3363
2 февраля 2021
Әсел Мұсабекова, биолог және вирусолог, иллюстрация Айдар Ерғалидікі

Коммуникация саласының инженері, ғалым Ләйлә Тілебалдиева: «2025 жылға қарай 5G желісін әлем халқының үштен бірі қолдануы мүмкін»

Не үшін Wi-Fi маршрутизаторын түнде өшіріп жату керек?

Коммуникация саласының инженері, ғалым Ләйлә Тілебалдиева: «2025 жылға қарай 5G желісін әлем халқының үштен бірі қолдануы мүмкін»

ҒЫЛЫМ FACES – қазақстандық ғалымдарды таныстыруға арналған жоба. Жобаның кейіпкерлері – жасы да, жынысы да әртүрлі, ғылыми зерттеу жасауды жаны қалайтын, Қазақстан мен шет елде тұратын түрлі саланың өкілдері.

Әдетте өзіміз түсінбейтін немесе біреуге түсіндіре алмайтын нәрседен қорқа бастаймыз. Сол сияқты 5G-дың айналасындағы қастандық теориялары мен рептилоидтардың жер шарын жаулап алу жоспары туралы естіген шығарсыз. Ал бүгінгі кейіпкеріміз қалжың мен конспирологиясыз 5G технологиясын зерттеумен айналысады.

Ләйлә Тілебалдиева – заманауи сымсыз байланыс технологияларын зерттеумен айналысатын жас ғалым, жас ана. Ол Таразда туып, Канада мен Ұлыбританияда оқыған, жақында ғана Назарбаев университетінде PhD диссертациясын қорғады.

«5G – сымсыз байланыс саласындағы нағыз төңкеріс!» – дейді Ләйлә ғылыми жобасын ынты-шынтысымен түсіндіріп. 5G технологиясын әртүрлі салада қолдануға болады: қашықтан ота жасау мен телемедицинадан бастап, ұшқышсыз басқарылатын ұшақ пен заттар интернетіне дейін! Ләйлә жиіліктер спектрін тиімді қолдануға болатын 5G желісіне арналған жүйе моделін жасап шығарған. Мұның көмегімен аппарат қателігі немесе бөгеліс кезінде байланыстың сапасын да жоғалтпай, қуатын да үнемдеудің жолын табуға болады.

5G деген не және ол шынымен қауіпті ме? Қазақстандық сарапшылар елімізде 5G технологиясын тиімді қолдануға қалай көмектесе алады? IT және инженерия саласы қыздарға, әсіресе аналарға қиын емес пе? Сымсыз байланыс пен көлік кептелісін не байланыстырады? Осы және басқа да сұрақтардың жауабын кезекті сұхбатымыздан біле аласыздар.

Әсел: Әңгімені балалық шағыңнан бастайық...

Ләйлә: Тараз қаласының тумасымын. Ата-анам инженер, зауытта істеді. Үйдің кенжесі болдым. Бірінші сыныптан тоғызыншы сыныпқа дейін қазақ мектебінде, кейін облыстағы «Дарын» мектебінде, гуманитарлық сыныпта оқыдым. Бала кезден сабақты жақсы оқыдым, үздік оқушы болдым. Бірақ болашақта ғылыммен айналысамын деген арманым болмапты. Туыстарым мен таныстарымның арасында ғылымға жақын ешкім болмады, мүмкін содан шығар. «Ғылым» деген сөздің өзін толық түсінбейтін едім. Тіпті 2010 жылы Канадада бакалаврды бітіргенде, университетке қайтып келмеспін деп ойлағанмын.

Әсел: Ал физика мен информатикаға қызығу қалай басталды?

Ләйлә: Бұл қызық жағдай. Мектепте гуманитарлық бағыттағы сыныпта оқыдым, дебатқа қатысып, тарихтан олимпиадаларға барып жүрдім. Тіпті тарих пәні бойынша жоба қорғадым. Мектепті Алтын белгімен бітірдім. Ол кезде Алтын белгі кез келген мамандыққа түсуге мүмкіндік беретін. Сол кезде «Менеджмент» және «Маркетинг» деген мамандықтар танымал болатын. Бірақ жездем болашақта жұмыс табу жеңіл болады деп, техникалық мамандық таңдауға кеңес берді. Жездем жаратылыстану саласының адамы, мұнайшы-инженер еді. Тәжірибесінен түйіп айтқан ақылы болатын. Ол кездегі мектеп түлектері «кәсіптік бағдар» деген түсінікпен таныс емес қой, сол ақылға құлақ астым да, Сүлейман Демирел университетінің «Есептеу техникасы және бағдарламалық қамтамасыз ету» факультетіне түсемін деп шештім. Физикадан әлсіз едім. Осылай өзім де онша түсінбейтін салаға келдім.

