Інтелект засобів інформатики підвищується не тільки шляхом нарощування обчислювальної потужності комп’ютерів, а й за рахунок створення й розвитку нових органів чуття. Перші в світі електронно-обчислювальні машини, серед яких чільне місце займає створений у далекому 1951 році український комп’ютер «МЕСМ», мали штучний мозок, але були сліпоглухонімими пристроями, спілкуватися з якими могли тільки кваліфіковані фахівці з математики й електроніки.
Згодом комп’ютери навчилися бачити, чути й розмовляти, тому зараз із ними вільно спілкуються не тільки фахівці, а й домогосподарки, студенти і діти.
З розвитком мікроелектроніки сучасні комп’ютери набули кишенькових розмірів, їх вбудовують у портативні медичні прилади, вимірювальні пристрої, ігрові приставки, засоби зв’язку, аудіо- та відеоапаратуру.
Наступним кроком інтелектуалізації засобів інформатики став розвиток штучних органів чуття. Мікрокомп’ютери зі штучним носом, штучним язиком вже сьогодні могли б визначати якість продуктів харчування, питної води, алкогольних і безалкогольних напоїв, оцінювати стан повітря і рівень його забрудненості, контролювати концентрацію цукру в крові, оцінювати стан рослин, неінвазійно в експресному режимі робити складні медичні аналізи без відвідування відповідних медичних закладів.
Чутливі елементи нового покоління — а це мікроелектронні датчики і інтелектуальні системи на їхній основі розроблені й створені колективом авторів у складі Я. І. Лепеха, Ю. О. Гордієнко, С. В. Дзядевича, А. О. Дружиніна, А. А. Євтуха, С. В. Лєнкова, В. Г. Мельника, В. О. Романова. Цю роботу «Створення мікроелектронних датчиків нового покоління для інтелектуальних систем», висунуто на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки». Зупинимося на деяких результатах цієї роботи детальніше.
Деякі з цих сенсорів і систем були представлені в павільйоні «Наука» на стенді Інституту кібернетики імені В. М. Глушкова на Всеукраїнській виставці «Барвиста Україна» з 17 по 20 серпня 2010 року. Серед них портативний інтелектуальний біосенсорний прилад «Флоратест», який за лічені секунди без усяких пошкоджень визначає стан рослини після посухи, заморозків, внесення добрив, гербіцидів тощо. Цей прилад дає можливість визначити оптимальні дози хімічних добрив та біологічних добавок, оцінити рівень забруднення води, грунтів і повітря пестицидами, важкими металами і промисловими викидами. За допомогою приладу в умовах прецизійного землеробства можна прогнозувати майбутні врожаї.
Собівартість розробленого в Інституті кібернетики приладу «Флоратест» не перевищує 300 доларів США, в той час як закордонні аналоги коштують понад 2000 доларів. Він побудований як відкрита система, має змінні виносні оптичні сенсори, що дає змогу швидко орієнтувати його на те чи те застосування. Результати цієї роботи з успіхом демонструвалися на міжнародних виставках і ярмарках, доповідалися на міжнародних конференціях.
Економічна доцільність виготовлення й використання такого приладу підтверджується актами, зокрема, від Національного наукового центру «Інститут виноградарства і виноробства імені В. Є. Таїрова» УААН, які вказують на значну економію коштів при поливі виноградників і виявленні захворювань рослин на ранніх стадіях.
Інститут кібернетики отримав замовлення на десятки приладів «Флоратест» від державних установ і комерційних структур. Заявки продовжують надходити і зараз. Впровадження приладу підтримується установами Національної академії аграрних наук. Для того, щоб задовольнити чисельні замовлення між Українським науково-технологічним центром і Інститутом кібернетики підписана угода на реалізацію проекту щодо підготовки цього приладу до серійного виробництва в Україні. Серійне виробництво і широке впровадження приладу «Флоратест» у аграрну галузь дасть можливість підвищити продуктивність сільського господарства в Україні та якість кінцевої продукції.
