KTU mokslininkas B. G. Urbonavičius: svarbiausi fizikos dėsniai praverčia ir kuriant filmus, ir konstruojant lenktynių automobilius

Bendruomenė žiniasklaidai | 2020-12-07

Jeigu mums reikėtų nupiešti mokslininko paveikslą, didžioji dauguma jį pieštume susimąsčiusį, palinkusį prie įmantrios laboratorinės įrangos arba bent jau nukreipusį mąslų žvilgsnį į savo užrašus. Jaunas KTU Matematikos ir gamtos mokslų (MGMF) fakulteto mokslininkas Benas Gabrielis Urbonavičius ne tik dirba su pažangiomis aukštosiomis technologijomis, bet ir konstruoja lenktyninius automobilius.

– Turite taikomosios fizikos bakalaurą, medicinos fizikos magistro diplomus bei technologijos mokslų daktaro disertaciją medžiagų inžinerijos srityje. Kuri fizika jums yra artimiausia: grynoji, medicinos ar medžiagų? Kurioje srityje daugiausiai pats dirbate?

– Mes su kolegomis dažnai juokaujame, kad fiziku ne tampama, bet gimstama. Nuo mažens domėjausi įvairiomis technologijomis, nuolat tėvams užduodavau klausimus „kodėl?“ ir su dideliu nekantrumu laukdavau į juos atsakymų.

Mokyklos laikais dalyvavau Nacionalinėje moksleivių akademijoje, kur susipažinau su tuometiniais KTU Fizikos katedros dėstytojais. Tikriausiai todėl, kad dalis dėstytojų buvo „savi“, pasirinkau studijuoti fiziką Kaune.

Benas Urbonavicius

Žvelgiant retrospektyviai, matau, kad nesuklydau. Man įdomiausia fizikos sritis – branduolio ir dalelių fizika bei su tuo susiję dozimetriniai/radiometriniai matavimai. Tos spinduliuotės (radiacijos) mes negalime niekaip pajusti patys, bet mums ji gali būti ir geras draugas, ir didžiausias priešas.

Dėl šio susidomėjimo pasirinkau studijas Medicinos fizikos magistrantūroje, kurių metu nagrinėjamos saugaus jonizuojančios spinduliuotės taikymo medicinoje problemos. Po šių studijų prasidėjo doktorantūra ir mokslininko kelias po jos. Smagu dabar, dirbant dėstytoju, matyti panašų susidomėjimą mokslu ir supančiu pasauliu studentų akyse.

– Pastaruoju metu mokslo pasaulyje itin didelis dėmesys skiriamas klimato kaitos problemoms spręsti. Ne paskutinį vaidmenį čia atlieka ir kvantinės fizikos specialistai. Kuo ir kaip, jūsų manymu, galėtų prisidėti medžiagų fizikai, kad visuomenė taptų draugiškesnė supančiam pasauliui, kuriame mes gyvename?

– Tikrai su klimato kaita veiksmingų sprendimų jau reikėjo vakar, todėl kuo greičiau technologija gali būti pradėta taikyti, tuo geriau. KTU kolegos dirba ir prie medžiagų, skirtų saulės elementų efektyvumui didinti, ir prie tvaresnių medžiagų paviršiaus modifikavimo technologijų.

Panaudodami 3D spausdintuvą, kartu su kolegomis bandysime sukurti pilną žiedinės ekonomikos modelį, plastiko atliekas paverčiant 3D spausdinimui tinkama medžiaga. Turime nemažai idėjų (dalis  jau įgyvendinama), kaip tokį metodą pritaikyti medicinoje ir gamybinėje pramonėje.

Fizikams yra daug vietos kur „reikštis“ efektyvinant jau esamas gamybos technologijas pramonėje, taupant energiją, žaliavas. Matematinis modeliavimas užima ne mažesnę vietą sprendžiant tokias technines problemas.

– Koks, jūsų manymu, turėtų būti XXI a. mokslininkas ir koks dėstytojas?

