Mokslo ir technologijų pasaulis

Ar galima žvilgtelėti į kompiuterio monitorių ir palydovo „žvilgsniu“ pamatyti, kuria kryptimi Europoje slenka debesys, ar greitai Lietuvoje sulauksime lietaus? Užuot griebęsi barometro ar internete ieškoję orų prognozių, VGTU Elektronikos fakulteto studentai pasirinko alternatyvų būdą – nusprendė pamatyti Lietuvos vaizdą iš kosmoso. Studentams, pasigaminus specialią originalią anteną ir imtuvą, pavyko suprojektuoti ir išbandyti sistemą, kuri priima signalus iš JAV Nacionalinės vandenyno ir atmosferos administracijos (NOAA) palydovų.

Virš Lenkijos skridusio NOAA palydovo signalus priėmę, apdoroję ir atvaizdavę kompiuterio ekrane Elektronikos fakulteto ketvirto kurso studentai Gediminas Bilius ir Eduardas Jodka pamatė tai, ką „mato“ palydovas, skrisdamas virš Rytų Europos. Plačiau apie studentų projektą rašėme šiame straipsnyje - ten pat surasite ir daugiau iliustracijų, atvaizduojančių patį kūrybos procesą.

„Studentai savo jėgas išbandė kurdami kosmoso technologijas. Be abejonės, mes dar nesukūrėme paties palydovo, tačiau sukonstravome tikrovėje veikiančią palydovo imtuvo sistemą, tiksliai žinome, kaip ir kokiais dažniais signalus siunčia tokio pobūdžio palydovai, kokios turi būti antenos, stiprintuvai bei filtrai, padedantys priimti informaciją ir ją sėkmingai dekoduoti, – džiaugėsi studentų baigiamojo darbo vadovas Elektroninių sistemų katedros docentas dr. Andrius Ušinskas. – Mūsų fakulteto studentai per studijas įgyja gebėjimus elektroninius įrenginius sukurti savo rankomis. Ir tai veikia realiai, o ne popieriniame brėžinyje. Jei visiems žinomas GPS sistemas galima projektuoti integruojant jau nupirktus modulius, tai šiuo atveju studentai visą reikiamą įrangą pasigamino patys. Unikalu, kad studentams neprireikė nei prabangių matavimo prietaisų, nei itin modernių mokslo laboratorijų.“

Pasak studentų ir jų vadovo, darbas buvo išties sudėtingas – daug problemų ir nė kiek ne mažiau rizikos, jog niekas nepavyks, tačiau atkakli ir nuosekli pusmečio kūryba buvo vainikuota sėkme. Apie šį įdomų bakalauro baigiamąjį darbą su pačiais studentais – Gediminu Biliumi ir Eduardu Jodka - kalbėjosi VGTU viešųjų ryšių tarnybos atstovė Edita Jučiūtė.

Kodėl susidomėjote tokia sudėtinga bakalauro darbo tema?

Eduardas. Tokia baigiamojo darbo tema susidomėjome todėl, kad jau pačiame darbo pavadinime buvo daug nežinomų žodžių...

Gediminas. Nebuvo tikslių kriterijų, kuriais remdamiesi pasirinkome diplominio darbo užduotį. Dažniausiai studentai, rinkdamiesi baigiamojo darbo temą, vadovaujasi įgyta patirtimi tam tikroje sferoje, pavyzdžiui, mikrovaldiklių programavime, tam tikrų schemų projektavime ir pan. Mūsų atveju buvo priešinga situacija – temos pavadinimas kėlė labai daug klausimų ir neaiškumų. Pavadinimas atrodė lyg tam tikras užšifruotas iššūkis, kurį priėmėme studentiškai – negalvodami apie pasekmes...

Esate elektronikai avantiūristai? Jūsų diplominis darbas galėjo likti net nepabaigtas?

Gediminas. Jei palydovas buvo kuriamas siųsti vaizdus į Žemę, vadinasi, egzistuoja būdas juos priimti. Teoriškai egzistuoja. Įsitikinome, kad iš tikrųjų egzistuoja.

Eduardas. Norint sukurti kažką naujo, tam tikra avantiūra ir rizika yra būtina. Kai galutinis rezultatas nėra aiškus, gali sustoti ir pasirinkti kažką saugesnio arba tęsti, nors ir rizikuoji „sudegti“. Mūsų darbas išsaugojo visiškos nesėkmės tikimybę iki pat jo pabaigos, tikriausiai dėl specifinės struktūros, kai kiekviena grandis yra svarbi ir negali būti „silpnų vietų“.

Ką reiškia „pagauti vaizdą iš kosmoso“?

