Математик СПбГУ Николай Кузнецов: «Возможно, задачей будущего является замена ученых искусственным интеллектом?»

В ноябре компания Clarivate, владелец библиометрической базы данных Web of Science, опубликовала очередной ежегодный список высокоцитируемых ученых, куда входят около 0,1 % ученых мира — самых цитируемых в своих областях. В этом году в него включены 6602 ученых, у шести из которых страной основного места работы указана Россия. Одним из них стал заведующий кафедрой прикладной кибернетики СПбГУ, руководитель научной школы, получившей статус ведущей в России, профессор Николай Кузнецов.

Материалы ректорского совещания 22.11.2021

В интервью Николай Владимирович рассказал о том, как в Университете было создано направление прикладной кибернетики и какие задачи сегодня решают математики СПбГУ.

На протяжении уже трех лет вы входите в список 0,1 % наиболее цитируемых ученых мира в своей научной области. Расскажите, пожалуйста, что лично для вас значит эта награда? Насколько сложно удерживать позицию одного из ведущих математиков мира?

Впервые я был включен в российский список высокоцитируемых ученых в 2016 году в области математики, а затем и в 2017 году. На протяжении последних трех лет с 2019 года меня включают в глобальный список высокоцитируемых ученых в области междисциплинарных исследований. Это является существенным вкладом в укрепление позиций СПбГУ в Шанхайском рейтинге университетов (ARWU), где статус высокоцитируемого ученого имеет одинаковый вес с получением Нобелевской премии и Филдсовской медали. При этом в Шанхайском предметном рейтинге по направлению Automation & Control, одному из основных направлений нашей научной школы, СПбГУ является лучшим вузом России и входит в топ-100 вузов мира: в 2017 году он занял место в группе 51–75, в 2018 году — 32 место (лучший результат российских вузов за все годы существования рейтинга по всем областям знаний), в 2019 году — 36, в 2020–2021 годах — 51–75.

Полученная награда — это для меня в первую очередь отражение актуальности и широкой востребованности нашей работы. Междисциплинарные научные исследования, проводимые в последние годы научной школой под моим руководством, вызвали не только широкий отклик международного научного сообщества, но и оказались актуальными для научно-технологического развития Российской Федерации. С 2018 года наша научная школа имеет статус ведущей научной школы РФ по приоритетному направлению научно-технологического развития «Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта» в области математики и механики.

Статус ведущей научной школы РФ присуждается по результатам конкурсного отбора сложившимся научным коллективам, завоевавшим известность высоким уровнем исследований в признанном и достаточно широком научном направлении, устойчивостью традиций, преемственностью поколений в ходе подготовки научных кадров высокой квалификации. Руководитель группы должен регулярно осуществлять подготовку кандидатов и докторов наук, тем самым формируя исследовательские группы, которые обеспечивают развитие российской науки.

Вместе с вами в список самых высокоцитируемых ученых по версии Web of Science в этом году вошел Геннадий Алексеевич Леонов, по инициативе которого в 2005 году в СПбГУ появилось направление прикладной кибернетики и чью научную школу вы продолжаете развивать. Какой путь она прошла за 15 лет?

Успехи последних лет были бы невозможны без фундамента, заложенного основателями нашей научной школы — членами-корреспондентами РАН Владимиром Андреевичем Якубовичем (1926–2012) и Геннадием Алексеевичем Леоновым (1947–2018), а также подготовленных в последнее время на кафедре прикладной кибернетики молодых учеников, которые стали основой научной школы и будут определять ее будущее.

