(To nie jest) Czarna magia

W biogramie profesora Krzysztofa Czuby są takie punkty jak elektronika sterująca i synchronizująca dla akceleratorów cząstek elementarnych dla DESY Hamburg, Europejski Laser Rentgenowski na Swobodnych Elektronach czy Europejskie Źródło Spallacji – najbardziej wymagające projekty elektroniczne jakie można sobie wyobrazić. Czy któryś z nich jest powodem do szczególnej, zawodowej dumy?

- W pierwszych projektach naukowych brałem udział jeszcze na studiach, kiedy to trafiłem na Erasmusa do niemieckiego Kassel i opracowywałem oscylator na dużej częstotliwości, 24 GHz. Pozwoliło mi to wkrótce potem dołączyć do zespołu z Hamburga, którego zadaniem była budowa systemów sterowania i synchronizacji dla wielkiego projektu TESLA. Był to niezwykle ambitny, międzynarodowy projekt akceleratora liniowego o długości 33 km, nafaszerowanego najbardziej zaawansowaną elektroniką. Od razu dostałem też zadanie, które było bardzo wymagające: osiągnięcie synchronizacji pracy elementów systemu o dokładności pikosekundy na odcinku do 16 kilometrów. Spotkałem się wówczas ze zdaniem, że to jest niewykonalne i wbrew fizyce, ale ja jeszcze wówczas nie wiedziałem, że to niemożliwe i finalnie w prototypowym łączu osiągnąłem nawet lepsze parametry od zadanych. 

Projekt TESLA okazał się za drogi nawet dla Niemiec i został zarzucony, ale opracowana technologia była podstawą budowy europejskiego lasera rentgenowskiego na swobodnych elektronach (European - XFEL) o łącznej długości wynoszącej 3,4 km. Moje doświadczenia z pracy przy projekcie TESLA pozwoliły mi zrealizować projekt femtosenkundowej synchronizacji RF akceleratora European - XFEL, który jest źródłem ogromnej satysfakcji zawodowej. Pełniłem rolę kierownika tego projektu w latach 2008-2017. Po ponad ośmiu latach pracy powstał system synchronizujący przeszło tysiąc urządzeń z precyzją niespotykaną wcześniej w podobnych urządzeniach, a po uruchomieniu w roku 2017 urządzenia działają bezbłędnie do dziś. Więc odpowiadając wprost na pytanie, to właśnie to wyzwanie, wymagające wielu lat pracy i koordynacji działań zespołu złożonego z kilkunastu osób, o ogromnym stopniu złożoności, jest dziś źródłem ogromnej satysfakcji.

Jakie projekty najbardziej lubi Pan realizować?

- Dla mnie końcowa aplikacja – satelita czy akcelerator - jest może mniej istotna, natomiast ważne jest, żeby robić coś ciekawego i przydatnego. Po zakończeniu projektu European - XFEL opracowywałem elementy dla europejskiego źródła neutronów, a obecnie jestem zaangażowany w projekt Proton Improvement Plan II w Chicago, dla którego wraz z zespołem z PW projektujemy system synchronizacji urządzeń do diagnostyki wiązki protonowej. System pracujący na częstotliwości 162,5 MHz o długości około 220 metrów i o 34 wyjściach tylko pozornie jest łatwiejszy od poprzednich i tak naprawdę niesie ze sobą mnóstwo wyzwań, takich jak trudności z precyzyjną detekcją fazy na tak niskiej częstotliwości, praca w otoczeniu z wysokim poziomem promieniowania jonizującego czy też integracja mechaniczna z akceleratorem. Jest dla mnie fajne, że mam możliwość uczestniczenia w pracach i zrobienia czegoś tak trudnego, a jednocześnie będącego ważną cegiełką olbrzymiego urządzenia badawczego.

Jak to się dzieje, że właśnie Polacy – mimo, że nasz kraj nie jest wiodącym ośrodkiem przemysłu elektronicznego – są angażowani do tych najbardziej wymagających zadań? Na czym polega nasza siła?

- Owa siła, o której mówisz, opiera się na wysokich kompetencjach technicznych oraz naszym sposobie działania, na sprawności z jaką realizujemy zadania. Pomimo częstego narzekania w naszym kraju na polski system kształcenia i dalekie miejsca w światowych rankingach skonstruowanych na potrzeby innych systemów, mogę śmiało powiedzieć, że nasi studenci i absolwenci nie ustępują umiejętnościami kolegom z renomowanych zachodnich uczelni. Ponadto działamy z pasją, często jesteśmy o wiele bardziej elastyczni od zachodnich kolegów i rzeczy które innym zajmują miesiące, my dowozimy w kilka tygodni. Nie chcę przed to powiedzieć, że na Zachodzie takich osób nie ma, bo są, jednak podobnie jak w Polsce, najczęściej bardzo szybko znajdują swoje miejsce w przemyśle. My jesteśmy dostępni, do niedawna byliśmy też tańsi. To jedna strona medalu, ta bardziej wymierna i pragmatyczna. Ale przede wszystkim wygrywamy pod względem rzeczy niewymiernych: zaangażowaniem, elastycznością, pomysłowością. Nie bez znaczenia jest też to, że Polacy bardzo dobrze odnajdują się w międzynarodowych zespołach i są cenieni za wiarygodność i dobrą atmosferę współpracy.

Ostatnie pytanie dotyczy tematu wykładu na Hardware Forum 2026, integralności sygnałowej. Jaka byłaby najprostsza definicja tej dziedziny wiedzy?

- Wcześniej większość konstruktorów traktowało połączenie pomiędzy układami po prostu jak kawałek „drutu”, który nic nie wprowadza do sygnału. Jednak dziś, kiedy coraz częściej mamy do czynienia z częstotliwościami gigahercowymi i zaawansowanymi procesorami, nie możemy być pewni, że dany poziom logiczny jest identyczny po przejściu kilku centymetrów płytki. Czyli wychodzimy ze świata cyfrowego w świat czysto analogowy i to co gorsza, mikrofalowy.

Mówię co gorsza, bo dla ludzi mikrofale to często czarna magia. Ponieważ ja jednak wywodzę się z zespołu mikrofalowego i pracowałem nad szybkimi sygnałami w opisywanych wcześniej projektach, dla mnie zupełnie naturalne stało się zrozumienie tego, co się dzieje pomiędzy procesorem a pamięcią czy gniazdem Ethernet. Zrozumiałem, że nie jest to taki sobie prosty sygnał, że fale się odbijają, że napięcie potrafi wzrosnąć albo zmaleć w nieoczywisty sposób, albo że potrafią być emitowane zakłócenia, które na przykład zresetują sąsiednie układy. Godzinny wykład z definicji polega jedynie na streszczeniu tej problematyki, natomiast na pewno zdołam przybliżyć na realnych przykładach czym jest integralność sygnałowa i skąd mogą wynikać problemy.

Zapraszamy na nasze nowe wydarzenie, Hardware Forum 2026, 14-15 maja 2026. Zapisz się już dziś i skorzystaj z oferty early bird: