Сергей Юрьевич Романов дал интервью порталу "Научная Россия"

Ведущий научный сотрудник лаборатории разработки систем автоматизации обработки изображений НИВЦ МГУ доктор физико-математических наук Сергей Юрьевич Романов дал развернутое интервью порталу "Научная Россия" о разработке ультразвукового томографа и использовании суперкомпьютерных технологий.

Сергей Юрьевич ведет активную научную работу, им опубликовано более 100 научных работ, в том числе в ведущих мировых изданиях. Область научных интересов Сергея Юрьевича затрагивает исследования математических проблем в области обратных задач математической физики, волновой томографии, ультразвуковой томографии в медицине и неразрушающем контроле, в области разработки прикладного программного обеспечения для суперкомпьютеров.

В 2016 году Романов С.Ю. защитил докторскую диссертацию на тему «Разработка алгоритмов решения прямых и обратных задач томографии в скалярных волновых моделях» по специальности 05.13.18. Диссертация посвящена разработке эффективных алгоритмов решения обратных задач волновой томографии. Обратные задачи рассматриваются как 2D или 3D коэффициентные обратные задачи для волнового уравнения. Сложность решения таких задач обусловлена их нелинейностью. В диссертации на строгом математическом уровне обосновывается использование градиентных методов для поиска решения этих задач. Впервые в дифференциальном подходе для разных постановок задач нелинейной волновой томографии в моделях, учитывающих волновые эффекты и поглощение, получены точные представления для производной Фреше функционала невязки. Впервые в мире разработаны эффективные алгоритмы решения задач волновой томографии в рамках моделей, учитывающих как эффекты дифракции, рефракции, так и поглощение. Впервые показана возможность одновременного определения двух неизвестных функций - скорости и поглощения. Предложены новые методы решения проблемы искусственных граничных условий.

Впервые проведено сравнение вычислительных возможностей интегрального и дифференциального подходов решения задач волновой томографии. Показано, что объем вычислений в дифференциальном подходе на несколько порядков меньше, чем в интегральном.

Решение задач волновой томографии как коэффициентных обратных задач невозможно без использования суперкомпьютеров. Разработаны численные методы и комплексы программ, допускающие высокую степень распараллеливания алгоритмов как на суперкомпьютерах общего назначения, так и на GPU кластерах, что для задач волновой томографии реализуется впервые в мировой практике.

Работы Романова С.Ю. имеют фундаментальное значение для разработки принципиально новых томографов, использующих волновые источники и приемники излучения. В качестве приложения рассматривается одна из наиболее актуальных задач современной медицины – ранняя диагностика рака молочной железы. Методами вычислительного эксперимента впервые определены оптимальные значения параметров ультразвуковых томографов, проведено исследование и сравнение различных томографических схем, задач с неполными данными, применимость послойных 2.5D схем, сравнение стандартных медицинских УЗИ аппаратов и томографических методов. Романов С.Ю. принимал активное участие в разработке экспериментального стенда для ультразвуковых томографических исследований мягких тканей в медицине, проведены эксперименты на стенде по сбору ультразвуковых данных в томографической схеме и восстановлен 3D скоростной разрез исследуемых фантомов.

Разработанные томографические схемы могут послужить основой в решении конкретных задач в сейсмической георазведке, инженерной сейсмике, неразрушающем контроле в промышленности, для контроля сварных швов труб, гидроакустике и т.д. С участием Романова С.Ю. проведены эксперименты по сбору ультразвуковых томографических данных в задачах неразрушающего контроля для исследования дефектов в твёрдых телах, восстановлен скоростной разрез по экспериментальным данным с пространственным разрешением около 1 мм и разрешением по контрасту скорости около 1.5%.

Выполнен ряд работ, направленных на разработку математических методов, алгоритмов и программного обеспечения в задаче реконструкции изображения поверхности Земли РЛС с синтезированной апертурой, была проведена обработка больших массивов реальных данных сантиметрового диапазона, полученных с космического аппарата "Алмаз".

Сергею Юрьевичу учёным советом Московского университета присвоено звание Заслуженный научный сотрудник Московского университета (2011). Он является лауреатом премии Европейской академии наук для молодых российских ученых (1994), а также членом научного сообщества: Acoustical Society of America, США (2016). Образование: механико-математический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова (1977-1982).