Gediminas. Pačių sukonstruota antena ir imtuvu priėmėme meteorologinio palydovo siunčiamą signalą, su dekoderiu pakeitėme signalą į garsą, kurį kompiuterio ekrane atvaizdavome kaip realią nuotrauką iš kosmoso.

Eduardas. Pagauti vaizdą iš kosmoso – priimti palydovinę nuotrauką. Palydovas paprasčiausiai fotografuoja tam tikrą Žemės sritį ir nenutrūkstamai perduoda vaizdus antžeminėms stotims. Tokią priimančią stotį mes ir kūrėme.

Kuo skiriasi mums įprasti GPS ir NOAA palydovai?

Gediminas. Aplink pasaulį skrenda GPS palydovai. Mes galime nusipirkti modulius ir iš jų sukonstruoti sistemas, kurios iš GPS palydovų gaus informaciją apie imtuvo padėtį. Šiandien tai jau įprasta, yra sukurta geros kokybės įrengimų.

NOAA palydovas stebi oro temperatūrą, drėgmę, debesų lygius, vandens paviršiaus temperatūrą, kai kurie meteorologiniai Rusijos palydovai – ozono sluoksnį, anglies dioksido pasiskirstymą. Poliarinės orbitos palydovas skrieja 800–900 km virš žemės, jo trajektorija artima apskritimui. Kai palydovas skrieja savo orbita, Žemė sukasi po juo. Poliarinės orbitos palydovai siunčia signalus APT (automatinis vaizdų siuntimas, angl. Automatic Picture Transmission) formatu, transliavimo dažnis – 137–138 MHz. Dekoduojant ir taikant specialius filtrus toje pačioje nuotraukoje galime pamatyti skirtingus meteorologinius duomenis.

Kalbant ne elektronikų kalba, kaip pavyko pagauti palydovo signalą? Kokia buvo Jūsų darbų eiga? Kokius įrenginius sukūrėte? Juk, cituojant Jūsų darbo vadovą, „daužant sieną mediniu pagaliu vaizdo iš kosmoso gauti nepavyks“...

Eduardas. Nuotraukai priimti reikia trijų pagrindinių „ingredientų“: antenos, imtuvo ir tam tikros kompiuterinės programos, apdorojančios priimtą signalą. Palydovinis signalas pagaunamas antena, imtuvas paverčia signalą į prieinamą skaitmeniniam apdorojimui formą, o kompiuteryje, pasitelkus priimtus duomenis, yra formuojamas vaizdas.

Ir štai Naujųjų metų išvakarėse, iškėlę anteną savo namų balkone, sulaukėte, kol virš Lenkijos praskris palydovas... Koks buvo jausmas, kai gavote ir dekodavote vaizdą iš šio palydovo?

Eduardas. Gruodžio 31-osios rytą nusprendėme daugiau nebeatidėlioti. Prieš tai keletą savaičių vyko įtemptas darbas, tačiau dėl pačių įvairiausių techninių kliūčių vis kas nors neveikdavo. Pats signalo priėmimo procesas nebuvo malonus, nes lauke buvo labai šalta, o teko nuolat vaikščioti į balkoną ir reguliuoti anteną... Dėl nutiesto kabelio balkono durys likdavo neuždarytos, tad sėdėjome kambaryje su batais ir gėrėme labai daug arbatos. Sistema pradėjo veikti visiškai netikėtai, kai pagaliau teisingai „sukaišiojome laidus“. Iš karto palengvėjo. Gavome gražias, kokybiškas nuotraukas, kurias išsyk nusiuntėme savo darbo vadovui – vietoj naujametinio pasveikinimo...

Ar nebuvo baimės, kad tikėdamiesi ryšio su NOAA palydovu sulauksite ateivių signalo ar tiesiog užfiksuosite vairuotojų pašnekesius?

Gediminas. Didžiausią baimę kėlė mobiliojo ryšio antenos. Mano namuose viena antena užstoja palydovą, tad signalą galima priimti tik tada, kai palydovas būna pakilęs daugiau kaip 200 virš horizonto. O taksistų pokalbiai trukdė bandant priimti signalą fakultete.

Eduardas. Geriau priimti ateivių signalą nei jokio. Svarbu, kad sistema veiktų.

Ar konstruojant anteną ir imtuvą buvo momentų, kai jautėtės tarsi įklimpę į neišbrendamą pelkę?

