Мектеп телескопынан суперкомпьютерге дейін: ғалым Әмірхан Темірбаевтың ғылымдағы жолы

Бүгінде Темірбаев түрлі ғылым саласындағы күрделі міндеттерді шешуге көмектесетін суперкомпьютерлік орталықты басқарады. Ол Қазақстанның цифрлық тәуелсіздігін қамтамасыз етудегі суперкомпьютердің маңызы мен отандық ғылымды дамыту үшін қажетті жағдайлар туралы айтып берді.

Болашаққа жол ашқан физика сабағы

Әмірхан Темірбаевтың ғылым жолы ғарыш аппараттарымен және күрделі есептеу жүйелерімен жұмыс істей бастағанға дейін-ақ қалыптасты. Ол алтыншы сыныпты аяқтағаннан кейін жазғы демалыста физика пәнінен сабақ берген Оспан есімді ағасының үйіне қонаққа барған.

Ғалымның айтуынша, алтыншы-жетінші сыныпта баланың оқуға деген көзқарасы өзгеруі мүмкін. Бұған дейін сабақты жақсы оқыған кейбір оқушылардың білімге қызығушылығы бәсеңдей бастайды.

— Бұл жағынан жолым болды деп ойлаймын. Оспан деген ағам мектепте физика пәнінен сабақ беретін. Менің физик ретінде қалыптасуыма оның қосқан үлесі зор деп есептеймін. Алтыншы сыныпты бітірген жазда бірнеше күнге оның үйіне қонаққа барғаным есімде. Ол мектептен арнайы телескоп әкеліп, маған Айды алғаш рет көрсетті. Бұған дейін Айды аспаннан, суреттерден көріп жүретінмін. Бірақ оны телескоп арқылы бақылаудың әсері мүлде бөлек екен, — деп еске алады Әмірхан Темірбаев.

Сол күндері ағасы оған ғалам, миллиардтаған жұлдыз және адамзат әлі зерттеп, сырын ашуы тиіс құбылыстар туралы көп әңгімелеген.

— Ағам ғарыш туралы көп айтатын. Ғаламда миллиардтаған жұлдыз барын, ал Күн солардың біреуі ғана екенін түсіндіретін. Адамзат ғалам туралы әлі бәрін біле бермейтінін, ғалымдардың алда көптеген белгісіз құбылыстарды ашуы керегін айтатын. Ең бастысы, егер ғалым болсам, менің де бұрын зерттелмеген нәрселерді зерттеуге мүмкіндігім бар екенін түсіндірді. Физик немесе астроном болуға деген шынайы ықыласым дәл сол кезде пайда болды деп ойлаймын, — дейді ол.

Кейін ағасы жасөспірімді физикаға қызықтырудың тағы бір жолын тапты. Ол інісіне мүмкіндігінше көп есеп шығарып, болашақта соларды жинақтап, жеке кітап етіп шығаруды, тіпті оны сатып, табыс табуды ұсынды. Бұл ой мектеп оқушысына қатты ұнап, ол физиканың бір бөлімі бойынша тұтас есептер жинағын шығарып шыққан. Кітап сол кезде жарық көрмесе де, бұл жұмыс оған мол тәжірибе берді.

— Қазір сол оқиғаларды еске алсам, ағамның қаншалықты дұрыс, тіпті интуициясына сүйеніп әрекет еткенін түсінемін. Әуелі ол менің әлемді танып-білуге деген қызығушылығымды оятып, ғылымның қаншалықты қызық екенін көрсетті. Содан кейін физикамен айналысуға, есеп шығаруға және қабілетімді дамытуға мән берді, — дейді Темірбаев.

Университеттік наноспутниктерден жаңа ғылыми жобаларға дейін

Кейін ғарыш технологияларын жасау Әмірхан Темірбаевтың кәсіби жолындағы маңызды бағыттардың біріне айналды. Ол Қазақстандағы алғашқы отандық университеттік Al-Farabi наноспутниктерін жасау жобасына қатысты. Бұл бастама команда үшін үлкен тәжірибе болып, елімізде университеттік спутник құрастыру ісін дамытуға жасалған алғашқы қадамдардың біріне айналды.

