Академик Михаил Ильченко и его научная школа. К 80-летию со дня рождения

13 сентября председатель Ученого совета КПИ им. Игоря Сикорского, директор Института телекоммуникационных систем, академик Национальной академии наук Украины, доктор технических наук, лауреат Государственных премий в области науки и техники, заслуженный деятель науки и техники Украины, профессор Михаил Ефимович Ильченко отметил свой 80-летний юбилей. Вся его сознательная жизнь связана с университетом, его знают и глубоко уважают политехники всех поколений. И не только они, ведь имя М.Е.Ильченка и его научные работы хорошо известны как в Украине, так и далеко за ее пределами, а без некоторых его разработок современная информационно-телекоммуникационная техника просто не смогла бы работать. Более того, за почти шестьдесят лет работы он создал научную школу, которая вышла на ведущие позиции в своей области, и воспитал многих ученых и высококвалифицированных специалистов. "Киевский политехник" присоединяется ко всем поздравлениям, которые получил юбиляр, и рассказывает о достижениях его научной школы.

Ректор КПИ академик НАН Украины Михаил Згуровский как-то заметил, что началом создания школы Михаила Ильченка можно считать его первые исследования как молодого ученого, выпускника Киевского политехнического института, что проводились начиная с 1964 года.

Действительно, любая научная школа начинается с личности, с лидера, чьи достижения признаны научным сообществом Украины и мира. Это должен быть авторитетный ученый, который не только продуктирует инновационные идеи, генерирует новые направления фундаментальных и прикладных исследований и способен объединить вокруг себя коллектив единомышленников, но и разрабатывает стратегические и общие вопросы методологии научного познания. Именно таким ученым является основатель научной школы "Микроволновые и цифровые теле- и инфокомуникации", научно-технические разработки которой сформировали базис технического обеспечения построения инфраструктуры современного информационного общества, академик НАН Украины, профессор Михаил Ефимович Ильченко.

За 50 лет своей деятельности в стенах КПИ эта научная школа прошла путь от разработки элементов, модулей и приборов к развертыванию систем и сетей телекоммуникационного в основном применения.

Научная школа Михаила Ильченка демонстрирует длительное развитие фундаментальных научных достижений и обеспечивает внедрение их результатов в практику. Проведенные в ней фундаментальные исследования взаимодействия микроволнового излучения с твердотельными диэлектрическими, ферритовыми и полупроводниковыми структурами позволили создать базис прикладных разработок по созданию функциональных устройств радиотехники и средств телекоммуникаций. Системотехнические исследования и разработки радиоэлектронных и информационно-телекоммуникационных программно-технических комплексов различного назначения, основанные на использовании микроволновых спутниковых и телекоммуникационных технологий и средств компьютерной техники, решают актуальные задачи широкополосного беспроводного доступа, обмена информацией в распределенных системах, развития информационно-телекоммуникационной инфраструктуры Украины. Использование разработанных в ней твердотельных функциональных устройств позволило в сотрудничестве с промышленными предприятиями обеспечить выпуск нового поколения радиоизмерительной техники, цифровых интегрированных систем пользовательского доступа, радиорелейных и навигационных систем.

В общем развитие научной школы М. Ильченка можно разделить на три больших этапа. Каждый из них был связан с разработкой и созданием принципиально новых классов устройств и систем: первый - твердотельных колебательных систем с диэлектриков и ферритов (диэлектроника); второй - миниатюрных микроволновых передающих и приемных устройств; третий - информационно-телекоммуникационных систем.

Первый этап пришелся на 1964-1975 годы. Именно в те годы началась активная научная деятельность и становление Михаила Ильченка как выдающегося ученого. Выбор научного направления продиктовала сама жизнь. В те годы в сфере высокотехнологичного вооружения Советскому Союзу необходимо было, среди прочего, разработать и конкурентоспособные радиоэлектронные комплексы радиолокации и радиоразведки. Кроме этого, для своего дальнейшего развития радиоэлектроника нуждалась освоения новых частотных диапазонов и проведения миниатюризации.

