Przedstawiamy sylwetkę prof. Zdzisława Kowalczuka, laureata Nagrody Fundacji 
na rzecz Nauki Polskiej w dziedzinie nauk technicznych za 1999 r.

Halina Bykowska

W gabinecie prof. Zdzisława Kowalczuka telefon dzwoni z niemałą częstotliwością. – To na pewno znów jakiś dziennikarz zamierza prosić o wywiad – żartuje prof. Kowalczuk i nie kryje, że liczne rozmowy z przedstawicielami mediów stały się powodem chrypki. Mówi, że nagroda sprawiła mu ogromną radość. – Dobrze się stało, że „polski Nobel” trafił tym razem do przedstawiciela nauk technicznych, które są nośnikiem postępu – podkreśla z satysfakcją.

MÓZG I KOMPUTER

Jestem w Katedrze Systemów Automatyki na Wydziale Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej. Tu pracuje prof. Kowalczuk. Myli się, kto wyobraża sobie, że wybitny specjalista w zakresie projektowania adaptacyjnych układów sterowania procesami czasu ciągłego (właśnie za ten wycinek działalności naukowej prof. Kowalczuk został nagrodzony) ma do swej dyspozycji duże pracownie, wyposażone w najnowocześniejszą aparaturę badawczą. – Podstawowym narzędziem pracy jest mój własny mózg i komputer – stwierdza na wstępie laureat polskiego, technicznego „Nobla”. Najpierw prowadzi mnie do sali, gdzie młodzież akademicka uczy się podstawowych elementów techniki cyfrowej, a następnie udajemy się do pracowni, gdzie studenci siedzą przy komputerze sprzężonym z modelem linii automatycznej. „Inteligentny” robot ma ruchy leniwe, ale precyzyjne. Podnosi nieduży, metalowy przedmiot na określoną wysokość i lokuje go w miejscu zaprogramowanym przez komputer.

Na chwilę przystajemy z prof. Kowalczukiem przy szklanych kolumnach, wypełnionych cieczą, sprzężonych z systemem sterowania komputerowego. Ten zestaw urządzeń jest miniaturą, doskonale ilustrującą pracę rafinerii, dowodem na to, że koncepcja naukowa może być wykorzystana w praktyce przemysłowej.

PIERWSZE FASCYNACJE

Fascynacja „inteligentnymi” urządzeniami miała miejsce już w dzieciństwie. – Jako chłopiec podziwiałem kuzyna, który był elektronikiem i miał liczne patenty – opowiada prof. Kowalczuk. – Zdumiewało mnie i fascynowało zarazem, że w jego mieszkaniu w ściśle określonym czasie włączało się radio i czajnik z wodą na herbatę. Ucząc się w szkole czytywałem mnóstwo książek. Dowiadywałem się z nich, że osiągnięcia człowieka bywają rezultatem twórczej wyobraźni i pracowitości. Będąc kilkunastoletnim chłopcem sam konstruowałem zabawki. Bardzo chciałem uczyć się automatyki w gdańskim Technikum Mechaniczno-Elektrycznym.

Pierwsze marzenia profesora nie zostały jednak urzeczywistnione. Zamiast na automatykę dostał się na mechanikę. Miał świetne stopnie. – Uczyłem się ze zwykłej ciekawości – wspomina. – Wszystko bardzo mnie interesowało. W ramach pracy dyplomowej zrobiliśmy z kolegą model „Łunochodu”, wyposażonego w przekładnie, poruszającego się z identyczną swobodą jak oryginał tego robota na Księżycu.

Jednak po ukończeniu technikum na początku lat 70. nie wiedział, co z sobą zrobić. Fascynowała go mechanika i matematyka. Jednocześnie ujawnił się w nim artysta. Okazało się, że nieźle maluje i rysuje.

PIĄTKI BEZ WRAŻENIA

Pomysł, by studiować informatykę i automatykę w Politechnice Gdańskiej podsunęła mu doświadczona pani psycholog z poradni wychowawczo-zawodowej. Sam prosił ją o poradę i poddał się nieodzownym badaniom, które miały dopomóc w wyborze kierunku studiów. Wybór był trafny. Przyszły laureat prestiżowej nagrody naukowej studiował z pasją. Jego średnia ocen w indeksie wynosiła 4,93. Nie był kujonem. Miał dość czasu, by uprawiać sport. Ale najlepsze oceny nie zrobiły wrażenia w żadnym zakładzie pracy w Trójmieście, gdzie po uzyskaniu dyplomu szukał zatrudnienia.

– To trudne czasy – nie kryje goryczy. – Mieliśmy wtedy do czynienia z rządami pod partyjnym kierownictwem Edwarda Gierka. Gdy w zakładach pracy pokazywałem dyplom z najwyższą oceną, pytano mnie jedynie, kto mnie przysłał. Mówiłem więc, że sam przyszedłem. Nie znalazłem pracy, która by mnie interesowała.
Pozostał w uczelni, o co też nie było łatwo, ponieważ rok wcześniej kilkunastu niezłych absolwentów ówczesnego Wydziału Elektroniki otrzymało etaty politechniczne.

