Роль ИТ в создании и производстве наукоемкой продукции

Б.М. Рапопорт, к.э.н., Генеральный директор

Группы компаний «Альфа-Интегратор БААН – Евразия»

Ежегодный мировой оборот рынка наукоёмкой продукции - почти 3 трлн. долларов, что в несколько раз превышает оборот на рынке сырья, включая нефть. Из этой суммы доля России составляет всего лишь 0,3%. У США - 39%, Японии - 30%, Германии - 16%. Принадлежность отраслей экономики к разряду наукоемких характеризуется показателем наукоемкости производства, определяемого соотношением объема расходов на НИОКР к объему валовой продукции этой отрасли. Считается, что для наукоемких отраслей этот показатель должен в 1,2-1,5 и более раз превышать средний по обрабатывающей промышленности. В СССР в середине 80-х годов показатель наукоемкости отраслей экономики составлял 1-3%, а самыми наукоемкими в гражданской сфере были приборостроительная отрасль - 6,3% и электротехническая - 5,1%. В военно-промышленном комплексе(далее ВПК), естественно, самыми наукоемкими были ракетно-космическая промышленность, где этот показатель приближался к 50%; авиастроение, где абсолютный объем НИОКР был также велик, но в силу доминирования масштабов серийного производства меньше, чем в ракето- и спутникостроении, атомной и др., где затраты на НИОКР были существенно выше, чем в среднем по народному хозяйству СССР. В США самыми наукоемкими отраслями являются аэрокосмический комплекс - 19%, телекоммуникационная отрасль - 7%, приборостроение - 4,8%.

Предметом нашего анализа будет, прежде всего, ВПК, как центра сосредоточения наукоёмких отраслей, т.к. в силу государственной политики ведущих держав, в том числе и СССР, именно ВПК исторически является источником подавляющего большинства наукоемких технологий для всей промышленности России.

Несмотря на заложенный раннее научно-практический задел, созданную инфраструктуру и наличие остатков высококвалифицированного персонала на предприятиях ВПК, ситуация в отрасли критическая, и все занятые позиции на мировом рынке могут быть потеряны в течение следующих пяти лет. Причем генерация революционных технических открытий в государстве, не является гарантией их промышленного освоения и серийного производства. Эта функция определяется, прежде всего, инновационным механизмом, существующим в стране, и ее технологическим потенциалом.

Среди причин снижения конкурентоспособности предприятий российского ВПК, я хотел бы остановить внимание на проблемах качества и информационного обеспечения жизненного цикла изделий.

Позволю процитировать Б.Гейтса: в 80-е годы победить в конкурентной борьбе можно было за счет повышения качества продукции, в 90-е за счет реинжиниринга, в начале 21 столетия это возможно лишь за счёт повышения скорости обработки информации.

Отсутствие единого информационного пространства объединяющего производителей и разработчиков всех составных частей, образцов ВВТ, не позволяет сократить срок, необходимый для превращения идеи в серийное производство, также не позволяет оперативно видоизменять структуру изделия ВВТ в соответствии с планируемой экономической целесообразностью и осуществлять системную модернизацию.

По уровню развития информационных технологий, предприятия российского ВПК остановились в районе 70-80 годов, пропустив к настоящему моменту несколько этапов эволюции информационных решений. Однако маршрут технологических эволюций извилист, и как не раз показывала история, перенимая опыт и не повторяя ошибки конкурентов, можно сразу «попасть» в нужную точку технологической эволюции, сократив отставание от лидеров. Предприятия Российского ВПК могут сегодня начать создавать единое информационное пространство в соответствии с современными стандартами управления, не сталкиваясь с затратами тех же американских корпораций, которые вынуждены нести расходы на замену морально устаревшей техники и программного обеспечения.

На наш взгляд, для сокращения отрыва и достижения уровня ИТ-решений мировых лидеров, предприятиям, выпускающим наукоемкую продукцию необходима помощь государства в виде создания эффективного рыночного механизма, который позволил бы форсированно пройти процесс реновации и, в первую очередь, внедрения современных информационных технологий.

Политический статус современных государств сегодня в большей мере определяется конкурентоспособностью наукоемкой продукции и как следствие их военным потенциалом. Поэтому вопросы развития наукоемких технологий должны рассматриваться, как приоритетные при формировании промышленной политики.

Инструменты и методы проведения промышленной политики можно разделить на две группы: прямые и косвенные.

К прямым мерам государственного регулирования относятся:

- госзаказ

- налоговая политика

- реформирование естественных монополий

- целевые программы реструктуризации

- таможенная политика

- кредитование экспорта и организация лизинга дорогостоящей и наукоемкой продукции.

В качестве косвенных мер могут выступать:

- развитие банковской системы

- формирование благоприятного инвестиционного климата

- опора на интегрированные бизнес-группы (кластеризация)

- стандартизация продукции

- развитие производственной инфраструктуры

- реструктуризация профессионального образования и подготовки кадров

- реформирование госструктур и госслужбы.

