Российским ученым есть чем гордиться в области микроэлектроники в развитии баз больших данных, в создании лекарств и материалов, а также в космических и лазерных технологиях, заявил РИА Новости президент Российской академии наук Геннадий Красников. В интервью агентству академик назвал барьеры для эволюции искусственного интеллекта и главные уязвимости нейросетей, рассказал о будущем компьютеров, работе над персонализированными вакцинами против рака, роях беспилотников, освоении космоса и последствиях изменения климата. Беседовали Владимир Сычев и Диляра Солнцева.
— Геннадий Яковлевич, какие результаты прошедшего года можно считать успехами российских специалистов в микроэлектронике?
— У нас есть много чем похвастаться — и в области электронного машиностроения, которое у нас стало активно развиваться. Наши большие научные коллективы представят несколько новых машин. По многим направлениям будут показаны результаты, в том числе и по квантовым вычислениям.
— Вы рассказали про успехи российских компаний. А как получилось, что большая часть микрочипов и полупроводников производятся на Тайване, а не у нас?
— Не только на Тайване. Достаточно большой сейчас рывок делает Китай. Южная Корея и Япония сейчас активно развиваются. А у нас до определенного периода была философия в стране: зачем у себя создавать, когда можно купить, так проще. Микроэлектроника — это отдельная отрасль, она требует совершенно другого подхода, колоссальных инвестиций. Одна чистая комната или микроэлектронная фабрика — это десятки миллиардов долларов. Это длинные инвестиции, и нужно иметь гарантированный сбыт. И государство должно активно принимать участие, потому что рыночные механизмы здесь не работают. Сегодня большие усилия предпринимаются, дела меняются к лучшему.
— Сейчас в мире активно развиваются технологии квантовых и фотонных процессоров. Они уже начинают теснить классические компьютеры?
— Каждое направление имеет достоинства и ограничения. Есть целый ряд задач, в которых квантовые компьютеры не более эффективны, чем классические компьютеры. Например, для работы с большими базами данных, что требуется для методов машинного обучения. Но весь мир сегодня ищет задачи, под которые квантовый компьютер можно более эффективно использовать. Это первая проблема.
Вторая проблема: несмотря на большие вложения и большие надежды, за последние 30 лет в области квантовых компьютеров еще ни один прогноз не оправдался — в отличие от микроэлектроники. Поэтому в перспективе это все-таки будет гибридный компьютер. В его основе — классический компьютер, но определенные задачи, которые сейчас активно ищутся, будут возложены на квантовые вычисления. Что касается фотонных вычислителей, там тоже есть определенные плюсы и минусы. Один из минусов — это не самая высокая точность вычислений. Именно поэтому сегодня эти технологии найдут приложение в методах искусственного интеллекта, где не так важна точность вычисления, и 95-99 процентов точности будет достаточно.
Основное же преимущество фотонных технологий связано с на порядок более эффективным энергопотреблением при решении определенных задач. Мы видим, что и развитие фотонных процессоров будет связано с гибридными подходами. А так в основе пока развитие "классической" микроэлектроники. Об этом мы говорили на форуме "Микроэлектроника". Обсудили, как будет выглядеть микроэлектроника в 2040-х годах, какими будут достижения с точки зрения топологических размеров микросхем, быстродействия, интеграции. И мы считаем, что темпы роста производительности, когда каждые десять лет она увеличивается в тысячу раз, сохранятся. И нас в 2040-х годах ожидает то, что производительность процессоров увеличится в миллион раз по сравнению с сегодняшней. Поэтому из этого нужно строить свои прогнозы, в том числе и по развитию искусственного интеллекта.
— Какие еще темы поднимались на форуме "Микроэлектроника"?
— Для нас, для всех специалистов, это очень важное событие. Было подготовлено более 1200 докладов по различным темам, начиная от материаловедения, электронного машиностроения, микро- и наноэлектроники, квантовых вычислений, фотонных вычислений, то есть очень большой спектр направлений. Плюс в рамках форума прошла выставка — более 130 компаний представили свои изделия и направления работы. И, естественно, деловая программа, где состоялось более 40 круглых столов, где обсуждались очень волнующие темы. Они разнообразные — начиная от научно-технических вопросов и кончая вопросами финансирования, государственной политики в сфере микроэлектроники и развитием рынков сбыта.
— А биокомпьютеры — российские ученые ведут работу над ними?