Eduardas. Toks jausmas buvo juntamas nuolat. Nuo antenos gamybos pradžios iki tos minutės, kai iš palydovo pagaliau gavome ir dekodavome vaizdą. Žinojome, kad kelio atgal nėra... Tai nebuvo toks atvejis, kai gali nusipirkti tam tikrus sistemos komponentus ir pateikti juos kaip savo arba tiesiog kažko nebaigti, aprašyti tik teoriškai. Tokia sistema arba veikia, arba neveikia.

Diplominio darbo rengimas, švelniai tariant, buvo kupinas nemenkų avantiūrų. Kai kurias detales litavote ant smilkstančio laužo...

Eduardas. Taip. Po tokio litavimo, pažiūrėjus į mūsų anteną, man buvo kilęs klausimas: „Kodėl tai turi veikti?“ Bet visgi veikė. Kai pasigaminome imtuvą, priėmėme signalą iš palydovo, buvo labai malonu. Ypač dėl to, kad visos detalės buvo pagamintos mūsų pačių pačiomis paprasčiausiomis sąlygomis...

Anteną lenkėte ant automobilio padangos...

Eduardas. Taip, buvo tokių antenos dalių, kurioms reikėjo suteikti taisyklingą formą. Ir atlenkėme tiek, kiek reikėjo. Anteną irgi atlenkėme. Kaip juokaujame, nugalėjome ne anteną, bet save. Ruošiant šį darbą prireikė ne tik žinių, įkvėpimo, bet ir atkaklumo.

Literatūroje vartojamas terminas nuotykių literatūra, panašu, kad Jūsų diplominis darbas galėtų vadintis nuotykių elektronika. Ar tiesa?

Gediminas. Man atrodo, kad visi kurdami ir konstruodami įrenginius patiria nuotykių. Palaikydami kompaniją prie laužo prie antenos gamybos prisidėjo ir keli grupės draugai. Aš dar ilgai prisiminsiu, kaip teko laukti kito palydovo, kai blogai sujungus laidus nepavyko priimti signalo iš pirmojo palydovo. Jei ne vienus, tai kitus laidelius vis blogai susijungdavome... Gal ir galima mūsų darbą vadinti nuotykių elektronika, kuri pamoko: visada dukart patikrink laidus.

Šį inžinerinės kūrybos darbą atlikote tandemu. Ar toks darbas suartina?

Eduardas. Taip, komandinis kūrybinis darbas suartina. Vienas geriau kuriaprogramasa, kitas – elektrines schemas, todėl pasiskirstėme darbus. Komandiniame darbe yra ir pakilimų, ir nuosmukių, bet jei kartu įveiki sunkumus, tai dar daugiau suartina.

Gediminas. Kai pradėjome suvokti pagrindinius elektronikos dėsnius, pradėjome ir kurti, tada nuo darbo negali atsitraukti. Kuriant buvo svarbus vienas kito palaikymas bei vadovo „palinksėjimas“, kad viską darome reikiama linkme.

Vadinasi, konstruodami anteną, įkvėpimo sėmėtės ir iš savo dėstytojų... Kiek kūrybiniam įkvėpimui padėjo studijos Elektronikos fakultete?

Gediminas. Vienu metu buvome „įstrigę“ ties imtuvo dažnio valdymu. Kitą dieną nuėjome į paskaitą ir dėstytojas pradėjo pasakoti apie imtuvo tipus ir valdymo būdus. Buvo įdomu. Tada jau patys susiradome daugiau informacijos apie galimus valdymo būdus ir pasirinkome mums tinkamiausią. Fakulteto dėstytojai rūpinasi mumis...

Eduardas. Dažnai kritikuojama, kad studijų metu suteikiama informacija nėra adekvati rinkos situacijai. Tačiau, kaip rodo ir mūsų diplominis darbas, viskas yra visai kitaip. Studijų metu įgyjami tam tikri specialybę atitinkantys gebėjimai – gebėjimas rasti informaciją, kūrybingumas, gebėjimas priimti reikiamą sprendimą reikiamu momentu. Būtent visi šie dalykai lėmė sėkmingą darbo eigą.

Kokių kitų dalykų išmokote kurdami šią iš kosmoso siunčiamų vaizdų dekodavimo sistemą? Ką žinote dabar, ko nežinojote prieš pradėdami kurti baigiamąjį darbą?

Gediminas. Pirmiausia sužinojome, kad aplink Žemę skrieja palydovai, iš kurių galima laisvai priimti meteorologinius vaizdus.

Eduardas. Mūsų darbo informacinis spektras buvo gana platus, todėl galėjome pasisemti įvairiausių žinių, kurias galima ateityje pritaikyti kitoms darbo sritims. Nuo litavimo iki programavimo, nuo vario lydimo ant laužo iki integriniųgrandynų parinkimo imtuvui – bet kokia patirtis buvo svarbi ir naudinga.