Сегодня среда для развития наукоёмких отраслей в нашей стране становиться более благоприятной. Стабилизировалась политическая конъюнктура – снизились риски долгосрочных инвестиций, к которым относятся вложение в развитие науки и технологий. Относительно стабилизировался курс рубля, снизилась ставка рефинансирования. Появились достаточные инвестиционные ресурсы и первые венчурные фонды, хотя по объёмам и не сопоставимые с другими странами: в США имеется более 900 венчурных компаний, и ежегодно они вкладывают в инновационные проекты около 35 млрд. долларов. Формируется долгосрочная программа оборонного государственного заказа, что является на сегодня необходимым условием развития конкурентоспособного ВПК. Началось, хотя по нашему мнению явно с потерей темпа, формирование вертикально-интегрированных компаний в ВПК. При этом институты отраслевой науки должны войти в эти компании. НИОКР все более должен становиться не бюджетно-затратным, а целевой функцией производства. И что наиболее важно, на мой взгляд, действующее политическое руководство страны осознает свою роль в развитии наукоёмких отраслей и пытается сформулировать цели стратегического планирования развития промышленности. Все эти условия являются необходимой средой для появления наукоёмких технологий. Необходимой, но не достаточной.

Сроки создания нового изделия в авиационной промышленности очень велики: само проектирование занимает лет семь-восемь, а то и все десять, и оценивается в сотни миллионов долларов. А между тем, конкурентоспособность предприятия зависит от того, насколько ему удастся оптимизировать весь спектр процессов создания нового изделия: сократить сроки, затраты и повысить качество. Это не только проектирование, но и изготовление опытных образцов, натурных макетов, испытания, доработки по результатам испытаний, подготовка серийного производства. Американские корпорации ушли от европейцев вперёд на десятилетие в области производства истребителей, благодаря тому, что одновременно с запуском в серию базовой модели нового истребителя, за счёт более значительных инвестиций в ИТ решения, они технологически могут себе позволить сразу начинать НИОКР по его модернизации.

Развитие технологий и рыночных отношений на современном этапе выдвигает следующие требования к системе управления производственно-технологической средой наукоёмкой продукции:

- охват всех стадий жизненного цикла,

- активное применение методов моделирования, в том числе управление ценой, как независимой переменной,

- использование информации о продукции, свойственной определенной стадии жизненного цикла.

На предприятиях российского ВПК практически ничего не изменилось в организации технологий с 80-х годов, и роль высококвалифицированного персонала остается определяющей в управлении и реализации всех процессов сопутствующих разработке, проектированию выпуску и обслуживанию изделий ВВТ. В то время как на предприятиях – мировых лидерах по производству ВВТ весь жизненный цикл реализуется в единой информационной среде и в системе управления построенной на основе ИПИ-технологий.

Для реализации ИПИ-технологий необходима унифицированная линейка программных продуктов, которая позволяет в едином информационном пространстве отследить изделие с момента его зарождения в сфере НИОКР, «провести» его через весь производственный и сервисный цикл и, наконец, «распрощаться» с ним в момент утилизации. Основой этой линейки продуктов является ERP­-система, которую следует рассматривать как функциональное ядро ИПИ-технологий на предприятии. Такое представление обусловлено рядом причин.

Во-первых, на предприятиях ВПК объёмы информации об изделиях значительно превосходят объёмы информации других видов, например, связанную с административным документооборотом.

Во-вторых, даже конструкторско-технологическая информация об изделии на определённых стадиях процесса управления предприятием становится, по существу, управленческой информацией. Для примера можно сослаться на ее использование в качестве исходных данных при решении задач текущего и оперативного планирования. Только при таком подходе можно провести аналитическое сравнение между тем, что «сконструировано», что «запланировано», что «произведено» и что «сопровождается» у заказчиков. Другими словами, это единственный способ по-настоящему «управлять» стоимостью и качеством выпускаемой продукции.

В-третьих, только на основе этой информации, организованной в соответствии со стандартами ИПИ, возможно корректное решение задач управления затратами в крупных проектах, выполняемых многими предприятиями. Ведь во всем мире, и российские предприятия здесь не являются исключением, идет так называемая «бизнес-революция», когда на смену «натуральным» хозяйствам приходит тесная кооперация между всеми участниками производственного и сервисного процесса, реализуемая в концепции «виртуальной» корпорации. При этом вопросы управления «цепочкой поставок» и «цепочкой формирования цены изделия» становятся ключевыми.

В-четвертых, целый ряд программных продуктов реализует концепцию ИПИ. Среди них нужно отметить системы, поддерживающие деятельность в конструкторском и технологическом контуре (так называемые системы CAD/CAM/CAE и PDM); приложения, обеспечивающие взаимодействие с поставщиками, смежниками и заказчиками (системы управления «цепочками поставок» и взаимоотношениями с клиентами); системы аналитики, построенные на OLAP-технологиях; системы управления знаниями и персоналом, системы документооборота, а также целый ряд других продуктов. Но именно ERP-система как информационно-программный комплекс является и источником, и потребителем информации для всех других приложений.

В-пятых, нельзя забывать и о специфике создания единого информационного пространства на предприятиях ВПК. Она обусловлена, прежде всего, изменениями в организации производственных процессов в условиях, когда необходимо обеспечить сочетание крупносерийного производства с мелкосерийным и единичным под заказ.

Стандарты ИПИ становятся международными и предъявляют жесткие требования по форме к информации, с которой работают предприятия. Поэтому следует помнить, что процессы разработки, подготовки производства, изготовления, маркетинга и продажи, эксплуатации и послепродажного обслуживания и т.п. должны соответствовать, в том числе и стандартам ИПИ.