Әсел: Қызық екен! Оқу қиын болды ма?

Ләйлә: Өте қиын болды. Топта небәрі екі қыз болдық, ал ұлдардың барлығы дерлік физикадан халықаралық олимпиадаға қатысып жүргендер. Басында үлкен стресс болды. Қыздардың арасында үздік болып үйреніп қалған адамға, кілең ер баланың арасында жүру оңайға соқпады. Қыз бала ер адамнан бір саты төмен тұру керек деген стереотиппен бетпе-бет кездестім. Бұл әсіресе техникалық мамандықта қатты байқалады екен. СДУ-да сабақ ағылшын тілінде болды, сол үшін алғашқы жарты жыл тынбай оқыдым. Мұнда тек бір жарым жыл оқысам да, мен үшін өте маңызды кезең болды. СДУ-дағы сынақ Канаданың алдындағы дайындық болған сияқты. Кейін 2005 жылы «Болашақ» бағдарламасымен шетелге түскенде, мұның бәрі жемісін берді.

Әсел: Неге Канаданы таңдадың?

Ләйлә: Канада – әдемі, дамыған әрі тыныш мемлекет. Оның саяси бейтараптығы және соған қарамастан озық білім бере алатыны ұнады.

Әсел: Қандай оқу орнында оқыдың?

Ләйлә: 2006-2010 жыл аралығында Carleton University-де «Коммуникация саласындағы инженерлік» (Communication Engineering) мамандығында оқыдым.

Әсел: Бакалаврда оқып жүргенде ғылыммен айналыстың ба?

Ләйлә: Бізде бір қызық практикалық жоба болды. Оны төрт адамнан құралған топпен бір жыл бойы жасадық. Жобаның соңында белгілі бір ықшамдау алгоритмін қолданатын (compressive sensing), ЭКГ-ге арналған шағын монитор жасау керек болдық. Бұл алгоритм құрылғы қабылдайтын мәліметтер санын азайтып, батареяның жұмыс істеу ұзақтығын арттырады. Яғни өлшемдердің саны азайған соң, қуат та үнемделеді. Жобаның соңында ЭКГ мониторының прототипін жасадық.

Әсел: 2010 жылы Қазақстанға оралған соң қайда жұмыс істедің?

Ләйлә: Елге оралғанда біздікілер Азия ойындарына дайындалып жатты. Осы іс-шараны ұйымдастыру комитетінде байланыс жөніндегі сарапшы болып жұмысқа тұрдым. Біз телевизиялық инфрақұрылымға жауап бердік, оның ішінде камераның орналасуы мен интернеттің қолжетімділігі сияқты әртүрлі техникалық мәселелер бар. IT департамент түгелдей оқуын енді бітіріп, елге оралып жатқан «болашақтықтардан» тұрды, біз үшін үлкен тәжірибе болатын. Бәріміз таңнан кешке дейін, ерекше құлшыныспен жұмыс істедік. Ал іс-шара аяқталған соң, Назарбаев университетіне жұмыс істеуге өтініш бердім. Бірнеше ай сонда, ақылды электрмен қамтамасыз ету желісін жасаумен айналыстым (Smart grid – энергия тұтыну жөніндегі ақпаратты коммуникация арқылы жинайтын, модернизацияланған электрмен қамтамасыз ету желісі. Бұл электрмен тиімді жабдықтауды және тұрақты өндірісті қамтамасыз етеді – автордың анықтамасы). Осы жобаның аясында БҰҰ ДБ (БҰҰ Даму бағдарламасы) Назарбаев университетіне метеостанция сыйлады. Осы құрылғыны іске қосу, ақпаратты автоматты түрде жинап, оны модем арқылы компьютерге жібере алатындай етіп баптау менің міндетім еді. Бұл – менің кішігірім жетістігім.

Әсел: Осыдан кейін UCL-дің (Лондондағы Университет колледжі) магистратурасына түстің. Ол жақтағы мамандығың қандай болды?

Ләйлә: UCL-де магистратураны «Сымсыз және оптикалық коммуникация инженерлігі» мамандығы бойынша оқыдым. Онда түсуге Назарбаев университетінің FDP (Faculty Development Program) бағдарламасы көмектесті. Магистратурадағы жобам болашақ оптикалық жүйелерге арналған матрицалы қосқышты жобалаумен байланысты болды. Бұл үлкен көлемдегі ақпаратты жеткізуге көмектесіп, мәліметтер трафигінің қозғалысы қуат жұмсау тұрғысынан тиімді әрі жылдам болуына жағдай жасайды. Менің міндетіме осы қосқышты программалау және оның өнімділігіне анализ жасау кірді. Яғни құрылғының жұмыс істеу логикасын System Verilog HDL тексеру құрылғысы мен сипаттау тілін қолданып, программа түрінде жазып шықтым.