История возникновения направления прикладной кибернетики на математико-механическом факультете СПбГУ началась в 2005 году, когда Владимир Якубович и Геннадий Леонов выступили с инициативой создания на кафедре теоретической кибернетики новой специализации «Нелинейная динамика, информатика и управление». В 2006 году, после избрания Геннадия Алексеевича членом-корреспондентом РАН, ученый совет факультета обратился к ректору СПбГУ с ходатайством о создании кафедры прикладной кибернетики для дальнейшего развития новой специализации под руководством Геннадия Алексеевича Леонова. В 2007 году ректором СПбГУ был подписан приказ о выделении из кафедры теоретической кибернетики новой кафедры — кафедры прикладной кибернетики, а ее первыми сотрудниками стали Геннадий Алексеевич (заведующий) и я (ученый секретарь). В 2008 году консорциум из двух кафедр — прикладной и теоретической кибернетики — с Геннадием Леоновым и Владимиром Якубовичем в качестве соруководителей получил статус ведущей научной школы Российской Федерации. В последующие годы коллектив кафедры прикладной кибернетики неоднократно подтверждал этот статус, а в 2018 году Геннадий Алексеевич Леонов незадолго до своей смерти передал руководство школой мне. С 2018 года и до настоящего времени коллектив кафедры уже под моим руководством сохраняет статус ведущей научной школы Российской Федерации.

Не могли бы вы привести несколько примеров научных проблем и задач, над которыми работает ваш коллектив? Почему они представляют интерес для международного сообщества? Какими достижениями вы особенно гордитесь?

Создание и развитие теории скрытых колебаний позволило продвинуться в решении ряда известных фундаментальных задач и, кроме того, оказалось широко востребованным для актуальных прикладных исследований. Теория скрытых колебаний открыла принципиально новые возможности определения границ устойчивости и выявления нежелательных колебаний для предотвращения технологических и техногенных катастроф. В том числе эти возможности были продемонстрированы при решении ряда актуальных инженерных задач: анализа поломок буровых установок из-за изгибно-крутильных колебаний бура, определения границ устойчивости и возбуждения колебаний для центробежного регулятора с сервоприводом паровой турбины; определения устойчивости замкнутой нелинейной динамической модели системы управления гидроагрегата Саяно-Шушенской ГЭС; в решении задачи известных американских инженеров Флойда Гарднера и Уильяма Игана об устойчивости и колебаниях в системах управления фазовой синхронизацией; задачи Мстислава Всеволодовича Келдыша о нелинейном анализе систем подавления флаттера органов управления самолетом и других.

Математик СПбГУ стал самым молодым иностранным членом Финской академии науки и литературы

В 2020 году я был приглашен на заседание бюро Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН академиком Владимиром Евгеньевичем Фортовым для выступления с докладом «Скрытые колебания и устойчивость систем управления: теория и приложения». В том же году мне была присуждена премия Санкт-Петербургского университета за научные труды (в категории «Фундаментальные достижения в науке»). В 2021 году за создание и развитие теории скрытых колебаний я получил международную премию имени Валентина Афраймовича (Afraimovich Award), выступал с приглашенными докладами «Теория скрытых колебаний и глобальная устойчивость динамических систем» в Кавказском математическом центре и The theory of hidden oscillations and stability of dynamical systems на европейском воркшопе по прикладной математике в Остравском техническом университете (Чехия). 13 декабря я приглашен с докладом Hidden attractors in science and technologies на собрание Финской академии наук и литературы.

А над какими исследованиями работаете вы сейчас?

В этом году мы завершаем работы по престижному международному российско-индийскому гранту Российского научного фонда «Мультиустойчивость и скрытые аттракторы в динамических системах» (№ 19-41-02002, 2019-2021), а также продолжаем выполнение проекта СПбГУ «Современные аналитико-численные методы и искусственный интеллект для анализа регулярной и хаотической динамики». Используя уникальное местоположение и исторические связи Санкт-Петербурга, мы активно развиваем сотрудничество СПбГУ с университетами Финляндии. В этом году в нашей российско-финской научно-образовательной программе двойных дипломов СПбГУ с факультетом информационных технологий Университета Йювяскюля появился новый партнер — Школа инженерных наук Технологического университета Лаппеэнранты (Финляндия). Наша программа успешно развивается с 2007 года при финансовой поддержке программы стипендий президента РФ для обучения за рубежом и академических фондов Финляндии, а также при поддержке Посольства РФ в Финляндской Республике и Генерального консульства Финляндской Республики в Санкт-Петербурге. В этом году на развитие нашей научно-образовательной программы в рамках инициативы Team Finland Knowledge мы получили престижный грант Platform of Excellence for Complex System Design: toward Double Doctor Degree between Leading Research Schools of Finland and Russia на 2021–2023 годы.