Al-Farabi-1 алғашқы спутнигі 2017 жылы ақпанда Үндістандағы ғарыш айлағынан ұшырылды. Ал екінші аппарат — Al-Farabi-2 2018 жылғы желтоқсанда SpaceX компаниясының Falcon 9 зымыраны арқылы ғарышқа жіберілді.

Команда спутниктерді жобалап, ұшырумен ғана шектелмей, оларды өз бетінше басқарып, жерүсті станциясы арқылы жұмысын үйлестірді. Екінші спутник ғарышта үш жылдан астам уақыт жұмыс істеді.

Темірбаевтың айтуынша, бұл жобалардың басты мақсаты тек ғарыш аппараттарын жасау емес, сонымен қатар Қазақстанда өзіндік ғылыми-инженерлік мектеп қалыптастырып, білікті мамандар даярлау болды. Мамандар ғарыш аппаратын жасаудың барлық кезеңінен — алғашқы есептеулер мен жобалаудан бастап құрастыру, сынақтан өткізу, ұшыру және орбитада пайдалануға дейінгі процестерден өтуі керек еді.

— Ғарыш технологияларын оқулықтардан жылдар бойы зерттеуге болады. Бірақ спутникті өзің жасап, ғарышқа ұшырып, кейін одан Жерге сигнал қабылдаудың тәжірибесі мүлде бөлек. Бұл инженерлер мен зерттеушілерді даярлаудың басқа деңгейі, — дейді ғалым.

Оның сөзінше, бүгінде пикоспутниктер мен наноспутниктер шағын ғарыш аппараттарының жеке санатына жатады. Оларды әзірлеу мен ұшыру ірі спутниктерге қарағанда әлдеқайда арзан, ал жобаны жүзеге асыруға кететін уақыт та қысқа. Үлкен ғарыш аппаратын жасауға 5–10 жыл қажет болуы мүмкін. Ал қажетті инфрақұрылым болған жағдайда шағын университеттік спутникті 2–3 жылда әзірлеуге болады.

Мұндай жобаларға студенттермен қатар мектеп оқушыларын да тартуға болады. Мәселен, жуырда Астанадағы Назарбаев Зияткерлік мектебінің оқушылары әзірлеген NIS PocketQube пикоспутнигі сәтті ұшырылды.

Қазақстанға отандық суперкомпьютер не үшін қажет?

Бүгінде ғалым жұмысының негізгі бағыттарының бірі — Farabi Supercomputer Center орталығы. Оның қызметі күрделі ғылыми зерттеулер жүргізуге және жасанды интеллект технологияларын дамытуға қажетті есептеу инфрақұрылымын жетілдірумен байланысты.

Әмірхан Темірбаевтың пікірінше, елдің өз есептеу қуатына ие болуы ғылымды дамыту құралы ғана емес, мемлекеттің цифрлық егемендігінің де маңызды бөлігіне айналып келеді.

— Біз күнделікті пайдаланатын көптеген цифрлық қызметтің бұлтты платформалар мен деректерді өңдеу орталықтары арқылы жұмыс істейтініне үйреніп қалдық. Бірақ серверлердің нақты қай жерде орналасқанына, кімге тиесілі екеніне мән бере бермейміз. Әлемдегі соңғы оқиғалар тәуелді болудың қаншалықты қиын екенін көрсетіп отыр. Сондықтан Қазақстан үшін өз деректерді өңдеу орталықтарын, суперкомпьютерлік қуаттарын және жасанды интеллект технологияларын дамыту аса маңызды, — деп түсіндірді ол.

Farabi Supercomputer Center құрамында бір мезгілде көптеген күрделі есептеулер жүргізуге мүмкіндік беретін сервер бар. Олар қарапайым дербес компьютер бірнеше апта, тіпті айлап шығаратын есептерді әлдеқайда жылдам орындай алады.

Орталықта 430 сервер орнатылған. Оның 400-і негізінен ғылыми есептеулерге арналған, ал қалған 30-ы жасанды интеллект міндеттерін шешуге қажет графикалық процессорлармен жабдықталған. Кешеннің ең жоғары есептеу өнімділігі шамамен 2 петафлопсқа жетеді. Ал деректерді сақтау жүйесінің сыйымдылығы — 6 петабайт.

