© Цветелина Белутова, Капитал
Цено Галчев е доктор по електротехника и електроника от Мичиганския университет в САЩ. Той е и първият "хардуерист", който получава президентската награда "Джон Атанасов". Галчев създава микросистеми, които преобразуват кинетичната енергия около тях в електричество, което да захранва електронни системи и схеми. Неговата технология е патентована и със световен рекорд по ефективност при преобразуването на нискочестотни вибрации. Сега разработва и научна тема, свързана с изучаване на мозъка и нервната система, в Германия.
"Дневник" разговаря с него за бъдещето на технологиите, науката и сферите за развитие в рубриката "Истинските герои".
Как се разви вашият път, за да изведете кариерата си до днешното ниво?
- Роден съм в София, но когато бях 5-6-годишен, родителите ми заминаха за САЩ. Те ме оставиха да карам първи клас тук, за да не съм неграмотен по български език. След това ме взеха при тях в Щатите. Най-дълго време съм живял в студентския град Ан Арбър в Мичиган.
Там се намира и Мичиганският университет, който е един от двата най-големи университета по разходи за наука в САЩ. Учих там за балакавър, магистратура и доктoрантура. Записах се електроинженерство, което е общо понятие в САЩ. С течение на времето се профилирах в интегрални схеми и микроелектроника. Отвори се възможност в сферата на микросистемите, когато търсех позиция за докторантурата си. Приех, защото темата беше много нашумяла - преобразуване на енергия от околната среда на дадено устройство, за да може то да се самозахранва. Микроелектрониката вече беше доста развита и в някои безжични приложения имаше голям потенциал, ако тези устройства могат да се самозареждат.
Обичам да казвам, че на безжичните устройства им трябва безжична енергия, иначе се губи смисълът.
Впоследствие поради редица причини, както лични, така и професионални, реших, че след докторантурата искам да направя специализация в Европа. Съжалявах, че по време на бакалавърската степен не планувах семестър или година да уча в друга страна. Бях фокусиран върху ученето. Затова реших да се възползвам от този шанс, защото нашият университет има тясно сътрудничество с университета във Фрайбург, който е един от добрите 2-3 центъра за микросистемно инженерство в Европа. Познавах се със сегашния ми ръководител, кандидатствах за стипендия, беше одобрена и заминах за Германия. Там кандидатствах за още една стипендия, чрез която удължих престоя си и вече съм там почти 4 години.
Каква е основната разлика между подходите към науката в САЩ и Европа?
- Това е комплексен въпрос и трудно може да се отговори. Но според някои мои наблюдения САЩ са много добри в поемането на рискове. Там свободно финансират рискови идеи. Американската наука много по-лесно намира финансиране за нестандартни проекти. В Европа методът на финансиране е доста по-консервативен. Като цяло в Щатите се влагат много повече средства за наука и разработки не само от държавата, но и от страна на бизнеса.
От гледна точка на подготовка студентите, с които имам взаимодействие, в Германия са по-добре подготвени на теоретични и базови познания, отколкото студентите в САЩ. Въпросът е как тези познания се прилагат. В САЩ културата на поемане на рискове се насажда и при студентите.
Друга разлика е, че в Щатите докторантите и "работническата класа" в науката нямат големи почивки. В университета там всичко работи 24 часа на ден, седем дни в седмицата. Лабораториите са достъпни по всяко време, можеш и винаги да видиш студенти във всяка част на денонощието. Това невинаги е по собствена инициатива и може да се дължи на факта, че там проектите и системата е направена така, че конкуренцията е много голяма, финансирането трябва да се отчита периодично и да се подновява или спира според резултатите.
Това тласка системата към много по-бързо темпо спрямо това в Европа. В Германия т.нар. "чиста стая" работи от 8 ч. до 20 ч., уикендите е затворена. Когато има национален празник, който се пада четвъртък, петък също не работи. Но животът не е свързан с работата, просто темпото в САЩ е по-забързано заради конкуренцията, включително и заради финансирането, което на фона на цялата научна дейност е доста малко.
© Анелия Николова
Може би в Германия и Европа като цяло са повече по теорията, а не практиката?
- Не, и в Германия се разработват и финансират доста практични неща. В германските университети много по-лесно се работи с индустрията. В Щатите се работи малко по-сложно, особено с големите университети и бюрокрацията при тях. В Германия са доста практични, но нещата, върху които работят, са свързани повече с оптимизация и подобрение, отколкото с развиване на нещо съвсем ново, дори и да е най-базово ниво. Тук естествено генерализирам. Научните проекти в Европа пак обхващат целия диапазон от рискови до приложни, просто са центрирани различно.
Поддържате ли контакти с български учени и специалисти?