К выполнению этих задач были привлечены лучшие научные коллективы страны, в том числе и коллектив кафедры радиотехники Киевской политехники, возглавляемый учредителем радиотехнического факультета профессором Владимиром Огиевским. Одним из перспективных молодых ученых, который начал работать над этой тематикой, стал М.Ильченко.

Украинская исследователям из КПИ было понятно, что начинать нужно с фундаментальных исследований уровня физических процессов, а уже потом на их основе создавать радиоэлектронные структуры различного назначения.

Проведенные выпускником КПИ М.Ильченком фундаментальные научные исследования привели к созданию нового класса твердотельных колебательных систем с диэлектриков и ферритов. Он обнаружил, математически смоделировал и систематизировал общие закономерности взаимодействия с электромагнитными полями сверхвысоких частот ферритовых и диэлектрических элементов, расположенных в различных волноводных системах и имеющих резонансный характер указанного взаимодействия. Главная особенность предложенного им подхода - это определение указанных закономерностей как функции комплексных коэффициентов связи, он ввел благодаря электромагнитным полям структур, что исследовались. Систематизация таких закономерностей позволяла прогнозировать характеристики взаимодействия диэлектрических структур в различных конкретных случаях.

Внешние характеристики систем были представлены в виде коэффициентов прохождения или отражения. М. Ильченко вывел десятки новых формул, которые впервые математически описали характеристики резонаторов в различных линиях передачи электромагнитных волн. Выведенные соотношения впервые позволили качественно и количественно описать физические эффекты асимметрии резонансных характеристик, повышенной частотной избирательности, поворота плоскости поляризации электромагнитных волн в волноводе, наличия полюсов повышенного затухания, влияния высших типов электромагнитных волн, что возмущаются резонаторами и не распространяются в линиях передачи, и другие .

Что касается физических эффектов, то некоторые из них обнаружил именно М. Ильченко.

Выявленные закономерности, полученные оригинальные формулы для характеристик конкретных систем, а также соотношение для коэффициентов связи дали молодому ученому возможность предложить десятки новых технических решений резонансных устройств, оптимизировать конструкции ряда устройств, а также создать методы инженерного расчета частотно-выборных устройств нового поколения, которые выгодно отличались от предыдущих в десятки раз лучше массогабаритными характеристиками.

Основные результаты научных исследований этого периода были опубликованы в нескольких монографиях, а направление использования диэлектрических структур в радиоэлектронике получило название "диэлектроника". А сам Михаил Ильченко в 1967 году защитил кандидатскую диссертацию, стал старшим научным сотрудником и, главное, получил научное признание и подтвердил свои лидерские качества ученого-исследователя, способного объединять и вести за собой коллектив ученых.

Второй этап, который пришелся на 1976-1989 годы, стал периодом внедрения достижений диелэктроники и создания новых устройств микроволнового диапазона. В эти годы деятельность М.Ильченка была посвящена не только научным исследованиям, но и огромной организационной и административной работе по внедрению научных разработок в производство и отстаиванию украинской научной школы радиоэлектроники, развитию КПИ.

А еще в те годы Михаил Ефимович работал над созданием нового класса миниатюрных твердотельных устройств, в состав которых наряду с диэлектрическими резонаторами входили активные полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды Ганна и др.). Их совокупное использование позволило создать целое поколение миниатюрных устройств микроволновых информационных систем радиоразведки и спутниковой связи, что разрабатывались в интересах обороны государства. Новые технические решения диэлектроники нашли применение также при создании информационных систем гражданского назначения. Их широкомасштабное внедрение произошло в последующие десятилетия. И, скажем, диэлектрический резонатор является сегодня неотъемлемой составной частью каждой из сотен миллионов параболических антенн индивидуального приема спутникового телевидения во всем мире.