Қазір орталықта бірнеше жоба жүзеге асырылып жатыр. «Қазгидрометпен» бірлесіп, Қазақстанның бүкіл аумағына арналған, кеңістіктік ажыратымдылығы 2 шақырым болатын WRF ауа райын болжаудың сандық моделі іске қосылды.

— Бұл метеорологиялық процестерді әлдеқайда нақты әрі егжей-тегжейлі модельдеуге мүмкіндік береді. Жүйе күн сайын үлкен көлемдегі метеорологиялық деректерді өңдеп, ауа температурасы, жауын-шашын, жел және басқа да көрсеткіштер бойынша болжам жасайды, — деді ол.

Тағы бір жоба Су ресурстары және ирригация министрлігімен бірлесіп жүзеге асырылып жатыр. Ол TALSIM жүйесін пайдалана отырып, гидрологиялық модельдеу жүргізуге бағытталған.

Қазақстан үшін мұндай әзірлемелердің маңызы зор. Өйткені еліміздің аумағы кең, жер бедері алуан түрлі, сондай-ақ су тасқыны, сел және басқа да қауіпті табиғи құбылыстардың туындау қаупі бар. Сондықтан ауа райы болжамының дәлдігін арттырып, су тасқыны қаупін алдын ала анықтау — ғылыми міндет қана емес, халықтың қауіпсіздігіне қатысты мәселе.

Тағы бір маңызды бағыт — биоинформатика. Қазір Өсімдіктер биологиясы және биотехнологиясы институтының ғалымдары генетикалық деректердің үлкен көлемімен жұмыс істейді. Суперкомпьютер секвенирлеу нәтижесінде алынған деректерді өңдеуге қолданылады.

Қоғамдық қауіпсіздік саласында да жобалар бар. Бас прокуратураның Құқықтық статистика және арнайы есепке алу жөніндегі комитетімен бірлесіп, орталық мамандары қылмыс пен жол-көлік оқиғалары туралы үлкен көлемдегі деректерді талдауға арналған пилоттық жобаны бастаған.

— Суперкомпьютер қолданбалы зерттеулермен қатар іргелі ғылымда да сұранысқа ие. Мысалы, белгілі қазақстандық математик, академик Асқар Жұмаділдаев күрделі алгебралық есептерді шешу үшін біздің есептеу ресурстарымызды пайдаланады. Орталық базасында жұлдызды жүйелердегі физикалық процестерді модельдеуге арналған астрофизикалық зерттеулер де жүргізіледі. Сонымен қатар есептеу физикасы, инженерлік модельдеу және геоақпараттық талдау бағыттары дамып, цифрлық егіздер жасалып жатыр, — дейді ғалым.

Жасанды интеллект ғылыми жаңалықтарға жол ашады

Қазақстан ғылымының болашағы туралы сөз қозғаған Темірбаев алдағы он жылда елімізде экономика мен күнделікті өмірде нақты қолданыс табатын, әлемдік деңгейдегі ірі ғылыми жаңалық немесе технология пайда болғанын қалайды.

Бұл үдерісте жасанды интеллект ерекше рөл атқаруы мүмкін. Бүгінде ол ақпаратты өңдеу құралы болудан біртіндеп ғылыми зерттеулер жүргізуге мүмкіндік беретін технологияға айналып келеді. Жасанды интеллект үлкен көлемдегі эксперименттік деректерді талдауға, заңдылықтарды анықтауға, ғылыми болжамдар ұсынуға және тиімді шешімдерді іздеу үдерісін жеделдетуге көмектеседі.

— Қазақстандық ғалымдардың келесі ірі ғылыми жаңалығы жасанды интеллектіні қолдану арқылы ашылуы мүмкін деп ойлаймын. Мысалы, бірегей физикалық қасиеттері бар жаңа материал, энергияны сақтаудың тың технологиясы немесе ауруларды диагностикалаудың жаңа әдісі жасалуы мүмкін, — деді Темірбаев.

