Бесплатный фрагмент - Индустрии XXI века

От редактора

В тридцатых годах ХХ века советским инженерам и конструкторам удалось совершить невозможное: объединившись, энтузиасты инженерного дела заразили идеями ракетостроения тысячи молодых людей по всей стране и своими разработками заложили основу для безусловного преимущества Советского Союза в освоении космического пространства и воздушном оборонном комплексе страны. ХХI век ставит перед российской инженерной наукой новые вызовы: создать прорывные технологические проекты, которые смогут выдержать конкуренцию на мировых рынках, которых пока еще нет или они на начальной стадии формирования. И тем самым повторить успех глобального технологического лидерства России. С мая 2015 по июль 2016 года в России состоялся цикл лекций «Индустрии XXI века», направленный на популяризацию инженерных профессий и инженерно-технического образования через демонстрацию передового российского опыта в сфере новых производственных технологий. Для более чем 2000 слушателей проект «Индустрии XXI века» стал возможностью для
встреч с ведущими инженерами, руководителями предприятий, конструкторских бюро и инжиниринговых центров, руководителями научно-исследовательских проектов, которым удалось создать и реализовать проекты мирового уровня. Старшеклассники, студенты, молодые ученые и технологические предприниматели смогли узнать об интересных деталях прорывных научно-технических разработок, обсудить, каким видят будущее
«звезды» отечественной инженерной науки, эксперты-визионеры, работающие в области технологического развития и новых индустрий, авторитетные представители институтов развития, поддерживающие инженерно-технологические проекты. Всего в рамках проекта состоялось 22 лекции, которые прошли в Москве и Екатеринбурге на ключевых деловых и отраслевых российских форумах. Соорганизаторами проекта выступили Российское технологического агентство, Открытая технологическая академия и Агентство стратегических инициатив при поддержке Российской венчурной компании (РВК) и Открытого университета «Сколково».

Спикеры проекта

март 2015 — июль 2016 года

«Индустрии XXI века»: российские инженеры о прорывных технологических проектах и о будущем

«Мультиагентные технологии для управления ресурсами в реальном времени». Петр Скобелев, д-р тех. наук, вице-президент по информационным технологиям ОАО «РКК «Энергия», ведущий научный сотрудник ИПУСС РАН, профессор СГАУ и САМГТУ.

«Основные направления инновационного развития высокотехнологичных отраслей промышленности». Михаил Погосян, генеральный директор ОАО «ОКБ Сухого».

«Интеллектуальный карьер. Миф или реальность?» Дмитрий Клебанов, директор по развитию «Вист групп (Вист майнинг технолоджи)».

«Опыт создания высокотехнологичных изделий в России». Герман Суворов, директор по развитию ООО «Инжинити».

«Новые грани высоких технологий, или Проекты, приближающие будущее». Игорь Глухов, директор по продуктам и технологиям ОАО «Т-платформы».

«Цифровая индустрия. Миссия выполнима». Владимир Пирожков, основатель мультиотраслевого центра промышленного дизайна и инноваций ASTRAROSSA.

«Телеробототехника и виртуальная реальность в реальной жизни XXI века». Александр Рыжов, сооснователь, исполнительный директор «Авиан Телероботикс».

«Эпоха информации. Квантовый скачок». Владимир Трещиков, генеральный директор ООО «Т8».

«Как создать САПР нового поколения». Андрей Андриченко, генеральный директор «SDA Solution».

«Компьютерный инжиниринг и цифровое производство». Алексей Боровков, проректор по перспективным проектам СПбПУ имени Петра Великого, руководитель инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга».

«Цифровое проектирование — основа успешного создания и реализации проектов». Виталий Ермолаев, канд. тех. наук, заместитель генерального директора — директор офиса EРС проектов группы ОМЗ.

«3D биопринтинг: на передовой третьей индустриальной революции». Юсеф Хесуани, исполнительный директор «3D Bioprinting Solution».

«Как за полгода сделать машину, которая поразит мир». Максим Кузин, основатель, генеральный директор ОКБ «АТОМ».

«Новые методы компьютерного дизайна материалов». Артем Оганов, российский теоретик — кристаллограф, химик, физик, материаловед.

«Умные беспилотники Геоскан». Алексей Семенов, генеральный директор ГК Геоскан.

«Квантовый центр. Технологии будущего». Руслан Юнусов, генеральный директор Российского Квантового центра, кандидат физико-математических наук.

«Профессии будущего. Логика НТИ». Песков Дмитрий Николаевич, директор направления «Молодые профессионалы» АНО «Агентство стратегических инициатив по продвижению новых проектов».

«Опыт разработки и внедрения на территории РФ современных паровых турбин для парогазовых технологий». Алексей Култышев, главный конструктор ЗАО «Уральский турбинный завод».

«Разработка инновационных продуктов для сетей SMART GRIDS в России и мире». Сергей Бензорук, заместитель генерального директора по разработкам ЗАО «ГК «Таврида Электрик».

«С3D Toolkit — история создания и выхода на мировой рынок геометрического ядра из России». Олег Зыков, директор С3D Labs, дочерней компании АСКОН.

«Реалии и перспективы лазерной обработки материалов». Сергей Горный, директор компании «Лазерный центр г. Санкт-Петербург», кандидат технических наук.

«Авторобот КамАЗ». Сегей Назаренко, главный конструктор по инновационным продуктам, руководитель проекта «Энергоэффективные А/М КамАЗ-2020».

Благодарность

Команда Открытой технологической академии выражает благодарность Агентству стратегических инициатив, АО «РВК» и Открытому университету Сколково, а именно: Лукашиной Варваре, Кульбятской Наталье, Ахметжановой Резеде, Мякочиной Юлии, Дирюгиной Елене за плодотворное сотрудничество в рамках проекта «Индустрии XXI века», за помощь в решении организационных вопросов, за поддержку и совместные мозговые штурмы, в результате которых появлялись интересные идеи. Мы выражаем признательность каждому спикеру за участие в проекте и уделенное время, за открытую, прямую и честную беседу с участниками и слушателями проекта «Индустрии XXI века». Каждая лекция — это уникальная история успеха, которая вдохновляет и мотивирует смотреть в будущее, раскрывает интересными моменты процесса создания прорывных продуктов и технологий. Мы благодарны всем участникам, которые нашли время и посетили лекции проекта, а также тем, кто присоединился к нам и смотрел видеозаписи выступлений на портале Открытой технологической академии и на канале в YouTube. Ни один проект не может быть реализован без сплоченной команды, поэтому — Кайсин Дмитрий, Константинова Екатерина, Кайсин Константин, Мустафина Оксана, Антонова Елена, спасибо вам!

Мультиагентные технологии для управления ресурсами в реальном времени

20.05.2015
МОСКВА, пространство коллективной работы Агентства стратегических инициатив «Точка кипения»

Меня зовут Скобелев Петр Олегович, я вице-президент «РКК Энергия» по информационным технологиям, а также ведущий научный сотрудник Института проблем управления сложными системами РАН и профессор СГАО и Самарского Политеха.

Сегодня мы поговорим о новом направлении, которое сейчас только еще выходит на авансцену. О направлении по разработке и применению мультиагентных технологий для управления ресурсами в реальном времени. В первую очередь я, знаете, хотел бы начать с такого, может быть, немножко неформального пролога и сказать два слова о том, что, конечно, мы все видим, как вокруг жизнь становится все более сложной. И сложность эта проявляется часто в нелинейности. Мы получаем совсем не то, что мы ожидали. Иногда в негативном плане, а иногда и в позитивном. И для того, чтобы при этом решать возникающие новые сложные задачи, собственно, и появляются мультиагентные технологии, то есть природа, источник, откуда они берутся и появляются на рынке, — это растущая сложность окружающего мира. А сложность как бы является главным драйвером, который заставляет эти технологии развивать и двигаться вперед. Драйвером, в котором ключевыми понятиями, новыми, становятся как-то не очень близкие нам слова, связанные с самоорганизацией, эволюцией, катастрофами, осцилляциями и так далее. Но все, что мы видим с вами вокруг, окружающий мир, похоже, что это все оттуда. Итак, пролог: сложность, сложные системы и нелинейность.

А рост сложности, он, в общем, сейчас очевиден многим. И это видение связано, наверное, с изменением формации. Мы с вами, эволюционируя от аграрного общества, перешли к промышленному, и теперь постепенно переходим в информационное общество с присущими ему цифровыми технологиями. Если раньше, в аграрном обществе, очень важными в нашей жизни были дороги, которые связывали города, то теперь для нас ключевыми становятся сети, и в первую очередь Интернет, связывающий между собой все больше людей, бизнес и теперь уже машины.

Я прочитал совсем недавно в британских источниках, что в прошлом году впервые количество проданных гаджетов, смартфонов, сотовых телефонов превысило за год количество проданных зубных щеток. Это очень, мне кажется, серьезный факт, который помогает нам судить о тех изменениях, которые происходят.

Два слова о том, как вообще мы пришли к тому пониманию и той деятельности, которой сейчас активно занимаемся. Вначале, как всегда, было слово, и я сам в это время закончил Куйбышевский авиационный институт и работал в Самарском филиале ФИАН, где мы строили довольно сложные программные системы для управления лазерами в реальном времени, снимали температуру, давление, резали металлы, строили тонкие интерферометры и так далее. И уже в наших системах было ясно, что объекты — линзы, призмы и так далее — как-то между собой должны взаимодействовать более активно. У них есть ограничения, эти линзы не любят эти лазеры и так далее.

Когда я услышал про то, что вообще приходит время самоорганизующихся систем, мне стало мгновенно ясно, почему мы испытываем трудности в написании сложных программных систем. Стало ясно, куда дальше, наверное, будет двигаться наука, которая сейчас называется computer science. Я как-то влюбился в эту идею, мне она ужасно понравилась. Это то, что как раз в сложных системах называют бифуркация. Неожиданно траектория системы вдруг изменяется, хотя, казалось бы, для этого нет никаких оснований. И я тог-да понял, что, наверное, в своей жизни буду заниматься этим направлением.

Но напомню, в те времена были Dos-компьютеры, и то, чтобы что-то параллельно на одной машине делать, было невозможно себе представить. Еще не было Windows в том виде, как мы это понимаем, синий экран и так далее.

Но с тех пор прошло много времени, и мы что-то смогли сделать в этом направлении, как нам представляется, и теперь мы всегда отмечаем 15 июня. Нам кажется, что это день рождения нашей Самарской школы мультиагентных систем. И вот поэтому, когда меня попросили написать ключевые вещи, которые очень важными оказались в жизни для меня, таким событием стала вот эта удивительная лекция.

После этого, как вы знаете, началась перестройка, и пришлось как-то зарабатывать деньги путем программирования. И через некоторое время нам удалось открыть компанию, которая начала сначала работу для мультиагентных систем для электронного правительства.

А потом удивительным образом мы потихонечку начали делать вместе с Георгием общие проекты. И в 2000 году, так получилось неожиданно, создали компанию в Англии. Как это было? Очень интересно, в то время начались первые FP, по-моему, 5-проекты, где можно было формировать консорциум в Европе. И тогда Европа финансировала вот эти общие проекты. И мы начали подавать какие-то предложения, я позвонил Георгию, он сказал: «Слушай, подожди, но там очень много надо готовить документов, давай, может быть, попробуем, откроем компанию?» И это проще, у нас есть какие-то потенциальные клиенты, кто мог бы быть заинтересован. Так мы решили и потом написали предложение и послали на 3 страницах, и послали его, по-моему, в 10 фондов разных, из них 7 ответили нам согласием на то, чтобы сделать какой-то первый транш инвестиций. И мы продали 12,5% компании фонду и получили первые инвестиции, на которые начали делать подобные разработки в области мультиагентных технологий. И довольно быстро цена этой компании начала расти, мы выполнили ряд крупных проектов, о некоторых из них я сегодня постараюсь рассказать. Одновременно, поскольку приходилось решать новые задачи, была защищена одна из первых диссертаций по мультиагентным системам.

А дальше, через 8 лет, подняв 5 очень крупных проектов, я вынужден был уйти из этой компании, которую мы же и основали. Разойдясь во взглядах на бизнес с топ-менеджментом. И это была, с точки зрения теории сложных систем, полная катастрофа, потому что пришлось бросить компанию, в которой уже в то время работало 180 человек. Компания, которая прошла в оценке от 3 с половиной миллионов до почти 64. И начать практически все заново.

И тогда здесь, в 2010 году, удалось создать компанию «Разумные решения», которая в 2013 году была впервые признана одной из самых лучших инновационных и быстроразвивающихся технологических компаний в нашей стране по Pricewaterhouse и Coopers. И потихонечку начался экспорт этих продуктов в разные страны. А в 2014 году уже вышла в Англии наша книга на тему этих систем, появились аспиранты. Случилась первая защита, и совершенно неожиданно пришло предложение от «РКК Энергия» стать вице-президентом для того, чтобы тот центр информационных технологий, который есть, постараться превратить в современный центр интеллектуальных технологий, который мог бы создавать подобного рода продукты для аэрокосмической промышленности. Вернемся теперь к тому, с чего мы начали.

Давайте рассмотрим, в чем же состоит сегодня проблема управления ресурсами и что дает решение этой задачи нашим реальным клиентам, пользователям, заказчикам и так далее. Совсем недавно вышел обзор фирмы, хорошо вам известной IBM, которая анкетировала тысячу директоров самых крупных корпораций на предмет того, как они оценивают изменения существующих условий в бизнесе. И большая часть из них ответила, что два фактора, которые больше всего тревожат, — это как раз рост сложности в части принятия решений и рост динамики, динамики принятия решений в ходе реализации процесса управления. Я не буду здесь все перечислять, вы это хорошо видите на экране. Сложность обусловлена в данном случае целым рядом факторов, которые все отмечают, — это неопределенность, событийность, ситуативность и так далее. А также динамика, высокая динамика, динамика, которая, прежде всего, заставляет вас реагировать на всевозможные непредвиденные события, такие как появление нового важного заказа, отмена или задержка в реализации уже существующего, появление новых ресурсов, наоборот, исчезновение новых и каких-то ресурсов. Будь то грузовик, будь то сотрудник, будь то поезд и так далее.

И вот эти изменения, эти вызовы требуют появления новых методов и средств для поддержки процессов принятия решений в реальном времени. Анализируя эту задачу и сталкиваясь с практическими вызовами, мы приходим к следующему пониманию требований, которые предъявляются для решения такого рода задач. Это, конечно же, ситуационный подход, то есть мало говорить о многокритериальности, она есть всегда. Это и сроки, и деньги, и риски, и качество услуг, и так далее. Но очень важно еще понимать, что приоритет у этих критериев тоже может меняться в ходе работ. Если вы как компания набрали себе заказов на год вперед, то теперь вас могут интересовать, например, новые инновационные идеи, решения и так далее. А в существующих системах, как правило, такого рода решений нет, а, тем более, когда ситуация еще имеет двойственный смысл. У вас планируются, например, рабочие в цехах, но рабочий выполняет норму за полдня в пятницу, а потом берет заказ на то, чтобы сверхурочно делать в выходные, хотя этот заказ не лежал на критическом пути. Это та реальность, с которой мы сталкиваемся. Плюс, конечно, те самые события, о которых я уже сказал. Поступают срочные заказы, меняются приоритеты, ну и так далее.

Вы видите событие, которое, как из пушки, пробивает наши планы, и мы не успеваем эти планы распечатать и прикрепить к стене, как они уже поехали, начали меняться. И, конечно же, сейчас с развитием информационных технологий все более востребованным становится полный цикл управления. Мы говорим не о пакетных системах, когда вы что-то посчитали, выдали результаты и забыли, а о системе, которая работает у вас на плече. То есть она всегда активна, она не только строит план, но она и старается его выполнять, а если есть время, еще и оптимизировать этот план и, естественно, согласовывать с пользователем решение по перераспределению ресурсов через, например, мобильник.

То, куда мы идем здесь, — это, конечно, обучение из опыта. Если я пять раз на рабочего распределил микронную операцию, пять раз появился брак, в шестой раз лучше этого не делать. По крайней мере, надо было бы спросить менеджера, руководителя и так далее.

Вот несколько примеров тех задач, которые мы пытаемся решать. Вот представьте, у вас 500 грузовиков на дороге и 100 заказов приходит в день, и нужно выбрать из них самые сладкие для бизнеса, то есть самые прибыльные, остальные перепродать третьему флоту. Такова постановка задачи. Или управление фабриками, у вас есть сменно-суточное задание, которое вы каждый день строите для ваших рабочих, и кто-то задержался, кто-то, наоборот, ускорился, материал пришел или не пришел, от этого зависит, как в муравейнике, вы должны перестраивать планы работ, цепочки поставок.

Работаем сейчас над проектом, в котором 1800 магазинов, которые продают напитки, и спрос на эти напитки, естественно, непрерывно меняется. Он зависит и от погоды, и от мероприятия, от футбольных матчей, от многого, многого другого. Но и не только такие краткосрочные есть задачи, а, например, управление грузопотоком международной космической станции, где 3500 грузов борются за то, чтобы быть вовремя доставленными на орбиту. Это управление поездами, и сегодня я немножко расскажу о проекте, который мы делаем, Москва — Санкт-Петербург. Управление проектами и целый ряд других задач, которые лежат вот в этой области современного управления, ресурсами в реальном времени.

Почему же все-таки мультиагентные технологии? Чтобы начать рассказ и объяснить, почему это происходит, я хотел привести цитату замечательного академика Коновалова, президента химического общества в России, который в своем выступлении о супрамолекулярной химии (это новая химия, которую совсем недавно открыли, между неорганической и органической химией) сказал: «Слабые, но множественные силы творят чудеса». Вот это то, что нам хотелось бы, чтобы делали мультиагентные технологии.

А как все это развивалось? Начало было в 1970-м году положено, и мультиагентные технологии появились на стыке объектно-ориентированного программирования, искусственного интеллекта, телекоммуникации и параллельных вычислений. Вот это четыре нити, которые неожиданно сошлись в одном месте в одно время. Первоначально и довольно долго базировались на логике, а постепенно стал появляться наш подход, который сейчас часто в литературе называется Bio inspired. И я не очень знаю, как это можно перевести на русский, вдохновленный биологией, наверное, да? Но на самом деле речь идет не только о биологии, а затронуты, на наш взгляд, очень мощные фундаментальные механизмы, которые мы видим в окружающей природе. Это, прежде всего, Илья Пригожин в химии, то есть это Нобелевская премия в 1978 году за открытие автокаталитических реакций. И нам все больше кажется, что те процессы, с которыми мы имеем дело сейчас, в наших системах интеллектуальных, очень-очень напоминают эти процессы. Марвин Минский, который написал замечательную книгу под названием The Society of Mind. Работа мозга как работа постоянно конкурирующих и кооперирующихся между собой агентов мысли. И, конечно, Артур Кесслер в биологии, изучавший долгие биоценозы исходя из понятия холонических систем. Мы сегодня о них тоже немножко поговорим. И, видите, на стыке этих направлений возникают те самые ключевые слова: самоорганизация и эволюция, синергетика, нелинейная термодинамика, коллективный интеллект. Первое применение было в е-коммерции, всякие аукционы разные и так далее. Сейчас это все больше логистика, извлечение знаний и многое другое. А, конечно, будущее — это Web intelligence и интернет вещей.

В чем же идея главная? На этом слайде мы показываем основные отличительные черты или характеристики такого рода систем. Но если говорить просто, то отличие от объектно-ориентированного программирования, казалось бы, не очень велико — объект становится автономным. Что это значит? Автономный объект, программный объект, я имею в виду программы. Речь идет о тех программах, которые работают на серверах или в компьютере вашем и так далее. Программный объект становится автономным. Что это значит? Это значит, что его нельзя вызвать, как раньше вызывали программу. А его можно только о чем-то попросить, а он согласится это сделать или откажет вам, не потому, что он вредный или что-то еще не так, а потому, что он уже дал обязательство другим программным объектам или человеку, пользователю. И для того, чтобы выполнить ваш заказ в этих условиях, он должен что сделать? Он должен передоговориться. И вот, казалось бы, такое вот простое понимание, что существуют автономность, возможность и необходимость коммуницировать для того, чтобы согласованно принимать решения, на наш взгляд, — абсолютный ключ и, вообще говоря, сдвиг парадигмы в области информационных технологий. Потому что это ведет нас от традиционных, монолитных, жестко организованных, последовательных, линейных программ к сообществам программ, которые базируются на принципах самоорганизации. А если еще и рискнуть, то, можно сказать, и эволюции. То есть они еще и будут меняться в ходе своей работы. И вот это становится ключевым.

Давайте посмотрим с другой стороны. Есть много замечательных математических проблем, которые традиционно решаются комбинаторным путем. Мы сделали системку небольшую, которая решает подобную задачу совершенно другим путем. Речь идет о задаче о восьми ферзях, она очень понятная: есть 8 на 8 поле, нужно поставить ферзей так, чтобы они не били друг друга. Человечество потратило довольно большое время на то, чтобы отыскать варианты, 36 всего комбинаций существует, вы можете это в Википедии посмотреть. Но хорошо, да, и это решалось комбинаторным всевозможным поиском и так далее. А что если сделать по-другому: давайте каждому ферзю дадим программного агента, и этот агент будет заведовать тем, чтобы ферзь не был под боем, и как только он определяет, что он под боем, два ферзя должны между собой договориться о том, кто сделает уступку. Давайте даже не будем вести сложных переговоров, а для начала они могут монету бросать, предоставлять друг другу возможность уйти. И что будет? Мы построили такую систему, и эта система ищет решение за очень короткое время. Вы даете любую ситуацию на входе, и она тут же начинает двигать ферзями, точнее, ферзи начинают двигаться, уходят от ударов, попадают на новый удар, снова решают все конфликты, снова удар… И поразительное дело, за 3, 4, 5 ходов, как правило, ситуация уравновешивается. То есть достигается некий локальный такой, оптимальный баланс, который дает решение. А если решение не найдено, целиком и полностью новое решение, то, ну хорошо, она оставляет ситуацию и говорит: «Ну, слушай, я вот сделала все что могла, а ты дальше, человек, давай сам доиграй ситуацию». То есть возможность еще интерактивно доиграть ситуацию.

Казалось бы, просто. Но эта технология при этом работает таким образом, что «а давайте сейчас введем коней для примера, давайте другие фигуры», — и ничего страшного, работает. Мы потратили столько времени, 150 лет для того, чтобы понять с ферзями. За сколько же мы поймем, сколько еще времени понадобится на то, чтобы понять с ладьями, конями и другими? А такого рода система дает решение. Естественно, она дает не все решения, она дает одно решение, но то, которое в этой ситуации приемлемо. И это очень важная особенность, это избавляет нас от комбинаторного перебора, который пожирает время в ходе сложных вычислительных задач.

Уже есть определенная классификация агентов, и есть простые совсем, реактивные агенты, есть Smart, есть intelligent, есть true intelligent, уж совсем по-честному интеллектуальные. На этой шкале, как бы справа, — это уже виртуальные персоналии, личности, с которыми можно поразговаривать, мы в этом классе не работаем. Мы работаем со Smart agent, которые обладают тремя очень важными вещами: автономность, коммуникация и мониторинг, прежде всего. И вот сейчас мы немножко залезаем в онтологии и так далее для того, чтобы дать возможность работы с предметным знанием.

Уже более 30 компаний на рынке вот за 25 лет, да? И более 150 университетских обзоров были выполнены достаточно серьезно. Вот некоторые примеры из одного из обзоров. Ну, конечно, NASA было первым, наверное, в плане развития и применения подобного рода систем, но, тем не менее, в этих обзорах и мы проходим, сделав для «РКК Энергия» систему для управления грузопотоком. Это, прежде всего, было в космосе и в энергетике. Далее начало развиваться в логистике. И здесь и Air liquide America, и Southwest Airlines, и целый ряд других мощных компаний, которые уже реально заинтересовались этим технологиями, реально делают продукты, реально их применяют, и огромное количество европейских проектов.

Если вы посмотрите на FP-5 программы, то найдете без труда очень много. Я вот здесь выписал просто некоторые, которые связаны именно с разработкой адаптивных систем управления ресурсами, по близкой нам теме. Главное что при этом? Конечно же, вопрос состоит не просто в том, что давайте сделаем самоорганизующуюся систему, а, конечно, главный вопрос — какие принципы закладываются в этих системах?

Давайте поговорим немножко о моделях, методах и алгоритмах, которые при этом применяются. Весь класс этих задач в математическом плане оказался очень близок к тому направлению, которое сейчас называется Distribution problem-solving, то есть распределенное решение задач. Представьте себе, вы сталкиваетесь с проблемой, например, железнодорожных расписаний, вы не можете сразу решить эту проблему. Что вы делаете тогда? Какой подход вообще нужен? И что на практике люди делают? Они разбивают эту сложную задачу на подзадачи и пытаются решить каждую из них по отдельности, а потом, получив эти решения, пытаются их объединить.

Обычными средствами это не так просто сделать, и здесь возникает как раз снова мультиагентная технология: она помогает уступками, взаимными компромиссами нащупать некоторый оптимум. И вот сейчас стало развиваться направление, которое условно называется «виртуальный рынок» и холонические системы, где основную роль играют агенты заказов и ресурсов, которые между собой постоянно ведут некоторые переговоры по принципу, близкому к аукциону. Это называется Contract Net. Принимает решение, в итоге формирует некий коллективный баланс интересов, как это сейчас называется — консенсус. Фактически все решения принимаются мультиагентной системой в консенсусе, что очень важно.

