Новые горизонты в измерениях

МетрологияPro: Какие научные новшества ждут метрологию в ближайшие годы?

Антон Пронин: Под понятием «метрология» скрывается широкая сфера деятельности, включающая:

• законодательную метрологию, связанную с международным признанием измерительных возможностей страны;
• фундаментальную науку об измерениях, благодаря которой совершенствуется государственная эталонная база и расширяются области измерений;
• практическую метрологическую деятельность, обеспечивающую рутинные измерения и функционирование гигантского парка измерительных приборов – от самых простых до единичного высокоточного оборудования.

Все эти направления объединяются для решения базовой задачи – обеспечения точности и единства измерений, как глобального, на уровне мировой кооперации, так и локального, например, на уровне взаимодействия центральных заводских измерительных лабораторий.

Первичный эталон – это комплекс измерительной аппаратуры, который воспроизводит, хранит и передает единицу измерения на максимально возможном уровне точности, определяемом текущим техническим и технологическим уровнем государства. В настоящее время стремительно развиваются направления, связанные с измерениями для так называемых «наук о жизни»: медицина, химия, биология и междисциплинарные направления.

Значимым событием в ближайшее время станет создание первичного эталона единицы числа копий последовательности ДНК. Над этой задачей работает коллектив научно-исследовательского отдела государственных эталонов и стандартных образцов в области биоаналитических и медицинских измерений ВНИИМ. Необходимость  метрологической прослеживаемости  в этой области объясняется не только широким внедрением методов ДНК-диагностики в лабораторной медицине, но и их применением в биотехнологиях, судебной медицине, ветеринарии, пищевой промышленности и сельском хозяйстве, при проведении санитарного контроля и в других сферах хозяйственной деятельности. А без прослеживаемости нельзя говорить о достоверности и сопоставимости измерений.

Многим из нас знакома ситуация, когда медики доверяют результатам анализов, сделанных только в какой-то конкретной лаборатории. Чтобы этого избежать, чтобы быть уверенными, что результаты, полученные в одном месте, будут признаваемы всеми, и надо обеспечить прослеживаемость измерений.

С запросом от промышленности и топливно-энергетического комплекса связаны работы по совершенствованию эталонов в области измерения плотности, теплофизических, магнитных и абсорбционных свойств материалов.

Модернизация эталонной базы в области абсолютного давления и температуры пульсаций водной среды связана с внедрением современных технологических процессов в высокоточное приборостроение.

Передовая научно-техническая идеология заложена в новое поколение многопараметрических эталонов для электроэнергетики. Достижения в этом направлении определяют развитие сверхточного измерительного оборудования для метрологического обслуживания широкого парка многофункциональных интеллектуальных приборов с развитыми коммуникационными возможностями, которые, например, используются на цифровых электроподстанциях, а также разработку современных стандартов цифровой энергетики.

«Зеленым светом» для дальнейшего технологического развития России, например, в разработке более совершенных  прецизионных  электромеханических, магнитных и лазерно-оптических систем, систем вакуумирования станут ватт-весы – аппаратура, обеспечивающая воспроизведение единицы массы – килограмма.

Ученые ВНИИМ, специалисты из других метрологических институтов Росстандарта, наши коллеги из академических научных организаций создают их в рамках глобального международного научного проекта по переходу на новые определения основных единиц  Международной системы CИ  через фундаментальные физические константы. Несколько лет назад завершилось создание эталонных комплексов электрических величин и температуры, основанных на квантовых эффектах.

В настоящее время требуется активизация творческой деятельности человека, ведь скоро уже речь пойдет о соревновании с искусственным интеллектом. В этой связи возникает потребность в разработке объективных инструментальных методов измерения креативности человека. Это, конечно, сложная и неоднозначная с этической стороны тема, требующая осторожного и ответственного подхода. Но я уверен, что и этот новый вызов будет успешно освоен метрологией уже в ближайшее десятилетие.

МетрологияPro: Как тренд на массовое использование искусственного интеллекта сказывается на метрологии?

