Mraky řádek kódu. Absolvent Matfyzu pomáhá ve světě stavět velké teleskopy

Mraky řádek kódu. Absolvent Matfyzu pomáhá ve světě stavět velké teleskopy

Informatika / rozhovor

Vyvíjí software pro ovládání pozemních dalekohledů. Absolvent Matfyzu Petr Kubánek se jako softwarový inženýr podílel na stavbě několika desítek observatoří po celém světě. Jako vůbec první Čech nedávno získal uplatnění na prestižní Rubin Observatory (Legacy Survey of Space and Time, dříve Large Synoptic Survey Telescope). Na vrcholku hory Cerro Pachón v Chile uvádí do provozu nový teleskop s osmimetrovým zrcadlem a největší digitální kamerou na světě.

Panoramatický snímek zachycující aktuální stav dalekohledu Vera C. Rubin Observatory (foto:  LSST Project/NSF/AURA)
Panoramatický snímek zachycující aktuální stav dalekohledu Vera C. Rubin Observatory (foto: LSST Project/NSF/AURA)

Do Chile jste se stěhoval v březnu, v době počínající koronavirové pandemie. To muselo být docela dobrodružné stěhování...

Samotný přílet zas tak dobrodružný nebyl. Koncem února jsme v Tucsonu sbalili vše do kontejneru a já jsem běžnou linkou odletěl do Chile, zatímco zbytek rodiny do Prahy. Na letišti mi pouze změřili teplotu a dali k vyplnění dotazník ohledně onemocnění. Dobrodružné bylo spíš sledovat, jak se z hodiny na hodinu mění situace a vládní opatření v ČR. Moje rodina zůstala uvězněna v Čechách a stále nevíme, kdy za mnou do Chile přiletí nebo já za nimi. V současnosti nemá Santiago s Evropou žádná přímá spojení a cestu přes Sao Paulo nebo Miami riskovat nechci.

Jaká je v Chile situace teď?

Chile bylo dlouhou dobu vzorem pro celou Latinskou Ameriku. S dostatečným předstihem přijalo relativně tvrdá, ale vcelku rozumná opatření, a díky tomu mělo nízký počet nakažených. To se ale změnilo v květnu. Zvláště situace v Santiagu nevypadá moc dobře, alespoň podle zpráv. Na druhou stranu v La Sereně, kterou od Santiaga dělí poušť, se nic dramatického neděje. Lidé nosí roušky, platí omezení pohybu a zákaz nočního vycházení, ale postupně se otevírají další obchody. Logistika zatím vše zvládá a obchody jsou zásobené možná lépe než v březnu. Kolegové, co letěli do USA, v kufru z Chile pašovali toaletní papír. Dle čísel se však situace nezlepšuje a těžko odhadnout, kdy se to změní.

Jaký teď máte pracovní režim?

Naštěstí mi k práci stačí počítač. Přestože to mám do kanceláře dvě minuty pěšky, už skoro tři měsíce pracuji z domova. A na nějakou dobu musím zapomenout i na to, že bych se podíval na kopec, kde se nachází technika, kterou mám ovládat. Z kanceláře jsem si vzal simulátor, takže mohu doma pracovat relativně normálně a bez stresu. Víc mi vadí, že ve volném čase nemůžu nikam vyrazit. Ale i to se dá s internetem a knížkami přežít.

V La Sereně v Chile se jako první a zatím jediný Čech podílíte na stavbě teleskopu pro nově vznikající astronomickou observatoř Vera C. Rubin Observatory (LSST). Desetiletý projekt, který financuje americká National Science Foundation, ministerstvo energetiky a LSST Corporation, je zaměřený na výzkum hlubokého vesmíru a měl by kromě jiného přinést nové informace o temné hmotě a temné energii. V čem je jedinečný?

Pokud jde o techniku, jedinečná je na celém projektu de facto pouze kamera s rozlišením 3.2 miliardy pixelů, která nemá jinde ve světě konkurenci. Optický systém, který je před kamerou, tedy trojice korekčních čoček a filtry, se v podobném měřítku také nedělal. Zbytek je relativně tuctový – osmimetrová zrcadla se běžně používají v Arizoně a ve světě existují ještě větší zrcadla.

Ale výsledek projektu má být famózní. Například už jenom proto, že za deset let provozu by kamera měla zaznamenat více fotonů, než zaznamenají v CERNu za celý provoz LHC. Trochu tušíme, co se dozvíme. Díky pozorování většího množství supernov bude možné zpřesnit kosmologické parametry. Pomocí přesné mapy tvaru vzdálených galaxií zjistíme víc o rozložení hmoty a energie ve vesmíru, včetně té temné. K tomu určitě objevíme tisícovky nových „šutrů“ ve Sluneční soustavě. Navíc nelze vyloučit, že se dozvíme něco zcela neočekávaného, co nějakým zásadním způsobem změní naše představy o místě, kde žijeme.

