СУБЪЕКТИВНО
В прошлом номере «ТП» я рассказал, как Российскую академию наук умудрились превратить в декоративную. К чему это привело? В конце 2019 г. председатель комитета Госдумы по образованию и науке Вячеслав Никонов заявил, что отставание по финансированию государством научных разработок только нарастает: «Если два года назад мы отставали от США в 28 раз, то сегодня в 33 раза. От Китая отставали в 18 раз, сейчас в 22 раза, от Германии отставали в пять раз, сейчас в восемь раз. От Южной Кореи отстаем в четыре раза».
Поскольку нельзя объять необъятное, посмотрим, как сказались последствия декорирования РАН на цифровизации. И не потому, что тема модная – она сверхактуальна. Три года назад, как выразился бывший первый вице-премьер Шувалов, президент Путин «заболел» цифровой экономикой, и на Петербургском экономическом форуме уверял, что она задаст «новую парадигму развития государства». Вот и посмотрим, как реализуется пророчество.
Понятно, что основа основ – компьютеры. Напомню, что модель первого отечественного устройства собрали в 1948 г., а высшим достижением СССР эксперты называют ламповую большую электронно-счетную машину (БЭСМ-6), созданную в середине 60-х.
Новая Россия отличилась тем, что в МГУ в 2009 г. заработал самый мощный в стране суперкомпьютер «Ломоносов-1», занявший 12-е место в мировом рейтинге топ-500. Однако к ноябрю 2015 г. «Ломоносов» сполз на 95-е место. Эту же траекторию проделал «Ломоносов-2». В этом году он занял 130-е место в топ-500. У Китая в топ-500 – 216 суперкомпьютеров, у США – 116, у Японии – 29, у Франции – 19, у Великобритании – 18, у Германии – 14. Победитель года – японский Fugaku мощностью 415 петафлопс.
Но даже будь наш «Ломоносов» самым-самым в мире, он один погоды не сделает. Нужна, говорят ученые, целостная инфраструктура, опирающаяся на 3-5 суперкомпьютерных центров коллективного пользования федерального уровня. И еще 10-15 суперкомпьютерных центров производительностью на порядок меньше плюс значительное число малых локальных суперкомпьютерных систем для решения задач отдельных групп, институтов и предприятий.
Парадоксально, что в нацпроекте «Цифровая экономика», исполнение которого, кстати, хуже некуда, фигурируют в качестве ключевых сквозные цифровые технологии. К ним относятся: «большие данные», нейротехнологии, искусственный интеллект, квантовые технологии, а также новые производственные, промышленный интернет и др. И – ни звука о суперкомпьютерах! А ведь без них ничего из предыдущего нам не видать как своих ушей!
– Руководство страны давно говорит о переходе на отечественные носители, но пока дело не движется, – говорит Валерий Макаров, научный руководитель Центрального экономикоматематического института (ЦЭМИ), академик РАН. – И вся цифровизация у нас на западной основе. Мы даже пишем наши программы на зарубежных языках. Нам нужно создавать современную элементную базу и отечественное программное обеспечение. Китай эту проблему решил – их суперкомпьютеры уже обходят американские. Мы отстали на 20 лет, на целое компьютерное поколение от развитого мира. Ну что ж, сначала посмотрим на элементную базу. У нас есть фабрики, делающие чипы для Минобороны, ФСО, ФСБ, МВД… Но они не подходят для гражданского применения. Тем более – для мощных суперкомпьютеров.
«В России отсутствует собственная промышленная база для серийного производства микроэлектроники», – признал в декабре 2019 г. курирующий «оборонку» вице-премьер Юрий Борисов. – Мы даже отсутствуем в статистике мировой». По словам чиновника, после 2018 г. государство вновь решило вкладывать в микроэлектронную промышленность, однако инвестиции в это направление «требуют кратного увеличения».
«Мы задумываемся об одной-двух серийных фабриках в России. В Китае их свыше 30», - сказал Борисов. По его словам, тормозит бюрократия в Минфине, Минэкономразвития и ВЭБе. А вот тратить на импортную электронику 800 млрд не жалко.
Не прошло и года после покаяний Борисова, как госкорпорация «Ростех» разработала план: наладить широкое производство процессоров, накопителей памяти и других критических компонентов. Почти все деньги должен предоставить бюджет: 615 млрд руб. Еще 30 млрд вложит сам «Ростех», а 106 млрд надеются привлечь от бизнеса.
Несколько лет назад глава АФК «Система» Евтушенко с гордостью показывал президенту Путину, как на его фабрике в Зеленогорске запустили производство чипов размером 130-90 нм. Было бы чем гордиться! В мире тогда выпускали чипы в 14 нм. Год назад «Система» подавала заявку в ВЭБ на льготный кредит для модернизации производства с нынешних 130 и 90 нм до 65 нм. По плану «Ростеха» к 2024 г. Россия сможет производить чипы в 65 (55) нм, 28 нм, 14 нм – правда, неясно, на каком оборудовании. Через 10 лет российский рынок должен быть почти на 60% наполнен отечественными изделиями.
Впрочем, озвученные «Ростехом» планы и технологии уже сегодня с натяжкой можно назвать передовыми, а к 2024 г. они морально устареют. Корпорация IBM сообщила, что начинает выпускать чипы 5 нм. Apple пытается увеличить заказы на 5 нм чипы крупнейшей в мире тайваньской TSMC, выпустившей первые партии во втором квартале 2020 г. В проектировании микросхем российские компании готовы предложить решения, которые по функциональным показателям сопоставимы с зарубежными.