— Безусловно, работы ведутся, и в нескольких направлениях. Например, создание на основе молекул ДНК, различных белков памяти — важного атрибута любой вычислительной техники. Создаются вычислители на базе живых нейронов. Но это достаточно отдаленная перспектива. И еще нужно осознать, какие здесь будут преимущества.
— Может случиться, что рано или поздно нам придется отказаться от кремния как от основы микроэлектроники и даже транзисторы уйдут в прошлое?
— Я не думаю, что в ближайшее время, за несколько десятилетий, транзисторы уйдут в прошлое. Именно на этом и основана вся вычислительная техника — на транзисторном эффекте. Это первый момент.
Второй момент — хотя мы говорим о кремниевой основе микроэлектроники, кремниевой подложке, но фактически половина таблицы Менделеева используется для создания интегральной микросхемы. С точки зрения самого канала, по которому движутся электроны, сегодня обсуждается много направлений. Есть более перспективные материалы, так называемые двумерные материалы. Но в основе все равно будет кремниевая пластина.
— Одним из барьеров развития искусственного интеллекта является энергетическая прожорливость серверов. Работают ли российские ученые в этом направлении?
— Действительно, есть проблема в энергопотреблении. Но эта задача всегда находится в центре внимания разработчиков, и там достигнут большой прогресс. Энергопотребление уменьшается пусть и не в два раза за одно поколение, но на 30-40 процентов. Вопрос отвода тепла остается, но там сегодня есть очень много оригинальных технологических решений, в том числе с использованием новых материалов, новых конструкций.
Но проблемой остается и потребление энергии центрами обработки данных и проектами по искусственному интеллекту. Эти показатели будут расти, это тренд, и, к сожалению, от него не уйти.
Энергопотребление все больше будет смещаться от промышленности, от коммунального хозяйства в сторону создания больших дата-центров. Не только в России, но и в мире.
И, конечно, Россия ищет разные подходы, где есть дешевые, свободные энергетические мощности, и смотрит, где есть климатические условия, где можно более эффективно отводить тепло и направлять его на те же самые коммунальные или другие нужды.
— То есть ЦОДы можно переводить в условия Крайнего Севера?
— Да, абсолютно. Можно и в условиях Крайнего Севера делать большие дата-центры, если там будут энергетические мощности. Здесь перспективу имеет ядерная энергетика. Чем она хороша? C одной стороны, она относительно дешевая и надежная. С другой стороны — чем хороши дата-центры? Они работают круглосуточно. Это то, что необходимо для ядерной энергетики, которая не может постоянно менять нагрузку по сетям, это ее минус. А у дата-центров постоянная нагрузка, и с этой точки зрения ядерные энергетические установки очень комплементарно будут подходить к большим ЦОДам.
— Получается, это наше конкурентное преимущество?
— Наше конкурентное преимущество, да.
— Надо ли нам бояться искусственного интеллекта? Есть ли риски, что ИИ в какой-то момент начнет жить своей жизнью, причем так, что мы не поймем, что происходит?
— Не знаю, бояться ли, но относиться серьезно и очень внимательно анализировать уязвимости фреймворков, из которых складываются определенные языковые модели, конечно, надо. Ученые давно говорят, что необходимы правила, регламентирующие создание различных методов машинного обучения и прикладных моделей для искусственного интеллекта. Но остановить развитие искусственного интеллекта невозможно, и на определенном этапе человеку будет сложнее контролировать это развитие.
Но это должен делать другой искусственный интеллект. Мы должны такие модели создавать, когда один ИИ контролирует другой ИИ, может быть, еще третий для того, чтобы обеспечить большую безопасность для себя в этом вопросе.
— Нужен ли России собственный суверенный искусственный интеллект и как его создать?
— Есть языковые модели для искусственного интеллекта — его основа. И такие свои модели, безусловно, нам нужны. Мы здесь поддерживаем то, что в этом направлении, например, делают Сбербанк, Яндекс. А вот дальше, когда речь идет о прикладных аспектах, например, о создании лекарств от многих тяжелых болезней, то там уже должны быть более точные модели, обученные на больших базах данных. Они должны быть на порядок точнее, чем языковые модели для этих задач. Здесь мы должны иметь лучшие модели. Либо собственные создавать, либо брать за рубежом. Единственное требование — они все должны быть доверенными, то есть и защищенными, и дающими правильные результаты.
— Другим ключевым направлением сейчас является материаловедение. Над чем работают наши ученые, где сосредоточены усилия?
