Természet Világa, 2011 (142. évfolyam, 1-12. szám)
2011-02-01 / 2. szám
A mérnök: Bokor József akadémikus, aki a BME Közlekedésautomatikai Tanszékének Széchenyi-díjas tanszékvezető professzora, a SZTAKI tudományos igazgatója, a Rendszer és Irányításelméleti Kutatólaboratórium vezetője. A Simonyi Károly mérnöki díj idei kitüntetettje „a nagy bonyolultságú dinamikus rendszerek elmélete és irányítása területén kiemelkedő tudományos eredményeket” ért el; ezeket „sikerrel alkalmazták mind az autó- és repülőgép-dinamikai modellezésben, mind az új irányítási rendszerek kidolgozásában”. Kedves Professzor úr, a díj indoklásából nem könnyű kihámozni, mivel is telnek a napjai. A mi feladatunk az, hogy minél több intelligenciát vigyünk a környezetünkbe. Ehhez nem elég az informatikai tudás. A társtudományágak - a matematika, az elméleti mechanika, a rendszerelmélet, az elektronika, az elektrotechnika, sőt a biológia újdonságait nemcsak szemmel kell tartanunk, hanem meg is kell tanulnunk. Hhogyan befolyásolhatnánk különben egy folyamat dinamikáját? Nekem éppen ez a „beavatkozás”, az elmélet és az alkalmazások kidolgozása a munkám. Mert ha az elmélet megvan, akkor létre kell hozni a megfelelő algoritmust, ezt pedig futtatni kell, mondjuk, egy speciális fedélzeti számítógépen. Ekkor utasíthatjuk például a repülőgépet, hogy kövesse az előírt pályát, vagy működjön együtt más repülőgépekkel. A szakmámra rendkívül nagy hatást gyakorolt a mikroelektronika fejlődése, különösen az, hogy óriási számítási teljesítményt tudunk kis helyen elhelyezni, kis energiafogyasztással. A másik meghatározó tényező pedig az autonómia iránti igény - az a törekvés, hogy minél szélesebb körben alakíthassunk ki önálló funkciókat magunk körül. - Honnan indultak a kutatásai? - Először villamosenergia-rendszerek energetikai, előrejelzési problémáival foglalkoztunk, aztán a paksi atomerőműben biztonsági, diagnosztikai, irányítási feladatokkal. Mi terveztük azokat a beépített komputereket, amelyek a teljes működést ellenőrzik. A Siemensnek nem volt ilyen rendszere, nekünk kellett kifejlesztenünk, még a legyártott célszámítógépeket is mi ellenőriztük. Az algoritmusok nagyon korszerű hálózati architektúrában futnak. Valószínűleg jól dolgoztunk, különben most nem beszélgetnénk... - Nekünk, laikusoknak eszünkbe sem jut, milyen hatalmas intellektuális munka van egy ilyen eredmény mögött. - Ekkora teljesítmény egyedül csapatmunkában születhet meg. Nagyon büszke vagyok arra, hogy mindig a tanítványaimmal dolgozom. Úgy gondolom, hogy a csapatunknak kialakult a szellemisége, amely összetart bennünket akkor is, ha sokan már elkerültek az iparba, vagy űrkutatási és repüléstudományi intézetekben dolgoznak külföldön. Csak a tanítványaimmal tudtam ennyi mindent elérni. Mi ennek a szellemiségnek a legfontosabb ismertetőjegye? - Akár az atomerőmű, akár a repülőgép vagy az autó irányítása a feladat, mindig a legkorszerűbb, legigényesebb irányítási módszereket kell alkalmazni. A mikroelektronikai eszközök mellett nagyon speciális programozási tudásra is szükség van, ami menet közben lehetővé teszi a helyes működés ellenőrzését. - Miért speciális ez a programozási tudás? - Azért, mert nagyon rövid időn belül kell kiszámítani, hogy melyik beavatkozó elemmel mit kell tenni. Például ha egy kamerával vagy