Нами в свое время была разработана концепция потребностей и возможностей, которая как бы накладывается на идеи «виртуального рынка». И что здесь главное? Выделяется четыре или пять базовых агентов, классов, плюс еще связывающие их агенты потребностей, возможностей, которые ведут себя в каком-то смысле как плюсы-минусы, или как мальчики и девочки, постоянно как бы во взаимодействии находясь. И в результате план или сложное расписание системы строятся как некая конкуренция и кооперация между двумя классами вот этих постоянно борющихся и кооперирующихся друг с другом агентов. В каком-то смысле это как Инь и Ян. То есть одна частица, которая знает, что она хотела бы, а вторая частица, материальная, которая может это выполнить. И постоянная связь между ними, пересмотр целей формируют ту самую самоорганизацию.

Нам кажется, это очень важно для понимания будущего в области вообще искусственного интеллекта. Ведь мы раньше как все считали? Что искусственный интеллект построится как? Что это будет блок индукции, блок дедукции, еще какие-то блоки, память огромная, какой-то суперкомпьютер, и в нем каким-то чудом начнется такой искусственный интеллект. В каком-то смысле он будет собран, как машина ВАЗ на конвейере, да? Но, на наш взгляд, это не так. И интеллект возникнет как самоорганизующаяся система из взаимодействия очень маленьких, но очень интересным образом взаимодействующих между собой агентов, которые будут формировать такой интеллектуальный резонатор. Усиливая решения друг друга и помогая добиваться вместе таких результатов, которых каждый по отдельности из них не может добиться. Это то, что сейчас называется эмерджентным интеллектом.

В дорожной карте Европейского сообщества мультиагентных разработчиков есть такая замечательная фраза, что, к сожалению, эти системы находятся в зачаточном, в эмбриональном состоянии пока. На наш взгляд, то направление, в котором мы работаем, как раз целиком ориентировано на изучение, развитие и применение такого рода нового класса интеллектуальных систем, базирующихся на этой концепции эмерджентного, или вспыхивающего, интеллекта. Постараюсь показать, так сказать, один только слайд с формулами, просто чтобы вы чуть-чуть почувствовали, о чем идет речь.

Мы пытаемся строить эти системы сейчас таким образом, что они должны знать свой идеал, у системы должна быть цель, у каждого агента должна быть своя цель. Грузовичок маленький хочет быть все время загруженным, заказ хочет быть выполненным в короткий срок с минимальным риском и так далее. Каждый из них имеет свое представление о будущем, о цели. И вот система, сравнивая текущее положение каждого из них и идеал, измеряя разницу, помогает фактически минимизировать отклонение от идеала текущих состояний. В каком-то смысле система пытается добиться счастья для всех агентов, которые есть. Влияя на определенные, так сказать, мерила этого счастья, можно, соответственно, сделать более приоритетными определенного рода грузовики или заказы и, соответственно, добиться такого баланса. При этом у каждого из агентов представление об этой удовлетворенности свое, потому что, меряя разницу между тем, где он находится, и куда он хочет, мы это видим. А также есть функция бонусов и штрафов, которая помогает понять, сколько будет дополнительно виртуальных денег получено за продвижение к цели.

И это очень важно, потому что одним из ключевых принципов в этой системе становится метод компенсации. Мы его называем методом сопряженных взаимодействий, где агенты компенсируют друг другу ухудшения. То есть, если какой-то агент занял хороший слот времени в расписании, который его чрезвычайно устраивает, а другому этот слот еще важнее, то он должен оплатить первому уход с этого слота на какое-то другое, менее интересное для него положение. И тогда получается, что все решения очень эластичны, и система может в реакции на события более гибко перестраивать планы.

Вот маленький пример, который объясняет эти принципы. Вот представьте: было 3 грузовика и 3 заказа, и пришел новый заказ, такой большой, и много времени требуется, видимо, достаточно интересный для систем. У каждого из них появляется свой агент. И агент нового заказа начинает разговор с агентами грузовиков и находит, что третий грузовик для него лучше всего подходит по каким-то соображениям (может быть, он как раз в этом городе, где нужно подобрать груз). Но грузовик имеет у себя заказ №3, который уже занимает часть этого слота, о котором мы сейчас говорим. И тогда начнутся переговоры: можешь ли ты сдвинуться влево или вправо? можешь ли ты перейти? В худшем случае, если агент этого заказа все равно, так сказать, удовлетворен и не готов перейти, агент грузовика имеет право его вытолкнуть со своего груза с определенной компенсацией.

А что происходит в самоорганизующихся системах? Ничего страшного, просто этот заказ выходит заново на виртуальный рынок внутри системы и начинает бороться за другие грузовики, чтобы теперь там, располагая некой суммой компенсации, возможно, компенсировать кому-то уход. И в результате такого рода переговоров, например, договаривается, что заказ №1 на грузовике подвинет.

Смотрите, что произошло, удивительно, да? Мы разобрали два локальных конфликта, которые позволили нам вытянуть некий глобальный оптимум внутри такого рода систем, при этом встал новый заказ, именно так, как он хотел. А заказ №3 вынужден был ухудшиться, и заказ №1, но главное решающее правило в том, что сумма этих ухудшений оказалась меньше, чем сумма тех плюсов, которые привнес новый заказ.

На эту тему у нас есть патент, и мы называем это методом сопряженного взаимодействия, лимитом компенсации. Сейчас он довольно сильно уже, так сказать, развился. Как это работает в реальных системах? Это не один агент, не два. Посмотрите, для грузовиков это могут быть агент, клиент, который заботится о том, чтобы его все грузы, этого клиента, правильным образом были спланированы и исполнены. Это агенты кафе или грузовика, который в свою очередь порождает агентов заправки или техобслуживания, да. Или еще более интересно, агенты водители.

Например, вот, в одной из компаний из Екатеринбурга мы столкнулись с ситуацией, когда у них очень много водителей, которые из Белоруссии, которые очень ответственные, порядочные, хорошо ездят, и компания из Екатеринбурга их нанимает. Но при этом возникают новые условия: нужно обеспечить возможность, чтобы эти водители хотя бы раз в месяц оказывались дома, и желательно, когда это позволяет сделать небольшой крюк от определенного заказа. Тогда есть возможность вместо того, чтобы иметь таких агентов на доске почета, стимулировать тех, у кого меньшее число ДТП, и тех, кто вовремя всегда привозит, чтобы они могли чаще приезжать домой. Такого рода изменения в существующих движках, которые делают компании типа SAAB, «Айджистик», «Айлок», в принципе невозможны. И за счет такого рода вещей, что и здесь делается не так просто, но если вы это делаете, то качество вашего расписания становится сравнимым с расписанием, которое делают люди.

Соответственно, это все приводит к определенным архитектурам программных систем, где в центре, несомненно, мир агентов, в котором реализуются переговоры, которые могут интегрироваться из базы с обычным интерфейсом пользователей и так далее. Пользователи наши могут и не знать, что там работают агенты, — это обычный интерфейс системы, но системы, которая работает по событиям. И поэтому, как правило, всегда у нас появляется очередь событий, в которой отражается информация о том, что вот пришел новый заказ, вот поломка ресурсов и так далее. А сейчас это развивается в области гомеостатики, когда не мы уже смотрим, слушай, вот здесь чтото такое, дисбаланс в этом расписании, а когда система сама видит, что расписание сложилось отличное с точки зрения качества и прекрасное с точки зрения прибыли, но довольно рискованное. И тогда есть возможность подтянуть ниточки по рискам там, где наиболее рискованные заказы, сделать их менее рискованными, возможно, за счет потери некоторой части прибыли или нарушения сроков, балансируя этими показателями.

И в результате получается, что в подобного рода самоорганизующихся системах решение не приходит одномоментно, оно выстраивается в ходе переговоров агентов. Фактически система сама себя вытягивает за волосы, стартуя от самого грубого простейшего решения и постепенно на каждом шаге улучшая через механизмы самоорганизации, улучшает свое состояние.

Что очень интересно, тогда можно провести измерения внутри системы. Можно измерить ее гибкость, эластичность, адаптивность. Смотрите, предположим, какой-то показатель системы, прибыль, например, или качество доставок в системе грузовиков доросло до определенного максимума, и вдруг в этот момент количество ресурсов в системе резко изменилось. Например, какой-то грузовик сломался или еще чтото случилось, ДТП или какое-то другое событие, которое выключило нам этот грузовик. Что происходит в этот момент? Агент грузовика посылает сообщение всем тем агентам грузов, которые на нем едут, и говорит: «Ребята, я вам обещал, но я не могу теперь», — и агенты грузов пробуждаются и начинают просто искать себе новое размещение. Что в этот момент происходит? В этот момент заказ, оказавшийся без связи, приходит в состояние хаоса, а был порядок, потому что они сидели на этом грузовике. В системе временно как бы повышается уровень хаоса и CPI падает, потому что теперь эти заказы не доставляются в срок. Но через некоторое время система постепенно, один за другим, начинает размещать эти заказы, и этот показатель снова начинает расти и достигает определенного максимума, после которого это решение осциллирует к нему.

И получается, что мы за счет этой адаптивности решаем задачу. Если бы такой системы не было, с обычным оптимизатором мы ничего не сможем сделать, этот план не будет выполнен. Здесь получается по-другому, что мы спасли за счет адаптивности вот такую ценность систем дельты Y, а вот дельта Z не смогли, потому что, ну а как, если у нас должно было быть 10 грузовиков, осталось 9 или 7. Что получается тогда? Смотрите, система за дельта t, время переходного процесса, смогла вытянуть столько, сколько могла путем вот такой самоорганизации, и логично предположить, что можно определить, разделить вот эту дельту ценности, которая привнесла систему на дельту t переходного процесса, и получить характеристику, которая называется адаптивность. Очень адаптивная система быстро реагирует на события, вытягивает максимум ценности. Менее адаптивная делает это дольше, например, или спасает меньше ценности, которую мы хотим принести компании. На наш взгляд, это просто мера интеллекта этой системы.

Но с другой стороны, такого рода системы — это как острая сталь, с ней надо обращаться умело, и есть много вещей, которые привносят массу сложностей при работе с самоорганизующимися системами. Это мощное оружие, иногда очень, особенно в условиях постоянных изменений в реальном времени. Очень трудно понять, насколько вы далеки от оптимального положения. В какой-то степени решение зависит от последовательности событий, то есть она чувствительна к тому, в каком порядке выстраиваются события; если он меняется, то вы можете получить другой результат теоретически. Есть эффект бабочки с явной нелинейностью, то есть маленькое изменение на входе вдруг приводит к сильным изменениям на выходе.

У нас был такой случай интересный, когда вы, представьте себе, опытный диспетчер по грузоперевозкам, очень похожий на диспетчера аэропорта, он такой же загруженный, у него масса удивительных особенностей в голове, он смотрит на расписание, говорит: «Нет, вот здесь неправильно, вот эти заказы нужно на другой грузовик». И система позволяет вручную перебросить. Но что происходит? Груз перебрасывается, оживает его агент, который говорит: «Ребята, я теперь еду с вами», другому грузовику. Тот смотрит доставку и так далее и говорит: «Тогда мне нужно изменить маршрут», меняет маршрут, при этом он обязан своим уже едущим на нем агентам груза сказать, что у нас изменился маршрут, тогда они пробуждаются, пересчитывают свои параметры экономические по времени и так далее, и обнаруживают, что кому-то из них стало невыгодно ехать на этом грузовике. И тогда этот груз переходит на другой, а за ним этот процесс начинает повторяться, и тогда еще два груза решают уйти, потом еще 4, и возникает цепная реакция, в результате которой из одного равновесия система переходит в другое. И когда диспетчер видит это: «Подожди, как так? Тут я тронул один груз, а она все пересчитала!» Это правильно, потому что вы просмотрели поверхностно, вы не поняли, что есть зависимость между грузами, и система доиграла просто за вами ваше решение. Это то, что на языке сложных систем называется катастрофой, то есть сильная перестройка расписания в ответ на, казалось бы, совершенно незначительное изменение. Но, тем не менее, с такими феноменами приходится иметь дело. Мы пытаемся и это решать.

Мы сейчас пытаемся услышать музыку самоорганизации. Мы ищем разные способы, чтобы через некоторую когнитивную графику или когнитивный звук нащупать подходы, как можно пользоваться и упростить работу с подобного рода сложными системами.

Теперь мы переходим, собственно, к приложениям. Да, мне хотелось бы немножко рассказать, какого рода проблемы мы решаем и чего на самом деле удается достичь за счет перехода к реальному времени, потому что в этом суть. Можем ли мы за счет перехода к управлению в реальном времени что-то сэкономить, повысить прибыль, улучшить качество поставки и так далее. И на наш взгляд, это главное, только ради этого стоило стараться, потому что в чем состоит смысл принятия решений в реальном времени? В том, что вы принимаете решение, в котором качество и эффективность решений зависит от самого момента времени. Чуть-чуть задержались — и у вас уже простой, а чуть-чуть поторопились — и у вас ресурсы стоят, и они едут. И вот нащупать эту тонкую грань и добиться баланса, наверное, самое главное, что нужно при решении подобного рода задач.

Так получилось, что мы начинали когда-то с танкеров. Это большой флот, сорок кораблей, которые представляли в целом 10% мирового вообще флота. Вместо того, чтобы конкурировать, из них образовали такой траст, и это довольно сложная задача, потому что нужно при планировании учитывать множество факторов, в том числе: в какие порты и под каким флагом могут заходить, где они должны заправляться, по какой цене, как погода в океане влияет на это планирование. Наконец, удивительно было узнать, что эти танкеры не могут войти в Суэцкий канал, потому что они слишком большие. Они останавливаются там, они выгоняют нефть в бункер, из бункера по трубе она идет на другой конец этого канала. Они поднимаются, проходят там, снова загружают в себя нефть и двигаются дальше. Известно все, даже то, сколько при этом теряется или воруется нефти. Соответственно, расписание строится с учетом флота, заказов, маршрутов, танкеров, даже конкурентов, потому что агенты, в смысле капитаны кораблей, по бизнес-процессу обязаны докладывать о том, где и какие танкеры конкурентов видят они в других портах.

Нашей целью и результатом, самым главным, было то, что за счет вот такого оперативного планирования мы экономим на каждый танкер не менее чем 3 дня в году. Это довольно большая сумма, порядка 150 тысяч (цена 1 дня простоя), плюс, что, наверное, было самым главным — знания диспетчерские о том, как планировать подобного рода вещи. Это бесценный ресурс организации, и впервые ресурс этот был как бы формализован, и была сделана система, которая в автоматизированном режиме помогает людям планировать. А ценность этих знаний очень велика, и знания эти уникальны. И нам кажется, что это, наверное, самое главное, или один из самых главных результатов. В результате система окупилась меньше чем за шесть месяцев.

Удивительная задача у нас была связана с грузопотоком Международной космической станции, где три с половиной тысячи наименований грузов борются за то, чтобы быть вовремя доставленными для космонавтов. Причем речь не идет о каких-то второстепенных грузах, а это вода, топливо, воздух и другие очень важные ресурсы. И надо учитывать очень много, в том числе и остатки, которые находятся сейчас на корабле. Соответственно, была разработана некоторая структура, в которой вынужденным образом было сделано несколько планировщиков. И вот вы видите некоторые экраны, где мы строим программу полета, сначала планируя, какой экипаж, сколько человек. От этого зависит потребление и воздуха, и воды, и продуктов питания и так далее. И дальше строим план по грузопотоку, показывая, когда все эти грузы целесообразно подвозить на «Прогрессах» или «Союзах». Вот такие балансы строятся, из которых мы понимаем, что сейчас должно быть на станции. Тоже довольно понятный измеримый результат, который, прежде всего, связан с тем, что удается снизить трудоемкость построения плана. Когда у вас в плане три с половиной тысячи грузов, и они все друг с другом взаимосвязаны, и они все каждый день меняются, это очень важная вещь.

Другой пример, другое приложение — это задача про смену, про суточное управление рабочими. Представьте себе цех из 100 рабочих, это может быть такой большой 5-этажный дом, в котором имеется определенное число станков, налажены техпроцессы, есть материал, из которого делают заготовки, а потом и конечный продукт. И, соответственно, нужно выполнять заказы вовремя, в срок, и делать это с определенным качеством, ну, естественно, минимизируя все возможные риски. Задачу нам директор поставил следующим образом: есть инструментальный цех, которой в каком-то смысле является черный дырой. В нем работают чрезвычайно квалифицированные люди, но много работы, и все другие цеха постоянно жалуются, что вовремя что-то не сделано и так далее. Не могли бы вы попробовать применить свою систему для решения подобной задачи? Мы начали этим заниматься, этот проект был одним из первых больших проектов. Построили систему, которая загружает структуры изделий, в данном случае это может быть пресс-форма какая-то и так далее. На каждой операции есть последовательность из техопераций, в каждой операции есть требования к рабочим, какой рабочий с какими умениями, навыками нужен для выполнения этой операции. И наличие такого рода системы позволяет быстро, на лету строить планы, видя, как одна операция зависит от другой. Если что-то случилось с этой операцией, мы сразу понимаем, распространяем волну, перепланируем другие операции, стараясь вытянуть ситуацию насколько возможно и минимально ударить по другим проектам. Эта система выиграла неожиданно такой довольно почетный приз на Soft-tool — 2011. Но что самое интересное, что удалось посчитать, что могут примерно экономить нам 80 человек, которые вовлечены в процесс оперативного планирования, порядка 1000 нормо-часов в месяц, что примерно, вот, выражается в определенной сумме, которая помогает быстро оценить, насколько такого рода система дает результат и окупает.

Очень характерный интересный, сложный пример — это управление железнодорожным транспортом. Здесь мы решали задачу, связанную с управлением «Сапсанами» Москва — Санкт-Петербург, но что значит управление «Сапсанами»? Управление «Сапсанами» означало управление 800 поездами и 49 станциями, не только скоростными, но и пассажирскими, грузовыми, электричками, специальными ремонтными поездами, хозяйственными и так далее. Довольно плотное расписание. Нам было дано примерно ключевых 5 критериев, по которым мы планировали. Когда мы заканчивали проект, у нас уже было 84 критерия (ограничений и предпочтений). Например, нельзя планировать «Сапсан», когда навстречу движению идет открытый поезд с материалом типа щебенки, потому что мощный воздушный поток подхватывает камни и бьет окна в этом «Сапсане». Это примеры крупиц диспетчерских знаний, которые очень много дают, потому что тогда изменяется планирование поездов. По событиям мы перестраиваем расписание за 30 секунд, если возникают новые проблемы, например, участок пути требует ремонта, мы соответствующим образом перестраиваем расписание поездов.

Еще один интересный проект, который пока не вошел в промышленную эксплуатацию, — Нир, создание согласованных планов для группы истребителей. Это тоже очень сложная задача, которая должна принимать во внимание такие трудно формализуемые факторы, как вооружение, ситуация, типы задач, которые должны решаться, и целый ряд других, которые вы здесь видите. То есть мы, естественно, имеем некоторую карту, трехмерную, по которой пытаемся понять, какое есть оснащение у того или иного самолета, и, соответственно, выстраиваем и маршрут для группы, согласованный с действующими самолетами, и рассчитываем для каждого из них все возможные риски, с учетом ПВО и каких-то других факторов. Такая система сейчас уже сдана, и мы надеемся, что с помощью нее будет сделан большой шаг для развития группы, скажем, беспилотных летательных аппаратов. Это могут быть и квадрокоптеры, и беспилотники самые разные. Мы сейчас ведем работы в этом направлении.

Очень интересный проект в этой области — это рой спутников. В последние десятилетия на рынке спутников происходят невероятные метаморфозы, невероятные изменения. Все привыкли к тому, что спутник — это большой многофункциональный объект весом за пятьсот килограммов: тонна, полторы, может быть, две тонны. Он многофункциональный, как правило, и очень дорогой, делается он очень долго, 5–7 лет. Но сейчас в Америке появилась новая доктрина. Доктрина, по которой время между постановкой задачи и запуском спутника не должно вообще превышать 10 дней. И в ответ на это нужно что-то делать, и весь мир сейчас повернулся к тому, чтобы создавать малые спутники. Сейчас уже есть спутники весом меньше килограмма, то есть миниатюризация достигла такого уровня, что позволяет иметь сенсоры, камеры, процессоры, память и еще ряд всевозможного оборудования и так далее для того, чтобы управлять такого рода спутником. И возникают очень интересные задачи, но они все автономные. Мы каждой из них, как ртутью, каждым шариком, управляем по отдельности. Вот и возникла идея, немецкие университеты и компании были, наверное, лидерами в этом деле, первые работы примерно 5 лет назад появились. А нельзя ли из них создать рой, самоорганизующейся рой? Это удивительная идея, которая нас чрезвычайно захватила. То есть мы просто начали в порядке частной инициативы делать первый прототип на эту тему, которым сейчас, наконец, заинтересовались наши крупные разработчики спутников. Что получается? Предположим, мне нужно изучить какой-то район, я со своего сотового телефона или через центр посылаю запрос, его принимает первый спутник, который смотрит, может ли он эту выполнить задачу, видит, что он может выполнить только часть (например, это дистанционное зондирование Земли с точки зрения экологии или пожаров в деревнях, в лесу и так далее). И тогда он оставшуюся часть задач пересылает соседям и просит их: «Ребят, вы не можете решить задачу до конца, потому что я могу отсканировать только первую часть квадрата, а вы бы вторую или третью и так далее?» И каждый из них смотрит, и он заинтересован, потому что каждый получает за это определенные средства, и по системе как бы пробегает волна, в ходе которой спутники между собой договариваются о том, кто какую часть работы будет делать. И затем получают результаты и доставляют его на Землю.

Для этого мы строим теперь уже такие системы, которые описывают задачи и предметную область, например, разрыв трубопровода или пожар в деревне и так далее. Некоторым образом это моделируем, задавая разные орбиты группировок, параметры спутника. Один может выполнять зондирование видимого диапазона, другой может быть тепловизором, для того, чтобы понять, что это пожар. Один из видимого диапазона может позвать того, кто понимает в тепле, и тот ему подтвердит или не подтвердит решение. Соответственно, между двумя спутниковыми системами возникает диалог, который представлен на этой картинке, который очень близок к тому, как раньше мы строили одиночные мультиагентные системы. Теперь речь идет о том, что на таких переговорах может быть построено взаимодействие нескольких мультиагентных систем. При этом мы можем построить зону видимости. Выстраиваем, в конце концов, план в распределенном его таком виде. Наше дело в первом проекте было сделать просто симулятор, который бы показал, чем распределенные системы лучше, чем централизованные. И результат очень интересный, потому что мы показываем, что планирование в реальном времени позволяет охватить большее количество целей, причем сделать это более быстро и эффективно. Это очень интересно для подобных систем, потому что малые спутники менее надежны и могут часто выходить из строя, что требует их перезагрузки, корректировки и так далее. Посмотрите, это время зондирования, а здесь — количество выбывших из игры спутников, то есть мы поставили задачу зондирования, а потом убиваем спутник один за другим. И система все равно пытается перестроить и самоорганизоваться так, что пусть за большее время, но все равно выполнит задачу.

Вы видели уже в примерах с грузовиками, и с железной дорогой, и с другими нашими приложениями в железнодорожном транспорте, что мы начали от одиночной мультиагентной системы переходить к системам систем, в которых несколько мультиагентных систем взаимодействуют друг с другом. И эта простая идея позволила нам примерно полтора года назад выиграть большой IP-проект вместе с семью лучшими европейскими университетами, которые занимаются мультиагентными технологиями, и еще несколькими компаниями, очень интересный проект с Airbus и EADS, матерью Airbus. Предположим, у вас есть планировщики разных цехов, и в одном что-то случилось. Зачем нам всякий раз ходить наверх и просить кого-то поправить? Пусть они между собой договариваются, как раньше агент с агентом, пусть теперь один планировщик с другим договаривается, одна система с другой системой. Причем одна самоорганизующаяся договаривается с другой самоорганизующейся о том, кто кому уступит и когда будет делать ту или иную часть заказа, и постарается при этом сделать это так, чтобы показать, как они влияют еще и друг на друга.

Показать эволюцию самоорганизующихся систем — это то, что на сегодняшний день никто в области мультиагентных систем пока не смог продемонстрировать. Мы работаем сейчас в этом направлении, очень надеемся получить скоро первый результат. Совершенно очевидно, что если мы двигаемся вот к такому распределенному интеллекту, то вещи, которые сейчас планируется делать в интернете вещей, могли бы быть не просто вещами, а могли быть умными вещами, у каждой из которых встроена внутрь способность к планированию, реагированию на события, перестраиванию плана, тому самому адаптивному контролю результата. Таким образом, мы приходим от простого интернета вещей к smart internetal things — умному, интеллектуальному интернету вещей, где вещи договариваются и согласовывают свои планы. Это в нашем понимании следующий шаг, который очень востребован для большого числа приложений: интеллектуальный город и транспорт, и интеллектуальная медицина, и роботы, и рой беспилотников.

И что также для нас очень важно, мы проводим сейчас небольшие эксперименты, в которых видим, что те же самые принципы могут позволить решать не только задачи, связанные с управлениями ресурсов, но и выйти за рамки этого направления и применять эти технологии для управления большими данными. Например, для извлечения знаний, кластеризации, распознавания образов и так далее, понимания текста и решения множества других задач, которые раньше было невозможно решить в силу отсутствия вот такого рода методов и средств, позволяющих решать сложные задачи на базе принципов самоорганизации, присущей живой материи.