К сожалению, все чаще приходиться слышать о том, как опередившая время разработка была отвергнута Российскими предприятиями, а через несколько лет с успехом скопирована и реализована на Западе. Мы должны стремимся создать единое информационное пространство, которое позволит воплощать идеи отечественных разработчиков в жизнь, связав информационными решениями НИИ и КБ с предприятиями ВПК.

Это очень важно для предприятий ВПК, где в разработке сложных боевых комплексов участвует множество специалистов. Если они работают в единой среде, видят работу друг друга, то это позволяет избежать неувязок и ошибок еще на стадии проектирования. Существенно сокращается и количество приближений к оптимальному в широком смысле варианту. Многие процессы идут параллельно, что также способствует существенному сокращению длительности цикла создания изделия и его стоимости.

Форсированный переход на “цифру”, активное внедрение адаптивного менеджмента на основе ERP-систем, обеспечивающих базу для создания “жизненного цикла изделия”, позволят предприятиям российского ВПК не только сохранить занятую долю мирового рынка ВВТ, но и расширить ее.

Россия между прошлым и будущим – необратимость потери времени

А.С. Нариньяни, Директор по научной работе,

РосНИИ Искусственного Интеллекта

Традиция долго запрягаем, но зато быстро едем – выручает не всегда: если дом горит, то приехать можно и post factum. На любом вокзале знают: кто не успел, тот опоздал.

«Есть ли у России будущее? - ответ не так уж однозначен в результате периодических потерь лучшей части населения за последние сто лет и своеобразия очередного круга экспериментов.

Будущее, конечно, есть – но какое?

Конечно, оно тесно связано с ответом на другой вопрос: «Есть ли у России свой путь?». Вопрос, конечно, праздный, поскольку он свой у каждой большой страны и культуры, тем более с многовековой историей. Для России он праздный вдвойне по целому ряду ее особенностей: географическое положение, масштаб сочетания территории и населения, его состав, новейшая история страны, особенности культуры, естественные и интеллектуальные ресурсы и т.п.

Именно это определяет для нашей страны исходный императив: сохраниться in corpore можно только in corpore sano.

Здоровье для гигантской России означает необходимость максимальной самодостаточности вне зависимости от уровня и форм ее интеграции в наднациональные структуры. Что определяет необходимость мирового уровня чуть ли не всех компонентов структуры общественной жизни и экономики.

Возможна ли стратегия, решающая эту задачу?

Точка опоры

Естественные ресурсы

Сельское хозяйство

Легкая промышленность

…

Высокие технологии

Интеллектуальные технологии

 

Для определения такой стратегии достаточна очень простая иллюстрация:

Пространство между полюсами здесь представляет весь спектр современного хозяйства от естественных ресурсов до наиболее продвинутых высоких технологий. Горизонтальная двойная черта соответствует мировому уровню, а прогнутая интервальная кривая – текущему состоянию России.

На фоне общего кризиса нашего хозяйства мировому или близкому к мировому уровню соответствуют только концы этого спектра, опирающиеся с одного края на естественные ресурсы, которые щедро дала нам природа, и с другого – на интеллектуальные ресурсы России, еще сохраняющей потенциал одной из ведущих научно-технических стран мира.

Подтягивать всю кривую вверх одновременно – дело нереальное, даже если бы в страну вернулся тот триллион долларов, который мы заплатили за реформы.

А поскольку он «своим ходом» уже не вернется, то единственный возможный выход сегодня – это найти «направление прорыва», способное вытянуть и значительную часть остального спектра.

Как самое последнее время говорится с самых высоких трибун, очевидными приоритетами для России становятся высокие и сверхвысокие (интеллектуальные) технологии. Для определения этого направления эти технологии можно разделить на три группы:

А. Тяжелые – те, для возрождения которых требуются максимальные объемы инвестиций в капитальные вложения.

Б. Легкие – которые обходятся минимумом инвестиций.

В. Средние - занимающие по масштабу капитальных вложений место между А и Б.

К группе Б относится почти все области искусства и некоторые виды спорта. И только один сектор технологий: программных. Каким же образом легкие области могут настолько коммерчески высокоэффективными, чтобы вытянуть всю нашу экономику? Ведь каждому очевидно, что несмотря на сказочные заработки некоторых наших футболистов, музыкантов и писателей, все они вместе взятые не смогут оплатить строительства даже одной атомной станции или крупного авиационного завода.

Остаются программные технологии: как оказывается, «софт», - он даже в Индии «софт». Страна, которую еще в начале девяностых невозможно было представить на этом рынке, пару лет назад вышла на второе место в мире с оборотом в десяток миллиардов долларов в год. При этом многочисленные индийские олигархи делают свои миллиардные состояния не на нефти, как российские или арабские, а на программных ИТ.

Абсурдность этой ситуации выходит за всякие рамки: по профессиональному потенциалу Россия еще превосходит Индию в несколько раз, и, следовательно, именно для России ИТ может (и должно!) стать основной статьей национального дохода. Однако мы спокойно дарим всему миру лучшую часть наших программистов, да еще и сам отечественный программный рынок в придачу.

По данным Совета Европы, от "утечки умов" наша страна ежегодно теряет около 50 млрд. долл. В это трудно поверить, как и в то, что до 30% программных продуктов корпорации "Майкрософт" производится русскоязычными специалистами.

