Швейцарияда интегралдық микросхемаларға қатысты ғылыми талдау жасайтын қазақ ғалымы
Жақында Forbes журналы Қазақстанның жас көшбасшыларын іріктеп, «30 Under 30» тізімін жариялады. Технологиядан креативті индустрияға дейін әр салада тың идеяларын жүзеге асырып, еңбек етіп жүрген таланатты азаматтарды таныстырған рейтинг төртінші рет жарияланып отыр. Үздіктер қатарынан көрінген көшбасшының бірі – Расул Байрамқұлов. Ол компьютерлік инженерия саласында интегралды миксосхемалар бойынша зерттеу жүргізіп келеді.
Бүгінгі таңда Расул Лозаннадағы Швейцария федералды политехникалық мектебінде интегралдық микросхемаларға қатысты ғылыми талдаулар жасайды. Оның компьютерлерді 10 есе жылдам және 100 есе экологиялық етуге арналған асқын өткізгіш электроника саласындағы соңғы зерттеулері Дубайда өткен VLSI-SoC 2023 микросхемалар бойынша халықаралық конференцияда үздік деп танылды. Расул Қарағандыдағы орта мектепті тәмамдап, техникалық лицейде білім алған соң, Назарбаев Университетіне инженер-электрик және электротехника мамандықтары бойынша оқуға түседі. Оның 2014 жылы ғылыми журналда жарияланған мақаласы Израиль мен АҚШ университеттерінің назарын аудартады. Осылайша 2018 жылы АҚШ-тың Рочестер университетінде компьютерлік инженерия бойынша магистр дәрежесін және 2022 жылы PhD дәрежесін қорғап шығады. Бүгін Расул Байрамқұловпен сұхбаттасып, Қазақстандағы ғылым саласының дамуы төңірегінде әңгімелестік.
El.kz: Расул мырза, компьютерлік инженерия саласына келмес бұрын ғылымға деген қызығушылығыңыз қалай оянды? Ата-анаңыздың ықпалы болды ма?
Расул Байрамқұлов: Менің ойымша, ғылымға деген саналы қызығушылық Назарбаев университетінде оқып жүргенде оянды. Дегенмен, өткенге көз жүгіртсем, ғылым саласына бағытталған алғашқы қадамдар кішкентай күнімнен жасалған екен. Бала кезімнен оқу-жазуға қабілетім мықты болатын. Мысалы, мен бірінші сыныпты оқымай, бірден екінші сыныпқа өттім. Оқу, жазу және математика өте оңай болды. Жоғары сыныптарға дейін барлық пәндер бойынша 5 алу, үздіктер қатарынан көріну қиынға соқпайтын. Бала кезімнен білімге құштар болып өсуіме ата-анамның қосқан үлесі зор. Екеуі де инженер болғандықтан әрдайым дамып, білімін жетілдіруге тырысатын. Үйде үнемі кітаптар көп болатын, әсіресе иллюстрациялары бар заманауи энциклопедияларды ұнататынмын. Офлайн дәуірде Архимедтің күші туралы оқу немесе халықаралық ғарыш станциясының құрылымын қарау қызықты болды. 7-8 сыныптарда ғылыми-техникалық пәндерге – математикаға, физикаға, химияға деген қызығушылығым арта бастады. Маған осы тақырыптардың нақтылығы ұнады: Нақты қойылған сұрағыңа объективті жауап алуға болады.
Назарбаев университетінде оқып жүргенде мен кернеу түрлендіргіштерін оңтайландыру үшін профессор А.Рудерманмен жұмыс істедім. Бір жарым жылдай уақыт ішінде Болгарияның Варна қаласында өткен конференцияда алғашқы ғылыми мақаламды жариялауға қол жеткіздім. Бұл бүкіл әлемдегі зерттеушілер талқылап жатқан күрделі мәселелердің шешімдерін ұсынуға мүмкіндік берген қызықты тәжірибе болды. Профессор Рудерман менің ынта-жігерімді көріп, докторантурада оқуымды жалғастыруымды ұсынды, профессорымның ықпалымен бірнеше университетке құжат тапсырдым. Соңында мен Рочестер университетін таңдадым, онда профессор И.Г.Фридманның басшылығының арқасында зерттеушілік қабілеттерімді дамыта алдым.
