Проф. д.н. Иван Гарванов – отдаден на бъдещето български учен и преподавател

Продължение от стр. 1

Научната дейност на проф. Иван Гарванов засяга не по-малко актуални проблеми. Всъщност – проблеми от бъдещето. Докато ми разказваше, аз имах усещането, че пътувам в творба на Айзък Азимов. Ето два от научните проекти, на които той е ръководител, заедно с проф. д.т.н. Христо Кабакчиев от СУ „Св. Климент Охридски“.

Откриване и класификация на обекти в градски условия от техните радиосенки от GPS сигнали

Предвид турбулентното развитие на технологиите в последните години, пред обществата изникват някои съществени проблеми. От психологическа гледна точка това е интернет зависимостта, водеща до алиенация. Всички ние – и особено младите – ежедневно и твърде често проверяваме и-мейла си, както и профилите си в социалните мрежи – да не би да сме пропуснали някой лайк или коментар под наша публикация или снимка. С този проблем проф. Гарванов не се занимава. Той, както и останалите участници в екипа на проекта, са се заели с друг проблем, произтичащ от масовата и интензивна употреба на мобилните комуникационни технологии. С изследване с термо камера, те установяват, че при двадесетминутен разговор по GSM-а, главата ни се затопля твърде много. Температурата й се увеличава с няколко градуса, а площта, която се затопля, се увеличава близо пет пъти. Но това според проф. Гарванов е само повърхностният ефект: какво се случва вътре в главата никой не може да каже със сигурност.

Преди разговора

След 20-минутен разговор

Защо това затопляне може да е фатално, след като хората дори ходят на сауна, за да се „натоплят“ или просто се изпичат на слънце? Проф. Иван Гарванов сравнява затоплянето от GSM-а с принципа на микровълновата фурна. Храната, която искаме да затоплим, се състои от диполи, които са разположени хаотично. Ако сложим тази храна в един магнит с поляритет „плюс – минус“, тези диполи ще се пренаредят, така че плюсът да е към минуса и минусът към плюса. Въпросът е, че ако сменим поляритета и стане от „плюс – минус“ – „минус – плюс“, диполите се завъртат. И ако направим това превключване на електромагнита 2,4 GHz (2,4 умножено по 10 на девета степен) за минута, в резултат на триенето храната ще се затопли в целия си обем. Когато отворим микровълновата фурна, вътре няма да е топло, но храната ще е стоплена. И сега отново можем да зададем въпроса – какво се случва в главата при едно такова затопляне? Факт е, че се появяват различни ракови образувания, главоболия, неразположение и други здравословни проблеми. 

А ние живеем, според проф. Гарванов, в една ненормална от гледна точка на радиозамърсяването среда, поради наличието на толкова много излъчватели около нас. В момента активно се работи за създаване на т.нар. „умни градове“ и „умни къщи“, в които ще има твърде много безжични сензори, благодарение на които ние дистанционно ще следим температурата в дома си, ще включваме климатика, ще отчитаме парното си, ще „поглеждаме“ в хладилника си, за да знаем какво да пазаруваме и т.н. Всички тези устройства са безжични и използват радиосигнали при своята работа или процеса с радиозамърсяването на околната среда ще се увеличи допълнително.

В нашите домове и сега присъстват прекалено много радиовълни от ефирните радиа и телевизии, сигнали от безжичния интернет, сигнали от радара на летището, от космоса и още много други. „Умните“ къщи ще добавят още много подобни облъчвания. Проблемът с радиозамърсяването е сериозен както за човешкото здраве, така и за работата на безжичните технологии. Вторичното приложение на съществуващите радиосигнали е едно от решенията за ограничаване на радиозамърсяванията. Целта е да се намали броят на излъчвателите на радиовълни, а с подходящи приемни устройства да се решават голям кръг от задачи. Вторичното приложение на безжичните технологии представлява подход на използване на наличните радио сигнали в пространството за решаване на нови задачи, които не са свързани с основното предназначение на сигналите. Въпросът, който проектът поставя, е: възможно ли е да използваме вече съществуващи предаватели и с техния сигнал да решим други задачи? Например, да използваме GPS сигнали за откриване на движещи се обекти, а не за определяне на нашите координати. 