– Mokslininkams/dėstytojams dažnai taikomi stereotipai, kad jie uždari ir gyvena tik savo veikla. Iš tiesų to niekaip negalėčiau pasakyti nei apie vieną iš savo kolegų. Jei suteiktumėte kuriam nors progą pasisakyti ir pristatyti savo veiklą, tai matytumėte, kaip būtų sunku užbaigti pokalbį (šypsosi) – jie visada pilni įvairiausių idėjų ir visada turi ką pasakyti.

Bet, manau, kad toks ir yra XXI a. mokslininkas/dėstytojas – pačios aukščiausios kategorijos specialistas, dirbantis universitete, atviras visiems ir neskirstantis savęs į atskiras mokslininko ar dėstytojo lentynėles, – tai neskaidoma. Juk tam ir yra universitetai ir mokslas, bendrąja prasme, – kurti ir skleisti žinias visiems jų siekiantiems – tiek jauniems žmonėms, tik pradedantiems savo profesinį kelią, tiek verslo ar pramonės įmonėms, ieškančioms kuriamų naujų medžiagų ar pažangesnių aukštųjų technologijų, tausojančių aplinką.

– Kokią fizikos ateitį Lietuvoje, jūsų žodžiais tariant, kaip pačios aukščiausios kategorijos specialistas, mokslininkas, matote? Kur įžvelgtumėte progresą – šviesos ir lazerių technologijose, branduolinėje energetikoje, medicinos technologijose ar kitur? T. y., kokios sritys šiuo metu aktualiausios, kurias labiausiai ir greičiausiai reikėtų „atšviežinti“ ir kur daugiausia galėtų pasidarbuoti fizikos specialistai, aktyviai prisidėdami prie šalies technologijų raidos gerinimo?

– Aktualiausia gal dalelių fizika ir išmaniosios technologijos, bet… Dažnai bendraudamas su įvairių sričių pramonininkais, pastebiu, kad kurdami naujus produktus ar tobulindami gamybos technologijas, jie dažnai susiduria su fizikos žinių trūkumu.

Fizika yra ta paslėpta „valdovė“, be kurios negali vykti jokie technologiniai procesai, bet ją surasti ir išlaisvinti niekaip nepavyksta. Todėl manau, kad visi tikslieji mokslai pirmiausia turėtų prasidėti nuo fizikos ir baigtis fizika. Galbūt „kietas“ fizikas tiesiogiai nesukurs inžinerinio sprendimo, tačiau jis bus tas žmogus, kuris iš karto pamatys problemos sprendimo kryptį ir galimus sprendimo būdus.

Manau, kad kasdienis ir nuolatinis fizikos žinių taikymas yra tai, ką turėtų veikti fizikas. Tačiau fundamentalūs fizikos tyrimai yra neatsiejama pasaulio dalis – vis dėlto pasaulis yra toks, kokie yra šiandienos mokslo pasiekimai, o kadangi vienintelis mokslas, leidžiantis tiesiogiai pažinti pasaulį yra fizika, tai viskas tuo ir pasakyta.

– Jeigu gerai suprantu, tai norite pasakyti, kad be fizikų nevyksta joks technologijų progresas?

– Aš ne tik noriu pasakyti, aš tai sakau, aš konstatuoju faktą – nėra fizikos, nėra ateities technologijų.

– Pagal tai, kas vyksta pasaulyje, atnaujinamos ir mūsų studijų programos, tiesa? Neabejoju, kad atsižvelgiate į pramonės ir verslo poreikius. Šiais metais KTU MGMF kaip tik pradėta teikti nauja magistro studijų programa Medžiagų fizika. Kaip vertinate šią studijų programą, t. y. koks jos išskirtinumas, kuo ji galėtų būti patrauklesnė ir naudingesnė besirenkantiems studijas nei, pavyzdžiui, už prieš tai buvusias  – Taikomąją fiziką ar Medžiagų mokslą?