Зато понятно, почему доля России в мировой торговле ИТ - 0,3%, в то время как доля США - 36%, Японии - 30%, Китая - 6%.

И это все при том, что по удельному весу числа научных работников наша страна еще находится на третьей позиции после США и Японии, и в 7 раз опережает Китай.

Экстраполируя эту чудесную картину, эксперты ЦРУ определили глобальные процессы развития ИТ до 2015 г. следующим образом: Индия не потеряет лидерства в поставке ИТ-специалистов на мировой рынок, а Китай станет ведущей державой по уровню эффективности применения ИТ. … В России ИТ будут внедряться в основном в городах.

Но траектория развития ИТ – постоянно удивляет крутыми поворотами: Китай развивается такими темпами, что его выход в лидеры явно произойдет задолго до 2015 года: к концу следующего года объем ИТ индустрии КНР должен составить более 8% ВВП страны, а к 2010 г. вырастет в четыре раза.

Россия тоже выходит за рамки прогноза ЦРУ: темп роста развития мобильной связи, числа ПК, пользователей Интернета также за последние два года бьет все рекорды, например, за последний капитализация крупнейших мобильных операторов в стране чуть ли не утроилась.

Однако объем производства российского ПО, несмотря на достаточно быстрый рост, не достиг еще и полмиллиарда долларов. Подобно Золушке, отечественная отрасль ИТ ходит в падчерицах, дожидаясь фею, которая превратит ее в принцессу.

Поразительно: любая думающая о своем будущем страна от Бразилии до Малазии осознает, что ИТ жизненно необходимы для развития всех элементов современного хозяйства, начиная с его базы - энергетики, транспорта, связи, и кончая безопасностью и высокими технологиями. И все понимают, что ИТ - это еще и наиболее эффективная отрасль экономики. Просто развивающимся странам для этого не хватает кадрового потенциала, формирование которого требует времени и вложений. Но пример Индии и Китая доказывает, что страны даже с очень низким уровнем достатка населения способны совершить в ИТ «большой скачок», если сконцентрируют на этом свои силы.

В это же время Россия, занимавшая еще 15 лет назад в области ИТ второе место в мире, интеллектуальный профессиональный потенциал которой и сегодня остается огромным, пускает его на ветер, как полуграмотный купец случайно доставшуюся ему в наследство уникальную библиотеку.

Еще три года назад Президент Американо-российского делового совета Юджин Лоусон сказал в своем интервью «Известиям» (N 36 от 28.02.2001):

«Россия может пойти по этому пути гораздо быстрее, чем, например Индия, поскольку в ее распоряжении гигантское количество программистов, прекрасно разбирающихся в software… Россия может стать мировым лидером в этой области, если только дать ей шанс».

Конечно, может, но для этого ей надо хотя бы начать запрягать… С каждым годом наши шансы успеть тают: из науки и образования уже уходит старшее поколение, на котором пока еще как-то держится фасад. Потери времени достигают порога необратимости.

Для обсуждаемой темы важно выделить несколько составляющих:

Как самое последнее время говорится с самых высоких трибун, очевидными приоритетами для России становятся .

Высокие и сверхвысокие технологии как основа будущего России,

Приоритеты,

Пути к возрождению,

Программа действий.

Рассмотрим эти составляющие, кроме последней, максимально кратко.

Высокие технологии как основа будущего России

Любая отрасль складываются из производства, маркетинга, внедрения, сопровождения и утилизации, а ее основная часть – производство – из таких составляющих как:

- Организация производства

- Материалы,

- Технологии,

- Квалифицированные кадры,

- Компьютеризация (САПР, АСУ ТП и т.п.)

При этом для любой отрасли высоких технологий важным является не только качество продукции, но и темп ее модернизации. Обе эти «стороны одной медали» зависят от уровня отраслевых информационных технологий, определяющих успех и остальных слагаемых.

Конечно, все выше перечисленные факторы являются ключевыми для успеха любой отрасли. Но последняя составляющая особенно важна, поскольку именно в области ИТ у нас есть отличные шансы обеспечить уровень, намного превосходящий зарубежный если не по всему фронту, то по крайней мере по наиболее важным его направлениям. Вопрос только в достаточных инвестициях и сроках их получения, которые не должны допустить необратимых потерь времени.

ИТ становятся необходимым компонентом для всё большего числа категорий продукции высокотехнологичных отраслей: сюда относится основная часть оборонной промышленности, машиностроение, авиация и многое другое, включая те же добывающие отрасли.

Мы не все еще разрушили: постоянно слышим, что наши ракеты, турбины или боевые самолеты остаются лучшими в мире, но вот с электронными мозгами у них плохо. При этом отстают не только мозги, но и САПРы, системы управления технологическими процессами, системы поддержки работы менеджмента.

Как ни странно, но эти категории ИТ, являющиеся сегодня точкой нашего отставания, также могут стать одним из слагаемых нашего выхода в лидеры. Например, наш институт больше трех лет работал c двумя ведущими французскими фирмами группы Дассо – Dassault Aviation («Миражи» и другая авиа техника) и Dassault Systèmes (мировой лидер по тяжелым САПРам в авто и авиа строении). Последние планировали использовать нашу технологию вычислений в основе следующего поколения своей известной системы Catia, и результаты наших шестнадцати контрактов так им понравились, что они решили не считаться с юридическими рамками и просто перекупили часть наших сотрудников.