Створені в Інституті молекулярної біології й генетики, Інституті електродинаміки, Інституті фізики напівпровідників НАН України інтелектуальні системи нового покоління включають в себе біосенсори і біоматриці, які разом із вбудованим мікрокомп’ютером виконують роль штучного носа чи язика, даючи можливість визначити одну молекулу шкідливої речовини серед мільйонів інших. Цими властивостями не володіє жодна жива істота. Такі системи вже зараз можна використовувати в контейнерах чи рефрижераторах для контролю якості продуктів харчування, на вокзалах чи в аеропортах для експресного визначення гострих вірусних інфекцій. Портативний прилад на основі наноструктурованого кремнію для визначення сірководню здатний уникнути трагічних випадків, які не раз трапляються, коли копають криниці, льохи, виконують інші роботи, де завжди існує небезпека викидів цього газу.
Для діагностики черепно-мозкових травм на основі ниткоподібного кремнію в Львівській політехніці створений мініатюрний датчик вимірювання внутрішньочерепного тиску Цей датчик успішно пройшов клінічні випробування й використовувався в нейрохірургічному відділенні Львівської лікарні швидкої допомоги. На тому ж принципі автори роботи створили мініатюрні датчики вимірювання тиску в черевній порожнині при гастроентерологічних дослідженнях, датчики диференційного тиску для діагностики слухової трубки при отоларингологічних захворюваннях, набір датчиків сили для контролю руйнівних навантажень на залізобетонні конструкції й багато інших. Мікрохвильові датчики і прилади високої чутливості для контролю параметрів сучасних напівпровідникових матеріалів створені у Харківському національному університеті радіоелектроніки. Високонадійні датчики на поверхневих акустичних хвилях для виміру тиску газів і рідин у технологічних середовищах АЕС, транспортних системах і магістральних трубопроводах розроблені в Одеському національному університеті ім. І. І. Мечникова.
Інтелектуальні системи, представлені на виставці «Барвиста Україна 2010», викликали справжню зацікавленість у багатьох відвідувачів, які не без подиву констатували, що і в Україні створюються нові перспективні прилади і пристрої з використанням мікро- і нанотехнологій. На жаль, такі виставкові акції хоча й успішно демонструють досягнення наших вчених, але, як правило, тільки цим і обмежуються. Шкода, що ці демонстрації не часто закінчуються підписанням контрактів або продажем ліцензій. Тільки у авторів цієї роботи понад 70 патентів на винаходи. Сенсори і системи на їхній основі мають унікальні параметри, більшість із них не має аналогів за кордоном. І хоч ефект від впровадження цих систем досить вагомий і досягає мільйонів гривень, але до масового використання їх в Україні ще далеко. Державні фонди й програми, як правило, підтримують наукові дослідження, створення експериментальних зразків, але шлях від експериментального зразка до комерційного приладу потребує суттєво більших витрат. Відповідних коштів у держави немає, а вітчизняні інвестори поки що не дуже охоче підтримують інноваційні проекти. Тому побачити вітчизняні інтелектуальні прилади і системи можна, як правило, тільки на виставкових акціях, а на українському ринку домінують прилади закордонного виробника, як правило більшої вартості та гіршими параметрами.
У зв’язку з тим хотілося б наголосити, що автори цієї роботи багато створили для впровадження вітчизняних мікроелектронних сенсорів і інтелектуальних систем у масове виробництво. Вони розробили технології, конструктивні рішення, створили програмне і методичне забезпечення. Архітектурні рішення і методики застосування інтелектуальних систем з мікроелектронними сенсорами перевірені на моделях в Інституті кібернетики з використанням суперкомп’ютера і грідтехнологій. Тому подальше тиражування цих приладів потребує відносно невеликих коштів, а їхня поява на ринку України могла б обернутися високими прибутками, дати поштовх до розвитку інших інноваційних проектів.
Автори роботи, про яку тут ідеться й яка виконана в тісній співпраці провідних учених НАН і МОН України, безумовно заслуговують присудження їм Державної премії України в галузі науки і техніки за 2010 рік.