radarral felszerelt autó sofőrje vészhelyzetet észlel, egy mérőrendszer és egy algoritmus érzékeli, hogy az autóvezető hozzányúl a fékhez, ezután detektálja az autó helyzetét, sebességét, súrlódását, és ennek alapján kiszámítja, melyik keréken milyen fékezőerőnek kell hatnia. Ha ebben a bonyolult rendszerben nincs meg a gyors eredmény, vagy az érzékelésmérés-számolás-beavatkozás-visszacsatolás folyamatába hiba csúszik, fölborul az autó vagy nekimegy az akadálynak. - Ugyanilyen feladatot kellett megoldaniuk Pakson is? - Igen, ráadásul a paksi rendszernek működés közben saját magát kell ellenőriznie minden szinten, az eszközöktől kezdve az algoritmus lefutásáig, és szükség esetén úgy kell átkapcsolni egy másik végrehajtó ágra, hogy ne történjen baj. Mert átkapcsoláskor mindig fellép valamilyen tranziens jelenség: minden váltásnak ára van — a társadalomban is, az áramkörökben is -, mindig megjelennek tranziensek, csak ezt nem szokták tudni. Pedig ezek kezelésével együtt kell garantálni a rövid válaszidőt, és például a 10 7 meghibásodás/óra hibarátát. Ezt írják elő a légi forgalomban részt vevő járművek esetében - nem könnyű ám megvalósítani! Az autóiparban is igyekeznek követni ezt a célkitűzést, de még nem közelítették meg. - Hogyan próbálják ki a rendszereiket? - Először szimulációk során, utána „éles” kísérletekben. Az új Airbus orrfutóművének szabályozására egy kozorcium keretében építettünk meg egy rendszert, amelynek összes funkcióját - így a mi algoritmusaink működését is - egy párizsi hangárban tesztelik egy-két évig, és csak azután következnek a repülési kísérletek. - Elég furcsán hangzik, hogy Magyarországon... - Ilyennek foglalkozunk? - Igen. - A repülőgépiparban, más iparágakhoz hasonlóan, mindig újabb generációs rendszereket terveznek, és mi két kutatásban is kaptunk feladatokat; az amerikai kollegákkal ajánlottak bennünket. Az amerikai partnerekkel főleg NASA- és National Science Foundation-kutatásokban veszek részt - néhány kollégámmal együtt, akiket mindig viszek magammal és amikor az egyik ottani vezető bekerült az európai repülőgépiparba, megkeresett bennünket. Európában inkább gyakorlati kérdésekre keresünk megoldásokat, az amerikaiakkal elsősorban elméleti feladatokon dolgozunk, sokat publikálunk együtt, és fontos eszközöket kaptunk tőlük a közös kutatáshoz. - Milyen irányítási szisztémát fejlesztenek ki a közúti közlekedés számára? - A közlekedésautomatikának az a lényege, hogy a járműveket és a közlekedési folyamatokat egy rendszerként kezeljük: nemcsak az autót irányítjuk a fedélzeten, hanem az autóhoz kapcsolódó infrastruktúrát és a forgalmi rendszereket is. - Mit értenek infrastruktúrán? - Például azt a rendszert, amelyik forgalomfüggővé teszi a zöldidő-kiosztásokat. Detektáljuk a torlódásokat, és ennek megfelelően kiszámítunk egy olyan zöldidőkiosztási stratégiát, amelyik jármű/órában mérve maximalizálja az áthaladást. Ehhez új forgalomirányító központokra van szükség. Már elkezdték a telepítésüket, de még jó időbe beletelik, amíg hálózattá kapcsolhatók össze. Az irányításhoz új érzékelőket kell beszerezni: részben aszfaltba süllyeszthető detektorokat, részben kamerákat, amelyeket szintén hálózatba kell kötni. A képfeldolgozás nagyon jól használható az irányításban. Természettudományi Közlöny 142. évf. 2. füzet 55 INTERJÚ