Приоритеты

Фронт любой высокотехнологичной отрасли можно грубо разделить на три категории:

- те, где мы впереди либо на мировом уровне,

- противоположный край, где мы отстаем значительно (те же ИТ систем управления),

- остальные, - отстающие, но не драматически.

Для обеспечения успеха надо в первую очередь сохранить первые и подтянуть последние там, где они являются стратегически важными.

В частности, вложения в ИТ позволят поднять первую категорию еще выше за счет как их совершенствования на основе качественно новых САПР и АСУ ТП, так и уже упомянутых интеллектуальных ИТ систем управления.

Таким образом, задача установления приоритетов сводится к тому, чтобы определить что необходимо сделать и что мы можем сделать и подчинить второе первому. При этом фиксируется ограниченный набор стратегически приоритетных целей прорыва, затем выделяется множество необходимых для их выполнения тактических целей, и, наконец, комплекс требуемых оперативных задач.

Пути к возрождению

Конечно, даже самые правильные программы не имеют большого смысла без эффективного механизма их реализации. Возможен ли такой механизм?

В своем докладе на прошлогоднем Форуме я предлагал схему такого механизма. За год мало что изменилось, - мы все еще только начинаем запрягать. Обидно, что и запрягаем–то по традиции «юзом»: например, Минсвязь за это время решила упразднить полтора десятка ИТ организаций, в том числе и Российский НИИ искусственного интеллекта, на который уже несколько лет не расходовала ни копейки. Сегодня, правда, нет и самого министерства, так «блестяще» осуществлявшего суперпрограмму «Электронная Россия». Но те же чиновники, так много сделавшие для отечественной информатизации, сидят на тех же креслах и продолжают рулить туда же.

Как и год назад мы должны ответить на два основных вопроса:

где взять средства и

как организовать соответствующие проекты.

И ответы на них остаются теми же, - поэтому придется рассмотреть его еще раз, несколько адаптируя к текущему контексту.

Поскольку ниже мы будем рассматривать ИТ-проекцию общей программы возрождения высокотехнологичных секторов индустрии, то будем условно назвать ее ИТ-21.

1. Концепция ИТ-21

Российский ИТ рынок последние два-три года стремительно растет, меняя ориентацию с зарубежных продуктов на отечественные. В стране есть сотни фирм и групп, накопивших опыт выживания в условиях новой экономики, значительная часть их работает на мировом и опережающем уровне. Эта ситуация формирует ту саму среду, которая позволит максимально эффективно использовать ключевой фактор, определяющий стратегию ИТ-21 и шансы на ее успех.

Этим фактором являются точки бифуркации, - неизбежные для всякого развития крутые повороты, резко меняющие ход эволюции. За свою более чем полувековую историю ИТ пережили много бифуркаций разного уровня, связанных с развитием как «железа», так и программирования, прошедшего через десяток крупных качественных скачков на пути от машинных команд к новейшим софтверным технологиям. Мир давно привык к этой крутой динамике, однако именно сейчас ИТ приближаются к самому крупному порогу их траектории, который радикально изменит направление ее дальнейшего развития.

Это драматическое изменение коснется всех, но такая бифуркация в технологии может привести и к бифуркации в распределении ролей на мировом рынке. Для «тяжеловесов» это глубокий кризис, связанный с коренной перестройкой огромной, уже сложившейся индустрии. А для аутсайдеров вроде нас - уникальный шанс, если мы окажемся первыми, оценившими перспективу предстоящего поворота, осознав, наконец, то еще есть возможность превратить для России приближающуюся бифуркацию в “большой скачок”.

Для реализации этого супер-шанса необходимо понимание и того, что максимальный успех ИТ-21 - не в попытке догнать лидеров, следуя в фарватере текущих мировых тенденций развития, которые себя в основном исчерпали. В его основу должны быть положены те новые принципы организации вычислительного процесса следующего поколения, которые до бифуркации являются уникальными ноу-хау, имеющими пока зарубежных аналогов.

Если от затянувшегося «запрягания» перейти к той самой «быстрой езде», то при достаточным объеме инвестиций в ближайшие два-три года в рамках ИТ-21 могут быть созданы не только качественно новое ПО, но и необходимая для ИТ-21 часть спектра компьютеров от бортовых нового поколения до мощных многопроцессорных серверов с подготовкой выпуска супер-мини и супер-ЭВМ.

2. Структура и финансирование

Организация ИТ-21 должна базироваться на трех точках опоры:

Финансовый и коммерческий двигатель, который сегодня возможен только в форме концерна, способного обеспечить достаточные инвестиции или кредиты на этапах развертывания и борьбы за рынки.

Кооперация снизу – структура ИТ-21 строится как самоорганизующаяся система: от малых и средних групп к их кооперации по согласованным целям первого уровня, и далее, к более крупным объединениям, способным координировать национальные проекты по основным направлениям; такая организация способна обеспечить сочетание мобильности малых и средних компаний с объединением их сил там, где это необходимо: долгосрочные и комплексные задачи, маркетинг, пиар, лоббирование профессиональных интересов, подготовка кадров, перспективные разработки.