— Я хотел бы отметить новую тенденцию: так называемое направление цифровой химии или цифрового материаловедения, когда методы машинного обучения позволяют очень быстро — на порядки — и очень эффективно синтезировать новые материалы, в том числе и новые лекарства. Здесь просто колоссальный прорыв идет. Искусственный интеллект здесь не просто ассистент — он иногда является партнером ученого, генерирует идеи, тут же их проверяет, и они совместно работают. И у нас все передовые научные школы активно используют этот подход.
Но главное — сейчас стоит задача технологической независимости. Скажем, в материалах для самолетостроения. Наши синтетические волокна позволяют делать на мировом уровне и крылья, и фюзеляжи для авиационной техники.
У нас есть достижения в области литийионных батарей.
— Всегда интересны новости про лекарства, про медицину. Мы знаем про клинические испытания вакцин от различных видов онкологии. Что еще сейчас в фокусе?
— Сейчас в приоритете персонализированный подход, создание индивидуальных лекарств. Чтобы лечить человека от того или иного вида рака, надо, конечно, лекарства подбирать индивидуально. То есть мы должны фактически полностью расшифровать ДНК данного пациента, посмотреть протеомику, и под это подбирается лекарство. Это первый момент.
Второй момент — делать лекарство под каждого сегодня очень дорого, нужны большие объемы вычислений. И сегодня наши ведущие биологи, медики совместно с математиками, занимающимися методами машинного обучения, разрабатывают такие платформы, которые удешевляют и, самое главное, убыстряют процесс. Для начала создаются большие базы данных с результатами исследований пациентов, страдающих конкретной болезнью. Эти базы надо правильно отформатировать и как можно быстрее найти необходимые корреляции. Когда это будет поставлено на поток, мы сможем достаточно быстро и эффективно персонально под каждого человека подбирать так называемую персонализированную медицину, персональные лекарства.
— То есть сейчас идет большая подготовка к индивидуальным, волшебным таблеткам?
— Не волшебным, но помогающим таблеткам. Сейчас испытываются вакцины, например от рака кожи и других видов опухолей — и это только начало. А дальше мы ждем прорывные работы именно в индивидуальном подходе к каждому пациенту.
— Уже в скором времени?
— Здесь надо говорить о конкретной болезни и о том, как будет последовательно решаться задача ее лечения, потому что все связано, повторю, с накоплением нужных баз данных.
— В одной из наших бесед вы говорили о работе над беспилотниками, новые успехи уже есть?
— Результаты есть. Мы в широком плане говорим о беспилотии, то есть не только о воздушном и наземном, но и морском. Основной тренд — это рой беспилотников, потому что сегодня один оператор может управлять одним-двумя беспилотниками, дальше ему сложно. А мы видим, как их число растет, задача увеличивается. Поэтому много коллективов работают над алгоритмами, которые позволяют роям взаимодействовать с учетом постоянно меняющейся обстановки и иногда неполной информации, по которым они эксплуатируются. Много работ ведется достаточно успешных, эффективных.
Наши новые подходы не только сопоставимы с мировыми, но иногда и превосходят их, например, по эффективности взаимодействия и выработке стратегии для роя беспилотников.
— В наше непростое военное время нельзя не спросить и про методы борьбы против вражеских беспилотников. Тут есть что рассказать?
— Эта борьба достаточно комплексная и сложная. То есть борьба с БПЛА даже по Москве начинается не на подлете к столице, она начинается уже там, на границе СВО. На помощь приходит искусственный интеллект, машинная обработка, которая анализирует данные акустических датчиков, радиолокационных станций, видеоизображения и отфильтровывает ложные цели. Это очень важно, чтобы видеть направление движения беспилотников.
Второе — это средства поражения, они также делятся на несколько частей. Когда идет поражение, ты направляешь мощный сверхвысокочастотный импульс в достаточно локальной области.
Также высокую эффективность показало наше лазерное оружие, лазерные установки. Большие работы ведутся над тем, чтобы увеличить мощность и дальность луча, а время сопровождения лазером цели уменьшить — это тоже отдельная тема.
Другая тема — средства поражения специальными методами, когда снаряд разлетается на мелкие высокоэнергетичные осколки, и их облако поражает беспилотники противника. И классические установки, не только "Панцири", но и другие наши комплексы развиваются. В каждом направлении наши ведущие ученые, ведущие институты принимают самое активное участие.