Әсел: Бұл не үшін керек?

Ләйлә: Матрицалы қосқыш мәліметтердің өткізу қабілетін арттырып, олардың электромагнитті шуға төзімділігін бір қалыпта ұстап тұрады. Мұның арқасында мәліметтерді аз энергия жұмсай отырып, жоғарғы жылдамдықпен ала аламыз. Электрлі анологымен салыстырғанда, оптикалық матрицалы қосқыштың басты артықшылығы да осы. Бұл – өз бетімше жасаған алғашқы жобам. Магистрлік диссертациямды да осы жобамның негізінде қорғап шықтым.

Әсел: Ағылшындардың білім беру жүйесі қалай екен? Қандай ерекшеліктерін байқадың?

Ләйлә: Апталық модульдер үлгісіндегі аса қарқынды магистрлік бағдарлама болды. Аптасына бес күн 9:00-ден 17:00-ге дейін оқып, бір пәнді аяқтаймыз. Екі апта дайындаламыз да, емтихан тапсырамыз. Мұндай оқу формасы IT компанияларда жұмыс істейтін студенттерге ыңғайлы болды. Сабақ нон-стоп режимде жүрді, тек түскі ас кезінде бір сағатқа босататын. Өте қиынға соқты, шаршайтыным сонша, айтылған ақпаратты әрең қабылдайтынмын. Осындай оқу жүйесінің ең үлкен кемшілігі – кері байланыс жоқтығы. Оқуға қатысты қандай да бір сұрақ туындаса, сол мезетте сұрай алмайсың.

Әсел: Коммуникация мен IT ғылыммен қаншалықты байланысты? Әлде олар индустрияға жақынырақ па?

Ләйлә: Коммуникация – ғылымның қолданбалы бағыты.

Меніңше, индустрия академиядан бірнеше қадам алда келе жатыр. Өйткені ол жақта ақша көп, сол үшін де сала тез дамиды. Ал академиялық ғылым әзірге артынан ілесе алмай келеді.

Әсел: Қазақстанда IT сектор жақсы дамығанын көріп жүрміз. Біздің мамандарымыз әлемнің ірі корпорацияларында сұранысқа ие. Бірақ олар ғалымдар емес, практиктер. Қазақстанда коммуникацияға да ғылыми бағыт ретінде қарау керек деп ойламайсың ба?

Ләйлә: Қазақстанда радиобайланыс факультеттері бар. Олар әдетте тек қолданбалы бағытта жұмыс істейді. Ал коммуникация теориясына келетін болсақ, НУ-дағы әріптестерім сымсыз технологиялар саласында жақсы мақалалар жариялап тұрады.

Әсел: Сонымен, Канадада базалық инженерлік білім алдың, алған біліміңді UCL-де бекітіп, өз бетіңше ғылыми жоба жасадың. Содан кейін PhD-ге тапсырамын деп шештің бе?

Ләйлә: Магистратурадан кейін, PhD-ге тапсырмай тұрып үлкен ұлым дүниге келді. Декреттік демалысқа шығып, жұмысым екі жылға тоқтап қалды. Ал 2015 жылы Назарбаев университетінде PhD бағдарламасы ашылды. Ары қарай да ғылыммен айналысқым келетінін түсініп, PhD-ге тапсырамын деп шештім.

Әсел: Ғылымдағы аналар туралы сөйлесейікші. Сенің кішкентай екі балаң бар, жолдасың да ғалым. Ғылымда ана болған қалай екен? Біздегі аналар жұмысын жалғастыра алуы үшін, жүйеде бір нәрсені өзгерту керек пе?

Ләйлә: PhD кезінде ата-анам көмектесіп, жүгім біраз жеңілдеді. Бірақ декреттен кейін жұмысқа қосылу, әсіресе зерттеуге оралу өте қиын. Десе де, адамның өзіне байланысты, ол үшін бірінші орында не тұр, сол маңызды. Қазір мен үшін бірінші орында отбасым тұр. PhD кезінде онсыз да сабақ пен зерттеулерге тым көп уақыт бөлдім. Бірақ болашақта «Сүйікті ісіммен айналысайын ба, баламды бағайын ба?» деген таңдаудың алдында тұрғым келмейді. Батыста декреттік демалыс сияқты ұзақ үзілістен кейін мамандығына оралғысы келетін әйелдерге белгілі бір жеңілдіктер жасап жатады. Ал біздің елдегі жағдай, өкінішке қарай, осындай. Ерлер мен әйелдердің, әсіресе аналардың мүмкіндігі тең емес екенін осыдан көруге болады.