Поддержка сверху со стороны государства, подчеркивающего стратегический национальный уровень ИТ-21, выступающего как гарант кредитов, один из основных заказчиков на результаты, и др.

Этот базис и распределение ролей в «опорном треугольнике» может обеспечить современной России возможность того рывка, который должен гарантировать успех ИТ-21.

Для развертывания ИТ-21 требуется весьма умеренный начальный объем инвестиций порядка ста – двухсот миллионов евро, т.е. примерно четверть того, что г-н Абрамович вложил в «Челси».

Здесь нет смысла еще раз аргументировать то, что давно всем ясно: опережающие программные ИТ остаются самым выгодным вложением венчурного капитала, многие из которых за несколько лет оправдывали инвестиции один к десяти, двадцати и более. Для ведущих российских банков и корпораций участвовать в финансировании проекта ИТ-21 – это оптимально вложить относительно небольшие деньги с высокой вероятностью сверхприбыли и обеспечить себе стратегического партнера в своей собственной информатизации.

Три направления прорыва

Поскольку речь идет о реализации качественно новых направлений, которые пока «скрыты за горизонтом», а завтра займут место единственно возможных на очередном этапе развития ИТ, то при их определении следует учесть следующие факторы:

Та глобальная бифуркация, к которой сегодня вплотную приблизились ИТ, связана с формируется качественно новая парадигма, базирующаяся на неалгоритмическом процессе управления по данным (data-driven), обладающим естественной параллельностью и недетерминизмом. Эпоха алгоритма закачивается навсегда, - в ближайшем будущем новая парадигма радикально изменит архитектуру компьютера и технологию программирования, организацию данных и сложных систем, и даже аппарат вычислительной математики.

Основные функции ИТ сегодня сводятся к

- выполнению программ,

- вычислениям,

- обработке данных и

- управлению их потоками в сетях.

Упомянутая cмена парадигмы радикально изменит выполнение программ и управление потоками данных в сетях. Таким образом, кроме этих функций надо учесть остальные два макро сектора ИТ: числовые расчеты и обработка информации на естественном языке.

С учетом этих факторов в ИТ-21 выделяются три основных стратегических направления:

А. Новая ИТ парадигма. Сегодня стоимость элементной базы позволяют производить компьютеры с любым числом процессоров, однако проблема распараллеливания программ уже три десятилетия образует непреодолимый барьер на пути широкого распространения многопроцессорных систем: разработка для них программных продуктов остается задачей, решаемой только специалистами самого высокого класса и в некоторых частных случаях.

В новой парадигме параллельность становится естественным свойством для любой ИТ следующего поколения, в частности:

для новой компьютерной архитектуры, децентрализация которой размывает границу между software и hardware и позволяет качественно преобразовать “по вертикали” весь фундамент ИТ; новый подход обеспечивает многоуровневую параллельность асинхронного вычислительного процесса на всех этажах от чипов до операционной системы и управления движением данных в сетях связи; для это особенно важно, поскольку там вопрос надежности и выживания стоит особенно остро и децентрализация аппаратных средств систем управления позволит перевести решения на качественно новый уровень.

для новых технологий программирования и операционных систем при разработке ПО любой сложности с естественной децентрализацией их функционирования.

Таким образом, мы можем оказаться лидерами в предстоящем потрясении “незыблемых основ” ИТ, при котором алгоритм и фон-Неймановская архитектура навсегда уходят в историю, уступая место ассоциативно самоорганизующемуся недетерминированному параллельному управлению по данным.

Б. Вычисления. Современная компьютерная математика – это сотни различных алгоритмических методов решения отдельных классов задач. Основой нового аппарата вычислений является один универсальный процесс, оперирующий с задачами, в которых – как и в любых реальных проблемах - частично определенными могут быть и значения параметров, и связывающие их отношения, и сама система отношений.

Новая парадигма вычислений ориентирована не на алгоритмические методы, а на модель и прямое взаимодействие со всем пространством решений. Это обеспечивает скачок в расширении спектра задач и качестве получаемых результатов. Решая задачи, для которых часто отсутствуют стандартные алгоритмы, новый вычислительный аппарат во многих случаях в десятки раз повышает эффективность расчетов по сравнению с лучшими известными методами.

Очевидно, что для российской школы вычислительной математики начавшаяся революция в вычислениях – это уникальный шанс прорыва в инженерных, финансовых и экономических расчетах на всех этапов производства, а так же новые возможности в создании систем управления сложными объектами следующего поколения.

В. Естественный язык. Это направление не уступает предыдущими двумя по важности для ИТ-21: тексты на естественном языке являются основным видом информации практически в любом виде деятельности. Поэтому обработка (а в пределе и понимание) ЕЯ-текста компьютером особенно важна для подавляющего большинства приложений ИТ. Большую роль тут играет развитие речевых технологий, приближающихся к порогу широкого внедрения: переход от текста к разговорной речи сделает взаимодействие с компьютером по-настоящему естественным.

Для это: речевая связь оператора с управляемым объектом и ИТ системами на всех этапах производства; эффективный доступ к текстовой информации и ее анализ везде, где она является необходимой.

Подведем итог: Программа ИТ-21 должна концентрироваться вокруг трех тесно взаимосвязанных направлений прорыва:

Новая, неалгоритмическая парадигма ИТ, включающая как базовые программные ИТ, так и компьютеры новой архитектуры,

Новые технологии вычислений и

Обработка информации на естественном языке.

