«Университетская
среда — это свобода»
Сергей Никифоров — о теоретической математике, студенческой
предприимчивости и ненависти к расписаниям
В современном мире математики ценятся куда больше, чем кажется. Они экономят миллионы крупным компаниям, первыми находят способы решения сложных задач и описывают любой физический процесс дифференциальным уравнением. Один из них — Сергей Никифоров, аспирант направления механика жидкости, газа и плазмы, лаборант и ассистент кафедры лазерных технологий Казанского авиационного института им. А.Н. Туполева. Он рассказал «Галим», чем его так пугает рутина, как «серьезные дяди» экономят на экспериментах и почему он ни за что не покинет университетскую среду.


Сергей родился и вырос в небольшом городе Заинске, который находится в 246 км от Казани. Там он закончил среднюю образовательную школу №2. Никаких специализированных направлений в ней не было, но всем одноклассникам удалось поступить в хорошие университеты — МГУ, МФТИ, КАИ и КФУ. Как говорит Сергей, ему повезло оказаться в сильном классе и ездить на математические олимпиады в то время как ученики постарше поджигали парты.


«Мне всегда нравилась математика и ее четкость. В этой науке есть один правильный ответ и множество решений. Как ни странно, физика наоборот не привлекала, потому что в ней старались все упростить. Например, просили решить задачу, не учитывая силу трения», — вспоминает Сергей.


В 2013 году Сергей поступил в КАИ на специальность «прикладная математика и информатика». После бакалавриата, имея хорошие достижения, научные публикации и стипендии, в 2017 году он поступил в магистратуру на кафедру лазерных технологий. Там можно было поработать руками и узнать что-то еще кроме абстрактной математики. За время обучения Сергей выиграл грант УМНИК, заработав 500 тысяч рублей, и защитил на отлично магистерскую диссертацию по теме «Исследования влияния импульсного лазера на мартенситно-стареющие сплавы». После собеседования с ректором КНИТУ-КАИ Гильмутдиновым Альбертом Харисовичем, Сергей попал в аспирантуру. На момент публикации материала он уже закончил первый год, опубликовал несколько статей, одна из которых вышла в журнале Applied Physics.


«Сомнения по поводу выбранной специальности возникли на 3 курсе, все-таки 18 лет — слишком рано, чтобы знать, чем ты будешь заниматься всю оставшуюся жизнь. Поэтому нет ничего плохого в том, чтобы бросить университет. Вы все равно уже узнали что-то новое, но не теряете время. У меня все сложилось иначе и теперь я специализируюсь на математическом моделировании физических процессов. Почти каждый сейчас балуется созданием пластиковых фигурок на 3D принтере. А серьезные дяди, например «КАМАЗ», делают это с деталями из титана и алюминия. Это называется аддитивными технологиями.

Недавно Альберт Харисович предположил, что с помощью импульсной подачи электромагнитных волн можно генерировать довольно мощные ультразвуковые колебания в металлах при 3D печати. Это называется оптоакустика, с ее помощью определяют дефекты в материалах. Сейчас мы внедряем такую систему в аддитивные технологии. Когда металл заливают в принтер, деталь кристаллизуется в виде сталактитов по направлению изменения температур и становится анизотропной. Анизотропия — это различие свойств материала в разных направлениях, например, дерево, которое мы рубим только по направлению волокон.


В качестве примера могу привести обычное мороженое. Вы никогда не сможете сделать его таким же, как в магазинах. Если положить готовую смесь в обычный морозильник, она кристаллизуется в виде сосулек из-за градиента температур. Чтобы такого не происходило, на заводах используют ультразвук. В бобину кладут сонотрод, который вибрирует на высоких частотах и при кристаллизации мороженое приобретает однородную структуру. То же самое касается металлов. Если использовать ультразвук, он будет однородным и иметь хорошие свойства. Конкретно моя задача — обосновать все эти процессы математически», — рассказывает Сергей.


Зачем большим заводам нужны математики и как работают их расчеты

Работа Сергея — рассчитывать физические процессы до и после экспериментов и описывать их в виде математических уравнений. Для этого нужно изучать специальную литературу и искать формулы, по которым эти процессы уже кто-то объяснял до него. Все зависит от исходных данных и задачи: например, что будет с материалом при нагреве в определенном месте и при конкретных условиях.