Әсел: Алдағы уақытта қазақстандық әйелдер биік мансапқа қол жеткізіп, аяулы ана атану үшін ғалым болу тәуекел емес, нақты шешім болады деп үміттенемін. Ал енді PhD жобаң жайлы сөйлесейік. Ғылыми жетекшің кім болды?

Ләйлә: Менің бірнеше жетекшім болды. Біріншісі профессор Корбетт Роуэлл (Corbett Rowell) индустриядан келген кісі еді. Ол China Mobile-де R&D-департаментінің директоры болып істеген. Профессор Роуэллдың сабақтары өте қызық өтетін, бәріне практика тұрғысынан қарайтын. Негізі индустриядан келген профессорды күнде көре бермейсің. Ол мұның бәрін ішінен көрген, басқаша түсінеді, барлығына өзіндік ерекше көзқарасы бар. Профессор Роуэлл Назарбаев университетінде «5G бойынша зерттеу орталығын» ашқысы келген. 5G-ге арналған базаны тестілеу үшін қажет құрылғыны алып келетін компаниялар құрылды, меморандум да болды. Бірақ күтпеген жерден девальвация болып, бюджетіміз айтарлықтай қысқарып қалды. Сөйтіп ол құрылғыны әкеле алмадық, кейін профессор да кетіп қалды. Сосын екінші жетекшім Теодор Цифцистің (Theodoros Tsiftsis) қоластына өттім. Оның, керісінше, академиялық ғылымнан үлкен тәжірибесі бар еді. Индустриядан да хабары бар, керемет профессор. Оның саласына бейімделу керек болды. Бір жылдық жұмысымды артта қалдырып, жобамның тақырыбын ауыстырдым. Жобамыз «Когнитивті радио және миллиметрлі жиілікті қолдана отырып, спектрді бөлу және зондтау сияқты, болашақ 5G желісінің практикалық байланыс технологияларының тиімділігіне анализ жасау және модельдеу» туралы болды. Кейін профессор Бехруз Махаммен (Behrouz Maham) жұмыс істедім. PhD жобамның ақтық мәресіне де сол кісімен жеттім.

Әсел: Енді PhD жобаңның тақырыбын қарапайым тілмен түсіндіріп берсең. 5G деген не?

Ләйлә: Кішкентай кезімізде, бірінші сыныпқа барғанда ешкімде телефон жоқ еді. 7-8 сыныпқа өткенде бір-екеуі ғана ұстайтын. Сол кезден көп уақыт өткен жоқ, қазір бәрінде неше түрлі гаджет бар. Мұның бір кездері жай ғана әшекей болғанын елестету қиын. 1980 жылы желінің бірінші буыны – 1G пайда болды. 10 жылдан кейін екінші буын – 2G шықты. Тағы 10 жылдан кейін – 3G пайда болды. Қазір Қазақстанда қолданатынымыз да осы – 3G мен 4G. Әр 10 жылда коммуникация саласында технологиялық дүмпу болады, яғни биыл 5G-дің жылы.

Әсел: Желінің жаңа буыны деген не?

Ләйлә: Технология күн өткен сайын дамиды. Белгілі бір уақыт аралығында жіберуге болатын мәліметтер саны артып келеді. Мысалы, студент кезімізде бір-бірімізге хат жазып, қоңырау шалсақ, қазір бәріміз кең жолақты мобильді интернетті қолданамыз. Бұл – коммуникация жүйелерінің дамуының арқасында болған өзгеріс. Телефондар, базалық бекеттер дамып жатыр, олар жұмыс істейтін жиілік спектрі кеңейіп жатыр – бәрі жыл сайын өзгереді.

Әсел: Бұған не себеп болады? Қолданылатын материалдар өзгере ме?