El.kz: Ғылым жолындағы қызығушылығыңыз бен құлшынысыңыздың одан сайын артуына университеттің әсер еткені анық. Осы орайда альма-матер Назарбаев университетінде жас зерттеушілер үшін қандай жағдай жасалғанын айтып берсеңіз...
Расул Байрамқұлов: Назарбаев Университетінде өткен жылдар менің өмірімдегі ең маңызды кезең болды. Мұнда мен өзімнің өмірлік серігімді кезіктіріп, екеуміз ата-ана атанып, бірге диплом алдық. Осы жылдар аралығында бағындырған белестерге жалғыз жетуім мүмкін емес еді. Физикалық және моральдық күйіме қолдау білдіретін жұбайым мен балам болды. Университет қабырғасында жүргенде біліктілігімізді арттыру мақсатында көптеген ресурстар қолжетімді еді. Біріншіден, Назарбаев университеті әлемдік деңгейдегі профессор-оқытушылар құрамын қалыптастырып, заманауи оқу бағдарламасын жасай алды. Әрбір профессор оқыту, зерттеу жүргізу, жұмыс істеу және өмір сүру туралы өзіндік көзқарасын әкелді. Осылайша студенттер кәсіби тұрғыдан тереңдеп қана қоймай, ой-өрісін айтарлықтай кеңейтті. АҚШ пен Швейцария университеттерінде болып, НУ оқытушыларының сапасы әлемнің үздік университеттерінен кем түспейді деп сеніммен айта аламын. Көптеген профессорлар студенттерді өз зерттеулеріне белсенді түрде тартты, осылайша мен зерттеу әлеміне еніп кеттім. Екіншіден, Назарбаев университетіндегі студенттердің білім деңгейі өте жоғары, өйткені ол әлі де елдегі ең үздік университет көшін бастап тұрғаны анық. Ең бастысы, мұндай оқу ордасына түсу де оңай емес. Кез келгені іріктеуден өте бермейді. Халықаралық олимпиада жеңімпазымен немесе «Алтын белгі» иегерімен іргелес отыру қалыпты жағдай болды. Бұл ретте студенттердің өте көп еңбектенетінін атап өткен жөн. Кітапханаларда, атриумда, асханаларда – барлық жерде оқитын студенттерді кездестіруге болады. Осындай атмосферада мен көп жұмыс істеуге тырыстым.
Үшіншіден, университетте оқуға тамаша жағдай жасалған. Жатақханалар оқу корпустарынан 10-15 минуттық жерде орналасып, кітапханалар қажетті оқулықтармен, зертханалар заманауи құрал-жабдықтармен, бағдарламалық құралдармен жабдықталған. Жүктеме де өте үлкен болды. Бір күні бір пән бойынша баяндама тапсыру, басқа пән бойынша тестке дайындалу және жобада жұмыс істеу үшін курстастарымен кездесу қажет болды. Бірақ артқа қарасам, дәл осындай жағдайда біз мықты инженер болып қана қоймай, уақытты басқаруды, басымдықтарды белгілеуді және күрделі мәселелердің шешімін іздеуді үйрендік.
El.kz: Сіз ұялы телефондарға арналған микрочиптерді әзірлейтін және шығаратын ірі компанияларда жұмыс істедіңіз. Алпауыт компанияларда жұмыс істеудің қандай артықшылығы бар?
Расул Байрамқұлов: Докторант ретіндегі алғашқы жобамның бір бөлігі ретінде мен Интегралды микросхемалар үшін тұрақты кернеуді қамтамасыз етуге мүдделі Qualcomm компаниясымен жұмыс істедім.