„Ако предавателят е там, а тук е приемникът и ако нещо премине между приемника и предавателя, в резултат на дифракцията на сигнала се получава радиосянка. Тази сянка е източник на информация, която подлежи на изследване. Между другото, сенките са използвани още преди хиляди години като източник на информация: липсата на информация е информация. В резултата на сянката от Слънцето имаме слънчеви часовници – това е информацията; освен това можем да се ориентираме къде е изток, къде е запад. В проекта се разработват алгоритми и програми за обработка на радиосигнали с цел откриване и оценка на параметрите на подвижни обекти от техните радиосенки. Тези алгоритми може да намерят приложение за: охрана на граници и обекти или за броене на преминаващи превозни средства – тази информация може да се използва например за управление на светофарната уредба в „Умните градове“. Тези алгоритми може да намерят приложение при изграждане на охранителни системи в сградата, използвайки сигнала от безжичен интернет или охрана на външни обекти, използвайки GSM сигнали. Оценявайки параметрите на радиосенките, ние може да направим класификация на обектите – минал е голям обект, малък обект, човек… Предимството на разработваните алгоритми е, че ако те работят с един вид радиосигнал, то те може да се приложат и на сигнали в друг честотен диапазон - като телевизионен сигнал, радио сигнал, GSM, GPS, wifi и др. Ние го разработваме за GPS системите, защото те покриват цялото земно кълбо. Целта е да намалим ефекта от радио излъчванията “, казва проф. Иван Гарванов.

Използване на сигнал от неутронните звезди, или т.нар. пулсари

е друг фундаментален проект, по който Иван Гарванов работи. Знаем, че GPS сателитите са разположени около Земята, ние получаваме техните сигнали и изчисляваме координатите си по тях. Но в бъдеще хората ще осъществяват най-различни междузвездни пътувания. И ще бъде необходимо да знаят с голяма точност координатите си не само на Земята, а и извън нея. Трябва да се създаде универсална навигационна система, но по пътя до Марс, примерно, няма изкуствени сателити (GPS). Има различни решения на тази задача, но едно от тях е да се използват неутронните звезди – пулсарите, открити през 60-те години на миналия век и наречени така, защото при въртенето си те излъчват електромагнитни вълни подобно на морски фар. В момента на астрономите са известни близо две хиляди пулсара. За да пътуваме в Космоса, трябва да направим навигационна система и идеята тук е да използваме технологията, която знаем за GPS сигналите, но чрез пулсар сигналите.

По този проект проф. Иван Гарванов работи заедно с проф. Христо Кабакчиев от Софийския университет, доц. Вера Бехар от ИИКТ на БАН и доц. Дорина Кабакчиева от УНСС, с представител на Техническия университет в Лисабон, Португалия, един млад учен от Финландия, а водеща страна по проекта по Седма рамкова програма на ЕС е Холандия с учени от Аерокосмическата агенция на Холандия и Техническия университет в Делфт. Случайност или не, но в колектива на проекта от страна на Финландия и Холандия участват изследователи с българска жилка или българското присъствие в проекта е най-многобройно.

„Нашата задача беше да открием пулсарния сигнал за максимално кратко време; проблемът е, че този сигнал е изключително слаб и за неговото откриване се използват радиотелескопи с големи по размер антени, наблюдаващи космоса по няколко часа. Ние предложихме алгоритми, с които намалихме времето до няколко минути. Този проект приключи през 2015 г., но ние продължаваме да работим по тази задача и в момента. Решението за прекратяването му от Европейската комисия беше, че ЕС финансира проекти с кратък срок на реализация. За съжаление, реално работещо изделие ще е възможно да се реализира след повече от 15-20 години, защото в момента ние нямаме технологичната възможност да го реализираме. Проблемите са многостранни, започвайки от антените, които приемат сигнала – те трябва да станат малки, но това поражда други проблеми на свой ред – мощността на сигнала е малка… после компютърните и изчислителните възможности в момента не позволяват в реално време да се реализират предлаганите алгоритми“, разказва професорът.

Въпреки това колективът от българска страна е оптимистично настроен и продължава да генерира страхотни идеи за приложението на пулсарните сигнали. Например разработеното от тях ноу хау за откриване на движещи се обекти в бистатична радарна система може да се използва в системи за ранно предупреждение при откриване на астероиди, приближаващи Земята.

Проф. Иван Гарванов е посветил цялото си време на професионалните си занимания. През времето, в което чете, той чете специализирана литература. Най-често посещаваните места от него в интернет не са Фейсбук и Туитър, а Google Scholar, Research Gate и IEEE – сайтове с научни публикации. Пътува много, но само по работа.

Което всъщност не трябва да ни учудва, а по възможност да подкрепяме българската наука и образование. Защото те решават бъдещето ни.

___________________________________________
При интерес към новата книга на Диана Маркова - романа "...Три, четири" - моля, свържете се с автора на адрес diana.markova@gmail.com.