Ләйлә: 5G-дің басқаларынан айырмашылығы – жаңа желілік диапазондар, қабылдау-таратқыштар мен базалық бекеттердің конструктивті ерекшеліктері және желі мен программаның құрамдас бөліктерінің архитектуралық ерекшеліктері. Егер бесінші буынға дейін мәліметтерді тасымалдау үшін сантиметрлік толқындар қолданылса, 5G желісі миллиметрлі толқында жұмыс істейді. Мұны канализациядағы құбыр деп алайық: кішкентай құбырдан аз су өтеді, ал құбырдың іші кең болса, көп су өтеді. Егер бос жиілік аз болса, мәліметтер миллиметрлі спектр арқылы өтуге мәжбүр болады. Әдетте жиі қолданылатын жиілік – 3 ГГц. Ал 5G диапазонында (3 ГГц-дан 300 ГГц-ға дейін) бос жиілік өте көп.

Негізі 5G 2020 жылы жаппай іске қосылуы керек еді. Пандемияның әсерінен бұл жоспар орындалмады. Десе де, 5G-ге арналған коммерциялық базалық бекеттер Қытайда, АҚШ-та, Норвегияда, Швецияда, Кореяда, Жапонияда және тағы да басқа елдерде бар. 2025 жылға дейін 5G желісін әлем халқының үштен бір бөлігі қолданады деген болжам бар.

Әсел: Бос жиілік дегенді басқаша түсіндіруге бола ма?

Ләйлә: Бұл автокөлік жолдары сияқты. Егер оны қажеттілігіңе қарай тармақтай берсең, мысалы, көліктің әр маркасына бөлек, автобустарға бөлек жол берсең, ол бәріне жетпейді. Коммуникацияда да солай. Жиілік – өте қымбат ресурс. Оны мемлекет реттеп отырады. Белгілі бер жиіліктің қолданушылары бір-біріне кедергі келтірмеуі керек. Егер біреу қандай да бір жиілікті алғысы келсе, байланыс комитетіне барады да, жиілік алу жөнінде өтініш жазады. Қазақстанның жері үлкен, адам саны аз болғандықтан, жиілікке қатысты көп қиындық тумайды, бөгелу де аз. Қытай сияқты бір шаршы метрге бірнеше адам келетін елдер бар, олар да желіні қолданғысы келеді.

Қазіргідей жиілік жетіспеушілігі айқын байқала бастаған шақта, 5G сияқты жаңа байланыс буыны керек. 5G диапазонында бәріне жететін үлкен жиліктер спектрі бар. Бұл – сымсыз байланыс саласындағы нағыз революция.

Жиілік ұзын болғандықтан өте көп кішкентай миллиметрлі антенна орнатуға болады, оларды басқаша MIMO (Massive Multiple Input / Multiple Output Antennes) дейді. Базалық бекетте 1000 антеннаға дейін орнатуға болады. Егер антенналардың саны көп болса, бағытталған сәулелер (beams) жасауға болады, мұны басқаша фазаланған антенналық торды жобалау дейді. Бұл – өткізу қабілетін бірнеше есе арттыруға көмектесетін энергияның концентрациясы. Біздегі антенналар күн сияқты энергиясын жан-жаққа шашады да, энергиясы ұзаққа жетпей сейіліп кетеді. Ал лазерді қолдансақ, энергияны бір нүктеге бағыттай аламыз. Егер антенна көп болса, фазалар мен амплитудаларды өзгертіп, бір нүктеге бағытталатын қуат көзін жасауға болады. Бұл өткізгіштік қабілетін арттырып, тиісінше байланыс жылдамдығын да тездетеді. Мысалы, 4G жүйесін қолдана отырып, бір фильмді 10 минутта жүктесек, 5G арқылы сол фильм бірнеше секундта жүктеледі.

Әсел: Неге бәрі 5G-дан қорқа бастады деп ойлайсың?

Ләйлә: Шынымен, электромагнитті сәулеленудің денсаулыққа әсері маңызды, десе де даулы сұрақ. Радиобайланыс денсаулыққа еш қауіп төндірмейді деп айта алмаймыз. Ғалымдар бұған негіз болатын сенімді ғылыми дәлдерді әлі ұсынған жоқ. ДДСҰ қолда бар деректерге сүйеніп, төмен деңгейдегі электромагнитті өріс денсаулыққа қандай да бір жағымсыз әсерін тигізбейді деген қорытындыға келген. Десе де, толқындардың биологиялық әсері туралы біліміміз әлі де толық емес. Мұның бәрін алдағы уақытта зерттеу керек. Америкалық онкология қауымдастығының деректеріне сүйенсек, радиожиілікті толқындардың тікелей ДНҚ-ға өтіп, оны зақымдайтын қуаты жоқ. Сондықтан радиожиілікті сәулеленуден қатерлі ісік тууы мүмкін бе, жоқ па, әлі белгісіз. Кейбір зерттеулер 2G/3G жиілік диапазонында радиожиілікті сәулеленген зертханалық жануарларда қатерлі ісіктің белгілі бір түрі жиі анықталғанын байқаған. Бірақ бұған ұқсас зерттеулердің нәтижесі әлі нақты жауап бере алмай отыр. Бірнеше зерттеудің нәтижесінде қатерлі ісікпен байланысты болуы мүмкін биологиялық әсердің бар екені дәлелденді. Бірақ бұл да көп зерттеуді қажет етеді.