"Power Integrity" деп аталатын бұл сынақ өнімділігі жоғары чиптерді жобалау үшін өте маңызды, себебі тұрақсыз кернеулер чиптің дұрыс жұмыс істемеуін тудыруы немесе оның ең жоғары өнімділігін шектеуі мүмкін. Тұрақты кернеуге қол жеткізу микросхемадағы токтың ауытқуына байланысты қиын, сондықтан қуат дизайны көптеген айырбастарды қажет етеді: чиптің өлшемі, тақтаға орналастыру, материалдар және құны. Шектеулі чип кеңістігінде шешімдер тиімді ғана емес, сонымен қатар ықшам болуы керек. Qualcomm-пен ынтымақтастығы арқылы мен болашақ өнімдердің қуат сапасын тиімді бағалай алатын әдістер мен бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірледім. Біздің алгоритмдер әртүрлі дизайн нұсқаларын жылдам прототиптеуге және бағалауға мүмкіндік береді. Осы жұмыстың арқасында Qualcomm көптеген нұсқаларды зерттеп, ең жақсы шешімдерді таңдай отырып, өз өнімдерінде токты мұқият жобалай алады. Маған бұл жобада жұмыс істеу өте ұнады. Бұл маған миллиондаған адамдар қолданатын өнімді дамытуға үлес қосуға мүмкіндік берді. Сонымен қатар, қызметкерлер тарапынан біздің идеяларымыз бен олардың жүзеге асуы қызықтырды. Бұл менің оқуымды жалғастыруға және чиптерді жобалау бойынша әлемдік деңгейдегі маман болуға деген ұмтылысымды одан әрі арттырды.
El.kz: Бүгінге дейін бірнеше халықаралық конференцияларға қатысып жүрсіз. Беделді журналдарда мақала жариялаудың маңызы қандай?
Расул Байрамқұлов: Маған зерттеуші ретінде журналдар мен конференцияларда өз жұмысымды ұсыну өте ұнайды. Әрбір жарияланым - біз қандай да бір техниканы немесе алгоритмді ойлап тауып, оны іске асырып, сынап, қуат, өнімділік, форма факторы, құн немесе сенімділік сияқты мақсаттарда айтарлықтай жақсартуларға қол жеткізетін жұмыстың шарықтау шегі болып табылады. Менің ең маңызды жетістіктерімнің бірі-БАӘ, Шарджа университетінде IEEE және IFIP ұйымдастырған VLSI-soc 2023 халықаралық конференциясында "Best Paper Award" сыйлығын алу болды. Мұндай марапатты алу менің ғылымға деген ынтамды одан сайын арттырып, жігерлендіре түсті. Өйткені бұл менің жұмысымның өзектілігі мен маңыздылығын көрсетіп, бағасын арттырды. Тағы бір маңызды жетістік Кореяның Инчхон қаласында өткен ASP-DAC конференциясында "Best Paper Award" номинациясы болды. Менің жұмысым әлемнің түкпір-түкпірінен ұсынылған 500-ге жуық жұмыстың қатарына енді, бұл біздің еңбектің жоғары сапасы мен маңыздылығы мойындалды.
Сонымен қатар, біздің жетекші беделіміздің арқасында біздің зертханамыз Испанияның Валенсия қаласында өткен DATE 2024 конференциясында криогендік есептеулер бойынша арнайы сессияны ұйымдастыруға шақырылды, мен онда мен біздің топтың өкілі болдым. Бізге АҚШ пен Еуропаның жетекші үш зертханасы қосылды. Компьютерлерді абсолютті нөлге жақын температурада іске қосу арқылы біз кванттық шатасу (quantum entanglement) сияқты қызықты әсерлерді, сондай-ақ чиптер тұтынатын қуатты түбегейлі азайтуға көмектесетін асқын өткізгіштікті байқай аламыз, бұл олардың әлдеқайда жоғары жиілікте жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Бұл тақырып әлі зерттеуді қажет ететіні анық, дегенмен, аудитория қызығушылық танытқан тыңдармандарға толды. Бұл біздің жұмысымызда жүзеге асырылатын болашақтағы есептеу техникаларының маңыздылығын көрсетті. Қазір біз технологиялық корпорациялар мен үкіметтерден үлкен қызығушылық пен олардың қаржыландыруға дайын екенін көріп отырмыз.
El.kz: Болашақта осы саладағы зерттеулеріңізді жалғастыруды жоспарлап отырсыз ба немесе өзіңізді сынап көргіңіз келетін басқа салалар бар ма?