Ну, и в заключение несколько слов. Наши первые заказчики, которые взяли на себя риск и начали с нами вместе делать первые системы, — я хотел бы поблагодарить их за это, и всегда стараюсь это делать. Почему, собственно, эти заказчики рискнули, пошли на эти разработки в кооперации с нами? На наш взгляд, в сухом остатке, есть целый ряд преимуществ, которыми обладают подобного рода системы, и, прежде всего, они позволяют решать сложные задачи автоматизации, распределения, планирования, оптимизации и контроля ресурсов в одной системе, что является основой для повышения продуктивности и эффективности, для быстрой реакции на события. Есть еще целый ряд преимуществ. Нам кажется, что это новая платформа, основа новой платформы для управления предприятиями XXI века. Стали выходить первые наши публикации. У нас вышла книжка в Англии в прошлом году, которую мы писали фактически 25 лет, и сейчас мы уже на середине, мы почти сделали русский перевод, и, я надеюсь, что в этом году, может быть, появится и русская книга.

Наконец, выводы. На наш взгляд, мультиагентные технологии — это очень новое и перспективное направление, в котором наша страна могла бы иметь отличные перспективы, потому что для этого нужно писать хорошие программы. Для этого не требуется ни нефти, ни газа, а можно добиваться результата в этой очень новой индустрии цифровых технологий. Мультиагентные технологии, как было показано, уже сегодня используются для решения абсолютно реальных прагматично-практических промышленных задач и дают существенные результаты. На 15–40% это серьезное повышение эффективности, но одновременно это и огромное поле для решения широкого спектра очень интересных, творческих, передовых научных исследований, которые гарантированно дадут компаниям, университетам и другим заинтересованным сторонам возможность участия в самых передовых грантах, разработках и Европы, и Америки, и других стран. Все это говорит нам о больших перспективах применения мультиагентных технологий для создания интеллектуальных систем нового поколения для самого многообразного приложения. Спасибо за внимание.

Основные направления инновационного развития высокотехнологичных отраслей промышленности

24.06.2015 
МОСКВА, пространство коллективной работы Агентства стратегических инициатив «Точка кипения»

Добрый день! Я, наверное, хочу сказать, что мне вообще интересно все, что связано с подготовкой кадров и со связью процесса подготовки кадров, и вообще определение приоритетов в том, что должно обеспечить прогресс. В конце концов, люди обеспечивают прогресс. Сегодня, я считаю, взаимосвязь процесса подготовки кадров и тех новых задач, которые стоят перед промышленностью, — это очень важный процесс.

На просьбу рассказать о своем каком-то движении, я хочу сказать, что, наверное, это такой очень сложный вопрос. Я скажу несколько слов. А потом, если у вас возникнет желание что-то уточнить, я готов уточнить. Во-первых, я считаю, что мне повезло несколько раз. Один раз, когда я выбрал авиастроение как отрасль. Поэтому я считаю, что это очень технологичная и очень творческая работа. Весь мой жизненный путь подтвердил мне это. Хотя я все время говорю студентам Московского авиационного института, что если вы не увлекаетесь этой областью деятельности, то лучше авиацией не заниматься. Достаточно сложная сфера. Здесь можно получать удовольствие, если вы живете этим. И здесь не очень интересно, если для вас это какой-то такой посторонний процесс.

Второе. Мне повезло, что я проработал практически большую часть своей трудовой карьеры в фирме Сухого. С моей точки зрения, это особая атмосфера творческого коллектива, который всегда перед собой ставит новые задачи. Если смотреть, где я был наиболее счастлив, то я был наиболее счастлив в фирме Сухого. Это среда, где люди помогают друг другу добиваться результата. В фирме Сухого есть особое отношение к молодежи, молодежи там доверяют. И я начал свою трудовую карьеру с отдела проектов. Фирма Сухого — единственная авиационная фирма страны, где в отдел проектов брали выпускников Московского авиационного института, брали выпускников вузов. Во всех других фирмах, чтобы человек попал в отдел проектов, который занимается комплексной завязкой проекта, нужно было, чтобы человек приобрел жизненный опыт и, собственно, уже на базе этого опыта пришел заниматься какими-то новыми перспективными разработками. В фирме Сухого считалось по-другому. Считалось, что когда человек приобретет жизненный опыт, он будет достаточно консервативен для того, чтобы идти на какие-то новые технические решения. Поэтому, безусловно, опытные люди должны работать в отделе проектов, и они должны вносить какой-то разумный консерватизм, само конструкторское бюро внесет свою долю консерватизма, но важно, чтобы молодежь стремилась к каким-то новым задачам, стремилась реализовывать новые возможности. Поэтому это особая школа, которая, с моей точки зрения, показала эффективность такого метода работы и такого метода привлечения молодежи. Вот, наверное, та основа, которая была заложена. В фирме Сухого достаточно много доверяют молодежи, и я достаточно быстро двигался по карьерной лестнице. Я стал начальником бригады, которая занималась модификациями самолета Су-27. То есть я работал в бригаде истребителей, когда пришел. Это была самая динамичная, самая интересная работа. Я пришел в 1978 году на преддипломную практику. И это был момент, когда Су27 создавался. Был большой объем задач. И у нас была возможность себя как-то проявлять.

Потом я был ведущим по корабельной модификации этого самолета и на этой работе как-то продвинулся, и стал уже руководителем бригады конструкторов. Через три года я стал руководителем отдела проектов. Уже вел все проекты, не только проекты, которые вела истребительная бригада. Дальше, через достаточно короткое время я параллельно был главным конструктором экспериментального самолета с крылом обратной стреловидности, который называется сейчас «Беркут». И надо сказать, что мы решили достаточно сложную технологическую задачу в тот период, когда уже финансирование научных исследований существенно сократилось. Потому что первый полет «Беркута» был в 97-м году. И это уже был период российской истории нашей страны.

Если говорить о моей работе уже в качестве руководителя компании «Сухой», то она была нацелена на несколько приоритетов. Она была нацелена на приоритеты, связанные с развитием базового семейства самолетов. Мы продвигали на рынок не тот продукт, который у нас есть, а мы продвигали на рынок то, что рынку требуется. И поэтому мы в короткие сроки сделали модификации самолета, которые расширили его функциональные возможности. Это такие модификации, как самолет Су-30МКК, Су-30МКИ. Мы реализовали ОКР по самолету Су-34. И за счет этого в течение 20 лет это был самый успешный экспортный продукт, который реализовывался нами в рамках военно-технического сотрудничества с зарубежными странами. Сегодня вместе с лицензией за 20 лет, с 1991 по 2010 год, мы произвели, по-моему, более 600 самолетов. Это достаточно по объему для того, чтобы обеспечить развитие фирмы.

Параллельно с этим мы смотрели на новые проекты, которые должны обеспечить дальнейшее развитие направления военной авиации. И нам базе тех работ, которые мы вели по «Беркуту», мы заложили проект пятого поколения. Этот самолет сегодня проходит испытания. И параллельно мы ведем переговоры с нашими индийскими коллегами по их участию в этом проекте. То есть мы развивали то направление, в котором традиционно была сильна фирма Сухого, направление военно-авиационной техники, которое было главным направлением ее деятельности. Параллельно, с учетом того, что рынок менялся, стратегия компании «Сухой» предусматривала и диверсификацию в сторону семейства гражданских самолетов. На сегодняшний день ситуация на мировом рынке авиационной техники кардинально изменилась. В 1960-е, 1970-е годы прогресс и развитие авиастроения определяла военная авиация, и когда я заканчивал институт, все лучшие выпускники Московского авиационного института стремились работать в фирмах, которые занимались военной авиационной техникой. И где-то до начала 1980-х годов более 50% мирового рынка авиационной техники занимал рынок военной авиационной техники. На сегодняшний день рынок гражданской авиационной техники является приоритетным рынком для авиастроения. И сегодня в значительной степени именно гражданская авиационная техника начинает определять технологический прогресс отрасли. И в этом плане мы понимали, что оставаться в стороне от технологического прогресса мы не можем. Поэтому был целый ряд проектов. Проект «Сухой Суперджет 100» сегодня всем хорошо известен, это такой принципиально новый продукт, который был создан на базе современных цифровых технологий и сертифицирован по российским и по международным стандартам. И сегодня продвигается нами на мировой рынок. Главная цель, которую мы перед собой ставили, — не пытаться продвинуть на рынок то, что у нас есть, а пытаться понять требования рынка и адаптировать наши продукты под рынок. Поэтому, когда мы говорим о перспективах технологического развития, безусловно, они тоже должны быть в первую очередь связаны с требованиями рынка.

Этот слайд заимствован у Агентства стратегических инициатив. Они тоже попытались под новые рынки нарисовать такую комплексную картину, какие технологии и какие отрасли будут определять развитие, какие направления развития. Я, безусловно, считаю, что самым главным фактором развития должны быть рынки, должен быть анализ того, на каких рынках мы собираемся доминировать, на каких рынках мы собираемся занимать заметные позиции и какие требования предъявляют эти рынки к той продукции, которую мы должны продвигать на рынок. И если говорить об отраслях, то я считаю, что и авиационная промышленность, энергетика, топливо-энергетический комплекс в значительной степени являются такими локомотивами технического развития.

Авиационную промышленность я поставил на первое место не потому, что считаю, что это единственный локомотив, просто я лучше знаю эту отрасль. Но энергетика, топливно-энергетический комплекс, IT-индустрия — это те направления, которые будут определять конкурентоспособность на традиционных рынках. И мы сегодня говорим о том, что кроме этих направлений есть интенсивное развитие каких-то новых рынков. Но, тем не менее, я считаю, что традиционные отрасли индустрии в значительной степени будут влиять на экономическое развитие страны. Говоря о приоритетах, я считаю, что приоритеты должны обеспечивать решение трех задач: экономика должна расти; второе, мы должны обеспечить безопасность страны и ее населения; и, третье, мы должны обеспечить условия жизни населению такие, которые бы позволяли делать и жизнь, и работу здесь комфортными.

Комплексной отраслью, с моей точки зрения, которая будет определять развитие, является сельское хозяйство, такие отрасли, как ракетно-космическая промышленность, судостроение, автомобилестроение, охватывают тоже достаточно серьезный сегмент рынка.

Какие технологии нужны, чтобы быть конкурентным на этих рынках? Интегральные технологии. Сегодня вообще рынок интеграторов. И я считаю, что нужно ставить сначала интегральные задачи, привязанные к рынку, а потом уже разбивать их на конкретные направления активности, которые, собственно, обеспечат достижение успеха в этих направлениях.

Первое — это интеграция авионики, интеграция систем самолета. Сегодня все системы стали цифровыми. Если мы говорим о новых продуктах, которые есть на рынке, то нет ни одного продукта, который бы не отвечал этим требованиям. Если вы умеете объединять большое количество информации, которую вы получаете от цифровых систем, вы в этой части будете конкурентоспособны.

Второе принципиальное направление — сегодня невозможно быть конкурентоспособным на рынке, если вы не управляете жизненным циклом изделия на всех этапах его развития. Если в процессе разработки вы не знаете, сколько будет стоить этот продукт, не знаете, как его будете обслуживать. Это принципиальное требование сегодняшнего рынка. Двадцать лет назад такого требования не было. Разработчик, по крайней мере, в социалистической системе, отвечал только за технические вопросы. Жизненным циклом управлял Госплан, который параллельно заказывал серийное производство, параллельно думал о том, каким образом обеспечить выделение средств для обеспечения обслуживания техники.

Следующей ключевой технологией является сервис, работа с большими объемами данных в процессе послепродажного обслуживания авиационной техники. Сегодня сервис из вспомогательной функции превратился в один из ключевых факторов конкурентоспособности. И это тенденция, которая дальше будет только усиливаться. И надо сказать, что здесь есть опять большое направление для развития.

Следующее — моделирование. Это связано опять со всеми отраслями, и вот эти все требования технологические касаются всех направлений развития индустрии. В моделировании на сегодняшний день мы имеем такие возможности супер ЭВМ, которые позволяют решать существенно большее количество задач расчетными методами. И за счет этого сокращать циклы разработки, повышать их качество. Это тоже ключевой фактор успеха.

Если вы не будете располагать датчиками, которые соответствуют самым современным требованиям, то интеграция полученной от них не очень качественной информации не принесет желаемого результата.

Материалы. В большом количестве отраслей в авиастроении сегодня происходит революция с точки зрения материалов. Основными конструкционными материалами становятся композиционные материалы. И технологии в этом направлении развиваются так быстро, что, если вы не владеете этим, то вы практически перестаете быть конкурентоспособным на этом рынке.

И следующее направление — это силовая установка, которая тоже аккумулирует в себе целый ряд технологий. Это касается и силовой установки в авиастроении, это касается и атомных реакторов в атомной энергетике, то есть это свой набор технологий, который тоже предъявляет требования. Эти направления и узлы между ними, между конкретными отраслями, они и определяют те конкретные задачи, в результате решения которых можно обеспечить конкурентоспособность.

Начну с авиастроения, как отрасли, которую знаю лучше, чем другие. На сегодняшний день перед Объединенной Авиастроительной Корпорацией (ОАК) стоит задача кардинального изменения позиции российского авиастроения на мировом рынке. Сегодняшние наши позиции — это позиции на уровне 5–6 места. За последние 8 лет мы в четыре раза примерно увеличили объемы производства предприятий, входящих в ОАК, по сравнению с тем, что у нас было в 2007 году. Это очень высокие темпы. Среднегодовой темп роста объема производства больше 20%. Тем не менее, этого недостаточно для того, чтобы мы вышли на лидирующие позиции в мире.

И по всем основным направлениям надо понимать, где и за счет чего мы собираемся лидировать. Если посмотреть на сегодняшний рынок авиационной техники, то, как я уже говорил, рынок гражданской техники начинает все больше и больше определять развитие отрасли. И поэтому сегодня, если мы смотрим на Airbus, то больше 80% объема производства Airbus — это гражданская авиационная техника. Если смотрим на Boeing, то примерно 65% — это гражданская авиационная техника. Поэтому в стратегии у ОАК предусмотрено, что мы начнем развивать сегменты не только в области военной авиационной техники, где у нас есть семейство самолетов, но и семейство самолетов в области гражданской авиации и транспортной авиации.

Вторым принципиальным моментом является то, что мы в рамках вот этой идеологии внедрили у себя современную систему реализации перспективных программ, которая предусматривает до полномасштабного запуска программы прохождение целого ряда таких промежуточных этапов, которые привязаны не к технической реализации проекта или не только к технической реализации проекта, а в первую очередь привязаны к анализу требований рынка к этим продуктам. Поэтому первый этап — это «бизнес-идея сформулирована». Это не «техническая концепция определена», а сначала нужно понять, где, на каких рынках и за счет чего мы собираемся конкурировать, за счет чего мы собираемся обеспечивать преимущество по сравнению с другими игроками, которые работают на этом рынке. Я считаю, что это достаточно принципиальный момент. Попытка сначала разработать техническую концепцию, а потом ее продвигать на рынок, она не дает тех результатов, на которые рассчитывают авторы. Поэтому мы внедрили у себя это как стандарт. И я считаю, что это один из принципиальных моментов, который определяет на сегодняшний день формирование идеологии создания современных комплексов.

Дальше, безусловно, есть этапы, связанные с технической реализацией проекта, с детальным планированием на уровне аван-проекта, эскизного проекта. Но полномасштабный запуск программы в авиастроении начинается только тогда, когда у вас есть первые твердые заказы на продукт. И только после этого начинается полномасштабное финансирование. Отсутствие твердых заказов всегда создает проблемы для дальнейшей реализации проекта. Я думаю, что этот подход касается не только авиастроения, он касается и всех других отраслей. Рынок и продвижение продукции на рынок — это сегодня принципиальный, ключевой фактор успеха, с моей точки зрения.

И опять эта ситуация изменилась за последние 20 лет. 20 лет назад рынок определял Госплан. И, в основном, это был рынок, который нами контролировался полностью. На сегодняшний день конкуренция на мировом рынке требует более гибких подходов.

Говоря о технологиях, которые будут определять развитие различных отраслей промышленности, я бы хотел сказать, что сегодня это не чисто технологии, связанные с развитием материалов, моделированием, с развитием, с интеграцией авионики. А сегодня это четыре основных типа технологий. Кроме собственно технологий, это технологии жизненного цикла. И я считаю, что сегодня это тоже ключевой фактор успеха. Я об этом говорил на первом слайде, это, безусловно, организационные технологии. На сегодняшний день в основе любого проекта лежат маркетинговые исследования, это формирование, исходя из требований рынка, широкой международной кооперации по целому ряду направлений. Если мы говорим об авиастроении, то авиастроение — это очень интегральная отрасль. Невозможно быть конкурентоспособным, если вы не объединили лучшие технологии, которые сегодня есть на рынке. И я хочу сказать, что Boeing — это не американский самолет. Сегодня более 50% комплектующих Boeing производится за пределами Соединенных Штатов Америки. Я считаю, что это не случайно. Я считаю, что конкуренция с Airbus заставила и Boeing тоже идти на привлечение всех самых современных идей, которые сегодня есть в мире. И российские предприятия, в частности «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», в этой кооперации тоже принимают активное участие. Говоря об Airbus, я могу сказать то же самое: это не европейский самолет, большое количество комплектующих производится далеко за пределами.

Говоря об организационных технологиях, это и технологии управления производством. Я говорил о гейтовой системе. Есть целый ряд других организационных решений, которые сегодня обеспечивают реализацию этой стратегии.

И, безусловно, это технологии в области экономики и финансов. Сегодняшние проекты должны предусматривать комплексные модели финансирования. Таких проектов, которые бы полностью финансировались заказчиком или полностью финансировались государством, становится все меньше и меньше. Здесь нужно привлекать и экспортное финансирование, и обеспечивать финансирование продаж. Например, если говорить о рынке авиастроения, который я знаю хорошо, безусловно, финансирование продаж гражданской авиационной техники — это один из ключевых факторов успеха. На сегодняшний день на мировом рынке поставщик предлагает не только продукт, но он предлагает механизмы финансирования. И экспортно-импортные агентства, которые созданы сегодня и в Соединенных Штатах Америки, и в Европе, они как раз формируют эти механизмы финансирования.

90% авиационной техники сегодня приобретается в лизинг. И поэтому, если вы не располагаете длинными дешевыми деньгами, вы не можете быть конкурентоспособными, даже если вы создали самый лучший летательный аппарат.

Говоря о технологиях, я коротко говорил, что композиционные материалы определяют сегодняшний прогресс. Невозможно быть конкурентоспособным на рынке, если вы не владеете современными технологиями проектирования и производства конструкций из композиционных материалов. Сегодня доля композиционных материалов в Boeing-787 находится на уровне более 60%. Airbus а380 — тоже около 50% процентов в конструкции это композиционные материалы. Поэтому на сегодняшний день мы считаем, что развитие этого направления является принципиальным фактором успеха.

Безусловно, композиционные материалы — это не чисто авиационный материал, который используется только в летательных аппаратах. Хотя авиационная техника была всегда локомотивом требований к конструкциям из композиционных материалов. Это активно продвигается сегодня и в автомобильной промышленности, в ракетостроении, в строительстве и в целом ряде других направлений.

И здесь я могу сказать, что это серьезное направление, которое должно изменить и программу подготовки, потому что конструкции из композиционных материалов принципиально отличаются от конструкций из металлических материалов, и это требует современных методов проектирования, современных методов моделирования, современных технологий производства. В рамках программы «МС-21» мы, например, впервые в серийном производстве собираемся применить инфузионные технологии, которые ни Boeing, ни Airbus сегодня не применяют. Мы считаем, что уровень развития инфузионных технологий на сегодняшний день позволяет нам решить эту задачу в рамках проекта «МС-21».

Второе направление технологического развития — это более электрический самолет. На сегодняшний день системы становятся все более электрическими. Это тоже дает целый ряд преимуществ, особенно для машин большой размерности в процессе эксплуатации. Это тоже предъявляет новые требования к источникам энергии на самолете и к самому облику этих систем.

Моделирование. Современные возможности вычислительной техники позволяют совершенно с другой степенью детализации решать задачи и позволяют в значительной степени моделировать стендовые испытания на этапе разработки авиационного комплекса, и получать информацию о том, какие проблемы могут возникнуть в процессе эксплуатации, на ранних этапах проектирования.

Задача на сегодняшний день состоит в том, чтобы моделирование заменило большую часть стендовых и других видов испытаний, которые бы позволили только тестировать существующие модельные программы и подтверждать результаты расчетов, опережающе выявляя те проблемы, которые сегодня есть. Это задача, которая стоит перед всеми отраслями. И те, кто имеют и могут использовать современные программные продукты, которые позволяют решать такого рода задачи, существенно сократят и сроки разработки, и сроки проведения испытаний, и снизят стоимость цикла внедрения техники в серийное производство.

И это направление на сегодняшний день будет все более и более активно развиваться. Раньше процессы моделирования носили вспомогательный характер, мы не могли использовать расчетные методы в процессе сертификации. Сегодня мы должны аттестовывать расчетные методы таким образом, чтобы иметь возможность использовать их в процессе сертификации и реально сокращать сроки проведения испытаний и выхода продукции на рынок.

Комплексное обеспечение безопасности. Авиастроение — это безопасность полета. Современные цифровые системы позволяют не только обеспечить безопасность за счет исключения столкновения, но и позволяют вообще не допускать самолеты в критические области полета. На самолете «Сухой Суперджет 100» мы реализовали одну из самых современных и самых эффективных систем управления безопасностью полета. Его нельзя свалить в штопор. На определенном этапе система перестает выполнять указания летчика и переходит в автоматический режим. И мы фактически ограничили все критические режимы полета, которые можно ограничить. Кроме этого, существует и система активного управления нагрузками, что тоже позволяет оптимизировать конструкцию и, следовательно, тоже обеспечивает конкурентоспособность. Это технологии, успех и эффективность реализации которых в значительной степени сегодня определяют конкурентоспособность на рынке.

Интеграция авионики. Мы еще двадцать лет назад строили комплексы бортового оборудования на базе федеративной структуры. Каждая из подсистем была достаточно автономна и решала свой комплекс задач. И интерфейс между системами носил, я бы сказал, вспомогательный характер. По сути, на разных этапах и при разных режимах полета системы действовали достаточно автономно. Это приводило к большому количеству дублирующих функций в структуре различных систем. Информация, которую они получали и обрабатывали, обрабатывалась ими отдельно, в рамках решения той конкретной задачи, которая связана с этим функционалом.

На сегодняшний день мы перешли к интегрированным структурам авиационных комплексов. И дальнейшее развитие интегрированных структур — это сетевые структуры комплексов. Циклы создания современной техники в значительной степени определяются интеграцией авионики.

Программное обеспечение сегодня является критическим фактором сертификации большого количества процессов. Если вы не управляете этим на современном уровне, в области авиастроения практически невозможно сертифицировать самолет в те короткие сроки. Но эта задача актуальна и для атомной энергетики. По сути, атомная электростанция — это тоже такой нелетающий самолет. Эта задача важна и для автомобильной отрасли, и для других отраслей.

Здесь показано то, что мы на сегодняшний день от принципа федеративного построения, когда одна система — это одна функция, перешли к тому, что мы за счет программного обеспечения объединяем большое количество функций в одном вычислителе. Это приводит к существенному сокращению и гораздо более высокому уровню интеграции комплекса. Но, с другой стороны, выдвигает достаточно жесткие требования к увязке программного обеспечения, к его отработке. Мы пошли на создание специализированных центров, которые сегодня занимаются интеграцией авионики. Мы поменяли структуру конструкторского бюро под вот эти современные требования.

Здесь показано преимущество комплексов, построенных на принципах открытой архитектуры. Где большое количество функций объединено в рамках одного вычислителя. И здесь показаны те преимущества, которые дает такая система. Мы совершенно другой уровень интерфейса можем обеспечить между летчиком и комплексом бортового оборудования. И стоимостью жизненного цикла, и стоимостью платформы, и стоимостью разработки. И это все делает это направление сегодня одним из важнейших направлений создания авиационной техники.

Говоря об организационных инновациях, я хочу сказать, что международная кооперация на сегодняшний день является в гражданских отраслях промышленности тоже одним из ключевых факторов успеха. Нам удалось в достаточно короткие сроки сформировать широкую международную кооперацию, которая была построена на базе использования тех лучших технологий, которые на сегодняшний день есть в мире.

Относительно организационных инноваций можно отметить, что одним из ключевых факторов я считаю создание центров компетенции. Технологии из композиционных материалов требуют сегодня современных технологий, большого объема экспериментальных работ, создания принципиально новых производств и, следовательно, большого объема инвестиций в создание такого рода производств.

И мы в рамках программы «МС-21» создали центр компетенции «Аэрокомпозит», который аккумулирует у себя и инженерные, и технологические наработки. Аккумулирует и разработчиков, и производителей. Надо сказать, что тот объем инвестиций, который был сделан в развитие аэрокомпозицита, позволил нам осуществить качественный скачок в области проектирования конструкций из композиционных материалов. И сегодня эти технологии являются базовыми для других программ в области гражданской, транспортной авиации в Объединенной строительной корпорации. Такой же центр компетенции создан нами и по интеграции авионики.