Pohled na chilskou krajinu z Vera C. Rubin Observatory (foto: archiv P. Kubánka)

Kdy by měl teleskop začít fungovat?

Za rok jsme měli mít první světlo, tedy první snímek pořízený dalekohledem. Běžný provoz měl začít v roce 2022. Těžko se odhaduje, co s tímto plánem udělá současný stav světa, ale ke zpoždění zcela určitě dojde. Já jenom pevně věřím, že budeme ve výsledku lepší než JWST (James Webb Space Telescope připravovaný organizacemi NASA, ESA a CSA, který má v budoucnu nahradit Hubbleův teleskop na oběžné dráze; pozn. red.), který měl letět snad již kolem roku 2012, a zdá se, že ani v roce 2021 nevystartuje. První světlo LSST bylo původně plánováno na rok 2014, tak snad do deseti let by se to mělo stihnout.

V jaké fázi vývoje je software?

Spousta věcí je už připravená - na simulátoru pozorování se pracuje roky, zpracování snímků se cvičí na dalších současných instrumentech. Řízení celé observatoře je ještě ve výstavbě – jsem rád, protože to je to, co umím. Třeba primární zrcadlo o průměru 8.4 m se sice v Arizoně pravidelně nadnáší na vzduchovém polštáři, ale to místní ještě nikdo na dalekohledu neřídil. Vzhledem k požadavkům na rychlost pohybu je systém uchycení zrcadla naprosto unikátní, před námi tohle ještě nikdo nedělal. A zdá se, že budu u prvních zkoušek na dalekohledu.

Jak se liší software teleskopu třeba od toho v počítači?

Asi tak jako se liší software automatické pračky od toho, co řídí přistání prvního stupně rakety Falcon 9. Tedy v podstatě v ničem. Pořád jde o mraky řádek, které počítači říkají, co má dělat. Jenom výsledný kód je složitější a delší. Nepoužíváme žádné exotické jazyky – většina programování je v Pythonu a v C++. Já používám ještě LabView, které slouží pro embedded zařízení na dalekohledu. Ale nějaké zázračné programování nečekejte. Na druhou stranu, software psaný pro jadernou elektrárnu, bude odlišný od toho, co najdete ve vaší chytré televizi.

Co se liší, jsou požadavky kladené na software. Máloco řídí komplet za skoro miliardu dolarů, kde jenom výrobní cena primárního zrcadla je deset miliónů a jeden ze 189 čipů na kameře stojí hodně přes 100 tisíc dolarů. Navíc vše stavíme v seizmicky aktivní zóně, i s tím musíme počítat.

„Celý život se pohybuji na pomezí vědy a obchodu, což není k  zahození, dalo by se to přirovnat k takovému celoživotnímu sendvičovému studiu“

Co všechno musí vývojář softwaru pro velké dalekohledy znát a ovládat?

Už ze školy si pamatuju, že programování není o znalosti jazyků. Důležitá je schopnost popsat problémy, algoritmizovat jejich řešení a postihnout závislosti, které v projektu jsou. Výhodu má ten, kdo se umí rychle orientovat v existujícím kódu nebo má zkušenosti s většími projekty. V tomto ohledu bych doporučil věnovat se při studiu třeba návrhu operačních systémů. Mimo znalosti programování přijdou velmi vhod znalosti z oblasti astronomie a astrofyziky. A vzhledem k tomu, že ovládáme relativně větší kusy železa, je třeba mít nějakou základní fyzikální představivost a umět odhadnout, jak se daný celek bude chovat.

Cestu ke svému povolání – softwarovému inženýrství - jste zahájil už jako kluk v kroužku mladých programátorů. A k astronomii a astrofyzice vás prý nasměrovala účast na výcvikovém táboru pro mladé astronauty v USA…

Ano, díky kombinaci štěstí a lenosti ministerstva školství jsem se na týden ocitl v Huntsville, kousek od Marshall Space Flight Center. Hráli jsme si tam týden na astronauty, mačkali jsme čudlíky na simulátoru raketoplánu, někteří z nás se potápěli v bazénu, já se vozil v centrifuze a utíkal z potápějící se helikoptéry. Kromě toho, že jsem si užil dost legrace, jsem tam taky získal pár kamarádů z celého světa, s některými jsem v kontaktu dodnes. Potom jsem několik let ve spolupráci s pražským planetáriem vybíral další účastníky.

Později na Matfyz jste šel s jasnou vizí, co chcete v životě dělat?