Kada pradėjote domėtis elektronikos kūryba?

Eduardas. Rimčiau elektronika pradėjau domėtis tik universitete. 12‑oje klasėje tikrai negalvojau, kad stosiu studijuoti tiksliuosius mokslus, juo labiau kad tam reikalingus egzaminus (fiziką, matematiką) išlaikiau, švelniai tariant, prastai. Tačiau vis dėlto stojau į elektroniką. Tokį sprendimą priimti paskatino tėvai. Universitete susipažinau su žmonėmis, kurie užsiima elektronikos kūryba, su įdomiais dėstytojais, tada ir pats pasinėriau į šią sritį.

Gediminas. Pirmiausia pradėjau ardyti, o bandant sudėti visada likdavo „nereikalingų“ detalių. Po to sekė bandymai sujungti visas namuose turimas garso sistemas į vieną sistemą. Pavyko, bet ilgai „neatlaikė“. O universitete sužinojus apie pagrindinius elementus, jų paskirtį, vis kildavo minčių, kaip tai galėčiau panaudoti. Manau, tada ir prasidėjo tikra elektronikos kūryba.

Lietuvoje, nepaisant būgštavimų, kad bemaž visos inžinerinės idėjos yra importuojamos, visgi yra elektronikos kūrėjų. Internete dalijatės informacija, idėjomis. Vadinasi, jaunoji karta yra kurianti ir besidominti.

Gediminas. Ką nors kuriančių, konstruojančių visada yra. Dažniausiai tai – savo malonumui dirbantys asmenys. Viskas prasidėjo jau tada, kai iš užsienio atveždavo neveikiančios buitinės technikos. Jos taisymas buvo ir malonumas, ir papildomų pajamų šaltinis. O dabar galima nusipirkti visko, ko tik gali prireikti įrenginio sukūrimui, todėl vis daugiau matome savarankiškai dirbančių žmonių, kurie sukuria tikrai unikalias sistemas.

Eduardas. Vadinamųjų radijo elektronikos entuziastų tradicijos klesti Lietuvoje nuo senų laikų. Tos tradicijos dėl greito informacijos apsikeitimo virtualioje erdvėje tapo globalizuotos, o patirtimi dalijamasi bendraujant su bendraminčiais iš viso pasaulio. Šis hobis yra populiarus dėl to, kad nereikalauja nei išsivysčiusios sunkiosios pramonės šalyje, nei profesionalių ypatingų įgūdžių. Gali viską pradėti nuo nulio ir, jei susidomėsi, uoliai praktikuosiesi, nepaleisi lituoklio iš rankų, gana greitai galėsi kurti robotų armijas...

Jūsų asmenine nuomone, ar Lietuva gali būti aukštųjų technologijų šalimi? Ko reikia, kad būtumėme ne technologijų perėmėjų, o kūrėjų tauta?

Eduardas. Sunku pasakyti, koks yra tikslus receptas. Tačiau, mano nuomone, vienas iš variantų – specialistų ugdymas. Nereikia bijoti išleisti abiturientų ir absolventų mokytis į technologiškai pažangias šalis, verta įkurti laboratorijas, aukštųjų technologijų įmonių filialus ir taip pritraukti jaunuosius specialistus atgal į Lietuvą. Yra daugybė šalių, kurios taip ir padarė. Nematau nieko gėdingo mokytis iš geriausiųjų. Tokia mano nuomonė.

Gediminas. Aš manau, kad jau dabar esame beveik aukštųjų technologijų šalis, nes universitetų mokslininkai ir su jais dirbančios verslo įmonės rengia tikrai įdomius ir novatoriškus projektus. Bet kaip ir visose šalyse jų įsisavinimas užtrunka. Lietuva taptų aukštų technologijų šalimi, jei mūsų šalyje sukurtų sistemų įsisavinimas vyktų sparčiau. Šalyje vykdomi Europos Sąjungos ir Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūros remiami projektai.

Gal jau turite svajonių sukurti dar kažką?

Gediminas. Kartu su savo vaikystės draugu turime svajonę pasigaminti lengvus ir greitus bagius. Jau vien matant nusipirktus metalo vamzdžius, kyla idėjos, ką reikėtų įdėti, sukurti ar kaip pagerinti kažkurią dalį ar elektroninę sistemą.

Eduardas: Turiu svajonę namuose sumontuoti ir įdiegti tam tikrą „smarthome“ sistemą, nes labai jau toli vaikščioti iki šaldytuvo...

Edita Jučiūtė
Vilniaus Gedimino technikos universiteto informacija