Негізі микротолқынды пештер 2,4 ГГц жиілік дипазонында, ал үйдегі Wi-Fi маршрутизаторы 2,4 ГГц/5 ГГц жиілікте жұмыс істейді. Бұларды қолдану біз үшін қалыпты шаруа болып кеткені сонша, олардан төнуі мүмкін қауіптен қорықпаймыз да. Салыстырып қарайтын болсақ, миллиметрлі толқындардың төменгі диапазонындағы 5G желісінің физикалық сипаттамасы үйде қолданатын құрылғылардың жиілігімен бірдей. Мысалы, «Қазахтелекомның» пилоттық 5G желісі астанада кең таралған жиілік – 3,5 ГГц-да жұмыс істейді.

Әсел: Байланыс құралдарын қолдану қауіпсіздігіне қатысты қандай да бір нұсқаулықтар бар ма?

Ләйлә: Америкалық онкология қауымдастығы сияқты арнайы маманданған ұйымдардың нұсқаулығы бар: жоғары радиожиілікті сәулелену қаупі бар жерде жұмыс істемеу (мұның әдетте қарапайым гаджеттерге қатысы жоқ); ұялы телефонды құлақта ұзақ ұстамауға тырысу және тағы басқа. Жетекшім профессор Корбет Роуэллдің айтатын нұсқаулықтары да бар:

Электромагнитті сәулеленудің әсерін азайту үшін ұялы телефонмен сөйлескенде гарнитура қолдануға тырысыңыз, қысқа толқынды пеш жұмыс істеп тұрғанда одан алыс тұрыңыз және түнде Wi-Fi маршрутизаторын өшіріп жатыңыз.

Әсел: Желі мен құрылғылардың қауіпсіздігі заң жүзінде қалай реттеледі?

Ләйлә: Соңғы қолданушыға жететін қуат белгілі бір стандарттар бойынша бекітіліп, реттеліп қойған. Солардың арқасында бұл технологиялардың қауіпсіз қолданылуын қадағалай аламыз. Бірақ әр ел мен өндірушіге қарай бұл стандарттар өзгеруі мүмкін. Бірақ бәріне ортақ бекітілген арнайы өлшем бар – меншікті жұту коэффиценті (specific absorption rate – SAR). Бұл – адам денесіндегі талшықтардың электромагнитті өріс қуатын жұту көрсеткіші. Ұялы телефон сияқты құрылғылардың адам денесіне әсер ету деңгейін де осы арқылы өлшейді. Бұл стандарт кез келген құрылғы үшін бірдей сақталуы керек.

Әсел: Ал Қазақстанда мұны кім реттейді? Яғни әр мемлекеттің осыны қадағалап отыратын өзінің реттеуші органы бар ғой?

Ләйлә: Иә. Әр елдің реттеуші органы ДДСҰ бекіткен SAR стандарттарының сақталуын қадағалап отырады. Егер АҚШ-та SAR лимиті 1 грамм теріге 1,6 Вт/кг болса, Еуропада сәулеленудің шектік мөлшері 10 грамм теріге 2 Вт/кг. Қазақстан мен Ресейде SAR шаршы метрге микроватпен есептеледі. Сондағы базалық бекетке рұқсат етілген SAR – 10 мкВТ/см2. Мұны радиожиілікке арналған санитарлық-эпидемиологиялық талаптардан табуға болады. Біз құрылғыларды сырттан әкелеміз. Оны да ескеру керек. Яғни біздің қауіпсіздік стандарттарымыз өндірушіге де байланысты.

Әсел: Қазір ақпараттық соғыстың куәгері болып отырмыз. Ақпараттың күшімен көп нәрсе істеуге болатынына көзіміз жетті. Яғни коммуникация саласы қауіпсіздікпен де байланысты. Мысалы, біздегі «Күнделік» бағдарламасы – ресейлік платформа. Ал бұл ресейліктерге біздің оқушылардың білімі туралы бүкіл ақпаратты жайып береді. Жалпы кез келген деректің қауіпсіздігі маңызды ғой: кім не көрді, қайдан не іздеді дегендей. Меніңше, халықтың қорқатыны да осыдан.... Сонымен толқындардың денсаулыққа әсерін есептеп, шектік мәнді бекітетін FDA сияқты америкалық реттеуші органдар бар. Бірақ мемлекет ретінде не нәрсеге рұқсат етіліп/етілмейтінін өзіміз шешуміз керек емес пе? Ал біз әлі дамыған елдерге қарап отырмыз. Қалай ойлайсың, осы саладан хабары бар мамандарымыздың болмауы бұған себеп болуы мүмкін бе?

