Как власти России хотят развивать квантовые вычисления, суперкомпьютеры и виртуальную реальность

Бизнес ИТ в госсекторе
мобильная версия
, Текст: Игорь Королев
В рамках реализации программы «Цифровая экономика» планируется организация цифровых платформ по направлениям прорывных «сквозных» технологий. В числе таковых – квантовые вычисления, суперкомпьютерное моделирование, виртуальная и дополненная реальность, большие данные и «цифровое предприятие».

Как развивать в России прорывные «сквозные» технологии

В распоряжении CNews оказался проект плана реализации мероприятий раздела «Исследования и разработки» программы «Цифровая экономика», разработанной по поручению Президента России Владимира Путина. Документ подготовлен центром компетенций по данному направлению, созданному на базе госкорпораций «Росатом» и «Ростех».

Согласно проекту, до конца 2017 г. должен быть создан консорциум с участием ведущих вузов (МГУ, МИФИ, МФТИ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, НГТУ им. Р.Е. Алексеева) для формирования институциональной среды. Консорциум проведет исследования потребностей отечественных компаний в экспертной поддержке по исследования и разработкам в области «сквозных» технологий, выберет не менее 10 «сквозных» технологий для их поддержки и определит соответствующих организаций-лидеров.

В 2018 г. начнется формирование центров компетенций на базе выбранных организаций-лидеров. До конца 2019 г. по каждому из направлений «сквозных» технологий будет создано не менее двух центров компетенций.

Осенью 2018 г. появится концепция международного научно-технического сотрудничества в части «сквозных» технологий. До конца 2020 г. российские компании примут участие в не менее чем 10 крупных международных проектах с объемом не менее $3 млн.

В 2019 г. совместно с институтами развития будут выработаны меры поддержки организаций цифровой экономики. До конца 2020 г. должна быть осуществлена адресная поддержка не менее чем 10 организаций - технологических лидеров по направлениям «сквозных» технологий и не менее пяти проектов объемом с высоким коммерческим потенциалом объемом не менее 100 млн руб. каждый.

Что такое «цифровая платформа»

В середине 2018 г. должна появиться концепция «цифровых платформ». По каждому из направлений «сквозных» технологий должна быть создана минимум одна цифровая платформа. В каждой из таких платформ должно быть не менее пяти участников и не менее двух партнеров из числа международных центров компетенций.

В рамках программы «Цифровая экономика» в России будут созданы
цифровые платформы по направлениям прорывных «сквозных» технологий

Под термином «цифровая платформа» авторы программы понимают «основанную на совокупности технологий, продуктов и услуг систему организации цифрового взаимодействия субъектов (производителей и потребителей услуг), открытую для присоединения новых субъектов и позволяющую субъектам создавать собственные продукты и услуги и в дальнейшем предоставлять их на платформе».

До конца 2018 г. заработает открытая сетевая платформа для управления результатами интеллектуальной деятельности на базе Миноборнауки, в том числе будут внесены необходимые изменения в Гражданский кодекс. Также появится коммуникационная платформа для взаимодействия участников цифровых платформ и центров компетенций.

«Цифровое предприятие»

В 2018 г. заработают и первые цифровые платформы по «сквозным» технологиям. Так, запланировано появление промышленно-технологической платформы полного жизненного цикла изделий «Цифровое предприятие». Платформа будет включать в себя сервисы по проектированию, технологической подготовки изделий, расчету стоимости жизненного цикла, управление производством изделий на всех этапах, аддитивное производство, управления качеством, требованиями, уровнем технической готовности изделий ВВСТ (вооружения, военная и специальная техника) и гражданской продукции.

Также платформа обеспечит управление научно-производственным предприятиями и холдингами. В составе платформы будут находиться 24 базовые технологии, обеспечивающие единое информационное пространство на основе импортонезависимых компонент, в том числе: PDM-, CAD-, MDM-, CAPP, ECAD-, MRP-, ERP-, MES-, ИИПП-, СУТП-, BI-компоненты «средне-тяжелых» и «тяжелых» классов, технологии интегрированной логистической поддержки и т.д.

«Цифровые двойники» и эксперимент на АЭС

В качестве пилотного проекта для реализации платформы «Цифровое предприятие» предлагается запустить промышленно -технологическую цифровую платформу хранения «цифровых двойников». Платформа будет создана на базе концернов «Атомстройэкспорт» и «Атомэнергомаш». Проекты хранения цифровых двойников на этапе эксплуатации объекта состоят из трех частей: наполнение объектов цифровыми метками для генерации информации об эксплуатации объектов в режиме онлайн; сбор и хранение больших данных в процессе эксплуатации объекта и анализ накопленной информации и предиктивный прогноз.

Данная цифровая платформа обеспечит возможность сбора информации с устройств и ПО любого разработчика. Благодаря платформе удастся создать добавленную стоимость товаров и услуг в рамках цифровой экономики и снизить затраты за счет следующих шагов: моделирование и оптимизации проектных, строительных, управленческих решений, использование референтных типовых решений, передача рутинных работ умным компьютерным программам, сокращение времени производственных операций и сведения к минимуму ошибок и переделок.

Еще один пилотный проект в рамках платформы «Цифровое предприятие» - создание промышленно-технологической цифровой платформы управления полным жизненным циклом атомных электростанций (АЭС). Данный проект подразумевает создание комплексного решения для управления инвестиционными и производственными процессами, а также управление жизненным циклом на всех стадиях на основе решений «Атомстройэкспорт».