Расул Байрамқұлов: Дәстүрлі есептеулер саласында мен электрмен жабдықтау саласындағы зерттеулерімді жалғастыруды жоспарлап отырмын. Qualcomm-да жұмыс істеген кезде біз 22 НМ процесс бойынша чиптер әзірледік, ал қазір 5 НМ технология қолданылуда. Әрбір жаңа технологиялық процесте микросхемадағы транзисторлар саны артады, бұл электрмен жабдықтауды қиындатады. Мен әзірлеген әдістемелер жаңа технологиялық процестер үшін одан әрі жетілдіруді қажет етеді деп санаймын. Өткен жылы мен Швейцарияның EPFL дегі ең ірі суперкомпьютерлерінің бірімен жұмыс істедім. Суперкомпьютерде есептерді шешуді жеделдету қиын міндет болып шықты, өйткені ондаған процессорлардың болуы жеткіліксіз - барлық процессорлардың тандемде жұмыс істеуі үшін күрделі алгоритмдер қажет. Осы жұмыстан шабыттана отырып, мен дизайн шығындарын айтарлықтай азайтуға және микрочиптердің сапасын жақсартуға қол жеткізу үшін суперкомпьютерлер мен графикалық процессорларға арналған алгоритмдерді жасауға өте қызығамын. Әрине, мен асқын өткізгіш электроника саласындағы жұмысымды жалғастыруға мүдделімін. Бұл сала криогендік жұмысты қажет ететін кванттық есептеулердің дамуына, сондай-ақ жаһандық жылыну мен экологияға байланысты Энергияны үнемдейтін есептеулерге қызығушылыққа байланысты өте қызықты. Мен өте аз қуатты тұтынатын және үлкен жылдамдық пен есептеу қабілетін қамтамасыз ететін криогендік деректер орталықтарына ие болатын күнге дейін осы саланы ілгерілетуді қуана-қуана жалғастыруға дайынмын.
El.kz: Қазақстанның Компьютерлік инженерия бойынша зерттеулердегі мүмкіндіктерін бағалаңыз. Аталған саланы ілгерілетіп, дамыту үшін қандай қадамдар жасау керек?
Расул Байрамқұлов: Қазақстанда компьютерлік техниканы зерттеуге мүмкіндіктер бар екені сөзсіз. Бұл сала сандық және аналогтық электроника, радиоэлектроника, компьютерлік архитектура, автоматтандыру, жаңа есептеу технологиялары және компьютерлік қауіпсіздік сияқты көптеген тақырыптарды қамтиды. Бұл тақырыптардың әрқайсысы қазақстандық зерттеушілер мен кәсіпорындар үшін әлі де өзектілігін жоғалтпаған.
Айта кету керек, Қазақстанда әр түрлі салалардың даму әлеуеті әр түрлі. Мысалы, аналогтық сұлбаларды және ең соңғы есептеуіш технологияларды әзірлеу айтарлықтай ресурстарды және жартылай өткізгіш зауыттармен тығыз ынтымақтастықты, сондай-ақ тәжірибелік үлгілерді жасау және сынау мүмкіндігін қажет етеді, бұл қазіргі уақытта Қазақстанда қиын. Дегенмен, аз ресурспен жүзеге асыруға болатын зерттеу бағыттары бар. Мысалы, цифрлық электрониканы физикалық прототиптер жасауды қажет етпей-ақ жобалауға және сынауға болады, бұл саланы ресурс шектеулі қазақстандық зерттеушілер үшін қолжетімді етеді. Басқа перспективалық бағыттарға компьютерлік логика, физикалық дизайн және ресми тексеру кіреді. Бұл бағыттар тек жақсы компьютерді және бұлтты есептеулерге қол жеткізуді қажет ететін алгоритмдер мен бағдарламалық жасақтаманы әзірлеуге бағытталған.
El.kz: Қазақстанға қайта оралу жоспарыңызда бар ма?