Ләйлә: Бұл өте маңызды мәселе. Мысалы, байланыс технологияларын стандарттайтын ведомстваға мүше елдер (мысалы, 3GPP) бүкіл индустрияға ықпал ете алады. SONY, HUAWEI сияқты негізгі өндіруші компаниялар да осыған ұқсас ұйымдарға қосылғысы келеді. Ал бұларға Қазақстанның атынан кім мүшелік етіп, шешім қабылдауға қатысатынын білмеймін. Бірақ біздің мұндай ведомстволарға мүше болуымыз өте маңызды. Ол үшін ғылымда да, басқа салада да сол елдермен тең дәрежеде болуымыз керек.

Әсел: Демек мемлекет те ғылымның осы бағытында жетіліп, кейін сол компаниялар мен ұйымдарда жұмыс істей алатын мамандар дайындауы керек. Енді өзіңнің PhD жобаңның маңызы жайлы айтып берші.

Ләйлә: 5G желісіне сәтті жұмыс істеуге көмектесетін қосымша технологиялар бар. Менің мақсатым сондай технологиялардың бірін, нақтырақ айтқанда, спектрді когнитивті радионың көмегімен қолдану технологиясын жетілдіру болды. Когнитивті радио – жиілік спектрін тиімді қолдануға мүмкіндік беретін технология. Мысалмен түсіндіріп көрейін. Тек автобустар жүретін жол бар делік. Бірақ автобус болмаған кезде ол жолмен басқа көліктер де жүрсе, тиімдірек болады. Желі жиілігі де солай. Статистика бойынша, уақытының 80%-ында жиіліктер бос тұрады. Ал когнитивті радионың көмегімен спектрді тиімді қолдана аламыз, яғни басқа қолданушылар да жиілік спектрін қолдана алады. Біз жобаны жасау барысында ақпарат қабылдайтын қабылдағыш-таратқыштардың аппараттық кемшіліктері болуы мүмкін екенін де ескердік. Моделімнің басқалардан ерекшелігі де осы болды. Көбінің жиі жіберетін қателігі – қабылдағыш-таратқыш мінсіз болады деп ойлайды. Ал біз олардың жүйеге бегілі бір ақау мен бөгелу алып келетінін есепке алдық. Сөйтіп миллиметрлі толқындар мен когнитивті радионы қолдана отырып, зондтау мен спектрге бөлу жүйеге қалай әсер ететініне анализ жасап, модельдедік.

Әсел: Енді жасаған моделің не үшін керек, соны айтып берсең. Нақты 5G желісі үшін ол несімен маңызды?

Ләйлә: Жылдан-жылға қолданатын құрылғыларымыздың саны артып келеді. Тіпті 2030 жылға қарай күнделікті тұрмыстағы девайстарымыздың саны 30 миллиардқа жуықтайды деген болжам бар. 5G желісінің басты қасиеттерінің бірі – құрылғылардың арасындағы коммуникация. Яғни, биологиялық мәліметтерді тікелей ауруханаға жіберетін смарт сағаттар, шақырымдық қашықтан басқаруға болатын автокөліктер сияқты құрылғылардың арасындағы байланыс. Себебі 5G желісіндегі құрылғылар өзара сигнал алмасқан кезде базалық бекеттегі ресурсты қолданбайды. Бұл электр қуатын үнемдей отырып, бөгелулерді азайтуға мүмкіндік береді. Ал біз моделімізде базалық бекет пен көптеген құрылғыны қарастырамыз. Tx-transmitter – жіберуші құрылғы, ал Rx – қабылдаушы құрылғы (суретте көрсетілген). Әр құрылғыда көптеген кірісі мен шығысы бар, сәулеге бағытталған коммуникация құруға көмектесетін антенналар бар. Сәуле қалыптасу барысында, екі қапталдан интерференциялайтын сәулелер пайда болады. Егер бірнеше құрылғы болса интерференция болады. Ал моделімізде осы интерференцияның сигнал сапасына қалай әсер ететінін қарастырамыз.