– Kaip tik pastaraisiais mėnesiais su kolegomis diskutavome apie studijų programų gyvavimo ciklą. Mūsų visų giliu įsitikinimu, studijos turėtų būti skirtos specialistams, kurių reikės rytoj. Tad neišvengiamai ateina laikas, kada vienos ar kitos studijų programos idėja tampa jau nebeaktuali.

Būtent nuolatinis siekis rengti reikalingus specialistus rytojui ir paskatino atsisakyti dviejų senųjų studijų programų ir, įvertinant gerąsias jų patirtis, sukurti naują. Šių studijų metu magistrantai turės galimybę mokytis  ir atlikti tyrimus kartu su pasaulyje pripažintais mokslininkais, gilintis į fizikines koncepcijas, leidžiančias suprasti procesus, nulemiančius skirtingų medžiagų savybes, įgyti praktinių įgūdžių atliekant skirtingos paskirties ir funkcionalumo medžiagų tyrimus ir sintezę (gamybą).

Programa ne tik suteikia stiprų žinių bagažą absolventams, norintiems pradėti mokslininko kelią doktorantūroje, bet ir praktinių vadybinių, projektų valdymo įgūdžių, norintiems pradėti savo darbinę karjerą ar kurti savo verslą.

Panašiais filosofiniais principais rengiame dar vieną naują fizikos krypties bakalauro studijų programą, kur siekiame labai ambicingų tikslų, t. y., kad būsimos programos studentai įgytų ne tik gilių fizikos žinių, bet ir galėtų taikyti dirbtinio intelekto metodus praktinėms problemoms spręsti – nuo žemės ūkio iki branduolio fizikos.

– Skamba labai įspūdingai. Viliuosi, kad apie tai išgirdę jauni žmonės, neabejotinai susidomės. Šiais laikais, kai kuriama viena technologija po kitos, vis atrandama kažkas inovatyvaus, todėl kaip niekad yra svarbus fizikos pritaikomumas, tiesa?

– Tikrai tiesa. Dabartinis, ypatingai dinamiškas pasaulis neleidžia sustoti vietoje ir džiaugtis pasiekimais, visada būtina judėti į priekį.

Labai smagu matyti, kad aukštųjų technologijų inovacijos randa pritaikymus ir kasdieniuose produktuose, pvz., naujausias tam tikro vaisiaus vardu vadinamo gamintojo telefono korpusas padengtas specialia danga naudojant magnetroninį dangų formavimo būdą.

Arba kitas pavyzdys – garsiausias elektromobilių gamintojas sukūrė iki 30 % greičiau įkraunamas ličio jonų baterijas pritaikius fizikinį dalelių judėjimo modeliavimą.  Kaip jau minėjau, kitais metais startuosime su nauja fizikos krypties studijų programa, kurioje didelis dėmesys bus skiriamas studentų inžineriniams įgūdžiams ir fundamentaliosios fizikos žinioms, t. y. visumai gebėjimų, reikalingų būtent ateities inovacijoms kurti.

– Benai, jums tenka daug bendrauti su studentais – ir kaip dėstytojui, ir kaip studijų programų vadovui. Kokie Jūsų studentai, kuo jie skiriasi nuo jūsų kartos studentų?

– Bendravimas su studentais ir bendri moksliniai/praktiniai darbai man primena, kodėl kasdien turiu keltis į darbą (šypsosi).

Visi žmonės yra skirtingi, ne išimtis ir studentai. Jų interesų kryptys labai įvairios – nuo medicininių technologijų iki medžiagų mechanikos. Gerai, kad tarp kolegų visada bus bent vienas specialistas, galėsiantis „išpildyti“ studentų norus.

Pastebiu, kad jauniesiems fizikams norisi daugiau tyrimų, susijusių su realaus pasaulio problemomis ir jų sprendimu, unikaliais tyrimais. Tokias tendencijas pastebiu ir studentų baigiamuosiuose projektuose, kuriuose atsispindi ir medžiagų tyrimai 5G antenoms, nanomedžiagų matematiniai modeliai, unikalios matavimo sistemos medicinai, unikalūs OLED šviestukų tyrimai ir kt.

Iš tiesų, lyginant su „mano laikų“ tyrimų kryptimis, kurios buvo daugiau nukreiptos į fundamentaliosios fizikos tyrimus, turėčiau pastebėti, kad dabar tyrimai krypsta į konkrečius fizikos taikymus ir inovacijas. Vertinu tai, kaip gerą požymį – mokslas turėtų būti kuo arčiau praktinių pritaikymų.

– Esu girdėjusi, kad įgytas fizikos žinias ir pats aktyviai pritaikote praktikoje – integruojate jas į savo laisvalaikio pomėgius: mėgstate filmuoti ir esate sukūręs ne tik reklaminių pristatomųjų vaizdo klipų, bet ir vizualizavęs studentų laboratorinius darbus, kuriais galima naudotis nuotoliniu būdu taip, tarsi tai darytum laboratorijoje?

– Ne, tai nėra pomėgis, atėjęs iš vaikystės. Manau, kad daugelį neplanuotų veiklų mums padiktuoja vis greitėjantis gyvenimo tempas, nes dažnai tam tikri dalykai mums jau buvo reikalingi vakar, tad norint išvengti trikdžių, reikia suktis iš padėties.

Iš asmeninės patirties tada gimsta geriausi sprendimai. Pavasarį Lietuvą, kaip ir visą pasaulį, sukaustė koronaviruso pandemija, buvo įvestas karantinas ir teko sukti galvą, kaip nebūnant laboratorijoje fiziškai, galima susipažinti su laboratoriniu darbu ir kažką įdomaus bei naudingo nuveikti per nuotolį, virtualiai.

Nors darbo buvo tikrai daug, bet studentų ir kolegų atsiliepimai džiugino, vadinasi, pavyko. Be laboratorinių darbų, su kolegomis parengėme ir seriją fizikinių demonstracijų įrašų, kurie dabar prienami ir visiems Lietuvos fizikos mokytojams. Tai didžiulė pagalba jiems integruojant į fizikos pamokas vizualinę modeliavimo medžiagą. Planuojame ir virtualius eksperimentus, kuriuos mokytojai galėtų naudoti fizikos pamokų metu, ypač dabartiniu laikotarpiu, kai nuotolinis mokymas nežada trauktis.

Turiu mažą slaptą viltį – kada nors, kai bus laiko, suskaitmeninti sukauptą senųjų fizikos vadovėlių ir mokomųjų fizikos vaizdo įrašų (dar kino juostose) archyvą, ir tuo pasidalinti su kolegomis. Tikrai bus įdomu pasižiūrėti, kaip prieš 100 metų buvo iliustruojami Niutono dėsniai.

– Jeigu aš neklystu, tai filmavimas ne vienintelis jūsų pomėgis – konstruojate ir lenktynėms skirtus automobilius?

– Tikriausiai „potraukis“ inžinerijai ir fizikai atsirado dar vaikystėje. Abu tėvai – inžinieriai technikai, nors kaip dabar patys sako – „praradę kvalifikaciją“ (šypsosi). Tėtis remontavo automobilius, tai technika visada buvo aplink mane. Mama iki tampant mama buvo elektronikos inžinierė. Tėvai vis sakydavo, kad kas antras mano žodis buvo „kodėl?“ – gal čia įsikišo fizika su savo atsakymais.

Dar mokyklos laikais su tėčiu ir broliu Pauliumi restauravome VAZ 2106. Mokėjau ir paruošti automobilius dažymui, ir pakeisti įvairias detales. Pradėjus studijas KTU, labai sumažėjo laiko šiems užsiėmimams, tačiau tam vis dar būdavo skiriami bene visi savaitgaliai ir vasaros.