Николай Владимирович Кузнецов родился в 1979 году в Ленинграде в семье потомственных ученых-преподавателей (получил имя в честь прадеда — военного инженера 1 ранга, организатора и заведующего кафедрой математики и механики, начальника механического факультета Военно-морского инженерного училища имени т. Дзержинского Николая Гавриловича Кузнецова). В 1996 году окончил ФМЛ № 239. В 2001 году с отличием окончил Санкт-Петербургский университет, в 2004 году защитил кандидатскую диссертацию в СПбГУ. В 2004–2006 годах получил второе высшее образование по менеджменту в БГТУ «Военмех». В 2006 году поступил в докторантуру СПбГУ и в рамках совместной российско-финляндской научно-образовательной программы в 2008 году защитил диссертацию на степень PhD в Университете Йювяскюля (Финляндия). В 2016 году защитил докторскую диссертацию на тему «Аналитико-численные методы исследования скрытых колебаний» в СПбГУ. С 2018 года Николай Владимирович Кузнецов — профессор и заведующий кафедрой прикладной кибернетики СПбГУ, заведующий лабораторией информационно-управляющих систем Института проблем машиноведения РАН. В 2020 году стал лауреатом общенациональной премии «Профессор года», избран иностранным членом Финской академии наук и литературы. В 2020 году стал лауреатом премии СПбГУ за научные труды и в 2021 году получил премию имени В. Афраймовича за работы по теории скрытых колебаний и устойчивости динамических систем.

Область прикладной кибернетики объединяет как фундаментальные, так и прикладные дисциплины, в том числе такие, которые еще недавно встречались только в произведениях писателей-фантастов, — управление нейросетями, изучение машинного обучения и компьютерного зрения. Как вы представляете себе дальнейшее развитие этой науки?

Кибернетика прошла через фазы развития, обусловленные бурным развитием инженерных технологий, математических теорий, вычислительной техники и информационных технологий. И сейчас мы наблюдаем и участвуем в фазе развития кибернетики, связанной с искусственным интеллектом. Каждое новое продвижение вперед — это также повод оглянуться и понять, что из накопленного багажа знаний можно заменить, а что остается актуальным и будет использоваться дальше, какие новые задачи появились, а какие остаются нерешенными. Вычислительные системы и искусственный интеллект уже успешно заменили шахматистов, игроков в го, успешно решают многие сложные для человека задачи. Возможно, задачей будущего является замена ученых искусственным интеллектом? Недавно об это мы говорили с Александром Маличем в рамках программы «Час науки СПбГУ».

Все это, конечно, требует развития образовательных программ и подготовки новых талантливых специалистов. В этом году я выступал на профессорском форуме «Наука и технологии в ХХI веке: тренды и перспективы» с докладом «Подготовка высококвалифицированных специалистов в области кибернетики, IT-технологий и искусственного интеллекта на базе фундаментальной математики: опыт кафедры прикладной кибернетики СПбГУ», рассказывал о новых программах бакалавриата «Прикладная математика, программирование и искусственный интеллект» и магистратуры «Математическое моделирование, программирование и искусственный интеллект», которые мы разрабатывали совместно с ведущими российскими и зарубежными специалистами и представителями IT-компаний для обучения студентов в области машинного обучения и искусственного интеллекта.

Говоря о развитии кибернетики и искусственного интеллекта, мне приятно вспомнить, что 8 сентября 2021 года губернатор Санкт-Петербурга подписал постановление об учреждении новой премии правительства Санкт-Петербурга — за выдающиеся научные результаты в области науки и техники в номинации «Кибернетика и искусственный интеллект», которая будет носить имя основателя кафедры прикладной кибернетики Геннадия Алексеевича Леонова.