Rozhodně ne. Na střední škole jsem chodil do programátorské třídy a stejně jako většina mých spolužáků jsem si podal přihlášku na Matfyz, FEL a ekonomku. Vzhledem k tomu, že jsem byl při přijímačkách na Matfyz první nad čarou, nebylo nad čím váhat. Spíše až v průběhu studia mě víc než programování pro nějaké komerční využití začala zajímat věda. A vlastně celý život se pohybuji na pomezí vědy a obchodu, což není k zahození, dalo by se to přirovnat k takovému celoživotnímu sendvičovému studiu.

Jak na léta na vysoké škole vzpomínáte?

Jedině v dobrém. Mladý člověk má spoustu času a energie jít brzo ráno na hodinu plavání do SCUKu a večer si opakovat kombinatoriku po hospodách… A mimo to samozřejmě studovat.

V Arizoně před Large Binocular Telescope Observatory (foto: archiv P. Kubánka)

Nakolik teď čerpáte z toho, co vás naučila škola?

Jak v čem a jak z čeho. Škola mě naučila algoritmizovat, díky přednáškám, co jsem si zapisoval navíc, mám jisté povědomí o fyzice, astronomii a astrofyzice. Ale třeba paradoxně C++, ve kterém teď hlavně programuju, jsem se pořádně naučil až po studiu. Měl jsem nějaké základní znalosti o elektronice, ale přestože nějaké pravěké LabView a FPGA existovaly už v době, kdy jsem studoval, tak jsem se s nimi na škole nesetkal.

Před příchodem do Chile jste tři roky žil a pracoval v arizonském Tucsonu, kde jste se staral o software, který řídí jeden z největších teleskopů na světě. Byl to zlomový bod ve vaší kariéře, nebo ten už nastal dříve?

Nemyslím si to. Dalekohledům jsem se věnoval už při studiu na Matfyzu a už před touhle životní etapou jsem se zúčastnil stavby pár desítek observatoří. Doteď některé z nich řídí systém, který jsem navrhl.

Práce na LBTO, tedy Large Binocular Telescope Observatory, byla dobrá zkušenost, bez které bych se do Chile možná nedostal, ale nebyl to rozhodující zlom. Ostatně jak známo, ani matfyzákem se člověk nestává, ale rodí. Zlom v kariéře zjevně nastal již dávno a těžko říci, co ještě přijde. 

Co jste se v Tucsonu naučil?

Právě LBTO je zdaleka nejlepší dalekohled, na kterém se člověk může naučit, jak se ovládají velká zrcadla. Jsou tam dvě, která mají průměr 8.4 m a pracují s poslední verzí elektroniky před LSST. Mimo to jsem si tam ověřil a ostatním ukázal, že se zvládnu zapojit do většího týmového projektu a že se dokážu naučit nové a složité věci, které jsem nikdy předtím nedělal. Navíc jsem se dostal k přístrojům, které byly o řády přesnější a dražší než ty, se kterými jsem do té doby pracoval. A poznal jsem řadu odborníků, občas i takové, kterým malé drobky nestojí za to zvednout se od stolu.

Tucson je jedním z mála skutečně globálních center astronomie a zvláště pak té přístrojové. V podstatě se dá říct, že kdo tam nepracoval, není pořádným astronomem. V tom mi samozřejmě pobyt v Tucsonu významně pomohl.

Kde vidíte největší rozdíly mezi životem v USA a Chile?

V USA jsem strávil v kuse přes dva roky, a pokud k tomu připočtu ještě všechny svoje předchozí návštěvy, snad bych se dostal někam ke čtyřem letům. V Chile jsem ve srovnání s tím chvíli, žiji tu necelého čtvrt roku. Obě země jsou, na české poměry, podobně extrémně kapitalisticky založené. V Chile se k tomu navíc přidávají propastné sociální rozdíly. Je tu superbohatá třída, která vydělává třeba na těžbě nerostných surovin, a zároveň spousta chudých lidí, kteří žijí v chatrčích z plechu s pár dolary na den. Podobně zvláštně je nastavena i zdravotní péče. Naštěstí snad ani ty nejdražší, a také nejlepší, soukromé nemocnice v Chile nejsou tak drahé jako průměrná nemocnice v USA.

Co mohu srovnat za tři měsíce, žije se v Chile lépe. Místní naturel mi připadá jako kombinace jihoevropské lehkovážnosti – „maňana country“ - s německou precizností. Chilani jsou extrémně přátelští, ale na rozdíl od většiny Američanů nepovažují svou zemi za pupek světa. Potraviny jsou v Chile, zdá se, čerstvější a dostupnější než chemií nacpané blafy v USA. Navíc, na rozdíl od Arizony, tu nemusíme pár měsíců v roce bojovat s denními teploty přesahujícími 40 stupňů Celsia. Ale je mi jasné, že zatímco v USA se moje rodina řadila ke střední třídě - částečně i díky nastavení H1B víz, která neumožňují práci pro rodinné příslušníky - v Chile jsme s mým platem vysoko nad ní, což samo sebou mé hodnocení ovlivňuje.