Automobilių sporte Paulius pradėjo dalyvauti prieš 10 metų. Žinoma, iš pradžių viskas buvo mėgėjiškai. Pirmas automobilis, kurį teko kartu ruošti lenktynėms, buvo „VW Polo“ už 250 litų. Lenktynės, šiuo atveju, labai platus terminas, kadangi dalyvavome bulių kautynėse.

Tokiose varžybose svarbiausia automobilio patikimumas ir vairuotojo saugumas. Teko perdaryti visą aušinimo ir kuro sistemą bei elektroniką, sumontuoti saugos lankus. Nors tuomet prizinės vietos ir nepavyko užimti, tačiau žiūrovų simpatijų prizą gavome. Visiems patiko, kad mažasis VW atkakliai kovojo prieš didžiuosius „Volvo“, „Ford“ ir „Jaguar“. Kurį laiką buvo net pirmaujančiose pozicijose, bet po intensyvios ir nuožmios kovos – „žuvo“.

Po to teko ruošti dar kelis automobilius bulių kautynėms („Ford Mondeo“, MK3) ir mėgėjiškam autokrosui („Mitsubishi FTO“). Šie automobiliai jau laimėjo prizines vietas.

Vėliau viskas perėjo į profesionalų lygmenį – brolis pradėjo dalyvauti Lietuvos žiedynių lenktynių čempionate su naujai paruoštu „Honda Civic EG“. Mano „specializacija“ tada pasidarė automobilių elektronika ir įvairios valdymo sistemos. Vėliau ruošėme „Civic EK“ ir jau kelerius metus Paulius važiuoja su „Civic EP3“. Pernai jis tapo R2000 klasės ir „Time Attack“ čempionu, šiemet užėmė antrąją vietą. Manau, jis galėtų vairuoti bet kokią transporto priemonę, turinčią ratus.

Ateinantį sezoną esame susiplanavę dalyvauti BMW 325CUP klasėje, todėl dabar vyksta labai intensyvūs pasirengimo darbai, – į automobilį įdiegsiu ir kelis unikalius elektronikos sprendimus. Ši lenktyninių automobilių klasė įdomi tuo, kad leidžiami tik minimalūs pakeitimai automobilio konstrukcijoje ir tik skirtinguose mazguose. Todėl lenktynių metu tarp vairuotojų bus didžiulė konkurencija.

Pakeliui teko sukurti ne vieną unikalų automobilių elektronikos projektą – nuo Bluetooth valdomo prietaisų skydelio tam pirmajam lenktyniniam „Civic“ – iki specifinių valdymo modulių „Toyota Prius“‘ui hibridui. Man pati įdomiausia dalis čia – skirtingų techninių sprendimų palyginimas tarp skirtingų automobilių gamintojų, nes taip galima susipažinti su skirtingų šalių  ar net žemynų inžinerijos kultūra.

– Tai  ne tik į filmavimą, bet ir į automobilių sportą sudedate visas savo fizikos žinias?

– Tikrai taip. Automobilių sporte neatsiejamai svarbi ir fizika. Kaip šiandien prisimenu, kai diskutavome apie galimai stovinčios bangos susidarymą išmetimo sistemoje ir, kokius pakeitimus reikia atlikti, siekiant didesnės galios, tai net Bernulio lygtį teko prisiminti (šypsosi).

Įvairūs jutikliai ir jų diagnostika žymiai paprastesnė, kai supranti esminius fizikinius principus, kuriais jie paremti, o baigtinių elementų įsiurbimo kolektoriaus modeliai leidžia preliminariai įvertinti, kokią įtaką variklio darbui gali turėti vienas ar kitas kolektoriaus variantas.

Kalbėjosi Virginija Klusienė

We are using cookies to provide statistics that help us give you the best experience of our site. You can find out more or switch them off if you prefer. However, by continuing to use the site without changing settings, you are agreeing to our use of cookies.
Sutinku