Магистрант ИВМиИТ- ВМК победитель конкурса "УМНИК Сириус 2021"

Илья Першин стал обладателем гранта Президента Российской Федерации в размере 500 тыс. рублей, победив в конкурсе «УМНИК Сириус 2021». Его исследовательский проект «Разработка комплекса программ для высокопроизводительного моделирования антенн сложной геометрии в области телекоммуникационных систем», вышел в финал конкурса, где Илья стал победителем в направлении «Цифровые технологии». В финал конкурса прошли шестнадцать, и только восемь человек стали победителями. Как рассказал парень, начиная с третьего курса бакалавриата, он начал заниматься исследованиями моделирования электродинамических характеристик проволочных антенн. Поначалу это был курсовой проект, однако вскоре он превратился в масштабную исследовательскую работу.

«Я обратился к своему научному руководителю Тумакову Дмитрию Николаевичу, который посоветовал мне заняться исследованием этой темы. Задача заключалась в моделировании электродинамических характеристик по заданной геометрии антенны. Электродинамические характеристики – позволяют понять: в каком направлении антенна будет наиболее эффективно принимать, и излучать сигналы; на какой резонансной частоте она будет работать; какая у неё будет ширина полосы пропускания. На практике, нас интересует обратная задача; по набору электродинамических характеристик получить соответствующую геометрию. Усложнение геометрии антенны позволяет улучшить её электродинамические характеристики, приблизиться к целевым параметрам с меньшей погрешностью и уменьшить её габариты», – поделился Илья Першин, магистрант 2 курса ИВМиИТ-ВМК, направления прикладная математика.

Почти за три года работы, курсовой проект вылился в: три публикации в научных журналах; несколько выступлений на научных конференциях; два свидетельства о регистрации программы для ЭВМ; и наконец, получение Президентского гранта. Как рассказал магистрант, теперь проект ждёт двухлетняя работа, состоящая из нескольких этапов.

«В первый год работы планируется наиболее сложная часть – это решение обратной задачи. Второй год работы направлен на реализацию этих задач в виде коробочного решения. Будет два варианта реализации проекта: первый – это классический, когда клиент покупает лицензию и устанавливает на свои компьютеры софт. Такой подход – обладает рядом недостатков. Самый существенный – это отсутствие вычислительной мощности у клиента, поэтому был предложен второй вариант – разработка веб-платформы. В этом варианте вычисления будут происходить на ресурсах проекта», – Илья Першин.

На данный момент, разработкой программных решений для расчета антенн занимаются преимущественно зарубежные организации. Они позволяют решать прямую задачу для широкого класса антенн, однако при решении обратной задачи возникают трудности, процесс может занимать дни, недели в зависимости от сложности задачи.

«Процесс решения обратной задачи – это не какой-то сходящийся процесс, точность которого зависит от количества итераций. На практике возникает потребность решать такие задачи быстро и максимально эффективно. Получение начального приближения может существенно облегчить задачу», – объяснил, магистрант 2 курса ИВМиИТ-ВМК.

Как рассказал студент, такой проект сможет найти применение в среднем и малом бизнесе. А так же в тех компаниях, где существует потребность быстро и эффективно создать рабочую модель антенны, соответствующую нужным параметрам и габаритам.

«Миниатюрные антенны требуются в различных устройствах. Например: телефонах, ноутбуках. Уменьшить антенну и сохранить её электродинамические характеристики можно за счет усложнения геометрии. Я предлагаю использовать сочетание классических методов моделирования антенн и методов машинного обучения. Преимущество веб-платформы заключается в возможности использования гибкого тарифного плана. Мы можем предоставлять клиенту не покупку целой лицензии на год, а вводить некоторые тарифные планы, грубо говоря, ему нужно рассчитать пять антенн, он за пять заплатит. Это может оказаться очень выгодно», – подытожил студент.

К слову, в будущих планах Ильи – развитие проекта, а также расширение его для исследования и моделирования других типов антенн.  Например, микрополосковых – антенн, которые изготавливаются на металлической подложке.