– Но для создания новых технологий нужны не только инвестиции, – говорит Иван Покровский, исполнительный директор Ассоциации российских разработчиков и производителей электроники. – На пути к рынку бревном лежат не конкуренты, а нормативное регулирование, выдуманное чиновниками. Например, для современных металлополимерных корпусов микроэлектроники ключевой барьер – устарелые стандарты, предписывающие использование металлокерамических корпусов. Эти требования из того времени, когда технологии микроэлектроники полностью подчинялись военным. Например, в США уже около 30 лет действует программа использования в военной технике коммерческих технологий. Но до сих пор российским госзаказчикам проще получить разрешение на зарубежные компоненты коммерческого назначения, чем согласовать переход российского производства на современные и экономически эффективные технологии.
Но даже если в России каким-то чудом с неизвестного года начнут массово выпускать чипы на 5 нм, это вовсе не будет означать, будто мы, наконец, нагнали мир. Дело в том, что, скорее всего, прекратит работать закон Гордона Мура, провозглашенный ученым в 2003 г.: мол, каждый год число транзисторов на одном кристалле интегральной схемы удваивается. Да, какое-то время так и было, пока в 2013 г. Боб Колвел из Intel не спрогнозировал, что закон Мура перестанет действовать в 2020 г. Почему? Потому что вычислительные устройства на элементах примерно в 11 нм уже тогда не оказывались эффективнее собратьев на элементах в 14 нм. К тому же, стоимость фабрик для производства микросхем на элементах, которые меньше лишь на 1 нм, чем у предшественника, стоили непропорционально дороже. И инвестиции в такие фабрики становятся очень рискованными.
Похоже, эра компьютеров обычных заканчивается, а эстафету принимают квантовые. Идею высказал еще в 1980 г. академик Юрий Манин, советский и американский математик, член разных академий и почетный профессор нескольких стран. Не вдаваясь в подробности, скажу лишь, что квант – неделимая порция какойлибо величины в физике: электромагнитного или гравитационного полей, звуковых волн в кристалле и даже «кванты возбуждения» некоторых людей.
Если обычный компьютер оперирует битами, значение которых только 0 или 1, то квантовый работает сразу в двух лицах: и 0, и 1. Теоретически это позволяет обрабатывать все возможные состояния параллельно. Работу таких компьютеров можно сравнить с одновременным чтением всех книг в библиотеке, тогда как обычные компьютеры – это чтение книг одна за другой. Поэтому квантовый компьютер не тратит время на перебор всех возможных состояний. Перспективы ошеломляют. Можно оптимизировать массу процессов: от медицины до машиностроения. Проектировать сложные системы автопилотов, моделировать молекулы ДНК, обрабатывать колоссальные массивы астрономических и физических данных. А также решать множество прочих задач, для которых мощностей современных компьютеров недостаточно: моделировать поведение сложных молекул для разработки новых лекарств и материалов, справляться со сложными логистическими задачами, с большими данными и многие другие.
В 2017 г. квантовый физик Пань Цзяньвэй, академик Китайской академии наук, с коллегами Университета науки и технологий Китая и Чжэцзянского университета создали самый мощный в мире на тот момент квантовый компьютер. Частота обработки сигналов у него в 24 раза выше зарубежных аналогов. Но в сентябре 2019 г. теперь уже американская Google объявила о разработке самого мощного в мире квантового компьютера Sycamore. За 3 минуты 20 сек. он справился с задачей, для решения которой классическому суперкомпьютеру Summit (IBM) понадобилось бы примерно 10 тыс. лет!
Я не нашел, чье устройство на самом деле мощнее, но дело даже не в этом. Bloomberg пишет, что соревнование США и Китая определит лидера. Ведь пока квантовые компьютеры существуют, скорее, в виде концепции, чем полноценных устройств. Сколько средств КНР вкладывает в эту сферу, неизвестно, но речь о десятках миллиардов долларов. США выделяют около $200 млн в год. Технический директор IBM Скотт Краудер предупреждал Палату представителей США: этого недостаточно, чтобы страна оставалась конкурентоспособной. Пока что по полученным патентам и заявкам Китай обошел США.
А что Россия? В конце 2019 г. в национальном исследовательском техническом университете (НИТУ) Московского института стали и сплавов (МИСиС) заработал первый прототип квантового компьютера. В рамках федерального проекта «Цифровые технологии» и нацпрограммы «Цифровая экономика» этот центр подготовил дорожную карту развития квантовых технологий по трем направлениям: вычисления, коммуникации и сенсорика. К примеру, на проект РЖД по квантовым коммуникациям обещают 19,5 млрд руб. на 5 лет, из которых 5,3 млрд выделяет РЖД. Разработки в том же направлении ведут МГУ, МФТИ, Физический институт им. Лебедева, а также недавно созданный Российский квантовый центр. Амбициозный проект на 20 млрд руб. (до 2024 года) запускает "Росатом". Цель – создание отечественного квантового компьютера. Но, сравнивая только инвестиции России, США и Китая в квант, понимаешь, что даже по «железу» нам эти две страны догонять ой как долго, если получится вообще. Ведь там национальные академии, в отличие от России, не превратили в декорации. А есть еще и программное обеспечение. Но это требует отдельного разговора.
Игорь ОГНЕВ /фото из открытых источников/