Мы сегодня пришли к единым стандартам, к единым требованиям к вычислительной технике. Мы не живем, как раньше, когда под каждый проект разрабатывалась своя структура, использовались разного рода вычислительные машины, свои стандарты. Мы пришли к единым стандартам, потому что только так можно обеспечить существенное повышение производительности труда, повышение эффективности и, в конце концов, сократить сроки создания техники и повысить эффективность своей деятельности.

Безусловно, широкая кооперация и жесткие требования к сертификации требуют создания единого информационного пространства, которое бы объединяло и позволяло управлять продуктом на различных стадиях его разработки, начиная от предварительного проектирования и кончая эксплуатацией самолета. Мы сегодня через новые продукты пришли к цифровому проектированию, к бесстапельной сборке. И надо сказать, что только цифровое проектирование позволило выйти нам на современные технологии производства и существенно повысить производительность труда по сравнению с теми технологиями, которые использовались в 1980-е годы. Цифровые технологии позволяют, с моей точки зрения, примерно в два раза снизить трудоемкость сборки, которая составляет большую часть трудоемкости производства.

Безусловно, эти технологии носят межотраслевой характер, не являются прерогативой исключительно авиастроения. И, безусловно, цифровое производство. Надо сказать, что авиастроение здесь в значительной степени на сегодняшний день заимствовало технологии поточной сборки в автомобилестроении. И сегодня в программе «Сухой Суперджет 100» у нас есть поточная линия, которая обеспечивает прохождение самолета по нескольким этапам в процессе сборки. На Boeing это вообще конвейер, который постоянно движется. Конечно, эта технология нужна при объеме производства более 30–40 самолетов в месяц. Если мы производим 4–5 самолетов в месяц, то вряд ли есть смысл в такого рода линии. Современные технологии производства в значительной степени определяют эффективность и качество той продукции, которая производится.

Работая в широкой международной кооперации, объединяя в единое информационное пространство поставщиков, разработчиков, производство, нужно приходить и к единой системе стандартов. Электронный макет изделия должен обеспечивать увязку всех изменений, которые вносятся в процессе реализации проекта. И сегодня управление жизненным циклом изделия вообще требует специальной подготовки. Это не чисто механическая работа, а работа, которая должна объединять в себе как знание продукта, так и знание современных методов управления большими объемами данных.

Здесь показано, что управление жизненным циклом касается как управления требованиями, так и процессами, связанными с управлением конфигурацией, стоимостью, параллельным инжинирингом. И это все охватывает различные этапы разработки проекта. И эксплуатационная документация тоже является элементом управления жизненным циклом изделия.

Здесь есть достаточно развитая система. И это специальная область, и специальная жизнь. Только новые продукты, которые созданы на базе современных цифровых технологий, можно описать таким образом. Если мы начнем старые продукты пытаться загонять в эти рамки, эффекта большого мы не получим. И это просто не даст той отдачи, которую мы должны получить. Но это требует новых уровней подготовки как инженеров, так и людей, которые управляют этими процессами.

Я говорил о послепродажном обслуживании, потому что единое информационное пространство, в котором должны находиться разработчики, производители, поставщики, авиакомпании-заказчики. И управление, и прогнозирование поведения конструкций… Сегодня на самолете «Сухой Суперджет 100» и на всех самолетах внедрена также бортовая система технического обслуживания, которая контролирует более 15 тысяч параметров и которая способна показать уже намечающиеся отклонения по каким-то параметрам на ранней стадии, предвосхищать выход из строя каких-то отдельных систем и датчиков. Такого рода система — это совершенно другие подходы. И сбор такого объема информации опять требует цифровых систем. Невозможно было бы собирать эту информацию, если бы мы находились на уровне старых технологий. Это опять универсальные методы, которые касаются и атомной энергетики, и других отраслей.

Как я уже говорил, все эти новые технологии требуют и новых подходов к подготовке кадров, которым нужно не просто давать базовые знания с точки зрения той сферы деятельности, в которой мы готовим специалистов, но и нужно научить их современным методам проектирования под заданную стоимость. В старой системе такого требования не было. Нужно было решать технические задачи. И никаких задач перед разработчиком по стоимости системы не стояло. На сегодняшний день это тоже один из ключевых факторов успеха. И когда я говорю про новые технологии, про управление жизненным циклом, про сокращение цикла разработки и сокращение трудоемкости производства, безусловно, это коренным образом влияет на стоимость изделия. Если мы на этапе разработки не думаем о том, как это все будет производиться, сколько это будет стоить в серийном производстве, я вас уверяю, что получится не совсем то, на что мы рассчитываем. Ну, например, организация работ в широкой международной кооперации. Английский язык из иностранного языка становится основным языком, если мы хотим работать в широкой международной кооперации. Мы сегодня разговариваем с китайцами, но, безусловно, язык будет английский. Мы разговариваем с другими поставщиками, и французы с нами разговаривают на английском языке, и итальянцы тоже разговаривают с нами на английском языке. Поэтому в процессе подготовки должен достигаться высокий уровень владения английским языком.

То же самое в управлении жизненным циклом. И здесь процессы подготовки кадров должны носить сквозной характер. Это не только целевая подготовка студентов, а широкие программы переподготовки кадров, это профессиональная ориентация школьников. Потому что мы сегодня говорим о том, что, к сожалению, инженерные профессии не являются такими популярными, как раньше, в советское время. Сегодняшние демографические спады, которые ощущаются именно сейчас, требуют от нас достаточно в раннем возрасте убеждать людей, что работа в инженерных профессиях является перспективной.

Одним из ключевых факторов кадровой политики является мотивация — подходы, которые позволяют найти людей, определяющих технологическое развитие отрасли, ключевые направления развития. Современные технологии капиталистические говорят о том, что люди, которые обеспечивают основной фактор успеха, должны зарабатывать в разы больше, чем средний персонал. Это принципиально важный подход. Средний уровень доходов в инженерных специальностях ниже, чем средний уровень доходов в юридических фирмах, в финансовом секторе. И поэтому для того, чтобы лучшие люди здесь могли себя реализовывать, у них должен быть соответствующий уровень дохода, который позволял бы им получать денег не меньше, чем получают среднестатистические специалисты в других сферах деятельности.

Одним из ключевых факторов дальнейшего развития является трансфер технологий. На сегодняшний день, сокращая циклы разработки, мы должны смотреть, где можно использовать тот опыт, который уже накоплен в каких-то отраслях, для развития других отраслей, для реализации их проектов.

Я говорил о том, что технологии поточного производства пришли в авиастроение из автомобилестроения. То же самое мы наблюдали, когда я говорил об информационных управляющих системах. С моей точки зрения, это актуально и для транспорта, и для железнодорожного транспорта, и для атомных электростанций. Сложные комплексы, решающие критические задачи, системы видеонаблюдения, есть большое количество областей, которые могли бы использовать существующие компетенции, которые нами реализованы в области авиастроения. Система сертификации авиационных комплексов является одной из наиболее жестких систем сертификации, если говорить о различных видах промышленной продукции. Потому что она связана с безопасностью людей, и здесь жесткий уровень требований определяет соответствующий уровень развития этих систем.

Например, более простая задача — это автоматизация прокладки коммуникаций. В авиастроении это существенный фактор оптимизации комплексов, потому что сегодня в значительной степени программное обеспечение и интеграция различного рода систем определяют надежность самолета. И я могу сказать, что на начальном этапе у нас большое количество проблем было связано с проблемами в кабельной сети. Поэтому оптимизация кабельной сети — это не только снижение веса, но и повышение показателей надежности. Я считаю, что это тоже межотраслевая сфера. И здесь мы работаем над автоматизацией этих направлений деятельности.

Услуги с использованием технологий беспилотных летательных аппаратов. Это универсальные сегодня возможности, которые должны быть реализованы в ближайший период времени. Агентство стратегических инициатив уделяет большое внимание развитию беспилотных аппаратов. Но ключевым фактором является не само развитие беспилотных аппаратов, а предоставление услуг с использованием этих беспилотных аппаратов. Это касается патрулирования границ, мониторинга территорий, нефтепроводов, газопроводов. В дальнейшем создание альтернатив спутникам для ретрансляции и обеспечения устойчивых зон покрытия связи там, где они не перекрываются спутниками. И целый ряд других задач. Это тоже такая межотраслевая задача, которая должна объединить технологии для решения различного рода направлений.

Термоэлектрические преобразователи и термоэлектрические генераторы. Как использовать тепловую энергию, переводить ее в электрическую в различных областях. Это касается и авиастроения, это касается и других видов военной техники. Сегодня в этом направлении есть хорошие перспективы для дальнейшего развития.

Если перейти к выводам, то хотелось бы сказать, что инновации существенно влияют на национальную конкурентоспособность. И наша главная задача, чтобы в результате тех усилий, которые мы предпринимаем, росли экономические показатели. Мы должны внедрять инновации, которые позволяли бы объединить усилия государства и компаний, и, в конечном итоге, привели бы к росту экономики.

Трансфер технологий является на сегодняшний день одним из приоритетов. Мы не должны замкнуто развивать отдельные направления в отдельных секторах. Эффект синергии, который мы можем получить, даст возможность минимизировать риски и обеспечить эффективную реализацию проектов.

Мы должны определить те секторы, в которых наши позиции близки к лидерским в мире. Если мы не будем понимать конечных потребителей, то инновации сами по себе не дадут результата на рынке. Поэтому, когда мы говорим, что у нас есть большая утечка ресурсов, это связано с тем, что мы в малом количестве отраслей являемся конкурентоспособными на мировом рынке. Если такое количество отраслей и такое количество направлений будет больше, то мы сможем занять ключевые позиции, сформировать внутреннего потребителя инноваций, и это даст возможность двигаться вперед.

Я хотел бы закончить свою первую часть выступления. Я участвовал в одном семинаре. И мне был такой задан вопрос: «Какова формула успеха?» Если мы хотим выделиться из общего фона и подняться на более высокий уровень, то, во-первых, должны быть амбициозные цели. Если нет целей, если мы занимаемся каким-то там улучшением каких-то продуктов, то результата не будет. Мы большого прогресса добились, как раз ставя новые цели. Во-вторых, эти цели должны быть достижимы. Можно, конечно, поставить цель, которая будет достигнута через 50 лет, но вряд ли она обеспечит инновационный рост. Эффект должен быть осязаем. Второе, должны быть люди, которые смотрят вперед. Я написал здесь: «Под руководством талантливых лидеров». Безусловно, среднестатистическая среда не дает возможности смотреть вперед. Должны быть люди, которые берут на себя ответственность и могут двигаться вперед. И третье, моя авторская фраза: «Командой трудолюбивых профессионалов». Безусловно, современные технологии в мире — это очень интегральная вещь, поэтому нужна команда. Прорыв на рынке без трудолюбия, без фокусирования, без большого количества ресурсов, которые должны быть сосредоточены для достижения этих целей, тоже невозможен. И, безусловно, нужен профессионализм, чему мы сегодня и уделяем внимание. Подготовка кадров для решения этих задач, в конце концов, люди определяют успех. Это лидеры, команда и профессионализм тех людей, которые в эту команду объединены. Вот так я вижу формулу достижения успеха в современном высоко конкурентном мире.

На этом конец.

Я уложился в отведенный мне лимит времени. Двигаюсь по графику. Поэтому дальше готов ответить на вопросы.

Как малым инновационным предприятиям со своими разработками преодолеть закрытость корпораций?

Потребность в инновациях за рубежом, например, у Boeing и Airbus связана с объемами рынка и с новыми продуктами, которые они на рынок продвигают. Я вам показал, что там 70–80% — это рынок гражданской продукции. В области гражданской продукции у нас сегодня только появляются современные конкурентоспособные образцы авиационной техники. Поэтому это не закрытость корпораций, это отсутствие задач. Такие задачи сейчас появляются. Я уже говорил о том, что в рамках этих задач возникает и потребность в инновациях. И наряду с композиционными материалами и титан, и алюминий, безусловно, будут являться основными конструкционными материалами, такая потребность будет. Но выстраивание этих мостиков от отдельных решений… Я хочу сказать, что есть два уровня заказчиков. Есть заказчики, которые плотно сидят на рынке и умеют решать интеграционные задачи, и они могут объединять большое количество мелких инноваций в некую единую систему. Хотя даже при этом сегодня тенденция на мировом рынке меняется. Boeing сегодня переходит к другой модели создания авиационной техники, он переходит к модели интеграторов, то есть он не хочет приобретать сегодня россыпь отдельных технологий. Он хочет приобретать интегральные решения. Количество поставщиков в программе Boeing-787 сократилось на порядок по сравнению с предыдущими программами, которые реализовывал Boeing. Поэтому нам этот путь предстоит пройти. Мы тоже движемся в эту сторону, и в рамках современных гражданских проектов мы тоже ставим вопрос о поставке интегральных решений. Но это процесс, в котором надо набраться терпения и двигаться вперед.

Насколько компетенции и технологии управления жизненным циклом в России соответствуют международным стандартам?

По компетенциям я не берусь оценивать. Я хочу сказать, что управление жизненным циклом изделия эффективно там, где мы создаем новый продукт и действительно управляем, начиная от требований и кончая конфигурацией. По «Суперджету» я поставлю, может быть, процентов 70, что мы управляем этим процессом. Но я считаю, что это одно из таких колоссальных направлений роста и развития. Потому что здесь сидят и циклы производства, здесь сидит и стоимость. По другим проектам, я считаю, что это технология, которая у нас на сегодняшний день не соответствует современному мировому уровню. И нам нужно быстро двигаться в сторону этих изменений.

Спасибо!

«Интеллектуальный карьер»: миф или реальность?

09.07.2015 
ЕКАТЕРИНБУРГ, 6-я Международная промышленная выставка «Иннопром 2015», «Екатеринбург-ЭКСПО»

Добрый день, уважаемые коллеги, дамы и господа, студенты, ученые и просто интересующиеся данной темой!

Меня зовут Дмитрий Клебанов, я являюсь директором по развитию компании «ВИСТ Групп» и «ВИСТ Майнинг Технолоджи». Расскажу об отрасли автоматизации добычи твердых полезных ископаемых и о тех инженерных решениях, научных задачах, которые ставит перед собой эта отрасль. Добыча твердых полезных ископаемых является одной из ключевых отраслей в экономике России. В общей сложности с учетом членов семей в этой отрасли работает несколько миллионов человек. И очень много смежных отраслей, которые также развиваются довольно планомерно в связи с развитием этой отрасли. И когда, соответственно, падают цены на уголь, железную руду, медь и другие твердые полезные ископаемые, то к этому очень чувствительны другие смежные отрасли инновационной отрасли: IT, сервисные компании, производители машиностроительных решений. Я, наверное, не буду рассказывать о компании, я ограничен во времени.

Сразу перейду к задачам стратегии и тем перспективным новым направлениям, которые, я вижу, развиваются рядом с этой отраслью. В связи с тем, что добыча полезных ископаемых ведется с каждым годом во все более сложных горно-геологических и климатических природных условиях, развитие регионов Крайнего Севера со слабо развитой социальной инфраструктурой затрудняет присутствие человека. В связи с этим появляется актуальность использования роботизированных технологий в процессе добычи, то есть максимальное исключение человека из зоны ведения горных работ. При добыче полезных ископаемых в условиях Крайнего Севера Якутии человек фактически не может находиться там и участвовать в непосредственной добыче. Средняя температура зимой в Якутии –45… –50 градусов. Мы знаем, что в Австралии это +50. Это условия очень некомфортные. Ряд горно-геологических условий сейчас просто ограничивает добычу на некоторых месторождениях в связи с нахождением там человека. Есть опасность обрушения горных пород, сходов, обвалов, что, соответственно, также негативно может влиять на промышленную безопасность. Мы занимаемся этой темой давно, наверное, уже лет 15 в бизнесе автоматизации добычи твердых полезных ископаемых. И примерно 5–7 лет назад мы начали заниматься R&D в области дистанционного управления роботизированной добычи. Сейчас уровень технологий и техники достиг такого уровня, что мы можем реально исключить человека из зоны ведения горных работ, и соответственно, все технологии, которые сейчас развиваются в области добычи твердых полезных ископаемых, они так называемые межотраслевые, междисциплинарные. Если мы говорим о геотехнологиях как о науке о добыче твердых полезных ископаемых, то мы понимаем, что она будет развиваться только в связи с развитием этих междисциплинарных дисциплин. Также мы понимаем, что добыча подземным способом требует существенно другого уровня автоматизации.

Международная экспансия. В области добычи твердых полезных ископаемых и технологий наша страна находится на передовых позициях и сопоставима, конкурентоспособна с ведущими производителями. Это австралийские и канадские компании, сервисные, также IT-компании. Поэтому у нас есть реальный шанс сейчас развивать технологии, вводить их на международный рынок. Опять же, очень важно обучение специалистов современным технологиям в области добычи твердых полезных ископаемых.

Что такое «Интеллектуальный карьер»? Это система, которая позволяет перевозить или копать, добывать, бурить твердые полезные ископаемые с помощью дистанционно управляемой или роботизированной техники. Для этого необходимо создание специальной технологической инфраструктуры: связи, навигации, серверных систем дистанционного управления, а также распределенных и выделенных диспетчерских центров. Мы видим, что навигация, как инерциальная, так и спутниковая, быстро развивается по технологии. Сейчас для обеспечения движения к роботизированным системам необходима высокоточная спутниковая навигация с точностью позиционирования до сантиметра. Также в таких системах применяются инерциальные системы навигации.

Хотел бы сказать о мировом опыте. Это очень важно. Сейчас рынок таких технологий только формируется. Всего в мире существуют 2–3 таких системы. Это, конечно же, проект компании «Рио Тинто» в Австралии, в области Pilbara. Они уже более 10 лет занимаются созданием роботизированных автосамосвалов и примерно 2 года назад анонсировали, запустили полностью роботизированную систему грузоперевозок, на которой сейчас используются 150 большегрузных карьерных самосвалов Komatsu. Второй проект — проект компании Codelco, это меднодобывающая компания, которая, опять же, в связи со сложными климатическими условиями добычи меди в условиях гор, на высоте более 2500 м, что затруднительно для человека, они также используют дистанционно управляемые и роботизированные самосвалы. И мы видим сейчас, что фактически все производители карьерной техники инвестируют и занимаются разработкой роботизированных дистанционных систем.

У России нет своего производителя карьерных автосамосвалов. В России самая популярная марка — это автосамосвал БелАЗ белорусский, дружественной нам страны. И, соответственно, развивать технологии необходимо также в партнерстве с машиностроительными заводами. То есть технология не может быть развита без партнерства с машиностроителями. Это краткое схематичное обозначение, что такое роботизированная система грузоперевозок на том уровне абстракции, на котором мы сейчас это представляем, которое мы обсуждаем конкретно с горнодобывающими компаниями. В частности, вот это участок горных работ, которые мы планируем комплементировать уже в этом году, зелеными линиями обозначен участок горных работ, где роботизированный горный самосвал будет двигаться полностью автономно на основе траектории заложенного движения, а также алгоритмов интеллектуального движения. Красные круги обозначают места, где роботизированная техника будет управляться дистанционно в связи с тем, что в данных местах довольно большая неопределенность нахождения другого технологического транспорта.

Наши разработки в области создания роботизированных систем грузоперевозок позволили говорить о принципиально новых подходах к созданию карьерных автосамосвалов. Например, успешно проведенные испытания на заводе БелАЗ в 2013 году показали, что в принципе ряд элементов конструкции становится излишним. Если мы говорим, что автосамосвал будет двигаться полностью автоматически по траектории, нет никакой необходимости создавать кабину или другие средства, которые устанавливаются на автосамосвал для нахождения там водителя. Это может удешевить автосамосвал, тем самым компенсировать удорожание его за счет установки элементов роботизации — радаров, лидаров, высокоточной навигации. Внизу показан концепт самосвала будущего, который сейчас разрабатывается в конструкторском бюро завода БелАЗ. Мы видим, что увеличен объем кузова, а также нет кабины. Появляются принципиально новые подходы к созданию карьерной техники.

Также я хотел сказать, что существующая наука о ведении горных работ, геотехнология, не предусматривает применение роботизированных самосвалов на том уровне понимания законодательных баз, нормативно-правовых документов, который сейчас существуют. Поэтому с появлением технической возможности создания роботизированных систем грузоперевозок, роботизированных самосвалов открывается большая область возможных научных изысканий. Мы видим сейчас, что наука начинает двигаться в междисциплинарных каких-то сферах. Это не только геотехнология, это и развитие робототехники, информатики. Комбинирование этих отраслей позволяет выводить базовую науку на новый уровень. Например, если мы говорим о геотехнологии ведения горных работ. Можем принципиально по-другому проектировать технологические дороги, потому что в настоящий момент они привязаны к колесной базе автосамосвала, ширине их, и также там есть обочины, которые необходимы для нахождения людей. Если мы говорим о роботизированных системах грузоперевозок, ряд элементов дорог просто не нужны, не нужны бермы безопасности, не нужны обочины. Проектирование дорог может происходить по новым принципам. Например, мы делаем дороги не двухполосными, а однополосными. Так как мы постоянно контролируем движение роботизированного самосвала, знаем его скорость и время прихода в ту или иную точку. Мы просто будем обеспечивать дороги карманами, тем самым существенно сокращая капекс на разработку новых месторождений.

Вопросы углов, бортов. Это вопрос довольно актуальный. Разговаривал с генеральным директором одного из угледобывающих предприятий 2 недели назад. Вот что он мне говорит: «Если я смогу увеличить угол борта на 1 градус, это нам сэкономит 1 миллиард рублей». Но существующие нормы проектирования безопасности ведения горных работ не позволяют изменять углы бортов и подходить к проектированию принципиально по-новому, потому что это связано с опасностью для людей. Если мы говорим, что людей нет в зоне ведения горных работ, появляется новый подход к проектированию. Фактически акционеры и топ-менеджмент горного предприятия берут на себя риск. Риск оценивается в денежном эквиваленте. Соответственно, если они готовы идти на этот риск для того, чтобы, не увеличивая коэффициент вскрыши, добывать твердые полезные ископаемые, — пожалуйста.

Также ряд других элементов геотехнологии должен быть изменен. Это для выпускников, для молодых инженеров очень большая область для научной и практической деятельности, потому что никто в мире пока этим не занимается. Даже австралийцы, они встраивают в существующую геотехнологию роботизированные системы. Я уже упоминал про опыт, это «Рио Тинто» в Австралии, «Альберта майнинг корпорейшн», компания в Канаде. Она разрабатывает проект по созданию работизированной системы совместно с компанией «Катерпиллер» и проект в Чили. Хотел бы сказать и про Россию.

Два года назад о роботизированных технологиях задумались и в России, и компании АЛРОСА сейчас внедрила на карьере «Удачный» дистанционно управляемый погрузочно-доставочный комплекс. Это для того, чтобы не уходить под землю. Соответственно, углы бортов достигли критических значений, и в связи с этим Ростехнадзор ограничивал ведение горных работ в этой зоне. В связи с этим АЛРОСА объявила тендер. К сожалению, они выбрали компанию «Катерпиллер» для реализации данного проекта.

Для разработки промышленной апробации системы роботизированных грузоперевозок мы, как нам кажется, нашли правильную форму взаимодействия участников и бенефициаров этого проекта. Так называемые проектные консорциумы. СУЭК — крупнейший производитель угля в России, номер 5 мире — готов предоставить участок горных работ или так называемый полигон для реальной технологической апробации этой системы. Если на этом полигоне она покажет свои экономические выгоды для СУЭК, они готовы и дальше рассматривать масштабирование и внедрение на других карьерах. Это может быть реальным толчком в применении таких технологий в России, потому что мы пока не очень сильно отстаем от мира. Единственный вопрос — финансирование, кто что финансирует. Форму работы, взаимодействия по созданию роботизированной системы грузоперевозок мы видим в создании так называемого консорциума, где каждый из бенефициаров вкладывает свою часть для получения общего результата, который не может быть достигнут или разработан каждым из участников по отдельности.

Что в настоящее время реализовано? В настоящее время разработан, протестирован прототип роботизированного автосамосвала, который прошел апробацию на полигоне завода БелАЗ в Жодино. Создана секция советов при Академии наук как раз по вопросам возможного изменения параметров геотехнологии под руководством академика Трубецкого. Мы видим, что спрос реален, такие технологии формируются. Некоторые новые компании, например, «ГолдКорп», компания в Южной Африке, сейчас присылает запрос на проектирование новых гринфилд-проектов уже с учетом применения роботизированных технологий. Очень важно для промышленности, для ввода ее коммерциализации — это испытание системы в реальных условиях горного производства. Это мы надеемся реализовать в этом или в начале следующего года.

Дистанционно управляемая погрузочная техника. Это тоже довольно сложный технический и технологический вопрос, в котором у нас пока нет большого задела, но, опять же, который необходимо будет решить в дальнейшем. Эта система разрабатывается по модульному принципу, ряд элементов системы могут быть коммерциализированы и востребованы уже сейчас. Это, например, автопилоты системы предотвращения столкновений. Понятно, что каждый из роботизированных самосвалов будет оснащен автопилотом системы превентивного предотвращения столкновений, системой высокоточной навигации. Элементы роботизированных систем уже могут использоваться сейчас, например, когда мы говорим о погрузке стационарными породными бункерами, где нет дистанционно управляемой техники. Планируется имплементация системы в 3 этапа. Это стандартное проектирование, обследование, инженерное обследование, создание системы, внедрение, подготовка документации, а также дальнейшее обслуживание.

