Группа, в которой я работала, состояла из 4 человек (включая меня), а для некоторых задач привлекались также аспиранты-практики из химической лаборатории политехнического института.
Руководил группой профессор Александр Семенович Позняк, бывший сотрудник Лаборатории №7 ИПУ РАН. С 1993 года Александр Семенович - профессор Департамента автоматического управления Центра CINVESTAV. В этом департаменте А.С. имеет самую высокую категорию. В область научных интересов А.С. входят робастное управление на основе динамических нейросетей, управление на скользящих режимах, управление стохастическими системами и др.
В нашу группу также входил профессор Исаак Чарез из Профессиональной междисциплинарной группы по биотехнологии Политехнического института. Будучи специалистом как в области теории управления, так и в области биотехнологий, Исаак готовил экспериментальные данные по росту бактерий в аэробном режиме и занимался применением полученных нами результатов для восстановления состояния систем (как химических, так и биологических).
Из Высшей школы химической инженерии и добывающей промышленности Политехнического института в нашей группе участвовала профессор Татьяна Ивановна Позняк вместе со своими аспирантами. Татьяна Ивановна консультировала нас по устройству и составу системы озонирования воды; также под ее руководством проводились эксперименты по каталитическому озонированию, которые были использованы для апробации алгоритма восстановления состояния системы.
Каждый день люди во всем мире сталкиваются с множеством новых и сложных экологических проблем. Некоторые из них являются локальными, но другие резко меняют более широкие экосистемы. Такие экологические проблемы, как высокая степень загрязнения воздуха, воды и почвы, требуют срочного внимания и годы для их естественного восстановления.
Промышленные и автомобильные выхлопы токсичных соединений – загрязняющие вещества номер один, в том числе тяжелыми металлами, ароматическими соединениями, нитратами и др. Загрязнение воды может быть вызвано разливом нефти, промышленными и бытовыми отходами, а загрязнение воздуха может быть спровоцировано летучими органическими соединениями, различными токсичными газами, образующимися в промышленности и при сжигании ископаемого топлива. Большая часть загрязнения почвы происходит из-за разлива нефти, промышленных отходов и гербицидов, загрязняющих почву. Такие системы обладают некоторыми специфическими особенностями:
- большинство переменных состояния экологических систем являются концентрациями загрязняющих веществ и других физических/химических или биологических продуктов (давление, температура, масса, объем и т. д.). Именно поэтому все они являются положительными (или неотрицательными), и, следовательно, описываются динамическими моделями, переменные состояния которых принимают неотрицательные значений (Nonnegative Dynamic Models);
- сохраняя свойство положительности или неотрицательности, динамические траектории фазового пространства таких систем продолжают удовлетворять физическим законам. Например, во время процесса очистки воды концентрация загрязняющих веществ может только уменьшаться;
- дополнительным усложняющим фактором анализа и синтеза управления для таких систем являются их математические модели, основанные на законах сохранения энергии и массы. Математические модели могут быть достаточно сложными и с зависящими от времени параметрами;
- кроме того, многие переменные состояния не могут быть измерены онлайн, что затрудняет использование данных для построения законов управления в реальном времени.
Задача, которая была передо мной поставлена - построить наблюдатель на основе нейросетей для нелинейной системы с учетом того, что состояния системы могут принимать только неотрицательные значения. В результате нам удалось создать проекционный наблюдатель на основе динамических нейросетей. Он способен учитывать область изменения переменных состояния, для класса систем с ограниченными шумами и возмущениями в измеряемых данных.
Центр научных исследований и повышения квалификации CINVESTAV-IPN органиован при Национальном политехническом институте (Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional)
CINVESTAV – это огромный исследовательский центр с 8 кампусами по всей стране. Я проходила стажировку в кампусе Сакатенко в Мехико, в Департаменте автоматического управления. Интересно, что в данном центре департамент автоматического управления существует как самостоятельная единица. Чаще такие центры бывают составляющими инженерного факультета или отделения.
Центр состоит из 33 департаментов естественнонаучного и математического профиля. Преобладают департаменты, связанные с исследованиями в области биологии и химии, но есть и департамент математического образования, который занимается разработками методик преподавания математики.