В 1976 году на кафедре ТОР радиотехнического факультета КПИ было создано отраслевую научно-исследовательскую лабораторию сверхвысокочастотной твердотельной электроники и радиоизмерительной техники. Здесь было разработано целый ряд новых твердотельных устройств на новой элементной базе, в частности, диэлектрических резонаторах. Руководитель лаборатории профессор М. Ильченко вместе с группой специалистов с отраслевых институтов в 1983 году был удостоен Государственной премии УССР в области науки и техники. Она была присуждена за цикл научно-практических работ, которые позволили создать и внедрить в практику новое научно-техническое направление, основанное на использовании физических явлений в диэлектрических материалах с высокой температурной стабильностью их параметров. В рамках отмеченной работы были созданы новые диэлектрические материалы, а также решены проблемы математического моделирования взаимодействия диэлектрических резонаторов с полями сверхвысоких частот. Впервые в мире были синтезированы композиционные диэлектрические материалы с заданными свойствами и на их основе разработаны и внедрены в серийное производство диэлектрические резонаторы на диапазон рабочих частот 300-100 ГГц с предельно высокой добротностью (произведение величины собственной добротности на резонансную частоту достигал 100 000-200 000) и термостабильностью на уровне + 2х10-6 в диапазоне температур от -60 до +70 0С. На основе научно-технических и конструкторско-технологических разработок в области диэлектроники и микроэлектроники в 1977 г. был создан и прошел успешное испытание опытный образец радиорелейной аппаратуры "Электроника-связь" в диапазоне частот 3,4-3,9 ГГц для нового поколения магистральных радиорелейных линий связи.

В 1980 году М.Е.Ильченко защитил в Институте кибернетики НАН Украины докторскую диссертацию, а в 1982 году стал профессором КПИ. Молодой, но уже опытный организатор науки привлек внимание руководства университета, и в 1988 году он был назначен на должность проректора по научной работе КПИ, которую он занимал до 2020 года.

За создание совместно с учеными и производителями электронной отрасли СССР устройств с качественно новыми характеристиками и внедрение их в радиоэлектронную аппаратуру спутниковых телекоммуникаций специального назначения М.Е. Ильченко был удостоен звания лауреата Государственной премии СССР в области науки и техники за 1989год

Очень важный комплекс выполненных научных исследований, научно-исследовательских и конструкторских работ существенно влиял на конечный результат работы многих предприятий военно-промышленного комплекса страны, поскольку они определяли основные параметры и боевую готовность сложных радиоэлектронных комплексов "Союз", "Прогресс", "Горизонт", " Звезда", "Корунд", "Кристалл", "Ливень", качество и надежность систем космической и межспутниковой связи "Вега", "Венера", уникального бортового радиометра в диапазоне частот 22-118 ГГц и радиометрического приемника в диапазоне частот 94 ГГц для юстировки системы РАТАН-600 и исследования реликтового фона Вселенной.

На основе проведенного комплекса научно-исследовательских и конструкторских работ были разработаны и внедрены в производство надмалошумные и малошумящие приемно-усилительные и преобразовательные устройства в диапазоне чрезвычайно высоких частот для обеспечения радиотехнических систем гражданского и специального назначения. Разработки приемно-преобразующих комплексов на основе арсенид-галлиевой технологии и диэлектроники имели огромное влияние на развитие радиоэлектроники, радиоастрономии, дальней и междуспутниковой связи, спутникового телевидения и укрепления обороноспособности государства.

С 1988 года М.Е. Ильченко как проректор по научной работе Национального технического университета Украины "Киевский политехнический институт" внедряет новые формы организации университетской науки, работает над созданием в составе университета ряда научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро, инженерных центров, инновационных структур.

При его непосредственном участии в университете реализовано ряд важных проектов. В частности, созданы Государственный политехнический музей, научный и технологический парки "Киевская политехника", университет стал национальным и получил статус исследовательского и тому подобное.

Третий этап научно-организационной деятельности Михаила Ефимовича Ильченка, который начался в 90-х годах прошлого века, можно охарактеризовать как период зрелости, исследований и создания комплексных систем телекоммуникаций, активности и роста учеников профессора М. Ильченка и продолжения его огромной работы по развитию КПИ. Уже в 1992 году он удостоен звания "Заслуженный деятель науки и техники Украины".