Әсел: Яғни, сен 5G-дің көмегімен, аппараттық ақауларды ескере отырып, мәліметтерді тиімді тасымалдау үшін когнитивті радионы қолдануды сипаттайтын модель жасадың. Бұл теориялық жұмыс па? Қандай да бір тәжірибелер болды ма?

Ләйлә: Иә, бұл теориялық жұмыс. Біз байланыстың жұмысына әсер ететін, интерференция (бөгеуіл) тудыратын аппараттық ақауларды модельдедік. Жұмысыма аналитикалық теңдеулер негіз болды. Бұл жүйені модельдеген кезде, бірінші кезекте жасалатын нәрсе. Мысалы, S деген сигнал бар делік, ол кездейсоқ бір H деген каналдан өтеді, жолдан басқа да параметрлер қосылады (шу, бөгет). Біз әртүрлі айнымалылар бойынша анализ жүргізіп, MatLab-та симуляция жасаймыз. Кейін біздегі аналитикалық формулалар MatLab-симуляциямен сәйкес келетініне көз жеткізіп, толық жүйеге анализ жасаймыз. Бұл модельдің көмегімен белгілі бір жиілікте, белгілі бір ақау деңгейінде байланыс сапасы қандай болатынын болжауға болады.

Әсел: Бұл теория практикада қолданылуы мүмкін бе?

Ләйлә: Жақсы сұрақ. Мен осы сұрақты өзіме де бірнеше рет қойдым. Негізі коммуникацияның ғылым ретінде екі негізгі бағыты бар. Бір ғалымдар теориямен жұмыс істеп, әр түрлі сценарийді модельдейді. Ал біреулері зертханада, осы модельдерді тестілейтін база дайындаумен айналысады. Мен өзімді теориямен айналысып, жүйені модельдейтін бірінші топқа жатқызамын. Бұл модельді іс жүзінде сынап көру үшін 5G-ге арналған өте қымбат құрылғылар керек. Бір осциллоскоптың өзі мыңдаған доллар тұрады.

Әсел: Сонда елімізде әлі 5G-ге арналған зерттеу құрылғысы болмағаны ма?

Ләйлә: «Қазақтелеком» 5G-ге арналған желілерді Huawei-мен бірге тесттен өткізіп жатқанын білемін. Astana Hub IT стартаптар халықаралық технопаркінің аумағында коммерциялық желі тартылған. Бірақ «Қазақтелекомда» осы бағыттағы зерттеу базасы бар ма, жоқ па, білмеймін. Өйткені тесттен өткізу бір бөлек, құрастыру бір бөлек.

Әсел: Ал өзің практикалық жағын зерттеп көргің келе ме?

Ләйлә: Әрине, бұл өте қызық деп ойлаймын.

Әсел: Қазір қандай жоспарың бар? Ғылымда өзіңді қалай көресің?

Ләйлә: Қазір биомедицина саласында қолданылатын комммуникация технологияларымен байланысты жобалар қызықтырып жүр. Түрлі гаджеттер 5G-дің көмегімен науқастың биометриялық деректерін қашықтан өлшеп, ары қарай мониторинг жасау үшін мәліметтерден тұратын үлкен файлдарды медицина қызметкерлеріне жібере алады. Бұл болашақта телемедицинаның дамуына үлкен мүмкіндік ашады. Мысалы, былтыр наурызда Huawei компаниясы Қытайдағы Фуцзянь медицина университетінің ауруханасы Mengchao-мен бірге жануарға 5G желісін қолдана отырып, әлемдегі бірінші хирургиялық ота жасап көрді.

Экспериментке алынған жануардың бауырына қашықтан лобэктомия жасау үшін, 50 шақырым қашықтықта операция бөлмесінен бейне сигнал 5G технологиясының көмегімен нақты уақыт режимінде көрсетілген.

Процедура 60 минутқа созылды. Қазір бұл тақырып қатты шабыттандырып жүр. Әсіресе пандемия кезінде дәрігерлердің маңызын және кейбір диагностиканы қашықтан жүргізуге болатынын түсіне бастадық. Мұның бәрі медицинамызға үлкен көмек болар еді.

Әсел: Болашақ жобаларыңа сәттілік тілеймін, маңызды тақырыптарды ары қарай да қозғай бересің деген ойдамын! Енді дәстүрлі сұрағымыз: қазақстандағы ғылым – науқас тірі ме, әлде өлі ме?

Ләйлә: Меніңше, тірі. Болашақ жас ғалымдарға сенімім зор. Оларға қолдау көрсетсек, отандық ғылымды жаңа деңгейге шығарады деген үмітім бар.

Материалды дайындауға көмектескені үшін автор Ильдус Рафиковке алғысын білдіреді.