- Да, имам контакти с тях. Тематиката, с която сега се занимавам в Германия, свързана с изследване на мозъчната дейност, е в сферата и на български специалисти. Проектът е свързан не само с биологични и психични изпитания, но и с много калкулиране, алгоритми, обработване на информацията. Знаете добре, че в това България е много силна и има добри специалисти.
Какво ви привлече точно към тази сфера?
- Майка ми и баща ми са биохимици, а дядо ми беше генетик. Баща ми се занимаваше предимно с наука, като частично работеше и във фирми. Майка ми и дядо ми са научни работници. Аз съм като черната овца на семейството, защото минах към инженерството. В България има много майстори за всичко и явно е генетично, защото не съм израснал тук. Като малък гледах как баща ми оправяше това-онова у дома и аз започнах да човъркам. Разбира се, имаше някои неща, които не успявах да сглобя както трябва, след като ги разглобя (смее се). Оттам имам интерес към технологиите, който се изрази най-вече в електрониката.
Какво точно представляват вашите разработки и какво е тяхното приложение в реалния свят?
- Интернетът на нещата постепенно набира сила. Има много гривни, часовници и много други преносими устройства. Всяко едно от тях трябва да се зарежда. Колкото повече се увеличават на брой, толкова по-обременяващо става това. Всяко има зарядно, трябва да го носиш и него със себе си и т.н.
Има и приложение в медицината - имплантирани устройства например като пейсмейкъри. Идеята е всички тези неща да се самозахранват, като използват околната среда. Има много начини за това - вятър, течност, слънчева енергия, топлинна енергия. Има и кинетична енергия, която е много важна. Тя съществува и когато няма слънце или вятър например.
Моята разработка е технология, която цели да направи по-ефективно преобразуването на вида кинетична енергия, която се произвежда от хора или околната среда, тоест непериодични вибрации, които не се случват често. В някои индустриални апликации могат да се използват вибрациите на мотори например, които са много по-чести и периодични. Разработихме технологията, която постави рекорд от гледна точка на ефективност. В някои видове вибрации продължава да е най-ефективна.
Внедряването зависи не само от идеалистичния поглед, че искаме това да се случи, но има и икономическа страна. Тези технологии все още са по-скъпи от батериите, но някои от устройствата вече започват да използват някаква форма на безжична енергия, например безжично зареждане. Не се използва естествен процес, а енергията се "изпраща", но намаляваш зависимостта от кабелите.
Това не е ли теоретична стъпка към перпетуум-мобиле?
- Не, то е физически невъзможно. Тук не става дума за генериране или използване на енергията, без да има загуби. Но частта енергия, която трябва на едно устройство, е незначителна в съотношение на тяхната околия. Например една гривна има нужда от съвсем малко енергия спрямо енергията, която съществува. Има и часовници, които се самозахранват. В сферата на възможностите е да се създаде нещо подобно, но идеята е да го направим все по-малко и ефективно, за да е достъпно и да може да се използва масово.
Това ще позволи да се прилагат и много други технологии. Вече има проекти за разработка на нанороботи, устройства, които да възстановяват зрението или слуха при определени условия и др. Google например разработва контактни лещи, които да следят нивото на глюкоза в кръвта. Всички тези импланти ще се нуждаят от един или друг вид енергиен източник, който да може да ги захранва в най-добрия случай през целият живот на пациента.
Тези проекти как се свързват и с новата ви разработка за проучване на нервната система?
- Свързват се много добре. Нервната система и мозъкът са най-големите цялостни загадки, които стоят пред нас. Както предните две десетилетия се отделяше най-голямо внимание за изучаване на човешкия геном, сега на световно ниво е как функционира мозъкът. Дали накрая ще знаем повече, не знам, но това ни е целта. Идеята е тези устройства, които се разработват за изследователски цели, да се използват и за модулиране на неговата функция, за да се преодолеят различни болести и увреждания на мозъка.
Вече има такива устройства. Дълбокомозъчна стимулация се използва при хора с Паркинсон, за да прекратят треморите. Как точно функционира тази технология и как постига този ефект смятам, че няма кой да обясни с точност. Тя е открита експериментално и на базата на тези знания е създадено устройството. Това трябва да се промени. Статистиката показва, че в Европа за 2010 г. са похарчени около 800 млрд. евро за лекуване на мозъчни и психологични увреждания. За рак и сърдечни проблеми са похарчени само около 500 млн. евро. Тоест тези изследвания имат и голямо икономическо значение. Хубавото е, че човешкият мозък е доста пластичен и когато възникне проблем на едно място, той може с малко помощ да се пренастрои и да използва друга част за дадена функция.
© Анелия Николова
В тази връзка имат ли почва теориите, че човек използва малка част от капацитета на мозъка си?
- Не мога да кажа дали е така или не. Още не знаем напълно ясно как функционира той, как записва и произвежда нашата памет и къде се крие нашето съзнание. DARPA имаше голям проект за създаване на протези, които да имат същите функции на ръката и да се мести по същия начин, дори да тежи колкото човешка ръка. Идеята е да се управлява директно от съществуващата нервна система и мозъка на човек. Те демонстрираха как една жена, която е парализирана от врата надолу, успя да я управлява мисловно чрез електроди, които бяха имплантирани в мозъка й. Има и известен процес на трениране след имплантиране на технологията, но мозъкът може да се нагажда и да използва такива системи.
Искам да подчертая, че тези технологии са още експериментални. За да могат да се внедрят, е нужно много време, за да се направи така, че човешкото тяло да може да ги приеме и те да функционират в него. Има още много работа. Тези успешни експерименти са далеч от внедряване. Не искам да даваме фалшива надежда на читатели, които може би имат отношение към тези разработки. Все пак усилено се работи в тази насока. Човечеството вече е доста технологично развито и новите открития се движат с експоненциални темпове. Оптимист съм, че в бъдеще много от тези технологии ще бъдат внедрени в практиката.
Нашият проект изгражда подобни електроди на тези използвани от DARPA в споменатия експеримент и си партнираме с изследователски лаборатории и институти, които ги използват за научна цел. Искаме те да се направят по такъв начин, че да могат да оцеляват в човешкото тяло. Когато сложиш чужд обект, тялото веднага се опитва да го отхвърли. Най-малкото се образува защитна тъкан около тези електроди, която служи като бариера. Има още доста работа, за да могат тези технологии да се използват практично и дълготрайно.
Тук идва и етичният въпрос дали всичко това не е вмешателство с природата. Дали всичко това е правилно?
- Когато става дума за мозъка, има философски и етически поглед. Нашият проект в Германия включва колеги от тези факултети, които разглеждат тези проблеми. Както можеш да се справиш с някои базови функции на мозъка, например да можеш да си местиш крайниците, така може някой ден да има вмешателство и в неговото съзнание. Това вече със сигурност е проблем. Такива етични проблеми съществуват и с много други технологии. Стига те да бъдат публично дискутирани и хората да бъдат информирани, това не би трябвало да е бариера, която да спира използването на тези технологии за хуманни цели.
Каквито и да са ни религиозните възгледи, как да ги обясним на някой човек, който например е с ампутирана ръка или страда от някаква степен на парализа. Или как да обясним на човек, на когото можеш да върнеш зрението или слуха, че няма да го направиш, защото имаш религиозни съображения. Предполагам, че техните виждания ще са различни.
Вашият проект конкретно към медицината ли е насочен, или може да се използва и за технологиите, например невронни мрежи и др.?
- Моят проект е по-периферен от гледна точка на други теми извън медицината. Но когато се узнае как тези естествени невронни мрежи работят и комуникират, тези знания ще могат да се пренесат и в електрониката за по-ефективен изкуствен интелект. Естествено тук има други съображения, които отново повдигат етичния въпрос. Със сигурност тези неща крият големи рискове, но инерцията, която съществува в човечеството и развитието на тези технологии, няма как да бъде преодоляна. По-добре е да се мисли как тези неща да се регулират и как да се предотврати тяхното приложение в неетични и непродуктивни цели.
Така е и с атомната енергия. Без знанията в квантовата механика, които са постигнати тогава, нямаше да имаме същата електроника и нанотехнологии, които имаме сега. Тези разработки обаче са довели и до ядрени оръжия. Айнщайн е казал, че човек не е еволюирал достатъчно, за да притежава тази сила, но пък тя е довела до много важни други открития и приложения. Трудно е да се тегли чертата. Често не знаем в каква посока ще поемат тези технологии преди да се случат. Затова е важно да сме внимателни.
Какви са вашите интереси извън науката?
- Със съпругата ми много обичаме да пътуваме. Най-големият ми интерес обаче е да си ходя на вилата в Троянския балкан. Това е едно магическо място и най-добре се разтоварвам и прекарвам чудесно там. Обичам филми, ски, много обичам футбола.
Липсва ли ви Америка?
- Някои неща ми липсват, други не. Светът се стеснява и тези липси не се изразяват толкова силно, колкото преди.
Искам да окуража по-младите, които се чудят какво да правят с техния живот, кариера, образование. Нека сериозно да погледнат на опцията за кариера в технологиите, математиката, инженерството и природните науки. За човечеството те ще са най-важни в бъдеще. Смятам, че ще има голям потенциал за развитие за тях, а и за нас като цяло.
Каквото и да правят, да го правят смело и да поемат по-големи рискове съобразно техните мечти и цели в живота. Нека по-смело да преследват техните идеи. Какъвто и да е резултатът, ще научат много и след това ще могат да приложат тези знания и опит в други начинания.