— Предлагаю перейти к природным явлениям. В прошлом году вы говорили нам, что климат в России стал резко континентальным. Какую зиму нам ждать в этом году?
— Мы сегодня можем делать долгосрочные прогнозы, на пять лет вперед. Они не могут быть точными по дням, но в целом год охарактеризовать они в состоянии. Мы пока будем идти в нынешнем тренде — то есть увеличение тепла. В целом Россия нагревается в два раза быстрее по темпам, чем другие территории. Это будет приводить ко многим явлениям резко континентальным: будет увеличиваться число таких нехарактерных явлений, как торнадо, когда в одном месте засуха, а в другом — наводнения. И вопросы, связанные с биологическими инвазиями. Они опасны не только с точки зрения распространения растений. У нас меняется и популяция рыб в водоемах совершенно — другие нехарактерные для того или иного регионы рыбы завоевывают превосходство. И наша фауна страдает: инфекции идут с одной стороны, с другой стороны происходит совершенно другая миграция животных. С этим связано и беспокойство местных жителей, потому что раньше у них не было таких частых встреч с хищниками и с другими дикими животными. Это более сложный момент, но это характеризует изменение климатических условий.
— Пожалуй, дня не проходит без сообщений, что бурый медведь напал на людей. Наука может дать объяснение этому и может ли наука попытаться предотвратить эти ЧП?
— Безусловно, наука может это объяснить. Медведи заметны, потому что они нападают на людей, но, если посмотреть, у нас и другие животные приходят, и лисы приходят в город, и волки тоже достаточно частыми являются посетителями, иногда и тигров видим. Это связано со многими причинами — и ростом популяции, и нехваткой из-за этого съестных запасов, что заставляет медведей искать и расширять свою территорию, ареал. Поэтому здесь надо для каждого региона внимательно смотреть, насколько изменилась кормовая база, насколько увеличилась популяция медведей, что еще, кроме этого, произошло. И на этом должны основываться рекомендации. Это не столько научная, сколько техническая задача — по каждому региону может быть своя рекомендация выработана.
— Если продолжать про климат, ученые предупреждают, что в ноябре придется пик Эль-Ниньо. Как к нему готовиться?
— Об этом течении уже десятилетиями известно, и много было прогнозов. Не все они оправдались, потому что очень сложно точный прогноз давать, там очень сложные модели. Не знаю, насколько они сегодня уже просчитаны с учетом многих факторов. Там же надо в целом по Земле смотреть — соленость воды, ее температура, другие течения. То, что, будут происходить изменения, — это однозначно, весь вопрос, в какой период времени. Это отдельная дискуссия, но я бы оставил эту тему для специалистов.
— Если говорить о катаклизмах. Летом вулканологи предупредили о риске извержения супервулкана в Йеллоустоуне, что может замедлить глобальное потепление. Вот к чему готовиться в таком случае? К вулканической зиме либо к потопу, если разрушится "ледник Судного дня" в Антарктиде?
— Ученые или журналисты любят порой добавлять сенсации. Конечно, вулканическая деятельность постоянно под наблюдением, но у каждого ученого, который занимается своей областью, — свои временные факторы. Иногда пять тысяч лет считается "вот-вот". В каком-то периоде идет накопление напряжения в земной коре, есть разные сложные модели сброса этой энергии, и не всегда у ученых полная картина по всем направлениям, в том числе по этому вулкану.
— Меняется не только климат, но и сама география Земли. Осталась ли Terra Incognita на нашей планете или уже все острова открыты?
— Земля живет, вулканическая деятельность есть. Мы видим, как в результате каких-то землетрясений и сбросов напряжения у нас появляются и новые острова и другие исчезают. Это обычное явление. Также у нас еще не доисследованы морские равнины, морские глубины, где колоссальные природные богатства находятся. Дальний Восток не доисследован, там еще достаточно большие природные ресурсы находятся — это однозначно.
— Российская Академия наук участвует в создании новых учебников для школ. На каком этапе эта работа?
— Мы взяли на себя определенную миссию по созданию единых учебников для в первую очередь таких точных наук, как математика, физика, информатика, химия, биология, начиная с пятого, шестого, седьмого класса. У нас есть график, по которому мы создаем эти учебники, они уже в 2027 году должны быть опробованы. Сейчас эта работа начинается в некоторых школах, мы их смотрим с учетом замечаний.
— ЕГЭ по физике в 2027 году будет необходим для поступления в вузы уже по 37 специальностям. Это значит, интерес к точным наукам растет?