Выводы

Для организации подъема отечественных высоких технологий и их ключевого компонента - индустрии ИТ необходима интеграция трех ключевых составляющих: концерна крупных отечественных партнеров, самоорганизация профессиональных ресурсов снизу-вверх и поддержка государства сверху .

ИТ-21 должен лечь в основу объединения сил в развитии и продвижении лучших российских технологий, расширении отечественного рынка и успешного выхода на мировой. Только это может в ближайшие годы обеспечить России доход, превышающий поступления от ее сырьевых ресурсов и послужить катализатором возрождения остальных отраслей высоких технологий.

Этот шанс уникален, - он не на десятилетия, как нефть или газ. Сегодня он еще актуален для будущего России, но обратный отсчет запущен и потеря времени приближается к порогу необратимости.

История не простит, если мы его упустим.

Применение нейрокомпьютеров – показатель развития высоких технологий в любой отрасли

А.И. Галушкин, д.т.н., профессор,

заслуженный деятель науки РФ, лауреат премии Правительства РФ

директор Научного центра нейрокомпьютеров

Развитие высоких технологий во всем мире инициирует постановку все более и более сложных задач, для решения которых необходима сверхвысокопроизводительная вычислительная техника. Как правило, для решения подобных сложных задач применяются три вида вычислительных систем:

  • персональные ЭВМ или рабочие станции с сопроцессорами;
  • многопроцессорные суперЭВМ, в том числе кластерные ЭВМ;
  • нейрокомпьютеры.

Нейрокомпьютеры – это вычислительные системы, в которых архитектура самой ЭВМ, элементной базы, системного программного обеспечения ориентированы на вычисление операций в нейросетевом логическом базисе.

Нейрокомпьютеры предназначаются для решения тех сложных задач, инициированных развитием высоких технологий, для которых применение для других типов ЭВМ неприемлемо из-за ограничения времени решения, весов или габаритов. В последние 10-15 лет количество таких задач резко выросло. При решении этих задач на нейрокомпьютерах, обеспечивается резкое повышение отношения производительности к стоимости.

Основой для построения нейрокомпьютеров является теория нейронных сетей (аналог математической логики для одно- и многопроцессорных фон-неймановских ЭВМ), и нейроматематика – новый раздел вычислительной математики, связанный с решением задач в нейросетевом логическом базисе.

Построение вычислительных систем на базе нейрокомпьютеров в значительной степени определяется разработчиками специальной элементной базы – нейрочипов, активно разрабатываемых во всем мире, как для цифровой, так и для аналоговой обработки информации. В отличие от других архитектур, нейрокомпьютеры реализуются с использование широкого круга технологий (оптические, на пластине, квантовые, не одноэлектронных схемах и т.д.).

В вычислительных комплексах нейрокомпьютеры применяются для решения широкого круга сложных задач:

  • распределение заданий в многопроцессорных вычислительных системах;
  • оценки надежности программного обеспечения;
  • ускорения потока информации в сети Интернет;
  • обработка текстовой информации;
  • в реализации нейроэкспертных систем;
  • системах защиты информации, в том числе в системах отражения атак;
  • в биометрических системах идентификации личности по различным признакам.

Особое внимание необходимо обратить здесь на создание супернейрокомпьютеров. Известный зарубежный прототип должен иметь производительность 80 петафлоп в объеме человеческого мозга, что в миллионы раз превышает возможности многопроцессорных ЭВМ. Создание образцов супернейрокомпьютеров в настоящее время предполагается совместно с Китаем (Шанхайская силиконовая долина).

Нейрокомпьютеры активно применяются в системах обработки изображений, как для решения отдельных задач (фильтрация, сегментация, скелетизация, сжатие, выделение движущихся объектов, распознавание изображений, обработки текстур), так и для решения реальных прикладных задач:

  • обработки аэрокосмических изображений;
  • распознавания номеров автомобилей и вагонов;
  • реализация виртуальной реальности;
  • обработки сканируемых изображений;
  • других задач.

Применение нейрокомпьютеров в системах обработки сигналов также касаются как отдельных операций (фильтрации, кадрирования, построения эквалайзеров), так и решения конкретных прикладных задач, таких как обработка речевой информации, обработка радиолокационных и гидролокационных сигналов, сейсмических сигналов и сигналов в системах виброконтроля.

Нейрокомпьютеры в настоящее время произвели серьезный переворот в теории управления, касающейся сложных нелинейных, многомерных и распределенных систем. Это привело к созданию нейроуправления, в котором задачи идентификации динамических объектов и построения корректирующих фильтров решаются с помощью нейрокомпьютеров. На практике это касается систем с ПИД регуляторами, систем управления роботами, систем активной виброзащиты, управления движение, гидравлическими и пневматическими системами, температурой и т.д.

Наиболее широкое применение нейрокомпьютеры находят в промышленности в тех местах, где активно развиваются высокие технологии. Это в первую очередь следующие отрасли промышленности:

  • авиация;
  • автомобильная промышленность;
  • гибкое производство;
  • горнорудная промышленность;
  • управляемые конструкции;
  • космические системы;
  • интеллектуальные здания;
  • исследование материалов;
  • металлургия (электроплавильные печи, прокатные станы, обжиговые печи, гидроциклоны);
  • механообработка;
  • химическая промышленность;
  • нефтегазодобывающая и перерабатывающая промышленность;
  • сварочное производство;
  • энергетика;
  • электронная промышленность.