С 90-х годов, когда в условиях распада СССР научно-технические разработки для нужд военного комплекса почти прекратились и особенно ощутимой стала проблема преодоления существенного отставания нашего государства в современных средствах телекоммуникаций, под руководством М.Е.Ильченка было выполнено несколько общегосударственных научно-технических программ по проблемам телекоммуникаций.

М. Ильченко и сейчас активно работает как ученый и создатель новых технических систем. В частности, он является главным конструктором разработок информационных систем, выполняемых по заказу Министерства обороны Украины.

Его личное участие также касается создания новых конкурентоспособных телекоммуникационных информационных систем на базе микроволновой техники. Свидетельством фундаментальности научных результатов М. Ильченка является, в частности, тот факт, что созданные им ранее научные основы построения твердотельных диэлектрических фильтров позволяют и сейчас использовать эти устройства для нужд промышленности. Такие диэлектрические устройства уже более десяти лет встраиваются в аппаратуру мобильной радиосвязи и используются в приемниках определения местоположения объектов на Земле системы GPS, которые серийно выпускает предприятие "Оризон-Навигация" на Черкасщине.

В 1990 г. Михаил Ефимович организовал и возглавил Научно-исследовательский институт радиоэлектронной техники (с 2000г. - НИИ телекоммуникаций при КПИ им. Игоря Сикорского), разрабатывающий современные телекоммуникационные системы и технологии, связанные, в частности, с решением проблем широкополосного беспроводного доступа, цифрового телевидения и т.п.

Достижения микроволновой техники, в том числе диэлектроники, эффективно реализуются также в отечественных разработках информационных микроволновых систем интегрального обслуживания типа МИТРИС, практическое внедрение которых позволяет значительно улучшить телекоммуникационное обеспечение информатизации государства. Такие разработки, выполненные при участии М. Ильченка, успешно используются в Украине, Грузии и других странах. Создание перспективных радиотелекомуникацийних систем отмечено в 2000 г. Президиумом Национальной академии наук Украины присуждением М. Ильченку Премии имени С.А. Лебедева, а уже 13 апреля 2012г. М. Ильченко стал действительным членом НАН Украины по Отделению информатики, специальности "Телекоммуникационные системы".

Разработки последних лет касаются современных микроволновых информационных систем, решающих проблемы широкополосного беспроводного доступа, в том числе использование электромагнитных волн терагерцового диапазона и нанотехнологий в инфокоммуникационных системах. В публикациях последнего времени иногда даже сравнивают темпы внедрения беспроводных технологий с революционными изменениями технических средств информатики при реализации компьютерных информационных сетей. Сочетание преимуществ, которые дало оптимальное использование микроволновых технологий и средств вычислительной техники, позволило коллективу специалистов с Киевской политехники, Института кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины, компании "УкрСат" и предприятия "Оризон-Навигация" при научной координации со стороны М. Ильченка выполнить цикл разработок, направленных на выполнение задач, предусмотренных тремя указами Президента Украины, четырьмя постановлениями Кабинета Министров Украины. Решение этих задач обеспечило создание и внедрение отечественных информационно-телекоммуникационных систем для информатизации таможенной, налоговой и пограничной служб, банковской деятельности, улучшения информационного обеспечения на автомобильных дорогах Украины, совершенствования навигационных систем, информационного обеспечения органов государственной власти и др. Внедрение результатов этого цикла разработок в 2004 г. отмечено Государственной премией Украины в области науки и техники.

Научное наследие Михаила Ефимовича Ильченка стало базисом для организации им в Киевской политехнике новых кафедр, научного и учебного институтов, обеспечения высококачественной подготовки специалистов в сфере телекоммуникаций. Более того, его школа обеспечила воспитание нескольких поколений специалистов для информационно-телекоммуникационной отрасли: здесь подготовлено более 20 докторов и кандидатов наук, около 1500 бакалавров, магистров и специалистов.

С.А. Кравчук, зам. директора ИТС, зав. кафедры телекоммуникаций, профессор, д.т.н.
Л.А. Урывский, зав. кафедры телекоммуникационных систем, профессор, д.т.н.