— Была проблема, когда экзамены по физике заменяли информатикой. Они совершенно неравносильны, потому что это разные науки. И сегодня наметилось определенное положительное движение. Правда, осталась еще одна проблема — по олимпиадам. Везде должен быть баланс, в том числе и по олимпиадникам. Но мы рады, что больше и больше наших ребят, которые заканчивают школы, стали склоняться к техническим наукам.
— Если вернуться к состоявшимся ученым, нашлось ли место нашим физикам, которые работали в ЦЕРНе, в проектах в России?
— Любой ученый, кто испытывает проблемы, особенно кто в ЦЕРНе работает или на других установках мегасайенс, может приехать к нам в Россию, потому что мы создаем достаточно много новых, современных установок. Большой потенциал имеет СКИФ — Сибирский кольцевой источник фотонов. Он входит как минимум в пятерку мировых ускорителей источников фотонов, где можно высокие исследования проводить в области новых материалов и структуры вещества. Хотел бы отметить еще одну особенность СКИФа. Изначально предполагалось очень много импортных компонентов для его создания. А с учетом санкций пришлось все нам самим сделать. И вдвойне приятно было смотреть, что запущен такой исследовательский центр, где более 90 процентов нашего отечественного оборудования и элементов. Также у нас в Дубне ускоритель NICA, который позволяет проводить глубокие исследования квантовых явлений в материалах. Я уже не говорю о других направлениях. Поэтому сегодня есть возможность — и многие ученые пользуются этим — вернуться к нам и заниматься на установке мирового уровня.
— Иностранцы проявляют интерес к СКИФу?
— Да, конечно, проявляют.
— Если перейти к космосу, мы хотим осваивать Венеру к 2036 году, хотим полететь на Луну — нет сдвижек или отказов?
— Пока нет. На днях мы провели очередное совещание с "Роскосмосом" в "НПО Лавочкина", где рассматривали наши спутники — это Луна-26, Луна-27А и Луна-27Б, которые мы должны уже в ближайшие годы запустить на Луну, а Луна-27А и Луна-27Б должны на полюса приземлиться. Все идет по плану. Я рад, что наши научно-исследовательские институты — Институт космических исследований, Институт астрономии — активно в тесном контакте работают с предприятиями "Роскосмоса". Мы держим все под контролем.
— Когда речь идет о дальнем космосе, то звучат два тезиса: как обеспечить передвижение и о безопасности экипажей. Но крайне важно обеспечить и устойчивость бортовой электроники. Как здесь обстоит работа?
— Естественно, требования к бортовой электронике тоже достаточно высокие, потому что она должна сразу выдерживать много факторов воздействия. И по каждому фактору есть свои механизмы, как их ликвидировать. Скажем, для гамма-излучения, нейтронного излучения — одни методы, для тяжелых заряженных частиц — совершенно другие, только дублированием схемотехнически решается. Такая школа существует: мы делаем радиационные схемы разного класса на разные факторы воздействия. На сегодняшний день на все факторы воздействия, в том числе и ядерного взрыва, наша элементная база готова.
— Последний вопрос к вам не только как к ученому в области высоких технологий, но и как к человеку, который живет в наше время: есть ли научный способ распознать мошенников и как им противостоять?
— Эта тема актуальна сегодня, но она сохранится на фоне развития техники и совершенствования технологий. И с каждым разом мошенник становится изощреннее. Если сначала СМС приходили, потом голосовые сообщения, потом уже психологи заработали, сейчас уже видеоизображение генерируется, и отличать обман станет сложнее и сложнее. Потому что будет голос фактически один к одному, как у ваших родственников: детей, родителей, жены. И видео будет более качественное, к этому надо, конечно, готовиться. У нас есть целое направление, этим занимается МВД. Они совместно с Минюстом, ФСБ, Следственным комитетом и другими службами большую провели работу законодательную, закрыли пробелы. Но все равно методы мошенников будут совершенствоваться.
Поэтому мои рекомендации — пока мобильный телефон не "научился" определять, что настоящее, а что подделка, подход только один. По крайней мере, в моей семье это так: мы с женой и детьми договорились, какие ключевые слова надо сказать, чтобы точно понять, что это они звонят или ты говоришь со сгенерированным искусственным интеллектом образом, который хотят мошенники использовать. Я рекомендую заранее договориться в семье о каких-то моментах, о которых знаете только вы и никто другой. И в случае чего, спрашивать именно это как пароль.