Антон Пронин: Я бы сформулировал вопрос иначе: «Какую роль играет метрология в создании и использовании технологий с применением искусственного интеллекта?» Попробую пояснить на всем понятном примере.

Что такое беспилотный транспорт? Это средство передвижения, в котором сенсорная система человека и его интеллект заменены интеллектуальной измерительной системой – многочисленными датчиками и каналами передачи данных, связанными со средствами управления и навигации, получающими информацию через спутник. Согласитесь, без измерений и их анализа – то есть без метрологии – при создании технологий искусственного интеллекта не обойтись. Есть еще одна сторона медали – стандартизация этой сферы. Наши ученые-метрологи активно занимаются разработкой стандартов. Они участвуют в технических комитетах в рамках программы стандартизации по направлению  «Искусственный интеллект» .

Говоря о сферах применения искусственного интеллекта для метрологического обслуживания объектов, прежде всего надо отметить энергетику, транспорт, ЖКХ и другие отрасли, в которых проведение периодических поверок затруднено в связи с большим количеством измерительных каналов, удаленностью мест их размещения, опасностью этих процедур, экстремальными условиями эксплуатации, с недопустимостью остановки производства или вывода объекта из эксплуатации на время проведения поверки.

МетрологияPro: Есть ли затруднения в связи с уходом из России многих иностранных компаний – производителей измерительного оборудования? Каким образом метрологическая отрасль справляется с этим вызовом?

Антон Пронин: Конечно, сложности есть, но не критические. Ни одна научно-исследовательская или опытно-конструкторская работа, связанная с совершенствованием эталонной базы ВНИИМ, не была задержана. Уход иностранных производителей стимулирует вывод на внутренний рынок российских средств измерений и эталонных материалов. Мы готовы приступить к разработке и созданию высокоточного измерительного оборудования в таких областях, как измерения физико-химического состава и свойств вещества, измерения механических величин, давления, вакуума, теплофизические, дилатометрические, оптические и оптико-физические измерения.

Для обеспечения технологического суверенитета в настоящее время идут активные работы по созданию стандартных образцов в области органического, неорганического, газового и биоанализа. Новые типы стандартных образцов получат применение при производстве и контроле качества лекарственных препаратов, пищевого сырья, продукции пищевых производств и агропромышленного комплекса. В конце прошлого года были созданы ранее не производившиеся в России стандартные образцы для медицины.

Сейчас ведется серьезная аналитическая работа на всех уровнях для понимания потребностей и удовлетворения запросов на наукоемкие российские разработки.

МетрологияPro: Каким образом цифровизация отражается на процессах в метрологии – локально и глобально?

Антон Пронин: Цифровая трансформация требует  метрологического обеспечения  многократно возросшего парка средств измерений и опережающего прогноза измерительных потребностей. Работы ведутся по различным направлениям, связанным с

• метрологическим контролем;
• созданием единого метрологического облака;
• анализом больших данных;
• разработкой методов их анализа и машинного обучения для Big Data;
• развитием коммуникационных систем нового поколения, в том числе для сетей 5G;
• самонастройкой и самокалибровкой интеллектуальных средств измерений;
• моделированием виртуальных приборов.

В России развитие цифровой метрологии находится в компетенции Минпромторга России, непосредственно за выполнение работ отвечает Росстандарт, который решает задачу создания единой цифровой платформы, где хранилась бы информация об эталонах и средствах измерений, справочные материалы и другие сведения.

Частично цифровая платформа уже реализована за счет создания Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений – Федеральной государственной информационной системы  «АРШИН» . В настоящее время система позволяет изучать российские нормативные правовые акты, международные документы, перечень средств измерений в сфере госрегулирования, сведения об аттестованных методиках измерений, государственных эталонах, утвержденных типах стандартных образцов, результатах поверки средств измерений.

На практике цифровизация ускоряет вывод измерительных продуктов и услуг на рынок, что благоприятно сказывается на общем развитии экономики.