Очень хотел сказать по поводу перспективных R&D, которые могут быть интересны молодым инженерам, ученым, в которых я вижу дальнейшее развитие горной науки, горного производства. Сейчас информационные системы на горном предприятии агрегируют и хранят гигантское количество данных. Реально эти данные никто не использует на горных предприятиях, они просто нужны для оперативного управления. Поэтому задача так называемой Predictive Analitic, прогнозной аналитики, — анализ трендов, прогнозирование этих трендов. Это фактически будущее части горных технологий, потому что это влечет изменение принципов не только ведения проектирования закупок. В этом мы видим довольно большой экономический эффект.

Анализ поломок и простоев экскаваторов. Реально он никак не ведется, но фактически анализируется просто уже. Развитие технологий контроля качества дорог на основе автоматизированного анализа статистических данных, в которых роботизированный самосвал оснащается инклинометрами, датчиками давления в подвеске. На основе собранных данных можно анализировать технологические дороги. Это также очень важно для горнодобывающих предприятий, потому что от дорог зависит ходимость шин и ходимость других агрегатов автосамосвала.

Определение параметров бурения бурстанка, типа крепости породы, проектирования взрыва развалов. Очень важная задача. Вот как раз на стенде Минпромторга познакомился с компанией, которая занимается похожими вещами по проектированию развалов. Вообще, понимание разрушения твердых пород нынешней наукой пока очень слабое как в России, так и за рубежом. Это очень важно не только для транспортировки, а также для погрузки, для работы экскаваторов. Это тоже в дальнейшем элемент системы «Интеллектуальный карьер», и в этом направлении есть много задач для науки и практики, а также все вот эти тезисы, которые здесь мной упомянуты как перспективные R&D. Я считаю, что можно любой из этих тезисов брать, развивать как отдельную конкретную коммерческую и научную задачу. Потому что рынка сильных игроков, которые решают эти задачи, в мире не существует.

Очень важна интеграция между существующими информационными системами горных предприятий, которые в настоящее время эксплуатируются на производстве. Все предприятия используют различные информационные системы, начиная от систем горного планирования и заканчивая erp-системами, системы MES-уровня автоматизации тех или иных процессов. Но информация между этими системами, которые решают задачи автоматизации тех или иных переделов, фактически не интегрирована между собой. Поэтому интеграция и сквозной учет этой информации очень важны для дальнейшей цифровизации горного производства, а также для идеологии использования роботизированных автосамосвалов в карьере.

Как мы видим себя завтра? Лидер рынка системы управления горно-транспортного комплекса в Азии, Африке, Латинской Америке. Сейчас мы пока присутствуем в Северной Африке, а также в ЮАР. Мы планируем выходить в другие страны, страны южнее Сахары. Международная компания с транссетью региональных офисов. Очень важно для развития вот этих систем автоматизации и их внедрения обеспечивать определенное качество сервиса, соответственно, локальную поддержку. Поэтому, как правило, горнодобывающая компания требует, чтобы мы открывали представительство в достаточной доступности от карьера (несколько часов). Что влечет, отчасти, ряд финансовых затруднений, потому что это деньги — открывать офисы, нанимать людей. Тем не менее мы сами понимаем, что без них невозможно добиться удовлетворения потребностей горнодобывающих компаний.

Ведущий в мире независимый разработчик роботизированных систем. Как я сказал, разработкой роботизированных систем в настоящий момент занимаются крупные машиностроительные заводы, производители карьерной техники — Hitachi, «Катерпиллер». Но в их многомиллиардном бизнесе продажи карьерной техники создание вот этих роботизированных систем воспринимается больше как так называемый valued-сервис. Это добавочная стоимость к этому многомиллиардному бизнесу продажи техники. Поэтому в развивающихся странах очень много техники не привязано к конкретному бренду как к конкретному вендеру. В Австралии или Штатах, когда, например, карьер полностью обеспечивается «Катепиллер» или Komatsu. В связи с этим или развитие технологий остановится, или будут появляться независимые разработчики-интеграторы таких систем, которые будут устанавливать системы роботизации не только на монотехнику, но и на другую технику, подключая по различным протоколам к системам управления данной техники. Также мы планируем создать в этом году лабораторию или кафедру в Кузбасском политехническом университете для подготовки молодых специалистов как раз по разработке и обслуживанию современных систем управления в горно-транспортном комплексе. Спасибо.

Опыт создания высокотехнологичных изделий в России

09.07.2015 
ЕКАТЕРИНБУРГ 6-я Международная промышленная выставка «Иннопром 2015», «Екатеринбург-ЭКСПО»

Здравствуйте! Спасибо тем, кто пришел. Постараюсь по делу и без лишнего. Меня зовут Герман Суворов. Я один из учредителей компании «Инжинити», в компании я отвечаю за развитие как внешнее, так и внутреннее. Сегодняшний разговор, презентацию я хотел бы посвятить трем направлениям, которые считаю наиболее важными в работе молодой, а, может, и не только молодой, но высокотехнологичной компании.

Одна область, про которую мы будем говорить, — это технологии. Вторая область — это люди, а третья область — это рынок. Я буду говорить то о каждом, то обо всем вместе. Начну немного с того, что расскажу о себе, почему я здесь. Мне 35 лет. За это время я получил образование в совершенно разных сферах. Они совершенно разнородные. Начал я с того, что стал инженером по вертолетостроению. Потом у меня изменилась профессия, я немножко поработал в авиастроении, защитил кандидатскую по автоматизированным системам управления, как управлять цепями поставок. И мое последнее образовательное достижение было в области управления компанией со специализацией в логистике управления цепями поставок. Казалось бы, зачем такие разнородные занятия? Потому что все время менялась моя работа. Я всегда выбирал работу по двум основным факторам. Одно — это интерес, я старался делать то, что мне интересно в данный момент, а второе — мне было интересно работать с интересными людьми. И я этих людей находил в разных компаниях, в разных отраслях. И от инженерного дела я позанимался и сферой IT, и логистикой в автомобильной промышленности. Я попродавал услуги логистики для автомобильных сборочных предприятий. Очень интересный был этап, я работал консультантом по подбору директоров, руководителей. Это была возможность пообщаться с сотнями интереснейших людей, кандидатов успешных и не успешных, и позадавать им такие вопросы, которые обычно ты не можешь, не имеешь возможности задать.

И одновременно с тем, как я начал работать консультантом, я открыл собственный бизнес. Для кого-то это обычно самоцель, человек считает, что станет свободным, когда, наконец, будет работать не на дядю, а в собственном бизнесе. Вот об этом я хочу немножечко порассуждать. Компания, которую мы с партнерами открыли, называлась и называется «Инжинити», это слово мы придумали сами. Оно идет от этимологии слова «инженер». Когда мы придумывали название компании, оно родилось за 3 минуты, наверное, или за 5, мы посмотрели этимологию слова «инженер» и узнали, что это происходит от английского слова ingenuity, которое означает решение практических задач. Если есть какая-то потребность у человека и он может решить задачу по ее удовлетворению, то это свойство называется ingenuity, по-русски смекалка, но мы до этого догадались потом. Мы изучаем композиты, полимерные композиты.

Мы изучаем технологии, производство изделий с их использованием, придумываем новые технологии, разрабатываем конструкции и на собственном производстве в Москве производим прототипы и серии. Мы решили, что будем охватывать полный спектр задач, начиная от рождения идеи (когда есть компания, у которой есть потребность, но она еще не понимает, как ее решить современными средствами, современными материалами и технологиями). Мы проектируем сами изделия, мы готовим их к производству, мы производим технологическую оснастку, оснастка на данный момент необходима для производства композитных изделий. И потом производим сами изделия. Одно из наших изделий, вы его можете видеть на стенде Минпромторга, это гидростабилизированный подвес камеры роботизированной. Это наш клиент, компания «Мовиком». Они делают системы, которые позволяют снимать спортивные мероприятия, концерты. На огромных площадях, на стадионах, в киноконцертных залах. И смысл этого устройства в том, что камера может прилететь практически в любую точку над стадионом и точно навестись, например, на лицо футболиста, по которому стекает капелька пота от напряжения. Большинство мероприятий, которые вы сейчас видите, снято с помощью этих подвесов. В концертном зале Чайковского висит такая камера.

Немножко расскажу про другие изделия. Беспилотный летательный аппарат, вы его тоже можете у нас на стенде увидеть, даже потрогать. Все почему-то всегда его трогают. Задача была такая. Это изделие уже было композитное, оно было из углепластика и весило полтора килограмма, планер. Нам нужно было снизить вес, чтобы клиент, разработчик этой системы, мог повесить больше полезной нагрузки на самолет. Мы снизили вес более чем на 30%. Сделали это за счет того, что применили самые современные материалы и самые, скажем так, тонкие материалы, доступные на данный момент, которые могут сохранить прочность планера. Сейчас этот планер весит 1100 г против 1500 г до нашего участия. И понимая технологию, мы смогли снизить, в том числе, и время производства планера. Если раньше на производство каждого нового беспилотника уходило 8 недель, то сейчас мы делаем это за неделю и сокращаем еще дальше. Одна из характерных особенностей — элевоны. Они подвешены без шарниров, мы используем свойства композита. Мы можем программировать упругость, упругость и жесткость. Крыло само по себе жесткое. Мы организуем область, где оно становится менее жестким. Там подвешен элевон — и оно опять становится жестким. То есть мы меняем свойства материала, не прерывая сам материал. Один из моментов, что в законцовках находятся радиопередатчики, а углепластик не пропускает радиоволны в достаточно широком диапазоне, поэтому здесь мы используем другой материал.

Мы стараемся как можно лучше разбираться в свойствах композитов, потому что с их помощью можно делать вещи, которые раньше были невозможны. Например, эта задача была космического центра Келдыша. Нам нужно было сделать панель для солнечных батарей космического аппарата. Сейчас 1 квадратный метр такой панели, которая делается из алюминия, весит порядка 1,5 кг. Каждый килограмм при выводе на орбиту — это огромные деньги, поэтому космический аппарат надо максимально облегчать. С помощью углепластика и специальной технологии, которую мы сами разработали, мы сделали изделия, которые меньше килограмма на квадратный метр. Оно делается единой операцией без дополнительной склейки, оно достаточно просто в изготовлении. И еще есть такой момент, когда космический аппарат выходит на орбиту, он стартует с земли. На Земле атмосферное давление 1 атмосфера, и когда он выходит за 8 минут в космос, то любой воздух, который находится в конструкции, начинает увеличиваться в объеме, и конструкция может разрушиться. Поэтому изделие должно проходить так называемую дегазацию, когда лишний воздух, лишние газы выходят из конструкции. Наша конструкция настолько пориста и для воздуха прозрачна, что у нас эта дегазация происходит моментально.

Это научная работа, зеркало космического телескопа. Была задача у Академии наук, один из академиков посчитал математическую модель и предсказал, где во Вселенной находятся кротовые норы. То есть, в моем понимании, дыры в пространстве, через которые можно переходить в другие измерения. Это Академия наук. Задача была дальше практическая — доказать экспериментально существование этих кротовых нор. Для этого запустили проект, который называется «Миллиметрон». Космическое пространство просматривают в миллиметровом диапазоне. Для того чтобы точно проанализировать пространство в этом диапазоне, нужно сделать очень точной телескоп. С размером зеркала 3 м. При этом точность слепка, точность формы этого зеркала должна иметь погрешность не более 10 микрон на всем зеркале. Когда эта задача разошлась по отраслям, то практически все компании в России сказали, что земными технологиями это сделать невозможно. Вот мы придумали технологию с помощью углепластика, специальный углепластик на цианэфирной основе, он тогда был не российский. Мы придумали технологию, как отформовать такое зеркало с точностью 2 микрона на 3 метрах, и это зеркало оказалось гораздо легче, чем из материала, из которого обычно делают такие вещи, астрасетал называется. Пока мы его делали, четыре новые технологии придумали, как формовать, как склеивать. Это зеркало должно улететь на орбиту, по-моему, в 2025 году. Сейчас в Подмосковье организована специальная лаборатория, где по нашей технологии уже делают само зеркало.

Мы сделали разные вещи для космоса. Это и корпус лунохода, была такая компания «Селиноход», президент Сколково. Они участвовали в «Гугл лунар экспрайс», и для них мы сделали корпус. Они, к сожалению, сошли с дистанции конкурса из-за падения «Фобос-грунта», который должен был выступить носителем для этого лунохода. Мы делаем корпусы аккумуляторных батарей для спутников ГЛОНАСС.

Изделие, которое помогает людям, у которых нет ноги, — это упругий элемент протеза. Это Реутовский протезный завод поставил перед нами задачу, нужно было сделать упругую стопу, которая бы по упругости повторяла свойства живой стопы. Мы, когда ходим, мы обычно этого не замечаем, но у нас стопа в разных местах ноги по-разному амортизирует, где-то сильнее, как пружина работает, где-то нас выталкивает при ходьбе. А люди, которые ходят на жестких протезах, они хромают, потому что эта амортизация не работает. Вот нам дали диаграмму жесткости такой стопы. Нам нужно было ее повторить с помощь композита. Комбинируя направления волокон и толщину композита, мы смогли добиться точного соответствия упругости, как у живой стопы. И сейчас уже в Реутове эти протезы начали делать, и мы испытали на стенде. Эта пружина проходит 2 миллиона циклов нагрузки без каких-либо потерь характеристик, без усталостных деформаций. И на этих протезах даже спортсмены бегают, углепластик на службе человека.

Корпус экзоскелета. Здесь мы применили технологичность углепластика, с помощью углепластика можно сделать изделия как в количестве 1000 экземпляров, так и в единственном экземпляре. Если, скажем, из термопласта, из каких-то пластиков методом литья из металла делать единичные изделия очень дорого, потому что нужно сделать дорогую форму стальную, механообработка очень дорогая, долгий процесс, то из углепластика это можно сделать буквально за неделю, от модели до готового изделия.

В медицине мы сделали несколько разных изделий, это и корпус установки для контактной лучевой терапии, когда опухоль облучают источником излучения, который подводят непосредственно к опухоли. И в этом приборе находится очень тяжелый контейнер, в котором находится радиоисточник. И мы сделали вот такой корпус от эскизов через дизайн до внедрения в серию.

Когда я говорил про специальные свойства композитов, обычно всегда, когда говорят про углепластик, про карбон, все обычно говорят, это очень легкий и дорогой материал. Мало кто знает, что углепластик рентгенопрозрачен. Если слышали, есть такой прибор, называется аппарат Илизарова. В медицине он называется «аппарат наружной фиксации». Он используется для фиксации конечности, когда она раздроблена, или специально разрезанная кость фиксируется специальным прибором, он обычно стальной, который удерживает кости вместе и медленно их разводит, чтобы между ними образовалась костная ткань. Называется процесс «остеосинтез». Проблема такого прибора в том, что, во-первых, он очень тяжелый, он стальной. Человек месяц-полтора-два носит на ноге или на руке вот такую здоровую штуку, которая тянет его вниз. Есть аналоги швейцарские из алюминия, но с ним возникает еще одна проблема: на рентгене они заслоняют область перелома. И врачу приходится делать много снимков, чтобы увидеть, как срастается сложный перелом. Зная о том, что углепластик рентгенопрозрачен, мы предложили использовать его для построения такой конструкции, вот, вы видите на фотографии посередине. Традиционный российский, еще советский, аппарат Илизарова полностью заслоняет кость, не видна кость на снимке. Швейцарский аппарат алюминиевый тоже заслоняет. Наша угольная конструкция, углепластиковая, она практически на снимке не видна. Сейчас мы добились еще большей прозрачности.

Используя то же самое свойство, мы сделали спинальный щит для спасателей. Это такие носилки, на которых позвоночник человека фиксирован, и если происходит какая-то катастрофа, авария, и есть риск повреждения позвоночника, пациента нужно доставить до лечебного учреждения так, чтобы у него позвоночник не двигался, не усугублялась травма, его желательно не перекладывать. Вот на этом спинальном щите пострадавшего вынимают из транспортного средства, например, фиксируют, и, не перекладывая, его можно сразу на рентген положить, в томограф, и на снимке сам спинальный щит не будет виден, будет виден только пациент, висящий в воздухе. Ближайшие аналоги, итальянские, швейцарские, немецкие, такого щита, они весят от 7–8 до 10 кг. Мы сделали 4 кг. Сейчас будем передавать первые три образца на тестовые испытания в МЧС в 3 отряда.

И по тому же принципу сделан ложемент томографа, это, собственно, куда ложится пациент, когда ему делать томограмму. Здесь очень высокие требования по жесткости конструкции, потому что пациенты бывают тяжелые, 100–120 кг. И при этом на снимке не должно быть погрешности, не должно быть движения. Прогиб может быть не больше 2 миллиметров, при этом конструкция должна быть не магнитна, поскольку, как вы знаете, в томографе очень мощный электромагнит стоит, и рентгенопрозрачна. Вот, собственно, он на более крупной фотографии, и здесь мы рассчитывали, как он прогибается при весе пациентов 100 кг.

Мы работаем, в том числе, в промдизайне, углепластик достаточно красивая штука, когда он хорошо сделан. Наша гордость последнего времени — это углепластиковые элементы кубков на «Формуле-1», когда этап проходил в Сочи, то конструкция кубка была полностью сделана в России. Генеральный подрядчик разрабатывал конструкцию, а мы делали углепластик. Вот Владимир Владимирович с гордостью вручает Хемильтону наше изделие. Шлем для рекламной кампании Lexus, если видели, по-моему, NX-модель называлась. Ее в соцсетях начал представлять такой герой, супергерой, назывался Блексус. Он ходил в черном шлеме, углепластиковый шлем с углепластиковой челюстью. Этот шлем мы сделали за неделю от момента, когда нам дизайнер принес 3D-модель его поверхности, до момента, когда мы уже отдали заказчику готовый шлем.

И на прошлой выставке «Иннопром», кто был, видели трамвай «Уралтрансмаш», «Уралвагонзавод». Для этого трамвая мы делали фары, тоже очень сжатые были сроки. По задумке дизайнера этот светящийся элемент в фаре светится, как меч джедая, то есть не должно быть видно светящихся элементов, он светится в массе. Мы применили специальный стеклопластик. Вся эта фара монолитная, и корпус не светящийся, светится одна единая деталь. Она где-то становится прозрачной, где-то перестает быть прозрачной, опять же, очень быстро, технологично и красиво сделали такое изделие.

Собственно, три аспекта технологии, о которых я хотел поговорить, мы более или менее обсудили. Другие две вещи — это люди и как работать с рынком.

По моему мнению, самое важное в высокотехнологичной компании — это не компьютеры, не инструменты, не оснастка, а все-таки люди, потому что создание новых продуктов — это творческий процесс, и творческий процесс у нас только люди осуществляют, людей надо сонаправить.

Давайте я про людей чуть попозже расскажу. В прошлом году в Сколково проходила конференция. Это был слет технологических партнеров технопарков. И одна из сквозных тем, которая затрагивалась во многих вопросах, которые задавались на конференции — отсутствие покупателей высокотехнологичных изделий: мы умеем делать вот это, какую-то высокотехнологичную штуку, но у нас никто не покупает, пусть у нас отрасли начнут покупать. И один из вопросов, который задал один из членов президиума: «А вы проверяли, вот, то, что вы умеете делать, эта крутая штука, она кому-нибудь нужна на рынке? То есть вы с рынком работали?» И началось обсуждение достаточно активное, и выяснилось, что большинство высокотехнологичных компаний в России не умеют продавать свою продукцию. Они привыкли что-то делать, они умеют делать хорошие штуки, но продавать не умеют.

К сожалению, то, что мы делаем, но не продаем, никому не нужно. Продажа — это совмещение потребности с возможностью. То есть мы находим потребность и под нее используем свои возможности. Вот мы свои возможности в свое время сформулировали, когда открывали компанию как решение технологических задач с помощью композиционных материалов в России. Мы достаточно широко позиционировались и решили, что мы можем сделать практически все в области композитов. Это очень хорошая возможность. Но, к сожалению, продавать практически невозможно, потому здесь можно надеяться на то, что клиент сам знает, что ему нужно, и придет к тебе со своей проблемой.

Тогда мы решили сфокусироваться на этом вопросе и стали изучать, какие проблемы существуют в России. И поняли, что одна из самых быстрорастущих отраслей, где Россия может действительно развиться и не просто достигнуть мирового уровня, а пойти еще дальше, — это беспилотники. По прогнозу экспертной группы ОСИ, глобальный рынок беспилотников через 20 лет составит более 300 миллиардов долларов. Надо сказать, что это очень пессимистичный прогноз. Скорее всего, рынок будет гораздо больше, и у российских компаний есть возможность занять значительную долю этого рынка.

За счет чего? У нас были достаточно сильные образовательная и исследовательская базы, и российские компании хорошо умеют делать математику, хорошо умеют программировать. Умеют хорошо обучать беспилотники либо другие системы, действовать в составе группы, у нас умеют читать аэродинамику. Но у нас, к сожалению, некуда обратиться, чтобы доступной небольшой растущей компании сделать композитную конструкцию. Существуют большие игроки в России — это крупные государственные компании. Они ориентированы на немного другого клиента — оборонку, крупные компании. А компания, которая, там, 10, 5 человек, у которой нет гигантских активов, если она хочет сделать беспилотник, ей обратиться некуда, чтобы сделать конструкцию.

Мы решили заполнить этот пробел и открыли отдельное направление, которое нам проще позиционировать, нам проще найти клиента. Это проектирование и производство конструкций из композитов для беспилотников и космической техники. Это сверхлегкие конструкции, то есть конструкции, которые нельзя сделать с тем же удельным весом из традиционных материалов. Это размеростабильные конструкции. Они очень точно изготавливаются, и мы можем также использовать их специальные свойства. Теперь, когда мы знаем, как мы позиционируемся, нам проще найти клиентов. Теперь мы знаем, какие беспилотники производятся в России. Мы к ним можем прийти с таким предложением. Мы знаем, какие компании производят космическую технику, мы можем к ним прийти с предложением. И мы даже открыли отдельное направление, назвали его «Тектоника», для продажи именно такого продукта.

Про людей. Вот это мое наблюдение, что люди лучше всего работают, особенно в высокотехнологичных отраслях, когда они заняты любимым делом, когда они не за деньги работают, чтобы как-то себя обеспечить, а за интерес. Обязательно люди должны в этом развиваться, человек должен чувствовать, что через день, через год он стал гораздо более продвинутым в своей профессии, чем был до того. Еще очень важно, чтобы эти люди все время общались с другими людьми, которые им будут интересны, с кем они вместе будут учиться.

Я немножко поизучал других бизнесменов, о чем они говорят, и нашел этому некоторые подтверждения у авторитетных товарищей. Например, Стив Джобс на конференции «Wall Street Journal» в 2010 году сказал, что, если вы хотите привлечь лучших людей, чтобы они продолжили на вас работать, вам нужно дать им возможность управлять процессом, управлять компанией, принимать решения. И при этом эти решения принимаются не на основе иерархии, то есть начальник сказал — подчиненные делают, а побеждает та идея, которая наиболее интересна, самая лучшая. И в противном случае вы просто не удержите тех самых замечательных людей, которые вам нужны, чтобы вести высокотехнологичный бизнес.

Вот другой интересный товарищ, командиром МКС был в позапрошлом году, Крис Хетфилд. Он тоже сказал, что задачи лидера — это не быть самым большим, самым крутым и говорить, что делать, а это человек, который направляет команду в направлении цели, которая ставится перед командой, и помогает им максимально реализоваться. И когда команда достигает успеха, задача лидера — отойти в сторону, дать возможность этим людям сиять в лучах успеха.

Есть такой товарищ Дэниэл Пинком, он написал книжку «Драйв», может быть, читали те, кто интересуется мотивацией людей. Он сказал, что там, где нужна вовлеченность, то есть когда люди чувствуют дело как свое, самый лучший результат дает самоуправление, когда люди сами принимают решения. И он описал, что, собственно, мотивирует людей творческих и высокоразвитых. Это возможность самим выстраивать собственную жизнь, заниматься интересным делом. Это возможность развиваться и быть частью чего-то большего, чем они сами, чтобы они вместе решали бы какую-то большую задачу.

Собственно, все эти принципы мы используем в своей компании. У нас достаточно небольшая компания, нас 12 человек. И через нас прошло довольно много людей за последние 2–2,5 года, и мы заметили, что их всех объединяет несколько признаков. Первое — они мотивированы не деньгами. Мотивация деньгами — достаточно краткосрочная штука, особенно когда вы делаете стартап, когда ваша компания развивается, вы все время проходите через бурю. Денег достаточно не бывает никогда. Поэтому люди, которые мотивированы самим делом, — это те люди, с кем вместе вы пройдете через сложное время. У этих людей должна быть мотивация, и она должна где-то соответствовать вашей мотивации. Вы создали компанию, чтобы что-то сделать. Вот эти все люди, каждый из них в какой-то части компании находит свою мотивацию тоже, она должна быть сонаправлена.

И я подумал, что есть люди, которые не знают, в чем их профессия. Я был таким человеком, я часто менял профессии, и я искал, где же мое дело. И на своем опыте могу сказать, что надо понять, что вам интересно. Это время, которое сейчас, для меня наиболее интересное, вообще, в течение всей моей жизни. У меня каждый день наполнен очень интересными делами, людьми,

Опыт создания высокотехнологичных изделий в России 53

задачами. Я пришел к этому, просто идя за своим интересом. Никогда не делал то, что мне неинтересно. Если вы ищите свое призвание, свою работу, смотрите, что вам интересно, не обращайте внимания на деньги, их может быть когда-то больше, когда-то меньше. Смотрите, что интересно, и вы будете заниматься любимым делом и получать удовольствие.

