Быстрее, мощнее, умнее

Перспективные направления цифровой повестки
Текст: Александр Власов

Цифровая среда меняется стремительно, буквально на наших глазах создаются и внедряются технологии, которые еще совсем недавно казались недостижимыми. В этой ситуации необходимо не только «бежать, чтобы просто оставаться на месте», но и работать на перспективу. Масштаб атомной отрасли и ее роль в экономике страны объясняют, почему Росатом не ограничивается внутренней цифровизацией и выводом собственных цифровых продуктов на рынок, а принимает самое деятельное участие в национальной программе цифровизации. Среди приоритетных направлений — квантовые технологии и искусственный интеллект, а также новые производственные технологии (НПТ).

Проект по созданию отечественного квантового компьютера реализуется в рамках соглашения о намерениях между российским правительством и госкорпорацией «Росатом» о развитии высокотехнологичной области «Квантовые вычисления» и рассчитан на срок до 2024 года. Он объединяет усилия ключевых российских организаций и команд, занимающихся разработками в области квантовых вычислений, а также потенциальных пользователей квантовых технологий.

Главная задача проекта — обеспечить к 2024 году создание 100-кубитного квантового компьютера и существенно снизить отставание от стран-лидеров «квантовой гонки».

Квантовые компьютеры — это новый класс вычислительных устройств, которые, благодаря использованию квантовых эффектов, способны решать задачи, недоступные самым мощным «классическим» суперкомпьютерам. В частности, это моделирование поведения сложных молекул для разработки новых лекарств и материалов, сложные логистические задачи, работа с большими данными и многие другие. Квантовый компьютер должен обеспечить конкурентоспособность страны во многих технологических сферах.

Квантовый диалог

25 ноября 2020 года состоялся запуск нового федерального проекта — Национальной квантовой лаборатории (НКЛ). Консорциум, создаваемый под эгидой Росатома, намерен перенять опыт мировых лидеров и объединить усилия и ресурсы ключевых университетов, научных центров, технологических компаний, финансовых организаций, стартапов и команд-разработчиков в области создания квантовых компьютеров. Возглавил НКЛ Руслан Юнусов, руководитель проектного офиса по квантовым технологиям Росатома.

Первыми в Национальную квантовую лабораторию вступили 7 структур: организация госкорпорации «Росатом» — СП «Квант», НИУ «ВШЭ», НИТУ «МИСиС», МФТИ (НИУ), Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН, Российский квантовый центр и Фонд «Сколково». Впоследствии в консорциум войдут другие заинтересованные организации. Участники сосредоточатся на решении таких важных задач, как создание новой и обновление существующей инфраструктуры, а также подготовке кадров.

Директор по цифровизации госкорпорации «Росатом» Екатерина Солнцева в своем обращении к членам консорциума подчеркнула, что создание НКЛ является шагом к построению в России устойчивой экосистемы квантовых вычислений и ее представлению на международном уровне: «НКЛ объединит представителей науки, бизнеса, инноваций, причем ее участниками смогут стать не только крупные игроки, но и небольшие стартапы. Это усилит кадровый потенциал нашей работы в квантовом направлении: мы создадим научные группы с участием лучших российских специалистов и сможем пригласить из-за рубежа ученых с компетенциями, которые в настоящее время не представлены в нашей стране. Уровень технологической задачи таков, что все страны с серьезными амбициями в квантовой области идут путем аккумуляции усилий — только так можно обеспечить результат. Будучи сопоставимой по масштабу с крупными мировыми проектами других стран-лидеров, НКЛ станет активным участником международного квантового диалога».

ИИ учится зарабатывать

Применение квантовых компьютеров может существенно изменить ситуацию и в области искусственного интеллекта, прежде всего благодаря недостижимой для традиционных вычислительных систем скорости анализа исходных данных и перебора различных взаимозависимостей в процессе поиска закономерностей. А искусственный интеллект сегодня — один из важнейших элементов ландшафта цифровизации.

«Системы искусственного интеллекта нынешнего поколения рано считать «всемогущими волшебниками», — объясняет генеральный директор компании по цифровизации атомной отрасли «Цифрум» Борис Макевнин. — На целом ряде задач они демонстрируют выдающиеся результаты, но в некоторых аспектах имеют свои ограничения и особенности. Тем не менее искусственный интеллект уже воспринимается бизнесом (а что особенно важно — промышленностью) как достаточно зрелая технология, способная приносить реальную экономическую отдачу».

Сейчас в Росатоме создается система предиктивной аналитики, которая способна дополнительно повысить надежность работы оборудования атомных станций, а также система предиктивного мониторинга работы оборудования на предприятиях ТВЭЛ, которая обеспечит предсказание возможных остановок или поломок оборудования, прогнозирование качества продукции с целью сокращения издержек и увеличения объемов производства. Переход к промышленной эксплуатации таких систем способен принести значимый экономический результат.