Navíc mají Chilané, podobně jako Češi, historické zkušenosti s nějakou formou diktatury. A podobně jako my jsou někdy takovými otloukánky Latinské Ameriky. Občas na ně někdo ze sousedů zaútočí, ale na rozdíl od nás útočníka většinou odrazí. Myslím si, že díky tomu máme k Chilanům povahově blíž než k Američanům.

„V poušti jsou podmínky pro pozorování ideální, ale život tam není moc legrace“

Jak v Chile vypadá váš běžný den?

Za normální situace bych ráno vstal a šel do kanceláře. Jednou či vícekrát do týdne bych ráno v 6:30 odjel autobusem na kopec, vyzvedl si svoji přilbu a vestu a zúčastnil se tam zkoušek u přístrojů. Před šestou večer bych se pak vrátil domů. Když bych nebyl na kopci, programoval bych ze své kanceláře. Ale jak teď nic normálního není, jsem zavřený v domě, obvykle jednou za týden musím zvládnout nákup potravin a to je tak vše. Výlety na kopec bohužel odpadly a začínají mi chybět.

Co vás na vaší práci nejvíc baví? Když tedy ve světě zrovna neprobíhá koronakrize.

Neustálé poznávání nového a neznámého. Rozhodně se nenudím a stále si rozšiřuji své obzory, navíc v současné době skutečně na světové úrovni.

Má to i nějaká negativa?

Když jsem byl mladší, měl jsem radost z každé služební cesty. To samo sebou s věkem odpadá a cesty za prací jsou pro mě teď spíš přítěží. Letadlům a všemu spojenému s létáním se raději vyhýbám. I v Čechách se dělá astronomie na světové úrovni, ale nové velké dalekohledy se u nás nestaví, třeba už jenom kvůli počasí. V poušti jsou podmínky pro pozorování ideální, ale život tam není moc legrace. Naštěstí má Chile Pacifik.

Co byste poradil studentům, kteří by se chtěli vydat podobným směrem jako vy? Co je podle vás důležité pro to, aby člověk dokázal uspět ve světě?

Důležité je být vytrvalý, tvrdohlavý a odvážný. Člověk by se neměl bát jít si za svým snem. Zároveň musí počítat s tím, že k životu patří prohry. Proto by se v případě neúspěchu neměl hned vzdávat. Důležité je zdravé sebevědomí, někdy i jistá míra drzosti až vtíravosti. Bavte se s ostatními, a když na to přijde, nemějte strach zasednout u oběda ke stolu s velkým šéfem družice z Roskosmosu nebo z NASA či se skutečným astronautem. Ostatně všechno to jsou lidé z masa a kostí, jako my ostatní. Nezbytná je znalost jazyků, nikoli gramatika, ale schopnost domluvit se. Tohle všechno se samo sebou těžko zvládá bez rodinného zázemí a podpory rodiny. Přeci jen časté stěhování mezi kontinenty není pro každého.

Z prvního pobytu v USA uprostřed 90. let jsem si domů přivezl zjištění, že v životě je daleko důležitější dělat věci, které vás baví a motivují, než ty, za které vás někdo platí. A tím se řídím doteď.

Pozn.: Rozhovor vznikal minulý týden, mezitím získal Petr Kubánek od svého zaměstnavatele povolení pracovat z České republiky. Přes Sao Paulo a Londýn se nyní vrací do Prahy za svou rodinou.


Petr Kubánek (* 1978)

Vystudoval magisterský obor Softwarové systémy na MFF UK a jednoletou magisterskou specializaci Soft Computing y Sistemas Inteligentes na Universidad de Granada. Sedm let působil jako Research Associate na Fyzikálním ústavu AV ČR. Spolupracoval s Astronomickým ústavem AV ČR, Evropskou vesmírnou agenturou (ESA) a několika komerčními firmami u nás i v zahraničí. Je tvůrcem systému RTS2 pro ovládání teleskopů a řízení observatoří, který využívají výzkumné instituce po celém světě – například hvězdárna v Ondřejově, Boyden Observatory v Jižní Africe nebo Pierre Auger Observatory v Argentině (kde tento systém řídí robotický dalekohled FRAM provozovaný Fyzikálním ústavem AV ČR). Necelé tři roky v Arizoně ve městě Tucson zajišťoval provoz softwaru Large Binocular Telescope Observatory (LBTO). Od března letošního roku se jako softwarový inženýr podílí na projektu Vera C. Rubin Observatory (LSST) v La Sereně v Chile.


Mohlo by vás zajímat:

Láska podle algoritmu
Prof. Barták: Umělá inteligence lidskou nepřekoná
Dobrodružství mého života

Tento článek jsme automaticky naimportovali z předchozího redakčního systému. Pokud se v něm něco pokazilo, dejte nám prosím vědět.