Ғалымның айтуынша, Қазақстанда математика мектебі жақсы дамыған. Физика, геология, химия, биология және басқа да салаларда да қалыптасқан ғылыми мектептер бар.

Ол күрделі технологиялық жобаны сәтті жүзеге асырудың мысалы ретінде пандемия кезінде қазақстандық QazVac вакцинасын атап өтті. Ғалымның пікірінше, бұл биологиялық қауіпсіздік саласындағы көпжылдық зерттеулердің арқасында салыстырмалы түрде қысқа мерзімде өнім жасауға болатынын көрсетті.

Темірбаев ғылымды дамыту зертханалар мен жабдықтардан емес, өз ісіне құштар зерттеушілерден басталады деп есептейді. Сондықтан балалардың ғылымға қызығушылығын мектеп қабырғасынан қалыптастыру қажет.

Осы идеяны жүзеге асыру мақсатында ғалымның командасы ЮНИСЕФ-пен бірлесіп, UniSat білім беру жобасын қолға алған. Жоба аясында мектеп оқушылары, соның ішінде қыз балалар ғарыш технологияларымен жай дәріс тыңдау арқылы емес, нақты инженерлік жұмыстарға қатысу арқылы танысты. Бастапқыда Қазақстанда жүзеге асқан жоба кейін Өзбекстан мен Қырғызстанды да қамтыды.

Алайда ғалымның пікірінше, жастардың ғылымға қызығушылығын ояту — міндеттің жартысы ғана. Одан да маңыздысы — олардың ғылым саласында қалуына жағдай жасау.

Ғылыми мансапты таңдаған адам бес-он жылдан кейін қандай мүмкіндіктерге ие болатынын түсінуі керек. Ол қызық зерттеулер жүргізе ала ма, заманауи жабдықтарды пайдалана ма, кәсіби тұрғыдан өсе ме, өзін және отбасын қамтамасыз ете ала ма — мұның бәрі маңызды.

— Бізде мықты ғалымдар, жақсы ғылыми идеялар және заманауи жабдықтармен жарақтандырылған жекелеген зертханалар бар. Бірақ әзірге осы мүмкіндіктердің бәрі біртұтас әрі тиімді жүйеге әрдайым біріге бермейді. Әсіресе ғылыми зерттеулер мен экономиканың нақты секторының арасында алшақтық байқалады. Ғалым сапалы зерттеу жүргізіп, қызық нәтиже алып, ғылыми мақала жариялауы мүмкін. Бірақ одан кейін оның әзірлемесі қалай пайдаланылатыны көбіне белгісіз болып қалады. Зертханалық нәтижені тәжірибелік үлгіге айналдырып, кейін өнеркәсіптік өндіріске енгізу үшін мүлде басқа ресурстар, қаржыландыру тетіктері мен құзыреттер қажет. Отандық әзірлемелердің көбі дәл осы кезеңде тоқтап қалады, — дейді ол.

Темірбаевтың айтуынша, әлемдік тәжірибеде зертханалық зерттеу нәтижелерінен тәжірибелік үлгі жасауға, одан әрі өнеркәсіпке енгізуге дейінгі кезең «инновацияның өлім аңғары» деп аталады. Отандық әзірлемелердің бір бөлігі де осы сатыдан өте алмайды.

Ғылыми жаңалықтардың санын арттыру үшін қажетті жағдай қалыптастыру керек. Атап айтқанда, зерттеулерді ұзақ мерзімді қаржыландыруды қамтамасыз ету, ғылыми инфрақұрылымды дамыту және жаңа әзірлемелерді өндіріске енгізудің тиімді жүйесін құру қажет.

Республика күніне орай ғалым отандық ғылымды дамыту, білікті мамандар даярлау, өз технологияларымызды жасау және Қазақстанның әлемдік ғылымға үлес қосуы маңызды екенін атап өтті.

— Сондықтан мен үшін Республика күні — өскелең ұрпақ алдындағы жауапкершілігіміз туралы ойлануға да себеп болатын мереке, — деп түйіндеді ол.

Еске салайық, операцияларын Париж бен Токио дәрігерлері тікелей эфирден бақылайтын қазақстандық нейрохирург не себепті елге оралғанын айтып берген еді.