Кульчин
Юрий Николаевич
Образование
Окончил Специальный факультет физики Московского инженерно-физического института (1976)
Ученая степень
Доктор физико-математических наук
Звания
Член-корреспондент РАН (2003), академик РАН (2011),профессор (1998), Заслуженный деятель науки Российской Федерации (1999)
Занимаемая должность
Председатель Дальневосточного отделения РАН
Сфера научных интересов
Лазерная физика, оптическая обработка информации, физическая и нелинейная оптика, фотоника нано- и микроструктур, фотонные сенсоры и нанотехнологии
Основные исследования
Основными направлениями исследований являются: создание адаптивных волноводных сенсоров; разработка лазерных методов диагностики жидких и газообразных сред; изучение оптических свойств наноструктурированных сред; исследование и разработка наноразмерных биосиликатных материалов с заданными структурой и функциями; изучение физических процессов сбора и обработки информации в функциональных устройствах интегральной и волоконной оптики; разработка нового класса быстродействующих аналоговых волноводных процессоров и адаптивных распределённых оптоэлектронных информационно-измерительных систем
Достижения
- Выполнены исследования по динамической волноводной голографии, определению предельных возможностей и разработке элементной базы и устройств аналоговых волноводных процессоров.
- Исследованы процессы записи и реконструкции волноводных голограмм, нелинейно-оптического взаимодействия пространственно-неоднородных световых волн в фоторефрактивных кристаллах и разработал описание характеристик лазерного излучения в волоконных световодах, что послужило основой для создания новых корреляционных методов обработки оптических сигналов и новых принципов стабилизации рабочих характеристик волоконных интерферометров.
- Разработаны оригинальные конструкции датчиков физических величин, предложен и изучен новый класс оптических интерферометров — одноволоконные многомодовые интерферометры. Решены проблемы томографического восстановления пространственного распределения векторных физических полей и разработаны нейросетевые методы реконструкции распределения полей в реальном времени с использованием распределённых волоконно-оптических измерительных сетей.
- Выполнены фундаментальные и поисковые исследования, направленные на изучение особенностей процессов взаимодействия лазерного излучения с веществами различной природы, включая биологические объекты. Разработаны не имеющие аналогов в мире, роботизированные технологии: лазерной очистки корпусов судов и гидротехнических сооружений от биообрастателей непосредственно в водной среде, а также селективного удаления лакокрасочных покрытий с поверхности металлических тонкостенных конструкций, в том числе с обшивки планеров воздушных судов. Разработанные технологии лазерной очистки имеют преимущества по эффективности перед известными аналогами очистки и являются экологически чистыми. Результаты исследований также легли в основу уникальных технологий лазерной обработки изделий и конструкций из магниевых и алюминиевых сплавов.
- Выполнены фундаментальные исследования по изучению процессов регуляции фотосинтетического аппарата и морфогенеза растений посредством управления параметрами облучающего их искусственного излучения, в ходе которых впервые установлена возможность влияния на процессы первичного и вторичного метаболизма растений посредством смены качества и динамики спектра освещения.
- Разработаны теоретические основы и практические рекомендации для использования спектральных и динамических характеристик искусственного освещения (включая монохроматический, полихроматический и поляризованный свет) в целях оптимизации роста, морфогенеза и биосинтеза вторичных метаболитов у растений в условиях in vitro и in vivo.
- Выполнены фундаментальные исследования по изучению влияния поляризованного света разного спектра на однодольные и двудольные растения и их морфогенез. В ходе исследований осуществлен прорыв в понимании фундаментальных процессов взаимодействия света и растений. Исследования впервые установили причинно-следственную связь между динамикой спектра освещения и процессами первичного и вторичного метаболизма растений. Это переводит изучение фотосинтеза и морфогенеза из области статичного воздействия в область динамического управления, что является новым словом в физиологии растений.
- Осуществлено создание новой научной парадигмы. Комплекс исследований демонстрирует, что свет — это не просто источник энергии, но и мощный сигнальный фактор, "инструмент" для точной настройки физиологии растения. Это открывает новое направление в биофизике и агробиотехнологиях — световое биоуправление. Проведенные фундаментальные исследования имеют очень высокую ценность. Они не только вносят вклад в мировую науку, но и обладают мощным прикладным потенциалом для создания прорывных агробиотехнологий. Эти разработки напрямую работают на обеспечение продовольственной безопасности России и полностью соответствуют стратегическим приоритетам ее научно-технологического развития, заложенным в Приоритетах РОС и Программе ФНИ. Ценность для практического использования в мире и России представляют технологии замкнутого агропроизводства (Vertical Farming, Plant Factories). Это ключевое применение проведенных исследований. Разработанные теоретические основы и практические рекомендации позволяют создавать энергоэффективные и высокопродуктивные световые режимы для: ускорения селекции; управления качеством продукции - можно целенаправленно усиливать синтез ценных вторичных метаболитов (антиоксидантов, витаминов, ароматических и лекарственных веществ); контроля морфогенеза - управление формой и размером растений для упрощения автоматизированного сбора урожая и повышения плотности посадки. Для России с ее коротким световым днем в большинстве регионов это критически важно. Технологии позволяют: существенно повысить урожайность и качество продукции; снизить энергозатраты за счет использования оптимальных, а не максимальных, световых режимов; круглогодично производить свежую локальную продукцию. Выявленная возможность управлять вторичным метаболизмом открывает путь к промышленному выращиванию растений-биореакторов для получения дорогостоящих фармацевтических субстанций, красителей и других биологически активных соединений. Разработка создает основу для отечественного производства интеллектуальных светильников и систем управления освещением для АПК, снижая зависимость от зарубежных решений.
- Впервые проведены исследования по разработке облачной интеллектуальной системы поддержки принятия решений инженерами-технологами в организации процесса лазерного аддитивного производства функциональных металлических изделий из металлопорошковых композиций, основанной на гибридном подходе использования методов инженерии знаний, математического моделирования физических процессов и поиска решения по аналогии на основе прецедентов и индуктивного обобщения данных. Результаты данной работы открывают возможность для эффективной эксплуатации дорогостоящего высокотехнологичного оборудования, экономии сырья, снижения числа ошибок, а также повышения производительности и уровня автоматизации труда инженеров и операторов аддитивного производства.
Награды
- Медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» I степени (2022)
- Медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени (2013)
- Заслуженный деятель науки Российской Федерации (1999)
- Золотая медаль на Всемирном салоне инноваций «Брюссель-Эврика» за создание «Интеллектуальной оптоэлектронной измерительной системы» (2002)
- Почетный член SPIE (2007). • Золотая медаль имени Н. Г. Басова (2020)
- Звание "Почётный работник высшего профессионального образования (2002)
- Золотая медаль с отличием — Международный салон инноваций в Брюсселе (Бельгия), (2002)
- Медаль «За вклад в реализацию государственной политики в области научно-технологического развития» (2021)