В CINVESTAV работают ученые из различных стран. Новости о замещении вакантных должностей выкладывают на сайтах международных профессиональных сообществ, что создает международную конкуренцию. Конкурс достаточно высокий. Кандидатов часто просят выступить с докладом на тему проводимых исследований на научном семинаре департамента. Приблизительно 1% исследователей CINVESTAV - это ученые из России.
В Центре проводится обучение магистров и аспирантов. В Департаменте автоматического управления обучение в аспирантуре длится 4 года. За это время аспиранты несколько раз в обязательном порядке выступают со своими наработками на научных семинарах Департамента. Такие выступления принято называть «экзаменом». Если говорить о Департаменте автоматического управления, то интересно, что в отличие от Российских образовательных учреждений, здесь у всех аспирантов обязательно есть внедрение их алгоритмов на реальных установках. Теоретические исследования менее популярны. Стоит отметить, что в виду практической ориентированности Центра эксперименты и опыты проводятся круглосуточно, а аспиранты нередко ночуют в своих лабораториях.
В CINVESTAV регулярно проводятся международные научные мероприятия. Например, во время моего пребывания прошла конференция 16th International Conference on Electrical Engineering, Computing Science and Automatic Control (CCE 2019). По теории управления ключевой тематикой на этой конференции было управление на скользящих режимах (sliding mode control), а в качестве пленарных докладчиков были приглашены известные ученые в это области: Leonid Fridman, Dr. Hebertt J. Sira Ramírez.
Отдельно хотелось бы рассказать о ПО, которое используется в CINVESTAV для подготовке публикаций и котоое существенно облегчает работу ученых.
Scientific WorkPlace (SWP) - программный пакет для подготовки и научной обработки текстов. Он разработан американской фирмой MacKichan Software, Inc., известной на рынке программных продуктов с 1981 г. Разработчиками заявлено, что SWP представляет собой текстовый процессор на основе LaTeX, но на самом деле это еще и удобный графический пользовательский интерфейс для редактирования исходных файлов LaTeX. SWP работает на базе LaTeX, но это не означает, что пользователь должен его знать. Благодаря графическому интерфейсу пользователь может редактировать исходный текст на LaTeX, пользуясь навыками редактирования в Microsoft Word и простым здравым смыслом. SWP можно использовать для создания файлов в стиле любого научного журнала, который также использует LaTeX, а само программное обеспечение позволяет легко изменить общий стиль документа «за один клик».
Первое, о чем я узнала, зайдя в Департамент автоматического управления CINVESTAV, был SWP: инженер Департамента установила мне сразу платную версию.
Для меня главное преимущество данного редактора именно в скорости набора текста. Я давно работаю с LaTeX, и сами особенности набора текста меня не пугают. Думаю, что для людей старшего поколения SWP мог бы стать большим подспорьем, так как часто они не пользуются редакторами LaTeX именно из-за сложности использования, а ведь сейчас все рейтинговые журналы и конференции требуют tex-файл статьи. Word-файл порой считается даже дурным тоном в технических изданиях.
Ginger Software (Grammarly Software) – это специализированные корректоры, которые находят грамматические, контекстные орфографические ошибки, неправильное использование лексики и даже плагиат, а также помогают адаптировать текст под определённый стиль письма: академический, деловой, разговорный или художественный. Отличаются возможностями в бесплатной и платной версиях, а также ценами.
Работая с мексиканскими коллегами, я заметила, что все они активно используют эти корректоры при подготовке финальной версии статьи. В Москве я слышала о таких возможностях только на специализированных семинарах в Вышке. По собственному опыту могу сказать, что часто статья отправляется на доработку (а то и вообще отклоняется) именно из низкого уровня английского языка.
Overleaf (overleaf.com) – это онлайн редактор LaTeX. Не требует установки программного обеспечения, совместной работы в режиме реального времени и контроля версий.
_____________
Я продолжаю работать с Исааком Чарезом над новой задачей после возвращения в Москву. Работаем мы в специальном проекте, который создали на overleaf.com под эту задачу. В любой момент (при наличии интернета) я могу внести правки в текст, зная, что коллега потом увидит именно последнюю версию, проверить, кто последним вносил правки в текст, какие появились у коллеги вопросы, как он ответил на мои комментарии.
