Мы живём в плоском мире

Беседа в новой голографической лаборатории с директором Физического института РАН Н.Н. Колачевским и  соруководителем лаборатории А.Н. Путилиным.

– Николай Николаевич, мы находимся в подвале вашего института, который производит фантастическое впечатление. Что у вас здесь происходит?

Н.К.: – Дело в том, что мы себе как Институт поставили задачу – запускать одну-две новые лаборатории в год. Это сложная, многогранная задача, потому что любое открытие нового подразумевает реформу старого. Так появились коллеги из «Samsung» и наши фиановские ученые, и в результате были созданы две новые лаборатории. Когда я с Геннадием Андреевичем Месяцем этот вопрос обсуждал, он говорит: «Ты с «Samsung» взаимодействуешь, но они же все мозги вытаскивают, людей забирают». Я отвечаю: «Геннадий Андреевич, это было 20 лет назад».

– А сейчас?

Н.К.: – А сейчас ввиду конкуренции между мегакорпорациями, такими как «Samsung» , им нужно уже свое. Причем это возникло не вчера и не позавчера, они к этому тоже потихонечку подошли. И сейчас в России есть несколько таких совместных центров, мы не уникальны, тем не менее, их по пальцам одной руки можно пересчитать. У каждого центра свой профиль. Они проходят на внутренних экспертных советах очень жесткий отбор. Здесь действительно серьезное научное взаимодействие с уклоном в технологию. Первое, что интересует «Samsung»  и аналогичные корпорации – это результат воплощения технологических решений. Сочетание имени института, команды, молодежи, которую удалось здесь собрать за предыдущие годы, – всё это привело к тому, что чуть больше полугода назад началась организационная работа, формирование новых лабораторий, и на удивление быстро были созданы эти помещения, где мы сейчас находимся.

– А что здесь было раньше?

Н.К.: – Здесь был конференц-зал – стояли стулья, была аудитория, и эту аудиторию очень быстро удалось трансформировать в современное лабораторное помещение и фактически запустить процесс.

– Как эта лаборатория называется?

Н.К. – Joint Optics Lab . Суть нашей совместной деятельности – мы должны дополнять друг друга. «Samsung» имеет намерения в каких-то прикладных работах, а мы этот исследовательский этап уже прошли, и нам выгодно, чтобы наш опыт был внедрен. Для нас огромное подспорье – то что «Samsung» нам предоставляет из своих активов высококлассное оборудование – в том числе лазеры, специальные оптические столы для голографии.

– Это новая для ФИАН область исследований?

А.П. – У нас в этой области на самом деле давно идут работы, а я присоединился к голографии где-то в районе 1982 года. С тех пор мы исследовали различные виды голограмм. Моя область исследования – это волноводные голограммы, достаточно узкая область, которой мало кто занимается. Сейчас уровень развития волноводной голографии достиг прикладных исследований. Следовательно, нам очень нужно понять, где и кому могут быть нужны голограммы.

У нас часто бывают гости, да и сами мы бываем на конференциях, общаемся. Один из посетителей уже в далеком 1994 году был из Кореи, тогда только были восстановлены наши дипломатические отношения. И один из сотрудников «Samsung», который был у нас с делегацией, сказал, что ему это интересно. С тех пор так или иначе было какое-то взаимодействие, прикладные работы, просто выступления на конференциях. Они приглашали к себе, чтобы рассказать о новых областях. В общем, шли работы.

Потом наша Академия наук и республика Корея заключили соглашение о сотрудничестве в области науки. Началась довольно трудоемкая работа, но я бы сказал, что благодарная, потому что через десятилетия мы пронесли положительное впечатление друг о друге. И это помогает работать в новых областях. Для нас такой областью стала голография, которая сейчас в нашем институте развивается в очень интересном и перспективном направлении.

– Что конкретно вы будете делать в этой лаборатории?

А.П.: – Волна интереса к голографии приходила, уходила, а опыт накапливался. Все мы видели замечательные голографические портреты, которые висят в музеях. Правда, всё это не нашло быстрого практического применения. В последние годы мы видели как воплощение голографии только голографические маркеры на деньгах.

– Это тоже немаловажно.

А.П.: – Да, но с точки зрения серьезной науки это вызывает улыбку. Хотя защита этих голограмм сложная и многослойная – там до восьми слоев защиты, и это, конечно, тоже наука. Так вот, сейчас начался бум голографии. Она стала всем интересна. Технологии, которые развивались параллельно, сошлись на том, что нужны оптические элементы, не традиционным образом изготовленные – полировкой или высокоразрешающим 3D-принтером, а плоские, то есть планарные. И количество запросов на планарные элементы растет очень быстро. Соответственно, растет интерес к голографии, поскольку самые естественные планарные элементы – это, конечно, голограммы.

Есть еще так называемая рельефная оптика – промежуточная между объемной оптикой и голографией, так называемая френелевская оптика. И универсальным инструментом создания такой планарной оптики оказалась, опять же, голография.

– А где эта оптика применяется?

Н.К.: – Есть целая большая область – это спектральные приборы, там, где нужно разложить свет на составляющие. Это волоконные линии, связь. И, наконец, голографию вы можете увидеть на рынке разного рода развлечений: к примеру, HoloLens – майкрософтовские очки дополненной реальности. Там тоже есть голограммы.

– Голографические линзы?

Н.К.: – Вот как раз линз там нет. Там есть голографические оптические элементы, которые выполняют роль перископа. Это более простая система, не изображающая, а просто переносящая изображение.

– Вы сказали про плоский, или планарный мир. Мне это напомнило миры Терри Пратчетта. Однако же мы с вами тоже живем в плоском мире.

Н.К.: – Да, совершенно верно. У нас плоские телевизоры, планшеты, смартфоны и так далее. Это некое направление, за которым мы следуем. Сначала были объемные оптические элементы, потом они интегрировались в БИСы, в планарные электронные схемы. Компьютер на чипе – это тоже планарная технология. А потом выяснилось, что надо опять переходить в 3D. Так вот, волноводные голограммы – это и есть переход в планар для многих классов голограмм. Следующий этап – это когда мы при помощи таких планарных технологий будем восстанавливать 3D-изображение. Переход для большинства наших приборов или гаджетов – это качественный скачок, потому что сейчас все искусственные изображения – это в основном 2D, кроме специальной области 3D-телевидения или 3D-дисплеев. Там они восстанавливают трехмерное изображение, но это, как правило, еще очень такие громоздкие вещи.

А вторая область применения голограммы, которой «Samsung» также интересуется, – это планарные осветители для таких систем. Они тоже должны быть плоскими, иначе мы не встроимся в планарную технологию. Волноводные голограммы там тоже являются ключевым элементом, мы также этим занимаемся и занимались. И я надеюсь, что в ближайшие годы эти 3D-дисплеи станут планарными и, соответственно, тоже дойдут до потребителя.

– А трехмерное кино вы сможете создать?

А.П.: – Да, такая задача тоже стоит.

– Как его смотреть? Через голографические очки?

А.П.: – Нет, никаких очков. Реальный мир у нас трехмерный, а виртуальный, как правило, плоский. Как сделать этот переход – это опять же вопрос голографии, но сложностей очень много. Во-первых, поток информации на несколько порядков возрастает по сравнению с обычными CCD-камерами, когда нужно записать эту объемную информацию, а потом перекодировать и воспроизвести. Для голографии это естественно, но остальные технологии, в частности для динамических дисплеев, которые могут работать с голографическим кодированием, – это будущее.

– А что такое дополненная реальность?

Н.К.: – К примеру телефон, где размер формируемого изображения соответствует размеру моего телефона, и не больше. Соотношение между размером устройства и размером дисплея приближается к единице. Что дальше? Есть технологии, которые позволят формировать изображение больше, чем размер устройства. Если посмотрите в микроскоп, увидите виртуальное изображение: увеличенное и мнимое. Это естественно для человека, но специальное устройство, которое было бы связано с головой человека, чтобы оно формировало дополненную реальность, создать не так просто. То есть это дополнительный источник информации, которая физически присутствует, и мы хотим её получить параллельно.

– Мне это напоминает волшебное зеркальце в сказке: там катается яблочко, и мы видим в этом зеркальце все, что захотели.

А.П.: – Но в пределах апертуры. То есть в нашем случае вы видите окружающий мир и одновременно дополняете его виртуальным миром.

– Для чего это нужно, кроме кино?

Н.К.: – Это очень важные вещи. Это нужно операторам разного рода машин, для которых построение виртуального пространства – большая помощь. Авиационные диспетчеры, водители, которым не надо отвлекаться от приборной панели, смогут найти здесь много полезного. Разработки сложных дисплеев востребованы, в частности, и в области обороны.

– А в медицине это может быть востребовано?

Н.К.: – В медицине это могут быть, например, дистанционные операции – это тоже очень интересная область, когда ты манипулятором производишь какие-то действия за тысячу километров до того места, где производится операция.

– Для нашей страны это очень актуально.

Н.К.: – Ты себя как бы ставишь на место этого хирурга. Так же, когда вы ведете машину, вы бросаете взгляд в строну, смотрите в угол или на Яндекс карты, для этого вам надо отвести взгляд, а здесь возможно просто встать на место хирурга – то есть видеть то же самое, что видит он.

– Почему же «Samsung» решил именно с вами сотрудничать?

Н.К.: – Мы прошли довольно жесткий отбор на внутренних конкурсах «Samsung» , и они вставили наши проекты в свои перспективные приоритеты. Задачи по голографическим оптическим элементам, по развитию экономической голографии – это область, где у нас есть немалый опыт. Второй вопрос – это команда. Она сформирована довольно давно, и есть люди ФИАНовские, есть люди «Samsung»-овские, а есть совместители – это хороший симбиоз. Или синергетический эффект.

Третий вопрос – то, что ФИАН известная организация, на слуху, и имиджевые вопросы тоже играют роль. То есть им с нами достаточно комфортно, мы обсудили и договорились, как  будем делить интеллектуальную собственность.

– А как вы будете ее делить?

Н.К.: – В долях вклада. То есть, если коллеги из «Samsung»  что-то изобретут, то это будет принадлежать компании, если мы изобретем, это будет наше, если мы совместно изобретем, то пополам. Но все упирается в то, что для науки нет запретов: я увидел в лаборатории или где-то в статье какой-то метод, и мне никто не может препятствовать его использовать – это принцип науки, от личности исследователя ничего не должно зависеть. Я посмотрел, повторил – это можно. Другое дело, когда я на этой базе хочу что-то выпускать. Тут вступают патентные права, начинаются вопросы  интеллектуальной собственности, и здесь мы уже разделяемся. ФИАН – не производящая структура. Мы генерируем научное знание.

– Но при этом ФИАН – государственная организация.

Н.К.: – Верно. Налогоплательщики платят за те исследования, которые мы проводим на государственные деньги, поэтому интересы Российской Федерации здесь должны соблюдаться, а значит наши работы должны быть выгодны как ФИАНу, так и стране в целом. И не только в плане материальном, но и плане получения конкретного результата. Думаю, так оно и есть.