По образу и подобию

Еще одно перспективное направление работы — нейроморфные сети. Росатом включился в работу по созданию чипа, алгоритмов и прикладных программ для самообучающейся нейроморфной системы искусственного интеллекта. Проект стартовал в четвертом квартале 2020 года. В нем участвуют Чувашский государственный университет, новосибирская компания «Мотив — нейроморфные технологии» и «Цифрум» со стороны Росатома. Сейчас проект выходит на новый виток развития, к нему подключились МГУ и РАН. Нейроморфный процессор работает по тому же принципу, что мозг высших млекопитающих. Устройство моделирует работу нейронов, отростки которых воспринимают и передают информацию с помощью контактов-синапсов, по которым проходит импульс — электрический сигнал. Такие системы можно использовать для быстрой обработки больших массивов данных или для создания автономных самообучающихся роботов, которые будут работать в сложных или опасных для человека условиях. По мнению руководителя лаборатории искусственного интеллекта «Цифрума» Дениса Ларионова, нейроморфные системы — одно из стратегических направлений, где Россия и конкретно Росатом выступает не в роли догоняющего, а в роли технологического лидера.

 

Этапы квантового проекта

2021 год — 4–10-кубитный квантовый процессор

2023 год — облачный доступ к квантовым процессорам

2024 год — 100-кубитный квантовый компьютер

 

Комментарий

Руслан Юнусов, руководитель проектного офиса госкорпорации «Росатом» по созданию квантового компьютера:

Квантовые технологии, искусственный интеллект, как и атомная энергетика, — стратегически важные направления для российской экономики и укрепления международных позиций страны. В России развитие квантовых технологий поддерживается на государственном уровне. Сотрудничество Российского квантового центра и «Цифрума» позволит не только усиливать разработки, но и расширять научно-предпринимательское сообщество. Мы уверены, что в результате совместной работы будут предложены передовые решения самых сложных задач, причем не только в атомной отрасли.

 

Создание цифровой экосистемы

Росатом развивает сеть совместных лабораторий в партнерстве с ведущими вузами и исследовательскими центрами, занимая проактивную позицию на рынке «цифровых» кадров и получая дополнительные инструменты для реализации приоритетных проектов цифровизации.

Июль 2020

Компания по цифровизации атомной отрасли «Цифрум» и Российский квантовый центр совместно создали лабораторию квантового искусственного интеллекта по исследованию и разработке методов оптимизации решения задач машинного обучения и искусственного интеллекта на квантовых компьютерах. Открытие лаборатории соответствует глобальному тренду: ведущие технологические компании начинают переход от экспериментальных разработок в области квантовых вычислений к пилотным расчетам, которые будут носить не только теоретический, но и прикладной характер, максимально приближенный к реальным потребностям.

Задачи: создание и развитие библиотек, платформ и инструментов машинного обучения и искусственного интеллекта на квантовых компьютерах; апробация квантовых информационных технологий; экспертиза проектов атомной отрасли в указанных сферах.

Сентябрь 2020

Росатом и Дальневосточный федеральный университет открыли лабораторию виртуальной и дополненной реальности на о. Русский.

Задачи: проведение совместных исследований в рамках цифровых проектов Росатома, разработка технологий для заинтересованных компаний Дальнего Востока и стран АТР, подготовка специалистов по сквозным цифровым технологиям.

Октябрь 2020

Росатом и Дальневосточный федеральный университет открыли Международный научно-исследовательский центр перспективных ядерных технологий (МНИЦПЯТ), который обеспечит удаленный доступ российских и зарубежных студентов, молодых ученых и специалистов к работе на исследовательских ядерных реакторах Росатома, а также станет центром разработки цифровых решений для проектов развития Дальнего Востока и стран АТР.

Задачи: моделирование с помощью разработок в сфере искусственного интеллекта, промышленного интернета вещей и производственных технологий объектов и окружающей их среды, экологической и климатологической ситуации на Дальнем Востоке, а также экономической базы, которая опирается на ресурсы региона.

Октябрь 2020

«Цифрум» и Сахалинский государственный университет в рамках подписанного соглашения о сотрудничестве согласовали открытие совместной лаборатории виртуальной и дополненной реальности в рамках обмена технологическими наработками для реализации ряда крупных инфраструктурных проектов.

Задачи: обеспечение программы «Цифровые острова»; создание первой в России экосистемы платформ, включающей в себя VR-AR-платформу «Цифрум» и платформу пространственных данных правительства Сахалинской области и НТИ.

Август–декабрь 2020

Подготовка создания совместной лаборатории на базе Обнинского института атомной энергетики (филиал НИЯУ «МИФИ»), которая сосредоточится на проблематике искусственного интеллекта и интернета вещей. Лаборатория станет одним из участников создаваемого при поддержке Росатома в Калужской области инновационного научно-технологического центра «Парк атомных и медицинских технологий». Перспективное направление развития — сотрудничество с Международным центром данных по состоянию мирового океана в рамках новых направлений работ Росатома в Арктике.

 

Комментарий

Екатерина Солнцева, директор по цифровизации госкорпорации «Росатом»:

Квантовые технологии — не просто эволюция в сфере вычислений, а главный ожидаемый мировой прорыв в области цифровизации, столь же значимый, каким был в середине сороковых годов прошлого века отечественный атомный проект. Развитие ядерных технологий обеспечило нашей стране стратегический рывок и позиции одного из глобальных лидеров в атомной сфере, а сегодня перед Россией стоит не менее амбициозная задача — выйти на ведущие позиции в квантовой области.