Рынок работает по тем же принципам. Когда вы что-то кому-то пытаетесь продать, с кем-то что-то хотите сделать, ищите, чем человек мотивирован. Кто-то может быть мотивирован деньгами. Кому-то надо решить такую сложную задачу, подняться или удержаться в иерархии его компании. Общаетесь с людьми. Чем шире ваша сеть, тем лучше понимание бизнеса, тем больше вы можете сделать для других людей.

Один из принципов, который мы опять же используем в компании, — мы редко что-то просим у людей, мы обычно предлагаем, мы предлагаем решить задачу, решить проблему, кому-то помочь, иногда даже просто бесплатно. И всегда это восполняется каким-то успехом, результатом и вот такими проектами, которые мы ведем. Люди главное.

Новые грани высоких технологий или проекты, приближающие будущее

10.07.2015 
ЕКАТЕРИНБУРГ, 6-я Международная промышленная выставка «Иннопром 2015», «Екатеринбург-ЭКСПО»

Меня зовут Игорь Глухов. Я директор по продуктам и технологиям компании этой платформы. В своем выступлении я расскажу о тех проектах, которые мы сейчас ведем, о проектах, которыми я руковожу или руководил, и для того, чтобы выступление не было слишком техническим, и, может быть, немножко скучным для основной публики, мы параллельно будем вести две ветки. Я буду рассказывать о продуктах, которыми мы занимаемся, и мы параллельно поговорим о том, а кто же такой инженер, чем этот человек занимается и какими чертами характера, какими знаниями и навыками он должен обладать.

Давайте начнем. Итак, мы — компания высокотехнологическая, поэтому я буду говорить о продуктах и технологиях в области вычислительной техники, информационных технологий и обо всем, что с этим связано.

Давайте немножко посмотрим. Итак, я представляю компанию «Т-платформы». Что такое компания «Т-платформы» сегодня? Если вы сейчас полезете в Интернет и наберете в поисковой строке «Т-платформы», то вы сразу увидите — суперкомпьютеры. Да, действительно, это так. Компания «Т-платформы» начиналась в 2000 году и начиналась именно как производитель российских суперкомпьютерных комплексов.

На сегодняшний момент мы — признанные лидеры российского суперкомпьютерного рынка по производительности установленных систем, 55%. Вдумайтесь, каждый второй суперкомпьютер в глобальном рейтинге самых мощных систем мира, половина — это наша совокупная производительность.

Мы — ведущий российский разработчик оригинальных аппаратных платформ для суперкомпьютеров. Мы — единственная российская компания, чьи аппаратные разработки в области вычислительной техники конкурируют с разработками Европы и США. Если вы читаете, если вы следите за новостями, то стоит заметить, что буквально в марте этого года была новость о том, что мы выиграли крупнейший контракт на поставку системы в Европу в суперкомпьютерный центр, в Юлихе, Германия, и этот контракт полностью делается на отечественных разработках. Там наши серверы, там наше системное программное обеспечение, и это все делает компания «Т-платформы». Накопив этот инженерный опыт, с точки зрения разработки таких больших систем, мы сейчас активно занимаемся тем, что называется иностранным словом «диверсифицировать», диверсифицируем свой бизнес. Мы идем в разработку устройств, массовых устройств, которые могут прийти в каждый дом, для того чтобы и здесь доказать, что российские инженеры и российская промышленность способны этого достигать.

Немножко о себе. Меня организаторы попросили рассказать немножко о себе. Я по образованию инженер радиоэлектронной техники. Закончил, не удивляйтесь, Военно-инженерную космическую академию имени Можайского и благодарен судьбе за это сочетание
«военно-инженерное», еще и «космическое», то ест, те знания и навыки, которые я приобрел в этом учебном заведении, конечно, очень помогают мне сейчас идти по жизни, реализовывать самые сложные проекты. Кандидат технических наук. Моя тема диссертации
«Применение методов искусственного интеллекта в системах управления радиотехническими комплексами». Я специалист по разработке больших систем, больших программно-аппаратных комплексов и, в общем, всю жизнь этим занимаюсь и первым большим опытом в этом направлении была попытка применить методы искусственного интеллекта. Что-то получилось, что-то не получилось, но было интересно, было здорово. Любимый предмет в школе — математика. Дальше мы немножко поговорим об этом. Я считаю, что математика для инженера — это основа основ. Инженер, который не знает математику, просто не способен выполнять свою работу качественно и так, как нужно. Всегда любил определенность, поэтому, когда узнал о двоичной логике, когда познакомился с двоичной логикой и с микропроцессорами, сразу понял, что это мое. К сожалению или к счастью, нолики, единички, которые там 20 лет назад воспринимались как строго определенные, с ними было очень легко работать. Сейчас век огромных скоростей передачи информации. Век, когда по электронным платам разводятся сигналы для специалистов, наверное кто-то скажет, гигагерцовые, это огромные скорости конечные, и здесь уже определенность начинает пропадать, но все-таки микропроцессорную технику люблю до сих пор и очень люблю с ней работать. Я благодарен своим учителям за то, что они постепенно и осознанно привили мне понимание необходимости системного подхода ко всем решаемым задачам и проблемам. Какая главная проблема в инженерной работе? Это когда инженер не может посмотреть на проблему широко. Когда он берется за какую-то часть, и он начинает ее решать, ему удается ее решить, а потом получается, что задача не решается. Поэтому очень важно для инженера иметь вот этот навык, то, что называется системным подходом. Считаю, что при принятии решений необходимо внимательно всех выслушать, понять все аргументы, за и против, и после этого иметь смелость полагаться на собственное мнение. Тогда что-то получится.

Я сказал, что в своей презентации немножко затрону тему, что такое инженер, что такое инженерное дело. Я не стал особо что-то изобретать. Я полез в Википедию, как такой общепринятый источник информации, и посмотрел, как же там трактуется инженерное дело. Обратите внимание, все латинские слова, это искусность, изобретательность, выдумка, знание. Это именно те навыки, которыми должен обладать хороший инженер для того, чтобы реализовывать большие проекты. И что очень важно. Само определение инженерного дела, практическое приложение и применение научных, экономических, социальных и практических знаний с целью обращения природных ресурсов на пользу человеку. Все, что мы делаем, все технологии, они же не просто так. Все технологии разрабатываются людьми и применяются для людей. Когда я готовился к презентации, я провел небольшой опрос среди наших сотрудников. Просто поговорил. Поговорил с нашими ведущими инженерами. Вот как вы характеризуете инженера. Буквально там одной фразой. Вот что выяснилось. Что ценят ведущие инженеры в своей работе? Да, действительно, фундаментальное образование. Для того, чтобы решать сейчас те проблемы, которые перед нами встают, это образование нужно иметь, и это не только математика, о которой я сказал раньше. Это и физика, и химия, потому что современный инженер сейчас должен разбираться в глубинных процессах, настолько глубинных, что одной математики там недостаточно. Вот интересные такие формулировки были предложены, высокая энергетика и скорость движения, и инженер-гедонист. Я сначала задумался, а почему именно так? И знаете, я соглашусь с этим. Инженер должен любить жизнь. Инженер, который не любит жизнь, он не сделает ничего полезного. А мы все-таки, в первую очередь, работаем для людей. Восприимчивость к новому и, что очень важно, вдумчивость и тщательность. Без этих качеств, конечно, инженеру очень сложно, потому что мы все-таки решаем очень серьезные технические задачи.

Немножко расскажу о нашем взгляде, о том, как видоизменяется сейчас то, что называется продуктовый ландшафт, как на этом ландшафте себя чувствует компания «Т-платформы». Как я уже сказал, мы начинали как производители суперкомпьютеров. Если вы посмотрите, это самое сложное устройство сейчас в линейке вычислительной техники, но в то же время это самый маленький рынок. Не может быть суперкомпьютеров много и при этом самый маленький охват рынка. Не знаю, хорошо это или плохо. Наверное, хорошо, потому что, поработав на рынке суперкомпьютеров, у нас собралась очень высококвалифицированная команда, которая может решать задачи, связанные не только с суперкомпьютером, но и с массовыми системами. Мы постепенно сейчас двигаемся в сторону самых массовых, самых распространенных систем, и я больше чем уверен, что через несколько лет у каждого из вас будет тот или иной девайс, который будет разработан компанией этой платформы и который, я чуть дальше про это скажу, будет работать на наших отечественных процессорах.

Еще на что хотелось бы обратить внимание. Вот с чего все начинают. Все начинают технические компании, в первую очередь в области IT. Это интеграторы, реселлеры, дистрибьютеры, то есть те люди, которые ничего не изобретают, ничего не конструируют сами.

Следующий этап, сборщики. По нашим оценкам, доля принесенного интеллектуального труда — это 5–10%. Поэтому, конечно же, нужно развиваться дальше, конечно же, нужно становиться разработчиком вендора, то есть компанией, которая производит и продает на рынке устройства. Да, наверное, на этом этапе сделанные у наших друзей и коллег, в частности вот у тех, кто здесь очень широко представлен. Но нужно идти дальше. Нам нужно переносить производство в Россию. Это обязательно, потому что это дает толчок не только инженерам, не только инженерной мысли, но еще и заставляет производство работать правильно и предлагать те продукты, которые действительно российские, и не просто продукты, а высокотехнологичные продукты. Ну и мы считаем, что вершина здесь — это разработка собственной электронной компонентной базы, то есть те условия, при которых ты начинаешь выпускать вычислительную технику не на чужих микросхемах, а на своих. Конечно, мы к этому идем, и немножечко в своей презентации я тоже об этом расскажу. Мы видим вот эту линейку устройств и куда мы идем. Я не зря несколько минут назад сказал, что я уверен, что через 4–5 лет практически у каждого из нас будут устройства, которые сделаны на российских процессорах, произведены на российских заводах и используют российское программное обеспечение. Спектр таких устройств очень большой, очень широкий и, конечно же, здесь есть куда развиваться. Здесь есть интересные задачи, в том числе и инженерные, и мы с удовольствием этим занимаемся.

Немножко о наших проектах. О проектах на ближайшее будущее. Давайте я начну с суперкомпьютера. На пути к экзоскейлу. Наверное, здесь специалистов не так много. Что такое экзоскейл? Это компьютер в несколько тысяч раз мощнее, чем существующие. Весь мир сейчас идет по этому направлению, потому что какие бы мощные компьютеры мы ни делали, всегда находится задача, для решения которой нужны бóльшие вычислительные мощности. Чем больше у нас возможностей для решения таких задач, тем больше нам такие задачи хочется решать. И, конечно, развитие в этой области, в первую очередь, идет по пути увеличения вычислительной мощности.

Ну, и вот одна из наших последних разработок, на базе которой сейчас в МГУ поставлен суперкомпьютер под условным названием «Ломоносов-2», потому что «Ломоносов-1» уже стоит и более 5 лет работает. Сейчас на базе нашей последней разработки вводится в эксплуатацию суперкомпьютер под названием «Ломоносов-2». Даже сейчас это 22-я позиция в рейтинге топ-500. Если установить полностью, в том виде, на что он рассчитан, а наша разработка допускает установку огромного количества стоек, если быть более точным, 192, то он бы попал в первую тройку. Это очень серьезная вычислительная мощность. Для того чтобы неспециалист мог понять масштаб этой задачи, вот смотрите, инфраструктура 12 мегаватт. Вот вы можете представить себе, что такое 12 мегаватт? Это небольшой город. И вот эта система рассчитана на потребление такой огромной мощности. Но мы же все-таки инженеры и мы же все-таки хотим, чтобы эта энергия не расходовалась впустую. Предложенное нами решение по инфраструктуре обеспечивает на 30% меньшее потребление энергии.

Вот это то, что у нас в компании, в продуктовой линейке носит название А-класс. Как вы можете из названия понять, это Top level устройство. Это стойка, представляющая собой набор вычислительных блоков. Каждый вот этот номер — это вычислительный блок. Эта стойка спроектирована и разработана специальным образом, для того, чтобы обеспечить эффективное охлаждение. А как можно обеспечить эффективное охлаждение? Водой, потому что воздухом уже такое количество энергии, которое нужно снимать, вам не продуть. Поэтому наши инженеры специально разработали конструкцию и модули вычислительного узла так называемого Coldplay таким образом, чтобы охлаждение вычислительных плат происходило водой. Это позволяет добиваться очень высоких показателей энергоэффективности и очень хорошо масштабировать такую систему. Чтобы вы примерно себе поняли масштабы, вот здесь этот рисунок, это примерно в 2,5 раза меньше, то есть вообще эта стойка, она вот два с лишним метра и полтора метра в ширину, полностью набитая вычислительными узлами. Я спросил у инженеров, а что же они сделали в этом решении такого, на что стоит обратить внимание. Они мне назвали. И я во всем с ними согласен.

Обратите внимание, это еще одна особенность инженерной деятельности. Мы очень любим названия, которые другим не о чем не говорят, а для нас говорят очень много. Бетплейн — это та часть, которая обеспечивает горячую замену всех этих модулей. Это плата электронная, плата большая, на которой совмещены сигнальные и силовые цепи. Для тех, кто занимается радиоэлектроникой, сразу станет понятно, что обеспечить на одной плате совмещение таких цепей, причем пропускная способность линков — это 3,5 терабит в секунду, очень сложно. Это огромная скорость, и при этом мощность подводимого питания до 24 киловатт. Конечно, очень сложная инженерная задача, и не зря наши ребята гордятся тем, что им удалось ее решить. Тот самый Coldplay, через который посредством водяного охлаждения происходит охлаждение вычислительных плат. Первый вопрос, когда говоришь людям, что система на воде, сразу начинают спрашивать, как это так? Ведь электричество и вода несовместимы. Поэтому нашими ребятами было придумано решение, которое представляет собой очень сложную в инженерном отношении алюминиевую прослойку, на которую ставятся платы. Внутри этой алюминиевой пластины, специальным образом рассчитанной на суперкомпьютере, существуют пазы, по которым вода течет так, чтобы охлаждать элементы, находящиеся на плате, наиболее эффективно. И вот когда такие системы проектируют, обычно спрашивают: а какая у вас разница температур на входе и на выходе? Вот у нас эта разница температур в 5 градусов. Это означает, что эта система в принципе может работать без охлаждения, потому что на улице у вас всегда холоднее, чем в машинном зале, и, обеспечивая такую разницу температур, вы в принципе можете работать без охлаждения вообще. Ну, опять же, поток воды проходящей, а он очень тонкий, 12 мм, поток воды — 7 литров в минуту. Давление там порядка шести атмосфер, насколько я помню. Это тоже очень серьезно. Чем еще гордятся наши ребята — минимизацией теплообмена с помещением. У нас вот эта стойка, которая была на предыдущем слайде, она практически не греется, она практически не отдает тепло в воздух, что тоже очень сильно помогает экономить и добиваться 30%-й энергоэффективности.

Немножечко о машинном зале. Вот здесь, конечно, рисунок не дает всего представления. На самом деле, это огромный машинный зал. Если вы посмотрите, вот стоят вычислительные стойки, а все остальное — это инфраструктура, которая обеспечивает работоспособность такого проекта. Я предлагаю вам всего лишь обратить внимание на 12 мегаватт, и очень многое станет понятно.

Если говорить о линейке, собственно, тех решений, которые мы делаем и которые с уверенностью смотрят в будущее, я хотел бы еще несколько слов сказать об этом нашем решении. Оно примечательно с инженерной точки зрения тем, что наши архитекторы задумали это решение 7 лет назад и настолько хорошо предугадали, куда пойдет развитие рынка, куда пойдет развитие электронно-вычислительной техники, что это решение 7-й год практически не переделывается, мы только добавляем сюда новые вычислительные мощности. Это сервер, это Blade сервер. Вот если вы посмотрите, это Blade сервер, в который вычислительные модули вставляются вертикально. Вот это решение, я считаю, одним из образцов того, насколько инженеры могут очень хорошо смотреть вперед.

Хотел сказать о следующем. Все наши решения сейчас используют единую материнскую плату, которая разработана нашими инженерами, разработана в России и с этого месяца, с июля, будет в России производиться. Это достаточно сложное изделие. Вот если сейчас посмотреть количество пинов, количество выводов, которые здесь задействованы, то это тысячи. Это очень много, это серьезная вещь, и она тоже разработана нашими инженерами. И она тоже разработана в России.

Теперь немножечко еще об одном проекте, который приближает будущее и который успешно сейчас реализует наша дочерняя компания «Байкал Electronics». Это современный отечественный процессор. Буквально несколько месяцев назад было анонсировано появление первого процессора, который называется «Байкал Т1», произведенного по 28-нанометровой технологией. Вы можете посмотреть вот здесь, на стенде есть примеры. Можете подойти и ознакомиться. Мы считаем, что на этом ни в коем случае нельзя останавливаться. Нужно двигаться дальше. Вот если вы посмотрите, вы увидите, что в следующем году мы хотим выпустить процессор для рабочих станций, а еще через год выпустить процессоры для серверов и таким образом приблизиться к той картинке, которую я показывал вначале. Когда 75% того, что мы производим, 75% того, что есть в наших изделиях, будет российское, будет отечественное, мы еще больше сможем гордиться тем, что мы делаем.

Несмотря на то, что процессор появился достаточно недавно, у нас уже разработана линейка плат, ну, правда, пока могу сказать, что это опытный экземпляр, и мы их пока не отдаем на тестирование. Разработана линейка плат для одного из наших устройств. Еще хотел бы обратить внимание на то, что мы сейчас идем по пути, который предлагают, в общем-то, все мировые производители электроники. Мы делаем так называемые процессорные модули. Использование таких процессорных модулей позволяет разработчикам, которые хотят использовать этот процессор, наиболее сложную часть работы, связанную с разводкой именно процессорного окружения, памятью, питанием, основными интерфейсами, не делать самим, а использовать уже готовые.

Что я хотел бы в заключение сказать. Я хотел бы выразить благодарность тем людям, которые помогали мне делать эту презентацию, и тем людям, на работу которых я ссылался во время презентации. И тем людям, с которыми я шел по жизни и которые учили меня, кто такой инженер, что он должен делать и что нужно делать для того, чтобы наши проекты были хорошие. И закончить я хотел бы фразой. Фраза не моя. Я специально поставил копирайт, поэтому я попросил разрешения у человека использовать эту фразу. Инженерная доблесть — делать вещи, которые нужны людям. Спасибо.

Цифровая индустрия. Миссия выполнима

09.07.2015 
ЕКАТЕРИНБУРГ, 6-я Международная промышленная выставка «Иннопром 2015», «Екатеринбург ЭКСПО»

Сегодня будет много картинок и мало надписей, попробуем залезть немножко дальше, чем обычно. За нашей рутиной — каждый день у нас то нет горячей воды, то автобус не пришел, то не попал в институт, то картошка зацвела или какой-нибудь колорадский жук бешеный вылез — мы не замечаем, что в мире происходят очень мощные процессы. К 2050 году, когда вы все пойдете к врачам уже, потому что станете старенькими, у нас произойдут несколько событий, о которых нам нужно знать.

Если очень просто набросать мировую карту глобализации, то мы примерно поймем, где что происходит. Например, в Китае и Индии производят детей, там же есть фабрики, которые производят для всего мира какую-то продукцию. Например, в Англии и в Америке есть деньги, которые они производят, также там есть образование, космические технологии, кое-где в Саудовской Аравии есть топливо и так далее. Так можно набросать большую карту и узнать, кто чем занимается. В районе России у нас есть, ну, скажем так, вот где лампочка, интересная вещь — мы в основном ответственны за сырье и за кое-какие технологии. Не так уж их и много, на самом деле. В будущем, где-то в 2050 году, будет порядка девяти с половиной миллиардов населения на земле. Это важно понимать, потому что на данный момент 7, и уже тяжело. Вот поэтому, когда девять с половиной будет, будет вообще весело. Там красная линия есть наверху, это как будет идти рост населения. После 2050 года рост населения снизится. Но чтобы понимать, куда эти люди стремятся, то где-то 70% собираются жить в городах. Это, скажем так, по системе форсайтов, которые сейчас в мире очень внимательно рассматриваются. Также 55% собираются быть средним классом. Если учесть, что, например, мы как средний класс можем себе позволить гамбургер элементарный где-то в «Макдональдсе», то чтобы произвести гамбургер, нужно для начала иметь корову, чтобы сделать корову, нужно около 200 тонн пресной воды, как ни странно. Так вот, если 55% из девяти миллиардов будут средним классом, то у нас возникает вопрос: где взять столько коров и столько воды? Сейчас в Шанхае проживает порядка 40 миллионов человек, это чутьчуть меньше, чем во всей Франции. Где-то к 2035 году в Китае будет 221 город-миллионник. Это очень большое население.

Если посмотреть сейчас, что происходит в мире, то одна из основных проблем — это нехватка питьевой воды. Скоро будет вопрос о ресурсах, где их взять, в том числе питьевую воду. Для тех же коров, которые идут на гамбургеры.

Следующее, что сейчас очень ярко и заметно происходит — это радикализация религий, очень важный элемент. Это как бы сложная история, но, тем не менее, она есть.

Очень важная история — это богатые и бедные. Дело в том, что разрыв между богатыми и бедными ведет к нестабильности политических режимов. И это тоже можно увидеть, особенно ярко это сейчас происходит в местах всяких цветных революций.

Образованная безработица — это уже явный тренд. У вас может быть два образования высших, три образования высших, но, в конце концов, очень сложно найти правильную работу. Есть Азия, которая будет доминировать в ближайшее время. И есть очень важный элемент, на который мы не очень обращаем внимание, — это нехватка пахотных земель. Мы еще к этому вернемся.

Дефицит ресурсов и материалов для того, чтобы построить те самые города, в которых 70% собирается жить. Когда растет потребление, то нужны очень контролируемые рынки сбыта. Так вот, борьба за контролируемые рынки сбыта — это как раз сейчас основной тренд. Она проявляется в разных формах, в том числе, как мы сейчас наблюдаем по телевизору, в виде разных, странных, нестабильных режимов. Это вещь очень важная. Я долго думал, вставлять этот слайд сюда или не вставлять. Но на самом деле та карта, вот там — это военные базы НАТО, — очень интересная вещь. Нестабильность политических режимов здесь. Мы достаточно красненькие, при всем нашем спокойствии и уверенности, что мы прекрасная страна, мы достаточно красненькие. По поводу баз НАТО. Это достаточно мощная организация, и как бы мы ни принижали ее роль, это очень важная организация. Еще вот есть наверху, НАТО хочет пересмотреть основополагающее соглашение Российская Федерация — НАТО 1997 года и разместить в регионе от Балтийского моря до Грузии крупные военные контингенты, военную инфраструктуру, то, что сейчас и происходит, собственно.

Я набросал общие тренды, а теперь по России. Очень интересная ситуация получается. У нас есть карта демографии нашей, 142 миллиона человек по последней переписи населения. Мы на данный момент вышли на стабильную точку зеро. До недавнего времени мы теряли по миллиону человек в год. Вот здесь все любят жить, здесь живут белки, обратите внимание на федеральные трассы Российской Федерации. Мы не контролируем порядка, скажем так, добрых 70% своей территории. Мы туда просто тупо не можем доехать, и это очень важно, потому что туда можно долететь, например. Но никто не собирается, потому что там белки.

Следующая история, это очень важная карта. Обратите внимание, где находятся запасы пресной воды, они находятся ровно там, куда мы не можем доехать. Там серьезные реки: Лена, Обь, Енисей, притоки Амура, Байкал. Только один Байкал — это счастье «Кока-колы», скажем так, она душу за Байкал продаст. Потому что там 200 километров туда, 50 суда, и три километра в глубину, или два. Это очень серьезный источник чистой воды. К 2025 году карта распределения ресурсов питьевой воды будет примерно такая. Где синенькое — это хорошо, а где красненькое — плохо. Так скажем, для детского сада. Между синеньким и красненьким — очень острая граница. 35% запасов пресной воды находится в Российской Федерации от всего мира.

Следующая карта очень важна для нас. 30% запасов пахотных земель находятся на территории Российской Федерации. Вот на этой карте показаны желтым все пахотные земли, которые есть в мире вообще, их не так много. В России около 30% пахотных земель. И теперь посмотрим Крым и Украину, они полностью зелененькие, там просто все земли пахотные. Когда вам рассказывают про демократию какую-то — это вряд ли, потому что основной финансист — компания Monsanto, которая занимается генно-модифицированным зерном.

Вот эта карта наверху очень интересная. Я сейчас на минуточку выйду из фокуса. Вот эта темно-зеленая линия — рост количества пахотных земель до 2050 года. Они не будут расти, поэтому нужно будет работать над тем, чтобы повышать эффективность сельского хозяйства. Потому что красным показан рост потребления пищи тем населением, которое будет расти. Нам нужно будет очень эффективное сельское хозяйство.

Наше все — это энергетика. И там всего пять основных направлений: это нефть, газ, уголь, атом и альтернативные источники. Наверху показано, как это будет расти. Какое-то время еще нефть будет актуальна, газ будет работать, атомная энергия расти не будет, но альтернативные источники будут расти. В нашей стране есть практически все, и много, поэтому мы богатые люди, учитывая, что нас не так много, нас чуть-чуть больше, чем в Японии. А Япония — это территория Самарской области, поэтому, на самом деле, у нас очень большие шансы, и по мнению многих политиков в мире, мы не имеем права на такое количество терртории.

Теперь вот простые цифры. Россия — первое место по добыче и экспорту газа, по добыче нефти, по разведанным запасам каменного угля, по запасам торфа, запасам леса, железных руд, питьевой пресной воды, серебра, рыбы, алмазов, урана. Это очень мощные кладовые для тех людей, которые, собственно, практически там не живут. Это очень важная карта, которая сейчас становится очень актуальной. Это Арктика. И если посмотреть на синюю линию, вот здесь — это Северный морской путь. Он где-то на 4 тысячи морских миль короче, чем через Суэцкий канал, и он пока без пиратов. Пока без пиратов. Но у нас есть одна маленькая особенность, у нас нет инфраструктуры на Северном морском пути. Чтобы построить инфраструктуру, нужны определенные марки сталей, определенные технологии, и очень много надо поработать над этим. Но там есть прекрасное Штокмановское месторождение, о котором сейчас все говорят и мало кто разрабатывает, но будущее там заложено очень мощное.

Зачем я все это рассказываю? При всем том, что у нас тяжелые условия, я считаю, что расслабляться совсем нельзя. За последние порядка десятка лет было построено большое количество новых аэропортов. Вы сами все это видите, «Кольцово» например, — это новый аэропорт, ему года 4–5, я не знаю, там, сколько ему лет. Но недавно был сдан аэропорт в Самаре, в Уфе только что сдали аэропорт новый и так далее. Строятся новые дороги, была построена трасса Чита — Хабаровск, очень важная артерия. Москва — Санкт-Петербург строится, я сам видел. Крымский мост, остров Русский, ЦКАД, МКАД, Москва — Казань, Москва — Пекин сейчас будет и так далее. То есть идут серьезные инвестиции в инфраструктуру. Потому что, в принципе, если мы этого не сделаем сейчас, то потом нас просто зачикают, извините за мой французский язык. Также идут серьезные разработки в космическом направлении, поскольку мы этим занимаемся, я просто чуть-чуть расскажу. Когда организовали все в объединенную ракетно-космическую корпорацию, то сейчас немножко выстроилась система и понятные цели и задачи в космосе.

Итак, у нас налицо рост глобальной конкуренции и переход в 6-й техноуклад. Кто туда попадет — хороший вопрос, и не факт, что мы. Борьба за ресурсы идет по всему миру, и поиск, он же смена, глобальных центров силы. То, что сейчас происходит между Россией и Китаем, очень интересная тенденция. Меняется центр силы относительно Соединенных Штатов Америки. Очень интересно, что получится из этого.

Теперь простые и базовые вещи, совсем для детского сада. Почему совсем? Просто потому, что никто не любит читать, все любят смотреть картинки. Есть сейчас два очень модных слова, это «модернизация» и «инновация». Все ходят с флагом инновации, собственно говоря, «Иннопром» произошел от инновационной промышленности. Поэтому давайте разберемся. Не все, к сожалению, полностью понимают эту историю. Я когда приехал из-за границы, я 20 лет отработал за границей, вернулся в Россию, мне нужно было создать философию, чем тут заниматься. Так вот, вопрос про инновации очень острый.

Итак, что такое для начала модернизация? Это усложнение во времени. Мы усложняем процессы и объекты во времени, они становятся сложнее, и нам становится сложнее с ними управляться. Когда я был маленький, очень любил вот эту вещь, каждый пацан, у которого есть кармане такой ножик, — король двора вообще. Но есть более модернизированная версия, и она крутая, прямо можно даже уже первую бутылку портвейна открыть ею. Но есть еще более крутая модернизированная версия, и можно уходить до бесконечности в крутизну разных версий. Только если попробовать вот таким ножом отрезать хлеб, то придется резать таким образом, вы сложили все лезвия, вот чем будем резать. То есть берете нож, ногой придерживаете и отрезаете. Очень сложная абсурдная история. Так же происходит с образованием, так же происходит с разными направлениями. Сейчас автомобиль BMW имеет 150 кнопок внутри интерьера. У вас нет столько пальцев. То есть это очень сложные системы.

При росте сложности снижается эффективность любого предмета или любого процесса. Но есть оптимальная сложность, которую мы можем отследить и сказать: вот здесь хватит, больше не усложняем. Но что делать дальше, нам же нужно двигаться вперед. Поэтому, например, если разобраться со сложностью тяжелого самолета, то там 700 километров проводов на борту. Это очень сложная система, ее сертифицировать — это ад. Или вот, например, поворот направо, недавно в Бостоне я заехал в такую развязку, и спутниковый навигатор потерялся. 16 выездов, 40 километров объезд — все. Например, современный город, и камера не схватывает, сколько вокруг покемонов, которые кричат: «Зайди ко мне!», каждый покемон хочет, чтобы ты к нему зашел. Вот это вот Москва. И становится все тяжелее, потому что дорог больше не становится, машин становится на полмиллиона больше. Такая же проблема и в Пекине, такая же проблема и в Афинах и так далее. А вот вы утром поехали, да вот возвращаемся сюда, вы утром поехали в большой магазин. Приезжаете в большой магазин, надо припарковаться, а потом найти корзинку и пойти купить себе йогурт, вот вы купили йогурт, возвращайтесь на парковку, потом едете обратно домой. Вот у вас день удался. Вот эта наша сложная жизнь, мы перестали это замечать, но, на самом деле, нам становится все сложнее. Сейчас мы с моим коллегой разговаривали по поводу переезда из Москвы в город Тольятти. Там так все просто и клево, там приезжаешь, и там ничего нет, и так хорошо становится сразу. Сразу на дачу, клубничка, все прекрасно. А в Москве вот так.

Итак, двигаемся дальше, инновации. Мы не сможем развиваться дальше, усложняя процессы. Вот наша прекрасная и оптимальная сложность, где мы сказали ножу: «Стоп, больше четырех лезвий не нужно». Что нужно сделать дальше? Не следующий нож нужно создавать, нужно создать какой-то лазер, лазерный разрезатель. Или вот пример — швейная машинка Зингера, первый образец, идеальная швейная машинка. И я уверен, что у вас у всех она есть, или у бабушки есть, но у меня точно есть такая, она стоит смазанная, все нормально с ней. А вот эта уже не у всех есть, а вот эта вообще не нужна, потому что как только что-то у нас сломается, мы сразу вот сюда. А вот этой машинкой мы можем починить и шинельку дедушке, и тоненькую шторку подрубить. А вот с этой бабушка уже не справится, потому что нужны целые суперпроцессы. Мы не можем отследить эту историю. Поэтому инновация — это не делать новую машинку, инновация — это когда мы можем перейти с наперстка на швейную машинку. А с швейной машинки на что? Вопрос. Вот смотрите, это наш график прекрасный — оптимальная сложность, с наперстка мы перешли на машинку, а вот это супермашинка, а вот это уже регресс. Что у нас будет после машинки, если прыжок с наперстка на машинку? Правильно, это принтер, на самом деле, это 3D-принтер. Так и будет, а потом будет какой-то оптимальный 3D-принтер, а что после него? Это интересно. Я не знаю, но просто как упражнение. Что вы хотите делать? Вот 100 лет прогресса между двумя машинками, 100 лет прошло где-то. А вот это вот, например, инновация, видите, какая. А вот это вот модернизация, и тоже сто лет между ними. Паша Ангелина работала на «Фордзоне» гораздо эффективнее, чем Джон Картер на JOHN DEERE. Потому что этот работает с 9 до 4, и все, а эта работает 300 замесов смену, это другой подход. Поэтому вопрос не в том, какая у вас технология даже, а в том, как вы мотивированы. И это очень интересно.

Упражнение на инновации. Я для себя делал, думал, дай-ка я погоняю немножко, 100 лет назад. Недавно был спущен на воду корвет американский, он электрический. Это электрическая машина, которая ходит по воде. А до этого был паровой двигатель, а до этого был ветряной двигатель. Что будет в 2112 году? На воздушной подушке, возможно, но они уже есть. То есть, в принципе, нужен какой-то другой принцип передвижения по морю.

Следующая вещь, это по оружию. Например, когда был придуман пулемет, все белые штаны сразу пропали в армиях. Очень быстро все меняется. А сейчас технология вообще позволяет печатать оружие, это следующий этап, когда рамочка в аэропорту больше не актуальна. Шанель в свое время придумала маленькое черное платье — молодец. А в 2112 что будет? Только гадать можно. Наверное, будет какая-то одежда с телевизорами на спине. А может быть, будет наколка какая на теле. Вот тоже интересная вещь, как мы будем добывать огонь в 2112 году? Это упражнение на инновации, это очень интересно попробовать. Вот в деньгах такие вот варианты. Что будет дальше? Сканирование сетчатки глаза? Биткоины, может быть.

Вот вопрос для меня стоял как для транспортника, я вообще-то автомобильный дизайнер, что будет после автомобиля? Поэтому один из примеров проекта, к чему нужно было бы стремиться, это попробовать перейти из просто плоскости в пространство, как мы в свое время сделали с телефоном. Телефон у нас же у всех есть в кармане. Сейчас даже не в кармане, даже в руке есть такая штука, а раньше он был с проводом, и еще в будке, еще две копейки нужно, вы уже забыли, а вот бабушки еще помнят. Две копейки, если нет — до свидания, никуда не позвонишь. А в другой город позвонить — это барышне нужно набирать. Вот поэтому, когда появилось отсутствие проводов, телефон стал сразу общедоступным, и все сразу его купили. Из плоского мира дорог, к которым мы привязаны (автомобили все ездят по дорогам, если вам продали внедорожник, вас обманули), нужно переходить в пространство.

Но если вы переходите в пространство, там звук есть, вот это вот называется «взлет в Бодайбо» под Магаданом. Это он пытается взлететь. Русский региональный аэропорт называется такая вещь. Эта грязь и лужи, вся грязь летит в моторы, как вы видите, и то, что происходит в салоне самолета, я даже представлять себе не хочу. Там, я думаю, сидят мужики и кричат: «Давай, Михайлович, жми!» Взлетит — не взлетит, вопрос хороший, готов смириться, но вот мы рискуем каждый день, на самом деле. Поэтому когда мне говорят, что 3D-инфраструктура уже существует, то я не очень верю. Потому что, например, мы прилетели вчера на авиакомпании «Победа», очень красивый новый Boeing, но когда мы сели, было очень тяжело. Ба-бах, ух ты, ладно, в этот раз приземлись, все захлопали в ладоши, потому что это счастье. Вот поэтому мы подумали, что было бы интересно поработать над транспортом нового поколения и перейти в пространство из плоскости. Вот, например, мужчина переворачивает газонокосилку, просто перевернутая газонокосилка. Чем она интересна? Она стоит не очень дорого, и если мужчина сейчас взлетит, то можно не строить уже мост через речку. Или, может быть, не нужно строить тоннель сквозь гору. Я понимаю, что все мухи будут в зубах, но, предположим, это мопед.

А если немножко дальше заглянуть, на автомобильный уровень, то можно в принципе собрать несколько функций, как шампунь три-в-одном. Чтобы у вас был вертикальный взлет и посадка из точки, потом дальность и скорость самолета, и чтобы у вас была доступность, чтобы вы могли это купить просто в магазине. В дилерском центре, например, Аudi, и чтобы у вас была многотопливность, чтобы вы могли заправить его всем, чем угодно. Как российские танки «Армата». У нас в Нижнем Тагиле есть такие технологии, поэтому можно заправлять для начала дизелем, и вы можете тогда пристегнуться к любой инфраструктурной истории автомобильной. Если делать его в массовом производстве, такой аппарат, он будет стоить как два Land Cruiser, около 150 тысяч долларов.

А вот это система управления полетами. Мы все думаем, вот, дрозды пытаются перелететь через Средиземное море, тренируются, это в районе Ниццы снято. А это селедка, вот они умеют как-то выйти в 3D-пространство, между собой общаться. Пьяных камистов нет, все нормально передвигается. Мы недавно сделали три формулы математические в МГУ, которые позволяют такую вещь разработать вместе с «Транзас». Так вот примерно эта штука может выглядеть. Так тоже она может выглядеть, и она необязательно должна быть пилотом. Вот поэтому ответ наш, над которым мы сейчас работаем, это занимает время, но, в принципе, это будущее. И если мы сейчас будем продолжать развивать BMW, это тоже очень хорошо, и, скорее всего, она очень пригодится, но как только появятся такие системы транспорта, все перейдут в следующее измерение.

Теперь, смотрите, какая интересная вещь — всегда шло через визуализацию сначала, какие-то писатели-фантасты говорили: о, мы будем летать, потом какой-нибудь Жюль Верн говорил, что мы будем под водой ходить. Жюль Верн говорил: нужно сделать подводную лодку. Он написал «20 тысяч лье под водой», она была сделана через 28 лет. Визуализация будущего сейчас идет в основном через фильмы фантастические, и я недавно набросал несколько фильмов, которые показывают, что точно будет. Вот это вот объемная навигационная система по нашей галактике из фильма «Прометей». Вот это, например, жидкий робот из фильма «Терминатор», над этим материалом сейчас идет работа в MIT в Штатах. Сложное название у этого материала, но для простоты понимания, вы купили килограмм чего-то, сегодня это тостер, завтра это пистолет, послезавтра это ваш мопед. Какая разница, какую цифру вы ему дадите, какую команду дадите, тем он вам и будет. Может, он вашей девочкой будет маленькой, сидит здесь вместо собачки, и вы ходите с ней в свет.

Сейчас идет на экранах «Терминатор», да, это интересная штука. Дело в том, что это нанороботы, и нанороботы — это очень любопытная вещь. Это новый материал, который может превращаться вообще во все. А немножко перед «Терминатором» был вот такой фильм, для детишек, детишки выходили после этого фильма абсолютно шизоидные. И говорили: «Ребята, я хочу стать инженером», например, а не «Я хочу стать экономистом или юристом», как сейчас все. У нас ходит полстраны экономистов и юристов. Ни экономики, ни юриспруденции. Вот поэтому давайте хоть что-нибудь нормально сделаем. Мне кажется, у нас есть очень много шансов. Так вот, эта штука очень интересная. Следующий фильм, который тоже очень любопытный, и нам нужно внимательно его посмотреть, — это «Трон: наследие». Дело в том, что, посылая e-mail с одного компьютера на другой, вы не совсем знаете, когда почта придет: она может прийти через 10 секунд, а может прийти через десять минут. Где она? Где письмо? Вот там. И мы это не контролируем вообще. Это другой мир, это серверы, которые находятся в других странах мира, и туда идет послание, потом через спутник и обратно. Какой мир? И кто туда попал? Это очень интересно.

Следующая вещь, здесь долгий фильм, я не буду все тут показывать. Это про то, что создаются новые системы транспорта, передвижения в пространстве, это то, что мы сейчас делаем. Вот эта вещь совершенно убойная. Когда появился первый «Парк юрского периода», думали, что уже можно мамонтов скоро будет клонировать. Потому что люди находят ДНК мамонта. В принципе, идея очень-очень неслабая. И это будущее ближайшее. Вот это вещь очень интересная. Мы недавно сделали шлем, вот с такой вот навигацией, просто наша компания сделала шлем, который нужен нашим военным сейчас. Он вот так примерно выглядит. Внутри, когда вот смотрите, все поле боя есть, а в то же время вы видите, что еще происходит в параллельном мире.

Но меня даже не это интересует, меня интересует вот эта белая точка, вот эта крутая штука, вы делаете вот так: «тун», и где-то там что-то там происходит. То есть передача энергии на расстоянии — вещь. Тесла еще делал. У нас сейчас пацаны это разрабатывают. Из шестого класс пацан недавно мне показал ионолет. Шестой класс, вот такой пистолет, пацан показывает мне, как эта штука отрывается от земли и начинает висеть в воздухе, удерживаемая тремя ниточками. Я говорю: как она это делает? Он говорит: «Я просто поменял ионы с плюса на минус, и теперь они отталкиваются с такой же силой, как и притягиваются, и это антигравитация». Ничего не понял, круто. Это дети из дома детского творчества в Москве. «Аватар» — очень интересная вещь. К сорок пятому году будут уже с искусственным интеллектом аватары. Очень крутая история.

Профессии будущего — моя любимая тема. Вернемся к нашим любимым дроздам, вот они летают такие. Обратите внимание вот на эту картинку. Это перекресток во Вьетнаме. Как, вы думаете, они разъезжаются там? Кто был в Азии, тот представляет, что стоит только шагнуть на мостовую, они будут тебя объезжать сами, потому что это дзен буддизм очень крутой. На самом деле, я назад вернусь, и смотрите еще раз — вещь. Дело в том, что эти системы уже существуют. Они на подсознательном уровне работают, и никаких аварий. Креативный инженер полного цикла, сейчас полвыставки об этом говорит, диспетчер стайных полетов — мы сейчас это видели. Психолог постпластической хирургии в Москве сейчас крайне востребованная профессия, губы все сделали, а что обратно — обратного хода нет, поэтому нужно идти к психологу. Крайне востребованная профессия в Москве — менеджер полного цикла производства, сейчас вот половина китайских компаний уже этим обладает, а у нас пока нет. Стратегические капралы трех кварталов, если слышали по телевизору, такие два типа, Mоторола и Гиви, может быть, слышали. Это сейчас в ДНР такие два пацана есть. Это будущее. Дизайнер виртуальных миров — это сейчас очень востребованная профессия, если вы выходите здесь и говорите: «Я дизайнер виртуальных миров», знаете, сколько вам заплачу сразу? Отгадайте. Ну, вот у меня такой есть, я ему плачу 500 в месяц. Я очень хочу работать дизайнером виртуальных миров. Молекулярный диетолог, консультант по здоровой старости — это сейчас прямо вот прямо ба-бах, это вот прямо рядом. А через 10 лет еще появится целая куча интересных профессий. Теперь, если говорить о том, что можно, конечно, модифицировать экскаватор какой-нибудь, но, может быть, оно само будет производиться там, прямо в карьере? Инновация какая должна быть?

Итак, мы решили для себя сделать глобальный конкурентоспособный продукт для развития своей территории. Инжиниринговый центр мы строим в Москве, комплекс промышленного прототипирования высокой сложности. На базе Московского института стали и сплавов. Сегодня лидерами глобального развития становятся страны, способные создавать прорывные технологии, формировать собственную мощную производственную базу. Качество инженерных кадров становится ключевым фактором конкурентоспособности страны и основой технологической и экономической независимости. Надо максимально приблизить профессиональное образование к реальному производству. То, чего сейчас нет, раньше это были ПТУ, а сейчас этого нет, все экономисты. Наша задача — осуществить в ближайшие годы индустриальный рывок. А чем мы сейчас пытаемся заниматься здесь? Создать сильные национальные компании в обрабатывающих секторах, способные производить конкурентоспособную продукцию. Если справимся с неорганизованностью, безответственностью, с привычкой закапывать в бумагах исполнение принятых решений. Решения принимаются, пришел, например, Медведев вчера, принял 10 решений, из них 2 дойдут до дела, остальные будут закопаны. Это мы видим каждый день, и вот штука: хочу, чтобы все понимали, это он говорит, это не просто тормоз на пути развития России, это прямая угроза ее безопасности. Значит, вредители, значит, измена.

Мы начали разговаривать на эту тему и построили в центре Москвы под парком Горького, где 250 тысяч человек в день проходит через парк Горького, небольшой прекрасный заводик в партнерстве с MIT и институтом Europe di design. Обратите, пожалуйста, внимание, когда мы изучали геометрию, все начиналось с точки, если две точки — линия, если три точки — поверхность, четыре точки — объем. Итак, точка — долото, делаются прекрасные скульптуры в Риме. Две точки — линия, и это фреза, это обработка плоскостью. Три точки — плоскость, это штамп, четыре точки — объем, литье, вот до той линии, мы более или менее разбираемся в технологиях, а вот дальше начинаются 3D-принтеры и наши живые роботы. Вот очень интересная вещь. Кто туда попадет? Хороший вопрос. Я очень хочу, чтобы Россия туда попала, но не факт. Поэтому мы строим инжиниринговый центр с опцией прикладной магистратуры. Прикладной магистратурой мы назвали технологический спецназ. 20 человек в год будут приниматься после окончания самых крутых вузов: Бауманки, МИФИ, Физтеха, Уральского государственного университета, из Новосибирска, Ростова-на-Дону и так далее. Ну вот это та самая школа, которая строится на базе МИСИС. Вот такая прекрасная архитектура там внутри будет. Мы уже достраиваемся, в конце года уже будем готовы. Это вот завод, под этой школой, под землей завод находится. 40 единиц оборудования, которые покрывают все технологические процессы в принципе. Там есть и композиты, и аддитивные технологии, и принтеры разных типов, есть все для того, чтобы произвести прототип любой сложности, вплоть до живых организмов. То есть это могут быть биороботы. Дальше. Так примерно эта штука будет выглядеть. Частично она уже выглядит. Вот там картинка настоящая, здесь пока цифровая. И там настоящая, здесь цифровая. Это наши заказчики, мы уже работаем со взрослыми и очень суровыми мужчинами. Один из первых проектов, которые мы помогали делать.

Следующий проект — это с «Вертолетами России», «Камов». Это то, что мы хотим сделать, и уже есть двигатель, сертифицированный по системе ЕАС, европейский дизельный. Это из будущего немножко, подводные вертолеты и разная такая интересная мишура, но шутки шутками, мы уже начали работать над этой всей историей. Это тяжелый широкофюзеляжный транспортный самолет, который может разрабатываться совместно с Китаем. Это патрульный ледокол, который нам будет очень скоро нужен в арктических условиях. Кавитационная подводная лодка, 500 километров в час под водой со скоростью самолета в воздухе — под водой. Это то, что мы сейчас делаем. Космический корабль следующего поколения. Космическое кресло. Космический корабль штатный, сейчас на МАКСе вы сможете его увидеть. И начало работы над интерьерами станций на Луну и на Марс. Статусный проект под названием «Факел Олимпийских игр в космосе». И самое интересное — это детский сад, при этом центре, который мы строим. Мы хотим небольшой детский садик, у меня очередь из родителей уже, — такой кружок «Юный техник». Сейчас будут летательные аппараты, персональные космические корабли, попытаемся детям заложить правильные основы. Да, собственно говоря, все.

Телеробототехника и виртуальная реальность в реальной жизни XXI века

09.07.2015 
ЕКАТЕРИНБУРГ, 6-я Международная промышленная выставка «Иннопром-2015», «Екатеринбург-ЭКСПО»

Добрый день всем, уважаемые дамы и господа! Позвольте представиться, меня зовут Александр Рыжов, мы занимаемся проектами телеробототехники, дронами, съемкой видео 360. (0:30 Слайд) Я немного расскажу о себе, чтобы понимать background, чтобы понимать опыт, который, собственно, наработал к своим годам. Я родился в Москве, долгое время жил за границей, поучился в таких странах, как Китай, Япония, даже Эфиопия, Африка, уже в более старшем возрасте — Италия, когда это было связано с энергетикой, с большой энергетикой. Какое-то время я работал в энергетике, в крупной энергетической компании, которой, в том числе, принадлежит здесь две электростанции на Урале, это Среднеуральская Есневская ГРЭС, итальянская Enel, поработал немого в государственных, окологосударственных структурах. И с 2013 года принял решение — я занимаюсь психологическим бизнесом. Здесь также находится мой друг, товарищ и партнер Андрей, с которым мы вместе осуществляем проект, о котором сегодня пойдет речь, это проект «Авиан». Суть этого проекта заключается в управлении дроном с многостепенной платформы от первого лица. Я поговорю чуть более подробно попозже сегодня.

Я хотел бы уделить еще пару минут сегодняшнему мероприятию и формату. Моя философия и подход такой, что нужно использовать имеющиеся возможности. Сегодня вокруг вас находится огромное количество ребят, огромное количество молодых специалистов, технарей с разным бэкграундом, с разным опытом. И это отличная возможность для того, чтобы знакомиться, для того, чтобы придумывать. Например, с Андреем мы познакомились в Бостоне, когда проходило одно мероприятие. Мы были в Бостоне, потом в Калифорнии, в Кремниевой долине — именно там произошло наше первое знакомство, там мы обсуждали различные проекты, и в результате этого родилась компания, телеробототехническая компания, это было в 2013 году. Появился телеробототехнический проект, связанный с дронами, управлением воздушным роботом от первого лица.

Суть этого проекта заключается в том, что у вас есть многостепенная платформа, которая, соответственно, наклоняется в различные стороны, вы находитесь в положении лежа, для того, чтобы у вас осуществлялась связь с дроном, с беспилотником, мы используем шлем виртуальной реальности. Например, в процессе этого проекта мы поняли, что Oculus Rift, который на сегодняшний момент является самым известным проектом в сфере шлемов виртуальной реальности, не совсем подходит для нас. Мы разработали свой шлем, я попрошу перенести его сюда. Сделали свой шлем виртуальной реальности для того, чтобы уйти от «Окулуса» для того, чтобы производство находилась на территории Российской Федерации. Люди, которые связаны с виртуальной реальностью, знают, что нынешний «Окулус», условно, например, не предназначен для коммерческого использования, он предназначен только для разработчиков, в том числе потому, что он зачастую, если говорить по-русски, не соответствует санитарным нормам. Например, там используется поролон, который впитывает микробы человека. Поэтому мы стали использовать хирургический силикон, он легко обрабатывается, легко дезинфицируется и может использоваться массово. Вот данный шлем используют наши партнеры «Тоталтектив», которые когда-то сделали, собственно, первый виртуальный аттракцион, где стоит кабина, и вы смотрите не на экраны, вы смотрите в шлеме виртуальной реальности.