NIEWIDZIALNA INTELIGENCJA

Zapytany o największe osiągnięcie w swoim dorobku naukowo-dydaktycznym, prof. Kowalczuk odpowiada: – Ostateczny efekt powstaje w wyniku drobnych kroczków. Samoloty, rakiety, pojazdy kosmiczne, środki transportu, wielkie elektrownie oraz zespoły innych, skomplikowanych urządzeń są zewnętrznym objawem automatyki, która ukryta jest wewnątrz. Aby mógł powstać robot, musi być – w największym skrócie rzecz ujmując – mechanik, który zbuduje całą jego konstrukcję. Musi też być elektryk-energetyk, który doda do tego siłowniki. Dzieło wszystkich specjalistów zwieńczy elektronik, aby możliwa była automatyka, która jest ściśle związana z fizyką i matematyką. Mój zespół zajmuje się teorią budowy komputerowych układów sterowania wysyłających impulsy sterujące, które wywołują ruch w danej konstrukcji.

Ale na tym nie koniec. Prof. Kowalczuk rozpala się na nowo: – Sam ruch to mało! Trzeba wiedzieć, jaki to ma być ruch, tzn. o jakim zasięgu i jaka ma być jego prędkość, jak również koordynacja z innymi ruchami. To jest właśnie serce automatyki. Zajmujemy się tworzeniem algorytmu sterowania obiektami. Jeśli robot stale wykonuje jeden ruch, może być sterowany w sposób klasyczny, a więc najprostszy. Bywają jednak sytuacje, że taki system automatyki nie wystarcza. Przykładem może być statek na morzu, gdzie stale zmieniają się warunki pogodowe i wysokość fal. W takim wypadku niezbędne są tzw. automatyczne układy adaptacyjne, a zatem takie, które muszą się przeprogramować do nowych warunków. Muszą więc istnieć systemy „nasłuchujące”, ustalające, co dzieje się w środowisku. Niezbędne są pomiary, analizy modeli matematycznych oraz programy sterujące całymi urządzeniami, stosownie do nowej sytuacji. Serce automatyki jest tak głęboko, że nikt go nie widzi... – zamyśla się i po chwili mówi, że automatyka jest dziedziną trudną, wymagającą świetnej znajomości matematyki oraz doskonałej wyobraźni i umiejętności abstrakcyjnego myślenia.

ZAWSZE DLA PRZEMYSŁU

Zespół prof. Kowalczuka ma bliskie kontakty z zakładami przemysłowymi. Wspólnym dorobkiem jest m.in. robot do prac podwodnych, który czyści kadłuby okrętów. Jest też i komputerowy system automatyczny, mający zastosowanie w eksploatacji rurociągów transportujących ropę naftową. Prof. Kowalczuk zatrudniony był też w znanym, amerykańskim koncernie samochodowym General Motors Inc. Pracował tam nad koncepcją systemu automatyki, który miał sprawić, że eksploatacja silnika samochodowego jak najmniej szkodziłaby środowisku naturalnemu. Miało to ścisły związek z proekologicznymi przepisami prawnymi. Od 1991 roku w Kalifornii obowiązuje prawo, które nakazuje, aby wszystkie nowe samochody miały własny system diagnostyczno-ostrzegawczy, sygnalizujący o emitowaniu nadmiaru szkodliwych spalin.

HOBBY

Prof. Kowalczuk uważa, że FNP przyznała mu nagrodę za działalność, którą najbardziej lubi. Jest to projektowanie adaptacyjnych układów sterowania procesami czasu ciągłego. – Metoda opiera się na naturalnym pojmowaniu zjawisk, tzn. przyjmowaniu jak najdokładniejszych modeli obiektywu, którym sterujemy, np. robota samolotu, okrętu itp. – wyjaśnia profesor. – Następnie, na podstawie tego modelu trzeba opracować precyzyjny, klasyczny model matematyczny układu sterowania. Komputer robi jedynie to, co mu każę, a więc ściśle stosuje się do moich wymagań w środowisku układów ciągłych. A w większości wypadków mamy do czynienia z układami ciągłymi, które są jak poruszająca się w sposób płynny wskazówka zegara analogowego. Chodzi więc teraz o to, aby budować właściwe układy sterowania, stosując odpowiednie metodologie. Zamierzamy tak doskonalić automatyczne systemy komputerowe w ruchu ciągłym, aby np. samolot wzbijał się i lądował z jeszcze większą precyzją, co zapewni znacznie większe bezpieczeństwo. Możliwości zastosowania ulepszonych, automatycznych systemów komputerowych w ruchu ciągłym są setki.

Uwagi.