи з поповнення їх молодими науковцями, подальше розширення міжнародної співпраці. Лише так ми зможемо зберегти ще досить високі позиції української науки у науці світовій.
Матеріали Прес-служби НАН України
Anna