«В прошлом веке в США экспериментировали с обдувом самолетов, а ученые делали измерения с помощью датчиков. У советских ученых не было финансирования на подобные эксперименты, поэтому они рассчитывали все с помощью уравнений. С тех пор ничего не поменялось, на эксперименты уходит слишком много денег. Например, килограмм титана стоит 50 тысяч рублей, а математики сделают все относительно бесплатно. Поэтому большим производствам выгоднее держать у себя штат математиков, чем экспериментировать», — рассказывает Сергей.

В расчетах Сергею помогают специальные программы — Comsol, «Логос», Ansys, которые работают на основе метода конечных элементов. Расчет занимает от 2 недель до месяца, так как компьютер непрерывно работает над множеством уравнений. В них есть готовые модули по различным расчетам.

«Чтобы понять, как решить уравнения, нужно прочитать много книг и статей по теме. Наука устроена так, что статьи друг друга перебивают. Поэтому нужно примерно разобраться в механике и в конце — самостоятельно додумать, как все работает. Наука может ошибаться, потому что научные понятия и теории, согласно конвенционализму, — продукт соглашения между учеными», — рассказывает Сергей.

Студенты и работники КАИ часто работают над заказными проектами. Это всячески поощряется, ведь так, по словам Сергея, в людях воспитывается предприимчивость. В то же время в лабораториях работают «чистые» математики или физики, которые обгоняют научно-технический прогресс примерно на сотню лет.

«В XIX веке жил французский математик Эварист Галуа. За свою короткую жизнь он успел изобрести дискретную математику. Его об этом никто не просил, прикладное значение появилось только во время появления компьютеров. Еще один яркий пример — комбинаторика, из которой возникла теория вероятности. Она задумывалась как игра, но сейчас используется в страховом и банковском деле», — рассказывает Сергей.

На кафедре Сергея считают теоретиком, сам ученый называет себя прикладным теоретиком, поскольку изучая что-либо, использует четырехмерное пространство (высота, ширина, длина и время, — прим. «Галим»).


Рабочий график и страх рутины

По официальному договору Сергей работает с понедельника по пятницу с 8:00 до 17:00. Но он считает, что ученые устроены иначе и не работают без вдохновения. При этом подчеркивает, что у ученых должна быть хорошая самодисциплина, ведь их никто не контролирует. День Сергея устроен так: подъем в 6 утра, пробежка, в 9:00 — начало рабочего дня в университете, рутинные задачи, исследования, написания программных кодов, в 17:00 — окончание рабочего дня.

«Как и все ученые, дома я продолжаю думать над своими задачами. Еще может позвонить Альберт Харисович, например, и попросить сделать расчет для своей новой идеи. Если мне будет интересно, я не откажусь. Так я могу просидеть до часа ночи и прийти в университет к 11. Важно, чтобы человек осознавал свою цель и придерживался внутренних рамок. Я за дисциплину, но не жесткую. Работа в университете предполагает не только свободный график, но и общение с очень умными людьми. В университете стоит учиться хотя бы из-за высокой концентрации харизматичных людей», — рассказывает Сергей.

На 4 курсе Сергей работал специалистом по бизнес-процессам в обувной компании «Спартак». Он придумал как автоматизировать планирование производства с помощью транспортной задачи Монжа-Канторовича — математической задачи линейного программирования специального вида. В случае со «Спартаком» — создал оптимальный план перевозок грузов с минимальными затратами. Это была классическая пятидневка с четким рабочем днем, но очень скоро Сергей почувствовал себя не в том месте и уволился.

«Честно говоря, я испугался, что буду жить по этому ежедневному сценарию всю жизнь. Как раз в то время я закончил бакалавриат, уволился и пошел учиться дальше. Самообразование сильно отличается от обучения в университете. Я поступил в магистратуру, нужны были деньги. Думал устроиться программистом, но мне не нравилась рутина, она до сих пор меня пугает. Так я начал работать инженером на кафедре Специальной математики и на кафедре Лазерных технологий», — вспоминает Сергей.