Известно широкое применение нейрокомпьютеров в медицине, финансовой деятельности, научных исследования, военной технике.

Нейрокомпьютеры во всем мире широко применяются по всей номенклатуре перечня приоритетных направлений развития науки, технологий и техники. Более половины перечня критических технологий в настоящее время широко используют нейрокомпьютеры.

В течение последних 10 лет Научный центр нейрокомпьютеров предпринимал неоднократные попытки развернуть работы по конкретным применениям нейрокомпьютеров. Это в первую очередь касается следующих направлений развития промышленности:

  • космические системы
  • авиация (самолеты и вертолеты)
  • энергетика
  • нефтегазодобывающая и обрабатывающая промышленность
  • железная дорога
  • интеллектуальное здание
  • системы безопасности (биометрия)
  • военная техника, в том числе специальные технические средства для спецслужб
  • радиолокация
  • системы обработки речевой информации
  • управление дорожным движением
  • защита информации
  • робототехника
  • электродвигатели

Эти попытки внедрения нейрокомпьютеров не продвинулись дальше начальных этапов, не были завершены и поэтому не привели к эффективным результатам. С нашей точки зрения, этому имеется несколько причин:

Отсутствие информации о перспективных разработках в каждой из перечисленных областей;

Нежелание менять устоявшуюся систему, даже если она устарела;

Отсутствие средств на проведение этапа исследования и разработки или нежелание заказчика вкладывать деньги в эти этапы;

Низкая квалификация персонала заказчика.

Как следствие – отсутствие развития высоких технологий и постановок задач, сложных для обычной вычислительной техники.

Понимая это, Научный центр нейрокомпьютеров в последние годы предпринял попытки по крайней мере заполнить информационную брешь в вопросах применения нейрокомпьютеров в различных областях. С этой целью были подготовлены и опубликованы аналитические обзоры по многочисленным направлениям.

В заключение необходимо отметить, что из указанных в начале трех направлений развития вычислительной техники в мире работы по созданию и применению нейрокомпьютеров позволят сохранить приоритет российской научной школы вследствие значительной важности в них алгоритмической составляющей.

Иммунокомпьютер: перспективы создания и применения

А.О. Тараканов

Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН

В рамках данного направления нами разрабатываются теоретические и экспериментальные основы иммунокомпьютера как биомолекулярного компьютера нового типа.

Приоритет в разработке иммунокомпьютинга как нового типа вычислений на базе принципов обработки информации молекулами белков и иммунными сетями принадлежит России. Понятия иммуночип и иммунокомпьютер как новые типы вычислительных систем также впервые предложены нами (по аналогии с известными нейрочипами и нейрокомпьютерами). На мировом уровне этот приоритет признан и подтвержден публикацией нашими публикациями, а также нашим официальным участием в ряде международных исследовательских проектов Еврокомиссии, Европейского бюро аэрокосмических исследований (EOARD) и ВВС США (AFRL).

В результате, иммунокомпьютинг признан международным научным сообществом как новое направление, сопоставимое по своим возможностям с нейрокомпьютингом. Более того, нами продемонстрированы следующие преимущества иммунокомпьютинга:

Моделирование сложных динамических процессов (на примере задачи виртуального одевания) в 3 раза быстрее, чем традиционными методами;

Обучение в 40 раз быстрее и распознавание в 1.5 раза безошибочней по сравнению с нейрокомпьютингом (на примере задач экологического мониторинга и лазерной физики);

Распознавание результатов медицинской диагностики на прототипе биочипа в 10 раз быстрее, чем прямое сравнение с образцом ("маской");

Надежное и быстрое распознавание опасных баллистических ситуаций в околоземном космическом пространстве, что весьма сомнительно с использованием любых других методов;

Возможность предсказания вспышек особо опасных инфекций (на примере чумы), что невозможно с использованием традиционной статистики.

Предлагаемый иммунокомпьютер реализует одно из наиболее перспективных преимуществ иммунокомпьютинга – реальную возможность создать в ближайшие годы первый в мире полностью функциональный биокомпьютер, который, в отличие от конкурентов, будет решать не "игрушечные" или надуманные задачи (типа "задачи коммивояжера", как известный ДНК-компьютер Адлемана), а корректировать состояние иммунной системы человека. Также, иммунокомпьютер будет использован для выработки новых принципов управления коллективами биоподобных роботов (автономных, миниатюрных, мобильных).

Наши разработки фокусируются на трех основных аспектах научной и технологической новизны иммунокомпьютера:

Новый математический подход к биокомпьютингу на основе понятия формальной иммунной сети.

Новый биофизический подход к биокомпьютингу на основе белкового биочипа, который обеспечит прямой интерфейс между биомолекулярной и силиконовой компонентами иммунокомпьютера.

Первый программный симулятор фрагмента иммунной системы, управляемой компьютером.

В настоящее время нами подготовлен международный проект, который планируется подать в Еврокомиссию совместно с университетами Англии (унив. графства Кент, г. Кентербери, унив. Западной Англии, г. Бристоль) и Италии (унив. г. Катанья, Сицилия).