Расул Байрамқұлов: Қазақстан біздің Отанымыз. Біз Қазақстанды қатты жақсы көреміз, оны сағынып, үнемі келіп тұрамыз. Қазіргі уақытта мен өзімнің біліктілігімді арттыруға ден қойдым және болашаққа нақты жоспар құрған жоқпын. Маған Швейцариядағы қазіргі зертханам және осында жүргізіп жатқан зерттеулерім өте ұнайды. Қазіргі уақытта Калифорниядағы университеттермен және Жапониядағы зертханалармен ынтымақтастық бар. Жұмыс көп.
El.kz: Адамзаттың болашағын қалай елестетесіз? Сіздің ойыңызша, қандай салаларда түбегейлі өзгеріс болады?
Расул Байрамқұлов: Менің болашаққа деген тұтас көзқарасым жоқ, бірақ біздің болашағымызды қалыптастыратын кейбір ерекшеліктер мен тенденциялар бар.
- Менің ойымша, есептеу және байланыс құны төмендей береді және барлық құрылғылар есептеу қабілетімен жабдықталған болады. Мысалы, сіздің тоңазытқышыңыз азық-түлік қорын талдай алатын, сол ақпаратты смарт сағатыңызбен біріктіре алатын және тағамдық қажеттіліктеріңізге негізделген кешкі ас рецептін жасай алатын процессорлармен және камералармен жабдықталғанын елестетіп көріңіз.
- Жаңа есептеу технологиялары зертханалардан шығып, коммерциялық өнімдерде жүзеге асырылады. Фотоника мен оптикалық есептеу зертханалардан шығып, PCI және DDR сияқты дәстүрлі компьютерлік архитектуралар мен хаттамаларды ауыстырады. Асқын өткізгіш электроника жетіліп, энергияны үнемдейтін деректер орталықтарында және кванттық есептеулерді қолдауда өз орнын табады. Кванттық компьютерлер үйреншікті жағдайға айналады және адамзаттың ең күрделі мәселелерін шешуге көмектеседі.
- Технология адамзаттың көптеген мәселелерін шешуге көмектеседі деп ойлаймын. Мысалы, жаңартылатын энергияның тиімділігін арттыру және арзандату қазбалы отындарын табиғи түрде ауыстыруға көмектеседі. Сондықтан, мен Қазақстан экономикасының соңғы жылдары қазбалы отынға шектен тыс тәуелділіктен арылу үшін қайта құрылымдалып жатқанына және экспорттық портфельді әртараптандыруға өте қуаныштымын.
- Сутегімен жұмыс істейтін жаңа Tesla көліктері пайда болады. Автомобильдер де әлдеқайда ақылды болады, бірақ толық автономды көліктер әлі де көп зерттеулер мен әзірлемелерді қажет етеді.
Денсаулық сақтау саласында айтарлықтай өзгерістер болады деп сенемін. Науқастардағы ауру симптомдары пайда болғанға дейін қандай да бір дерттің пайда болғанын көре алатын сенсорлы гаджеттер жасалады деп ойлаймын. Медицинада тек арнаулы мамандар қалып, ал жалпы тәжірибелік дәрігер мамандығы жоғалуы ықтимал.
El.kz: Сіз Forbes Kazakhstan «30 under 30» жас көшбасшылар тізіміне кірдіңіз. Алғашқы әсеріңізбен бөліссеңіз.. Бұл сізге болашақта қалай көмектеседі?
Расул Байрамқұлов: Шынымды айтсам, мен мұны күткен жоқпын. Бұл тізім туралы маған әйелі айтты. Ол менің жетістіктерім алдыңғы жылдардағы қатысышулардан еш кем емес екенін айтып, мен үшін өтінішті өзі толтырған болатын. Нәтижесін естігенде, қуанышымда шек болмады және осы жылдар бойы қажымас сенімі мен қолдауы үшін әйеліме алғысым шексіз. Бұл жетістік осы уақытқа дейінгі жасалған еңбектің еш кетпегенін көрсетті. Мен Forbes-тің ғылыми жетістіктерді қамтығанына қуаныштымын, бұл біздің отандастарымызды ғылым мен технологияға бет бұруына ынталандырады. «30 under 30» тізіміне ену кәсіби өсу үшін жаңа мүмкіндіктер ашады. Бұл кәсіби байланыстар желісін кеңейтуге және менің зерттеулерім мен жобаларыма назар аударуға көмектеседі.