Исследовательские команды в лаборатории меняются в зависимости от проекта. Если он крупный, то под руководством Альберта Харисовича работает команда кафедры, состоящая из докторов наук, у каждого из которых минимум по два аспирата со своими помощниками — магистрами. Также Сергей рассказывает, что постоянно происходит что-то новое. Например, на удаленке все учились пользоваться Zoom и другими программами.

«Один из преподавателей — Энгель Мухамедович, которому 86 лет, освоил почту, телефон в то время как мой дедушка посылает все нафиг и пишет бумажные письма. Молодежь не будет ходить на почту, с ними надо быть на одной волне. Все это постоянная работа мозга, еще и веселая», — рассказывает Сергей.

Главная мотивация ученого — постоянные изменения, без них ему становится не по себе. Поэтому на работе ученые совмещают много занятий, например между парами играют в шахматы, бегают и занимаются спортом на спортплощадке. Зимой ходят в сауну, которая находится в спорткомплексе «Олимп» в соседнем здании.

«Ученые чуть ли не живут в университете, потому что там много интересной работы, которую надо делать. Хорошо, что у меня есть девушка, благодаря которой мне нужно возвращаться домой. Кстати, с ней я тоже познакомился на нашей кафедре, когда она спросила у меня что-то по поводу физической формулы», — вспоминает Сергей.

«Университетская среда — это свобода, из которой не хочется уходить»
Жизнь в Татарстане и личные проекты

По мнению Сергея, Татарстан — хорошее место для жизни и учебы. Здесь есть университеты для всех направлений: КАИ — технический университет, где можно получить инженерное образование, КФУ — для абстрактных чистых наук или хорошего гуманитарного образования, КГАСУ — для архитекторов и строителей, КГЭУ — для энергетиков, КХТИ — для химиков-технологов. При этом, каждый из учебных заведений имеет богатую историю и знаменитых выпускников.

Любой студент легко может поехать за границу. Стоит найти интересное исследование, преподавателей в университете, написать им на почту и попроситься на стажировку. Дальше нужно договориться с собственным университетом и, скорее всего, все оплатят специальные фонды. Еще один способ — выиграть грант. В Татарстане это «Алгарыш», с помощью которого можно получить оплачиваемую стажировку за рубежом. Главное условие — применить полученные знания в Татарстане в течение трех лет. Сам Сергей хочет съездить в Германию, поскольку у КАИ тесные связи с тремя немецкими университетами. В случае с обычными денежными грантами все еще проще. К примеру, Академия наук РТ публикует объявления для молодых ученых, туда подается заявка, которая отбирается на конкурсной основе. Иногда гранты выигрывают сами университеты, КАИ не так давно выиграл его с заводом «КАМАЗ». Эти деньги пойдут на исследования профессорам и докторам наук.

За свою работу в институте Сергей получает зарплату и стипендию. Он состоит в кадровом резерве КАИ, где получает еще 20 тысяч рублей дополнительно. Также он бесплатно учит английский и считает, что ему повезло заниматься любимым делом, не погружаться в рутину и не отвлекаться на денежные вопросы. Из собственного интереса Сергей участвует еще в нескольких дополнительных проектах. На базе образовательного проекта «Университета талантов» открылся исследовательский комплекс «Сириус». Сергей стал руководителем лаборатории лазерных и аддитивных технологий, где команда ученых занимается исследованиями. Раз в три месяца на две недели к ним будут приезжать школьники, слушать лекции и погружаться в науку. Другой образовательный проект — «Технополис», открывается на базе КАИ. Его задача — предложить школам создавать профильные классы по направлениям IT, физики, математики или инженерии. Сергей как руководитель физико-математического направления отвечает за рабочую программу, подготовку преподавателей и их контроль.

В обычной жизни Сергей любит заниматься спортом — бегать в парках по утрам, ходить на бокс и скалодром. Он не любит проводить свободное время в барах, вкус алкоголя ему противен еще с детства, когда дядя случайно угостил его водкой вместо воды. Поэтому любимое времяпрепровождение — интеллектуальные игры и квизы вместе с друзьями.

Сергей планирует строить карьеру в своем институте и стать руководителем отдела, департамента или даже ректором. Он говорит, что «университетская среда — это свобода, из которой не хочется уходить».


Текст: Лола Малова
Фото: Александр Артамонов