Роберто Морандотти

Итальянский профессор Роберто Морандотти: Делать эксперименты на плохом оборудовании – это как играть классическую музыку на скрипке из магазина игрушек

Нейробиологи много лет пытались разобраться, как работает человеческий мозг, основываясь на анализе внутренних процессов в голове человека.  Но что если ответ лежит снаружи? Что если физики могут понять их лучше, создав симулятор мозговых процессов? Причем симулятор будет основан не на принципах электроники, которая не способна должным образом справиться с необходимым объемом информации, а с помощью оптических систем. Над этими вопросами работают сотрудники Университета ИТМО, среди которых приехавший в вуз по программе ITMO Fellowship Роберто Морандотти, физик, профессор в Национальном научно-исследовательском институте в Монреале (Канада) (National Institute of Scientific Research (INRS), автор статей о нелинейной и квантовой оптике, а также терагерцовой фотонике.

Профессор Морандотти – настоящий научный путешественник с опытом работы во многих странах. Он окончил магистратуру в Университете Генуи (Италия) в 1993 году. После защиты он получил позицию постдока в Университете Глазго, где коллеги рекомендовали его Стюарту Аичисону, в то время профессору этого университета. В 1996 году Роберто Морандотти начал сотрудничать с ним. Тремя годами позже м-р Морандотти защитил докторскую диссертацию по фотонике. Во время работы в Глазго он много сотрудничал с университетами Израиля и Канады, куда он в итоге переехал и живет там уже 15 лет. 

Став независимым исследователем в Канаде, Роберто Морандотти вскоре понял, что найти финансирование для фундаментальных изысканий нелегко. Он начал искать устройства, которые могут быть подключены к волоконно-оптической сети, в том числе новые стеклянные кольцевые резонаторы, которые все чаще используются для генерации «оптической гребенки». Одно из таких устройств теперь используется в рамках его сотрудничества с Университетом ИТМО.
 
Сейчас профессор Морандотти проводит серию совместных опытов в сфере оптических резервуарных вычислений совместно с Евгением Викторовым, главной Международной научной лаборатории лазерных систем Университета ИТМО. Ученые поделились деталями совместных исследований
 
Как вы узнали об Университете ИТМО и программе ITMO Felllowship?
 
Роберто Морандотти: Я несколько раз приезжал в Санкт-Петербург на конференции и полюбил этот город за его историю, красоту и дружелюбие жителей. Один мой коллега упомянул, что в университете есть позиция приглашенного профессора, и я решил податься на нее. Тогда я не был знаком ни с одним исследователем из Университета ИТМО, но я сказал сам себе: «Почему нет?» Я был настроен скептически, но мне, к моему удивлению и радости, позвонил сам профессор Викторов и предложил эту позицию.
 
Евгений Викторов: Мой коллега Гийом Уе – хороший друг Роберто. Они работали вместе несколько лет во время работы над докторской диссертацией. Поэтому мы стали сотрудничать сразу же, как только получили одобрение его кандидатуры от университета. Сначала мы общались по скайпу, потом Роберто приехал в Петербург на два месяца прошлым летом, и с тех пор мы плодотворно сотрудничаем.
 
Роберто Морандотти: Думаю, наша первая совместная статья, опубликованная в Nature Photonics, доказывает, что наше сотрудничество успешно и мы на правильном пути. Наш подход помогает создавать новые высокоточные лазеры и оптические системы, которые никто до нас не делал.
 
Расскажите, пожалуйста, о проекте, над которым вы сейчас работаете (проект называется «Оптические резервуарные вычисления для машинного обучения на скорости света» – прим. ред)?
 
Роберто Морандотти: Обычно исследователи пытаются сымитировать поведение человеческого мозга с помощью программного обеспечения. Но ПО работает на базе электроники, и это очень тормозит работу. Наша основная идея – преобразовать информацию в оптический импульс. Мы используем устройство, которое создает внутрирезонаторное поле, и анализируем световые импульсы с помощью специальных частотных гребенок. Гребенку можно сравнить с нейронной сетью.
 
Евгений Викторов: Идея вычислений с использованием нейросетей не нова, но традиционно они были основаны на бинарных вычислениях. Опыты ставились в течение 40 лет, но существенных результатов не принесли: бинарные вычисления устанавливают жесткие рамки, которые приводят к неизбежным ограничениям. Сейчас мы работаем над тем, чтобы применить идею нейросети к оптическим системам. В нейросетях есть узлы, которые соединены случайным образом. И такую нейросеть мы можем сымитировать с помощью оптических цепей. Получается сложная система из нескольких сотен узлов, и у нас есть возможность ее контролировать.
 
Современные электронные схемы, о которых уже говорил доктор Морандотти, могут быть неэффективными. Например, из-за большого энергопотребления – электронные устройства просто пожирают энергию. Чтобы охладить существующие дата-центры, человечество тратит 20% той энергии, которую производит. Неудивительно, что целое направление науки, которое называется «зеленая фотоника», сегодня работает над заменой электронных устройств оптическими.
 
С какими трудностями вы сталкиваетесь в процессе работы?
 
Роберто Морандотти: Для наших экспериментов в квантовой и нелинейной оптике нам нужны, кроме хороших идей, одиночные фотонные детекторы, сверхбыстрые осциллографы и спектроанализаторы, а также различные калибровочные системы – все эти приборы очень дороги.
 
Евгений Викторов: Сделать лазер стоимостью в один евро – не проблема. Вопрос в том, что делать дальше? Ведь для проведения эксперимента нужно тщательно измерить результаты. И как раз для этих целей нам нужно дорогостоящее оборудование.
 
Роберто Морандотти: Мне кажется, что вместо игры на инструментах Страдивари. Результаты получаются настолько разными, что это очевидно даже непрофессионалу.
 
Вы работаете с группой аспирантов. Расскажите, пожалуйста, поподробнее об этом опыте.

Роберто Морандотти: Мне очень повезло работать с аспирантами и постдоками, которые лучше меня! Я имею в виду, что они отличные исследователи. Они учатся у меня, а я – у них. Мой стиль руководства – делегировать студентам ответственность, но, в тоже время, я стараюсь не задушить их изобретательность и энтузиазм. Свобода, творчество и… тяжелая работа. Доктор Викторов и его команда дают нам теоретическую поддержку и делятся с нами своими идеями. В то же время каждый волен делать свои собственные предположения и ставить свои эксперименты.

Когда я работал в Глазго и в Израиле, я был под руководством двух исключительных руководителей – профессора Стюарта Аичисона и профессора Ярона Зильберберга, которые всегда давали мне, кроме жестких требований, научную свободу и средства, чтобы следовать своим научным мечтам.

 
Какой совет вы можете дать молодым исследователям?
 
Роберто Морандотти: Наука – это не офисная работа с девяти до пяти. Это страсть длиною в жизнь, стиль жизни, поэтому я советую молодым людям следовать за своей мечтой и упорно работать над получением солидного научного бэкграунда. Наука как искусство, где знание самых разных техник являются обязательным для каждого художника.
 
Другие качества, которые я хочу видеть в молодом ученом, – это научное видение и креативность. Предположим, я ищу кандидатов на позицию в определенной научной области и получаю резюме от двух соискателей. Одно резюме – от постдока, который уже работал в этой сфере несколько лет и имеет несколько соответствующих научных публикаций. Другой кандидат – исследователь, работающий несколько в другой сфере. И если этот второй – замечательный исследователь, который демонстрирует нестандартный склад ума и энтузиазм, то я остановлю свой выбор на последнем. Ведь часто люди, которые работают в одной и той же сфере долгие годы, начинают повторяться и теряют способность выдавать свежие идеи.
 
Вы планируете продолжить сотрудничать с Университетом ИТМО?
 
Роберто Морандотти: Я буду работать в качестве приглашенного профессора в Университете ИТМО как минимум три года. Было бы прекрасно открыть лабораторию вместе с доктором Викторовым, если представится такая возможность. Тогда мы сможем приглашать сюда студентов со всего мира, ведь наука не принадлежит каким-то отдельным людями или группам, это дело всего человечества.
 
Я верю, что самая важная наша работа как опытных ученых – это посвятить себя воспитанию нового, молодого поколения исследователей. Научить их работать в команде, не просто следовать советам своих наставников, но думать открыто, вне рамок и ограничений.
 
Я надеюсь, у нас сложится долгосрочное сотрудничество с вузом. Я живу в Монреале (Канада), поэтому суровые русские зимы меня не пугают. А пока я и доктор Викторов планируем продолжать наши эксперименты и получать удовольствие от сотрудничества. Я уверен, оно принесет свои плоды.
Архив по годам:
Пресс-служба