El.kz: Қазақстанда ғылымды дамыту үшін не істеу керек? Неліктен ғылыммен, түрлі зерттеулермен айналысатын жас таланттар шетел асып жатыр?
Расул Байрамқұлов: Ғылыми қызметтен дивидендтер тек ондаған жылдардан кейін ғана келеді, сондықтан ғылым негізінен ресурстары мол бай елдерде дамиды. Қазақстанда ғылымды дамыту үшін қолданбалы зерттеулерге ден қою керек деп есептеймін. Мысалы, Назарбаев Университетінде tondo профессорының жетекшілігімен осы салада үлкен мүмкіндіктері бар Қазақстан үшін тікелей қолданбалы құндылығы бар зерттеулер жүргізілуде. НУ инженерлік мектебі геология, биомедициналық инженерия және телекоммуникация салаларында көптеген зерттеулер жүргізеді, бұл Қазақстанның жоғары технологиялық экономикасының негізін құрайды. Бұл зерттеулердің пайдасын барынша арттыру үшін Қазақстандағы университеттер мен компаниялар арасында өзара ынтымақтастық орнату қажет. Мысалы, мұнай компаниясына деректерді автономды түрде талдайтын және оны теңіз станциясынан бас кеңсеге жіберетін ілеспе газ датчиктері қажет екенін елестетіп көріңіз. Немесе ұялы байланыс операторы үшін ғимараттардың орналасуын, ықтимал кедергілерді, трафиктің мөлшерін, Антенналарды орнату құнын ескере отырып, қала бойынша 5G антенналарының оңтайлы орналасуын білу қажет. Мұны университет профессорлары мен компания инженерлерінің қолдауымен докторантура студенттері жасай алады. Бұл процесте студенттер өздерінің әзірлемелерін неғұрлым жақынырақ енгізу үшін тәжірибеден өте алады. Ал, оқуды бітіргеннен кейін тәжірибелік тәжірибесі бар компанияға жұмысқа орналасуға мүмкіндік көп. Мұндай жүйе үш есе пайда әкеледі: компаниялар қосымша кадрлар алады, профессорлар қаржыландырады, ал студенттер практикалық тәжірибе мен мүмкін жұмысқа орналасады. Мұндай жүйе батыс елдерінде өте қатты дамыған. Google, Meta, Amazon, Nvidia, Qualcomm – бұл компаниялардың барлығы университеттермен белсенді, тығыз қарым-қатынаста жұмыс істейді. Қазақстанда бұл әлі жолға қойылған жоқ, бірақ университеттердің қолдауымен кәсіпорындардың назарын осы мүмкіндікке аударуға болады. Менің ойымша, дарынды қазақстандық зерттеушілердің шетелге кетуінің басты себебі – еліміздегі саланың аясы тар, жобаңды жүзеге асыратын ресурс аз, ал салыстырмалы түрде шетелдегі мүмкіндіктердің саны шексіз екені бесенеден белгілі.
Дамыған елдерде әртүрлі пәндер бойынша дарынды студенттерге арналған бағдарламалар бар. Еуропада, мысалы, физиктер мен математиктерді іздейтін кванттық компьютерлерді зерттейтін ондаған зертханалар бар. Бұл салаға қызығушылық танытқан қазақстандықтар өз елінде осындай мүмкіндіктерді таба алмауы мүмкін.
Менің ойымша, Қазақстанда жас ғалымдар мен зерттеушілердің назарын медицина, мұнай-газ, геология, энергетика, логистика сияқты өз елімізде жүзеге асыру тетіктері қалыптасқан салаларға аудару керек. Осылайша, білімге құштар қазақстандық жастардың өз армандарын жүзеге асыруына мүмкіндік беріледі. Сондай-ақ отандық ғалымдар ғылымның мүмкіндіктері мен әлеуетті бағыттарын кеңейтуі үшін Қазақстанға халықаралық компанияларды тарту ең ұтымды шешімнің бірі болмақ.
El.kz: Сұхбатыңызға рахмет!
Қысқа да нұсқа. Жазылыңыз telegram - ға