Суперкомпьютерное моделирование

Другой проект в плане мероприятий – «Цифровая платформа исследований и разработок в области суперкомпьютерного и имитационного моделирования». Платформа обеспечит системную координацию исследований, развития и внедрения суперкомпьютерного и имитационного моделирования в работы по оптимизации высокотехнологичных изделий, сложных инженерных объектов, создания моделей для прогнозирования сложных социально-экономических и технических систем для поддержки принятия решений.

Платформа будет включать в себя аппаратные решения и системного ПО, пакеты программ и программные платформы суперкомпьютерного и имитационного моделирования, в том числе: расчетно-математические комплексы трехмерного моделирования, проблемно-ориентированные расчетные кодов и специализированные модули, программные среды мультиагентного моделирования, многокритериальной оптимизации, обеспечения мультифизичного и мультидисциплинарного моделирования и визуализации расчетных данных.

Виртуальная и дополненная реальность

Также в плане мероприятий говорится о создании пилотной цифровой платформы «Виртуальной и дополненной реальности». Платформа будет включать в себя разработку следующих компонентов: комплект средств для разработки программных средств трехмерной визуализации; унифицированная программная система трехмерной визуализации виртуального пространства; унифицированный программный генератор виртуальных трехмерных сцен на основе цифровой информации о местности»; программная инфраструктура времени исполнения для распределенного имитационного моделирования; ПАК (программно-аппаратный комплекс) «Очки виртуальной реальности на базе мобильных технологий» и ПАК ВРМТ.

Также в число компонентов будущей платформы будут входить: имитационного моделирования; автоматизация процессов сервисного обслуживания техники с использованием технологий распознавания графических и радиометок, дополненной реальности (Augmented Reality) и мобильных устройств; компонент смешанной реальности; отечественные проекционные системы VR; универсальный мобильный анализатор поля зрения («Периметр») на основе технологии VR и платформа для разработки приложений в среде виртуальной реальности, в том числе медицинского симулятора виртуальной реальности.

Большие данные

На период 2019-2020 г.г. запланировано появление еще нескольких цифровых платформ. Платформа «Большие данные» предназначается для построения систем обработки больших данных, распределенных реестров, высокопроизводительных вычислений и других, в том числе для специальных применений.

Платформа будет создаваться в виде совокупности стандартов, моделей, методик и ПО, которые могут быть использованы участниками рынка для создания собственных решений на основе отечественных технологий.

В платформе будут объединены усилия и технологических заделы лидеров российского рынка в области процессорных технологий, архитектур систем обработки данных и программного обеспечения, высокопроизводительных вычислений (супер-ЭВМ). Разработка стандартов будет производиться силами ведущих отечественных разработчиков при возможной кооперации с наиболее значимыми эксплуатантами. Платформа будет состоять из трех частей: алгоритмы и методики создания ПО для хранения больших данных, аппаратно-программные системы хранения больших данных и жизнеобеспечение центров обработки данных (ЦОД) и информационной безопасности.

В качестве ожидаемых результатов от работы платформы «Большие данные» значатся появление программно-определяемых облачные платформы и системы хранения; системы передачи данных (компьютерных сетей) на основе отечественных технологий и процессоров; стандартов вычислительных платформ уровня вычислительного модуля, вычислительной стойки (rack-scale) и уровня ЦОД (DC-scale) и современных и энергоэффективные инфраструктурные решения уровня ЦОД, таких как жидкостное охлаждение, free-cooling, системы охлаждения с фазовым переходом, и т.д.

Квантовые вычисления

Еще одна планируемая платформа – квантовое моделирование, квантовые вычисления и квантовая сенсорика. Планируется обеспечить развитие технологий квантовых вычислений на основе сверхпроводниковых кубитов, фотонных чипов, нейтральных атомов в оптических ловушках, полупроводниковых наноструктур с квантовыми точками. По данному направлению предлагается профинансировать не менее четырех проектов общий объемом не менее 2,8 млрд руб.

В рамках деятельности по созданию квантовых компьютеров и квантовых симуляторов, с учетом специфики выбранной физической системы, должны решаться следующие задачи: разработка логических устройств на основе одно- и двухкубитовых гейтов, разработка аналоговых многокубитных систем, оценка потенциала для дальнейшего масштабирования.

В планах работ по данной платформы значатся: разработка и изготовление первых в России многокубитных систем для квантовых вычислений и квантового моделирования на основе сверхпроводниковых кубитов; разработка элементной базы оптического квантового компьютера и элементов квантовой памяти для квантовых вычислительных систем; разработка и развитие квантовых алгоритмов для решения сложных вычислительных задач в области оптимизации систем больших данных, материаловедения и моделирования физических процессов и разработка методик диагностики и терапии социально значимых заболеваний (в т.ч. раковых) на основе использования квантовых плазмонных нанолазеров (спазеров) и других квантовых наночастиц и устройств.

Также планируется разработать квантовые сенсоры, в том числе: квантовые стандарты частоты (включая ядерные), электрического тока сопротивления и напряжения, компактные атомные часы, абсолютные квантовые гравиметры, датчики направления, сверхчувствительные сенсоров магнитных полей, детекторы одиночных фотонов в различных частотных диапазонах, компактные СВЧ источники, квантовые усилители с предельными шумовыми характеристиками.

По результатам работы цифровой платформы квантовых вычислений должна появиться сеть, соединяющая магистральными волоконными линиями связи с квантовым распределением ключей, пилотные объекты (ЦОД, банковская сфера, предприятия одной отрасли). С этой целью будут созданы: магистральный шифратор с квантовым каналом обновления ключей; прототип квантового ретранслятора (повторителя); новые методики распределения квантовых ключей – в том числе на основе углового момента фотонов, реализован квантово защищенный блокчейн и обеспечено развитие элементарной базы квантовых коммуникации – детекторов одиночных фотонов.