С.А. Гаврилов: «Заниматься сенсорами ради сенсоров — это безыдейно»

В ближайшее время Россия должна выйти на свой курс «доверенной электроники», куда вошло бы полное обеспечение российского информационного производства электронной компонентной базой (ЭКБ). Кроме медицины, она важна для транспортной отрасли, сельского хозяйства, экологии и телекоммуникаций. О перспективах сенсорики в России и о работе Центра компетенций НТИ «Сенсорика» на базе НИУ МИЭТ мы поговорили с его директором Сергеем Гавриловым.

- Сергей Александрович, что входит в понятие «технологии сенсорики»?

- Понятие технологий сенсорики в первую очередь относится к технологии электронной компонентной базы — с точки зрения создания миниатюрных сенсоров для мобильных и носимых устройств сбора и обработки информации. В последние годы носимая электроника всё шире применяется в медицинских устройствах. Это имплантируемые в живые организмы сенсоры для постоянного мониторинга процессов жизнедеятельности.

- То есть можно сказать, что сенсорами мы пользуемся каждый день.

- Конечно. В современном смартфоне порядка двух десятков сенсоров. Они определяют положение устройства и поворачивают экран, могут измерять температуру, а по видеоканалу — и пульс. По координатам, получаемым из внешней сети, они ориентируются в пространстве. Сенсоров очень много в бытовых приборах: всем знакомы роботы-пылесосы или автоматически отключающиеся плиты, которые реагируют на перегрев. Мир сенсорики достаточно большой в бытовом применении. Но более важную роль, конечно, она играет в промышленности. Особенно на опасных производствах, когда необходимо контролировать окружающую среду и предотвращать аварийные ситуации.

Например, появление беспилотного транспорта напрямую зависит от того, насколько точны сенсоры, какие параметры они могут получать от внешней среды, как они будут передавать информацию на управляющее устройство самого беспилотного транспортного средства. Безопасность таких средств будет зависеть от точности и бесперебойной работы тех сенсоров, которые будут применяться.

- Как эти технологии будут развиваться в ближайшем будущем?

- Очень активно. Прогнозируемый объем рынка в течение ближайших пяти лет увеличится до производства триллиона сенсоров в год. Естественно, это вызовет необходимость развивать производственные мощности предприятий микроэлектроники. Производство компактных устройств с низким энергопотреблением станет основным драйвером расширения спектра применяемых мобильных и стационарных сенсорных систем. Это неизбежно приведет к появлению новых технологий 3D-сборки, обеспечивающей реализацию различных функций в устройстве миниатюрных размеров.

Наряду с 3D-сборкой обязательно будут развиваться технологии гибкой электроники. Это актуально для носимых средств, наклеиваемых на кожу человека либо встраиваемых в одежду и любые технические устройства.

- Как деятельность Центра поможет российским разработкам занять место на глобальных рынках?

- С точки зрения появления и перевода разработок нашего центра в параметры рыночных продуктов, конечно, это будут не конечные устройства в полном смысле. Мы не будем разрабатывать непосредственно автомобили, беспилотные средства или сами смартфоны. Но мы будем учитывать тот интерес, который есть у тех или иных производителей подобных устройств в сенсорных системах, имеющих перспективы использования на рынке. Мы с одним из наших основных индустриальных партнеров, Зеленоградским нанотехнологическим центром (ЗНТЦ), сейчас ведем работу по созданию микросборок, которые могут быть интересны для производителей.

Но я подчеркну: заниматься сенсорами ради сенсоров — это безыдейно. Так же, как разрабатывать микросхемы ради микросхем. Всегда нужно иметь в виду тот конечный прибор, ту аппаратуру, в которой это будет использовано. Поэтому помимо технологических проектов разрабатываются и новые чувствительные элементы: микросборки, схемы обработки сигнала. Мы будем создавать устройства, которые соберут и обработают информацию с многочисленных сенсоров. Этому посвящен один из ключевых проектов Центра, где создается универсальная мультисенсорная платформа для сбора разнородной информации. Кроме того, у нас заложено основное требование: подключенные сенсоры могут быть с любыми интерфейсами. То есть мы надеемся создать платформу для сбора и обработки информации с набором универсальных интерфейсов, чтобы и наши новые сенсоры, которые мы предлагаем, и уже имеющиеся на рынке, можно было легко интегрировать с этими системами. В этой работе я вижу хорошие перспективы прямой и быстрой коммерциализации, а вот встраиваться в рынок со своей элементной базой — процесс достаточно длительный. Но мы его тоже ведем. Потому что это задел на будущее, когда государственное финансирование будет прекращено (по условиям договора). К этому времени все научно-технологические и технологические заделы позволят выходить на реальных потребителей и предлагать вот эти более сложные миниатюрные устройства. Сейчас мы отчетливо видим и нашу ближайшую перспективу, и среднесрочную.

- Какие технологии, появления которых все ждут (например, беспилотные автомобили), не смогут развиваться без технологий сенсорики? Почему?

- Сложно выделить что-то конкретное. Беспилотные автомобили — да. Потому что это датчики, которые определяют возможные возникающие препятствия или предсказывают какие-то препятствия и т.д. На двигателе достаточно широкий спектр сенсоров: температуры, вибрации. Различные рулевые управляющие узлы автомобиля снабжены специальными сенсорами. Совместно с нашим партнером «Калужская автоэлектроника» мы разработали магнитный сенсор, который фиксирует положение руля. Когда водитель начинает засыпать, у него резко начинает меняться характер движения руля. С помощью нашего сенсора машина определит такое состояние водителя и «разбудит» его.

Помимо технических применений, очень хотелось бы выйти на рынок быстрых медицинских тестов. Но это крайне сложная задача. Здесь активно с нами работает наш партнер — Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова. Мы разрабатываем микрофлюидную систему. Это прибор для тестирования, который может предупредить о необходимости постановки точного диагноза. Сейчас главный медицинский проект Центра компетенций НТИ «Сенсорика» развивается с помощью нашего индустриального партнера АО «Производственное объединение “Уральский оптико-механический завод” имени Э.С. Яламова». Много лет назад мы с ним уже разработали клинический дефибриллятор, устройство которого не устарело, но система его автоматизации уже достаточно древняя. И вот сейчас прорабатывается вопрос создания линейки сенсоров и его стыковки с большим клиническим дефибриллятором для того, чтобы даже без присутствия медицинского персонала можно было бы безопасно и своевременно оказать помощь пациенту с точки зрения поддержки сердечной деятельности в экстренных случаях.

Пока практически вся эта работа идет за счет средств гранта, но договоренность есть, что, к примеру, «Уральский оптико-механический завод» получит разрешение у своих головных акционеров на более серьезное финансирование, и тут уже дело пойдет достаточно бодро.

- Как устроена образовательная деятельность Центра?

- Основная направленность — подготовка будущих разработчиков для рынка сенсорики, в том числе — потребителя (с точки зрения производства конечных приборов). Это наши магистры, магистры из других вузов. Не так давно мы провели «мини-остров» (по аналогии с большим «островом»), в котором участвовали студенты из Москвы и других городов. Для тех, кто не смог приехать, мы организовали дистанционные варианты участия в этом «острове». Ведущие специалисты НИУ МИЭТ, наши партнеры рассказывали об ожиданиях бизнеса, касающихся и сенсорики, и электроники в целом. Достаточно активно наши партнеры направляли своих сотрудников на повышение квалификации в наш университет: мы имеем широкий набор возможностей для переподготовки и обучения самым современным средствам проектирования — и интегральных схем, и сенсоров, и печатных плат. Многие модули, которые были ими востребованы, разработаны в рамках выполнения программы нашего Центра компетенций НТИ.

Сейчас мы создали инфраструктуру для того, чтобы можно было работать дистанционно, причем с применением различных широких технологических подходов. От видеоконференций до прямого контакта и работы в группах. Конечно, сейчас, в условиях пандемии и перевода всех на дистанционное обучение, нам очень пригодились все эти заделы.

Источник: РВК