Вот это, собственно, тот самый шлем, который мы презентовали на «Армии 2015». Мы использовали этот шлем для того, чтобы передавать в него картинку с дрона, который находится где-то в локации. Соответственно, вы находитесь в положении лежа на платформе, она многостепенная, управляется, рядом находится дрон, на котором расположена камера съемки 360 градусов, и с нее, соответственно, транслируется видео уже непосредственно в шлем. В чем изюминка, в чем специфика этого проекта? Когда вы управляете платформой, поворачиваете ее налево, направо, вверх, вниз, она синхронизирована с дроном, и, соответственно, вы управляете дроном, у вас получается ощущение полета от первого лица. В данный момент у нас есть наработки, у нас есть прототипы, мы разбили этот проект на несколько задач, которые решаем. То есть он осуществляется в реале, пока что мы отстроили полет виртуальный, обеспечиваем сейчас канал связи.

Вот ребята, у кого технический бэкграунд, они знают, что основная проблема при передаче сигнала и работы со шлемами — это задержки, задержки — самая большая сложность, потому что они влияют на вестибулярный аппарат, и с ними нужно серьезно работать. В процессе работы с этим проектом мы пришли в рынок и в бизнес «видео 360». Это, собственно, те самые камеры, которые мы используем для съемки видео 360, это «6 go pro» в сборе, который пишет, соответственно, видео полностью в круг, полностью в сферу, и потом с помощью специального софта это все склеивается в один большой шар, то есть когда вы можете видео смотреть не только узконаправленное, а по всем сторонам. Вот эта штука у нас стояла на первом дроне, и мы обеспечили с ним связь.

Включите, пожалуйста, следующий слайд. Давайте зайдем в youtube, youtube у каждого есть. Вы заходите в youtube и в строке поиска набираете по-английски «super 360», без пробела. У вас высветится такой значок, вы можете зайти на канал, и там будет подборка видео, но я бы предложил выбрать вот такое видео, с разворотом улиц. Это Никольская улица в центре Москвы рядом с ГУМом, недалеко от Красной площади. Теперь вы можете посмотреть видео перед собой и покрутить его по сторонам, и вы поймете, что вы видите не только перед собой, но вы видите вокруг себя, вы видите и сверху, и снизу, то есть у вас записано все, что происходит вокруг вас. Вы сохраняете 100% контента вместо 10.

Каждое мероприятие можно сделать именно в таком формате, это формат новый и вот только-только недавно получил youtube-поддержку, соответственно, в youtube вы можете зайти посмотреть огромное количество других видео, которые сделаны в таком же формате. Не так давно поддержку этого формата сделала сеть facebook. Видео 360 — оно рядом с виртуальной реальностью, видео 360 также проигрывается в шлеме виртуальной реальности.

И к предыдущему слайду я попрошу вернуться. В прошлом месяце «Дисней» инвестировал 66 миллионов долларов в студию, которая как раз занимается контентом виртуальной реальности, контентом 360, поскольку они также видят в этом будущее, в это все идет. Apple на прошлой неделе, кажется, презентовал первое свое видео-360 с группой youtube, у них прямо с Aple Music, у них есть отдельный автобус, где они презентуют эту технологию, соответственно, все больше и больше эта технология получает распространение в жизни.

В процессе, например, работы над телеробототехникой мы пришли в это видео-360. За прошлый месяц мы отсняли несколько мероприятий бытовых, мы снимали свадьбу, один из корпоративов, мероприятие крупной компании государственной, потому что это красиво презентовать, это красиво для понимания. Кто не был, например, на стенде «Росатома» тоже используют технологии виртуальной реальности, в наголовном дисплее Samsung gear vr можете смотреть по сторонам, можете получить больше информации, находясь в одной точке.

Когда мы говорим о телеробототехническом проекте по управлению дроном от первого лица с той самой платформы, в этом видим большой рынок, который, во-первых, безопасен, многие из вас, наверное, хотели полетать, как птица, но с этим связано большое количество рисков, опять же физических умений, кто-то может, кто-то не может, но с развитием каналов связи появляется возможность побывать, например, в тех уголках, в которых вы никогда не были, скажем, хотите вы побывать в Антарктике, в Мачу-Пикчу, но это стоит дорого, билет туда стоит больших денег, нужно потратить время, а с помощью такого проекта вы можете пролететь над любой локацией в мире, получить ощущение, понять, что там происходит. А следующим этапом, к которому мы стремимся, это будет года через три-четыре, когда каналы связи позволят управлять беспилотниками на достаточно большом расстоянии, соответственно, вы сможете летать над локацией, которая находится в сотнях километров от вас. Но представьте, что вы находитесь, к примеру, в Екатеринбурге и хотите полетать, скажем, в дворе детства где-нибудь в Нижнем Тагиле, и у вас вечером защемило в душе, вы хотите посмотреть, как вы с ребятами гуляли там на этой площадке, играли в футбол, ну, что делать? Вроде бы ехать туда и обратно ради того, чтобы по площадке погулять, негоже, но вы спокойно можете подключиться к дрону на удалении через платформы, пролететь через любимые места в городе. Но это я говорю про Россию, где большие расстояния. В Европе, соответственно, будет сделать еще проще, когда вы из Берлина можете полететь вечером и оказаться в Мадриде или, например, в Барселоне, в Риме, в любом городе. Мы считаем, что это будет гдето там через пару лет, потому что через сегодняшние каналы связи это, к сожалению, невозможно. По поводу виртуальной реальности и видео-360, последний формат, который сейчас в том числе мы пытаемся внедрять, рынок, скажу честно, не до конца еще созрел, многие люди с этой технологией незнакомы, она производит до сих пор вау-эффект. Но виртуальная реальность и видео-360 могут быть совмещены, и мы считаем, что это прекрасная технология, в том числе для образования, когда можно приехать один раз на локацию куда-нибудь египетских пирамид, к примеру, отснять это все на месте, наложить туда графику. Находясь в школе, у вас создастся впечатление того, что вы на месте, при этом у вас есть, например, графикой наложенная высота пирамид, их масштаб, сравнения, когда они были построены, к примеру, могут быть наложены исторические события. Но и визуально, конечно, информацию воспринимать будет проще, будет легче обучать.

Или насколько вот нам известно, не так давно одна из команд запустила проект по обучению вождению именно в формате виртуальной дополненной реальности, когда у нас отснято вождение, какие-то ситуации на камеру-360, и они разбираются именно с наложением графики, кто превысил скорость, кто нарушил правила, какие правила он нарушил, что это за собой повлекло. Интерактивно, достаточно удобно, достаточно наглядно, и это можно сделать, не выходя из дома. Это то, что касается телеробототехники и виртуальной реальности, которой сейчас занимаемся мы, которая у нас непосредственно сейчас в разработке.

Если говорить о международных рынках, конечно, в мире эта технология быстро набирает обороты, и нужно всегда держать руку на пульсе, читать достаточно много информации, журналы технические и технологические, какие-то СМИ, потому что, как показывает практика, с цифрами трудно спорить. В высокотехнологичных рынках Россия редко занимает больше пяти процентов рынка, то есть большое количество заказов, покупок клиентов находится за рубежом.

Давайте перейдем к следующему слайду по поводу профессий. Кто не знает наверняка, но, к примеру, думает, чем заняться, то подспорьем для вас может быть «Атлас будущих профессий», который разработали наши эксперты, проанализировав тренды технологий. Это то, что будет в дальнейшем, он по отраслям спроектирован, и определены потенциальные профессии, которые будут востребованы через какое-то количество лет. Ну, например, мы считаем, поскольку мы занимаемся дронами, я вижу большой трудовой рынок именно операторов дронов в дальнейшем, нужно будет большое количество ребят, которые будут ими управлять, которые будут знать, как это делать, потому что по статистике и опять же в плане беспилотников большая часть аварий и большая часть крушений происходит не по вине техники, как правило, а по вине пилота. То есть этот человек должен быть подкован, должен знать, что он делает, как управлять, но и в том числе тут большая социальная подоплека. Например, операторами дронов могут стать люди с так называемыми особенностями развития, то есть инвалиды, которые находятся дома, но они также могут выполнять эту работу. С моей точки зрения, это очень-очень позитивно, поскольку люди станут социально активными.

Сейчас идет разработка дорожных карт НТИ, Национальной технологической инициативы, кто не знает об этом, тоже можно почитать, например, по поводу Аэронета. По поводу рынка беспилотников, по поводу воздуха. Мы пытаемся сейчас создать те самые правила игры, создать условия для того, чтобы, может быть, кому-то из вас, нового молодого поколения ребят-технарей, дать возможность создать те компании, которые будут конкурентоспособны на международном уровне. Через какое-то количество времени мы придем к тому, что по поводу управления дронов, по всей видимости, придется получать сертификаты пилота. Нужно каким-то образом эти дроны ставить на учет для того, чтобы все-таки был порядок, чтобы они могли летать в городах, чтобы на всех этих технологиях можно было развивать бизнес.

Беспилотники, робототехника, телеробототехника, виртуальная реальность, по нашему мнению, станут трендами. В ближайшие годы именно там будет сконцентрировано большое количество финансов, а для бизнеса, это несомненно важно, — прибыль и выручка. И правильно оказаться в этих трендах, на наш взгляд, это большое умение и правильное стратегическое планирование. Например, не так давно я был в одном из технопарков, он находится на юге Франции, рядом с Ниццей, называется Sophia Antipolis. Его, например, делали в 1960–1970 годы, и тогда была сделана ставка на телеком, который на тот момент считался технологией будущего. Так и оказалось. В семидесятые, восьмидесятые и девяностые это стало одним из основных трендов развития — развитие мобильной связи, Интернета. В данном технопарке сосредоточено огромное количество мировых лидеров — гигантов телеком-индустрии. Чтобы вам было понятно, доход в бюджет города от технопарков больше, чем от всего туристического сектора юга Франции. Всего туристического сектора Ниццы, и это о чем-то говорит. Там действительно огромный город, где ходят рейсовые автобусы, где есть свои школы и театры. Для меня это наглядный пример, как правильно угадывать тренды будущего.

Тренды и технологии. Я вам расскажу, может быть, про виртуальную реальность. По поводу шлема: на сегодняшний момент у нас есть Oculus Rift, который мы ждем в апреле, ориентировочно новую версию, с большим разрешением. Вместе с тем большое количество проектов по шлемам сейчас появляется, в том числе, на Kickstarter. Может быть, кто-то слышал о проекте FOV, шлем виртуальной реальности, проект совместно американский и японский. Его особенностью является трекинг зрачков, трекинг глаз. Сделали не так давно китайцы шлем, заявили о том, что они будут делать шлем с накладыванием виртуальной и дополненной реальности, когда у вас в шлеме стоит камера, которая позволяет видеть еще и за шлем. Все наверняка знают, если не знают, то можно попробовать: у «Росатома» есть Samsung Gear vr, когда это просто насадка с телефоном. Сейчас делает HTC, делает Sony, все крупнейшие компании идут в этот рынок. С ними конкурировать достаточно тяжело, но можно конкурировать на каком-то своем локальном сегменте, на каком-то локальном рынке. И, несомненно, под этот шлем большим спросом будет пользоваться контент, который будет потребляться обычными людьми, за который будут платить деньги. Сейчас, опять же, появляются приложения в Appstore и Google play, которые потихонечку этот контент предлагают и продают. Может быть, для вас это какой-то инсайд, если кто-то хочет себя попробовать, здесь, наверное, тоже можно заработать какие-то деньги и иметь успех. В компании Disney, это можно найти в Интернете, можно почитать в новостях, активно сейчас внедряют технологии виртуальной и дополненной реальности и дроны в своих парках. Так, они недавно запатентовали одну из систем управления большим количеством дронов фигурами персонажей, которые гуляют по парку. Эта патентная заявка, она есть в бюро патентов там, в Штатах. В том числе, пока еще непонятно, как это будет выглядеть, но они запатентовали систему разбора — сбора и конструкций сказочных, опять же, на основе дронов. Когда есть какой-то сказочный дом, он разлетается по частям, потом собирается по частям, — они тоже собираются это использовать. Мы разговаривали с российским отделением Disney по поводу предоставления своих технических проектов по платформам обратной связи, там у них больше угол наклона, они дают больше впечатлений.

И сегодня мы уже два дня в красной зоне выставляемся со шлемом. И многие ребята приходят, смотрят, это производит определенное впечатление на них. Когда можно полетать в кабине пилота, можно прыгнуть со скалы, можно полетать на дельтаплане — это некие новые эмоции. Поэтому у тех, кто с этим связан, мне кажется, будет толк. Точно так же, как и в беспилотной технике, потому что по телеробототехнике мы выставлялись на «Армии» в 2015-м и разговаривали с нашими оборонными предприятиями о том, что все эти технологии вполне употребимы для переноса оператора-человека от боевых каких-нибудь роботов, дронов. Это тоже вполне возможно, когда вы находитесь далеко, управляете каким-то роботом на поле боя. И, соответственно, вы защищены, потому что вы управляете, как в фильме, через шлем, через перчатки, он полностью связан с вами командами, выполняет ваши команды. Сейчас это используется на уровне просто встраиваемых камер в технику, но по нашим оценкам, это будет внедряться все больше и больше.

Давайте поговорим, опять же, про тот самый проект «Авиан». На сегодняшний момент мы испытываем, я надеюсь, в ближайшее время поступит на рынки, это многоступенчатая платформа со шлемом виртуальной реальности для полета не только на дроне, не только для обеспечения канала связи на удаленной дистанции, но точно так же для полета в виртуальных мирах. Наши ребята, друзья, коллеги из МГУ с кафедры динамических систем. Они прекрасно сделали графику Московского государственного университета, находящиеся там локации. На сегодняшний момент мы пытаемся сделать такой полет как раз по виртуально отрисованному пространству МГУ. Или, например, мы считаем, что можно отрисовывать любые другие миры, которые существуют в ваших фантазиях или где-то в кино. Нам хотелось бы, пока что это еще не очень досягаемо, осуществить полет по тому самому миру Пандоры, который существует в «Аватаре». Или, например, одна наших дружественных студий веб-дизайна сделала в виртуальных мирах те самые гонки из «Звездных войн», где они гоняли на космолетах через скалы. То есть применений тут огромное количество.

Проблема, с которой мы столкнулись, — продвижение этого продукта на рынок. Это к тому, что к технологии рынок должен быть готов. Потому что когда рынок не готов к технологии, ее очень тяжело и сложно продвигать. Первые шлемы виртуальной реальности, кстати, если я не ошибаюсь, были придуманы чуть ли не в шестидесятых — семидесятых годах. Но это было тогда огромное инженерное сооружение, которое, конечно, нетранспортабельно. Оно тогда было никому не нужно, и, собственно, никакого коммерческого успеха не имело. Сейчас это становится все более и более доступным. Oculus Rift уже стоит порядка 300 долларов. Технические требования у него улучшаются. Соответственно, он будет все более и более доступен. Когда мы запускали этот проект, где-то год назад, он был технологически не очень явен, и поэтому мы на него искали деньги. Было очень тяжело разговаривать с инвесторами, потому что немногие понимали, как это применять, что с этим делать, и даже потенциальный рынок, например, виртуальных или удаленных путешествий им казался неясным. Пойдут туда люди, не пойдут туда люди, было непонятно. Были разные условия инвестирования, я скажу, что в результате мы нашли инвестора на 10 миллионов рублей, но в какой-то момент при общении с инвесторами предлагались условия достаточно смешные, кто-то предлагал забрать нам половину проекта, 50% потенциальной компании за смешные деньги.

Для молодого поколения, которое будет делать какие-то проекты, могу сказать, что одна из основных ошибок стартапа — это хранить идеи в себе и никогда не рассказывать. Это не совсем верно, потому что мир многогранен. Есть огромное количество команд, которые по всему миру двигаются примерно в одинаковом направлении. Поэтому чем больше вы будете рассказывать о своей идее, чем больше людей вы будете вовлекать в свой круг, тем для вас это будет выгоднее, тем скорее вы найдете единомышленников, команду, с которой вместе вы сможете воплотить это в жизнь и, соответственно, превратить уже все это в бизнес.

Когда у вас появляется идея, есть деньги, нужно осуществить правильное управление проектом, нужно правильно его реализовать. Но, как известно, в России у нас две беды — это инфраструктура и менеджмент. Если с инфраструктурой вы, наверное, вряд ли что-то сделаете, то с менеджментом, конечно, можно поработать. Очень отрадно видеть с позиции нашего возраста, что растет количество новых технарей, потому что на определенном рынке мы столкнулись с проблемой, что мы не можем найти правильных программистов, свободных, которые могли бы реализовать наши задачи. Или ребят, технически подкованных в телеробототехнике, которые могли бы выполнить наше техническое задание. А когда вы находите такую команду, таких людей, ими еще нужно правильно управлять. Поэтому любой бизнес, любая идея — это всегда вызовы, с которыми вам придется сталкиваться. Но если вы в это свято верите, то у вас все получится.

В нашем телеробототехническом проекте, помимо технической части, у нас есть еще софтовая часть. Рассказывая о своей идее, находя единомышленников, мы познакомились с одной очень интересной студией веб-дизайна, с которой мы сотрудничаем и которая для нас сейчас будет делать контент, в том числе отрисовывать те самые миры и те самые софтверные решения, которые потом мы будем продавать. И в этой синергии, в общении между командами, образовался консорциум, мы работаем не только в Москве, мы работаем с ребятами из Твери, Новосибирска, Томска, Самары. У нас оказалась вся Россия. Когда мы общались с ребятами из Самары, они прекрасно разбирались в программировании, но на локальном рынке, например, не встречали того, чтобы кто-то предлагал им делать это в городе. Мы поняли, что не всегда нужно концентрировать бизнес в крупных городах, а зачастую выгодно уходить в регионы. Хотя в плане телеробототехники и дронов, например, семимильными шагами развивается и даже не в Европе, а в Арабских Эмиратах, в Штатах. Создано шесть пилотируемых зон. Мы понимаем, что когда этот проект будет уже готов, он в первую очередь пойдет на зарубежную аудиторию. Там он будет более конкурентоспособен, нежели наш на локальном рынке.

Я поделюсь с вами другой идеей, о том, что нужно не зацикливаться на каких-то домашних историях, а всегда смотреть глобально, всегда смотреть международно и понимать, что мы сейчас живем в мире без границ. Ваша разработка не заканчивается вашим двором, вашей школой, вашим институтом. Нужно постоянно набирать, повышать свои квалификации и компетенции, благо сейчас есть большое количество онлайн-курсов, онлайн-образования, нужно учить языки. Нужно делать компании, которые будут конкурентоспособными, опять же, на международной арене. Собственно, к чему мы и стремимся. Видео-360 смотрите, пробуйте, изучайте этот рынок. Я думаю, кто-то из вас сможет достичь там успеха. Спасибо вам большое, и ждем в гости!

Эпоха информации. Квантовый скачок

09.07.2015 
ЕКАТЕРИНБУРГ, 6-я Международная промышленная выставка «Иннопром 2015», «Екатеринбург-ЭКСПО»

Я думаю, можно начинать. Спасибо тем, кто пришел нас послушать.

Эпоха информации, квантовый скачок — это, наверное, такое слишком красивое название. Говорить мы будем про скоростные волоконно-оптические системы, вообще, что там происходит, что происходит с системами информации по оптоволокну. Расскажем про нас, что мы делаем в этом. Ну, раз такое название, давайте все-таки для начала действительно зададим вопрос. Знаете, за 10 лет количество информации в мире сильно выросло. Как вы думаете, во сколько раз? Дайте любую оценку, если кому-то интересно, ваше мнение.

Вот я услышал 15 000 раз, будут ли еще какие-то мысли? В 15 000 это, конечно, получилось даже завышено. На самом деле, в 1000, то есть получилось, что всего 10 лет назад вот этих битов и байтов было в 1000 раз меньше, огромный такой действительно произошел скачок, который даже превзошел скорость развития компьютеров. Получилось, что постоянно одна и та же ситуация возникает. Все системы связи, они каждый год практически насыщаются, не хватает скорости и так далее, и так далее, требуются новые технологии. Вот это привело к такому буму в волоконно-оптических системах передачи, про который я и буду рассказывать.

Про то, что мы собой представляем. Мы как раз занимаемся разработкой и производством скоростных волоконно-оптических систем. Наше главное оборудование — это DWDM «Волга», здесь можно посмотреть его.

Мы полностью российская компания. У нас примерно 150 человек, в том числе очень мощный свой центр разработки, два доктора наук и 15 кандидатов и, в общем-то, мы очень много делаем публикаций, патентов и так далее. Давно занимаемся этой темой. Сейчас уже больше 55 000 километров таких вот DWDM сетей скоростных сделали, это примерно 7% российского рынка. Вот где это происходит в стране. В частности наша гордость в том, что часть трансляции по сочинскому проекту вы смотрели тоже через наши системы.

Дошли мы до этого, естественно, случайно. Я думаю, что все стартапы в России образовались скорее вопреки, а не благодаря. Я закончил МФТИ, защищался в 1998 году, но, к сожалению, работа в Академии наук, сами понимаете, это достаточно тяжело, потому что зарплата маленькая.

В 90-е годы практически все основные наработки продали на Запад или на Восток, и в том числе мою тему, которой я занимался: плазма. Ее тоже прекраснейшим образом остановили, и, в общем-то, надо было думать, чем заниматься. Вот мы занимались монтажом и сваркой волоконно-оптических систем в России и, в том числе, как ни странно, было много объектов в Казахстане. Знаете, там примерно такая же психология, как у нас, такие славные бубны за горами. Они считают, что в России такой прогресс и суперпромышленность, примерно так же, как мы считаем, наверное, что суперпрогресс в Китае или в Америке. Я думаю, что везде почти одно и то же, но вот за границей все кажется лучше, и поэтому получилось, что, работая за границей, мы имели огромный авторитет. Этот авторитет, в конце концов, привел к тому, что они сказали, что у них есть запрос на новые технологии, такое увеличение длины. Как мы говорили, было 100 км, стало 200, там Cisco System пробивает по волокну 90 км в штатном режиме, а у них пустыни и до городов там 150, а то и 200. Вот что делать?

Ответ: ставить оптические усилители, мы как раз их быстро разработали совместно с другой компанией и сделали такой огромный проект. Это было очень интересно, потому что мы выиграли вот у таких грандов, как там Cisco, Alcatel и так далее в этом проекте. И вот после этого мы начали активно развиваться, создали сначала компанию «Связь-Электро М». Потом она, так как имя «Связь-Электро» популярно, переименовалась в «108», без изменений, и выпустили очень интересные задачи, наверное, самое то, что мы сделали, — это 100-гигабитная система, так называемая DWDM «Волга». Потом, если будет интересно, можно подойти, посмотреть, что собой представляет такой ключевой блок, этот 100-гигабитный передатчик. Много здесь интересных технологий. Это такой оптический гетероген, то есть не классическая передача, когда 0 единиц, а намного более сложная. Потом можно рассказать об этом подробней.

• Сделано 55 000 км DWDM сетей. Оборудование DWDM «Волга» — единственные в России скоростные 100G системы связи, имеющие статус российского производителя.

• Выпущены 100G транспондеры мирового класса.

• Запущен проект создания DWDM системы со скоростью 27 Тбит/с и более.

• При реальной господдержке возможен значительный рост производства российского телекоммуникационного оборудования.

И сегодня мы создали крупнейшую в России школу по связной волоконной оптике, которая очень активно разрабатывает новую систему. Основное, что мы делаем, — это вот такие справа шасси на разной скорости, не только 100 гигабит, конечно. Бывает и 10, и 2,5, и так далее. В сумме, если собрать все каналы вместе, то по одному оптовому волокну можно передавать сейчас 8 терабит в секунду. Даже в Сколково мы выиграли новый проект, показали, что даже эту скорость можно еще больше увеличить, то есть сделать 25 терабит.

Вообще, транспортные системы связи можно очень просто представить, как любой транспорт, со всего двумя задачами: передать максимум информации на максимальное расстояние — бери больше, кидай дальше.

И вот получилось, что по скорости у нас неплохие результаты: 25 терабит в секунду, а по дальности мы даже побили мировой рекорд и сейчас его держим, то есть это передача без усилителя посередине 500 километров. Потом расскажем подробней.

Теперь перейдем ближе к технике, что сейчас происходит в скоростных системах связи. Там, действительно, возник некоторый такой бум, когда возникли когерентные системы.

Когерентные системы — это очень близкое понятие к тому, что мы видим в радио, когда мы сделали гетерогенный приемник, то есть это то же самое, тот же гетероген, только в оптике. Иными словами, подсветка сигнала на дальнем конце дополнительным лазером. Таким образом, он выбирает тот сигнал, который ему надо. Это очень похоже на то, когда вы в машине крутите приемник, выбирая ту радиостанцию, какую нужно. Что вы делаете? Вы фактически подстраиваете чистоту дополнительного этого источника гетерогена под чистоту сигнала. Вот здесь то же самое. Если вы меняете длину волны лазера, то вы выбираете из сигнала в волокне тот сигнал, который вам нужен.

Казалось бы, очевидная такая идея. Она в радио придумана еще 100 лет назад. Но тем не менее в волокне было сложно сделать, потому что очень высокие частоты, скорости большие и лазеры нужны стабильные. В общем, куча проблем, поэтому сделали всего лет 5 назад, и вот мы тоже в этом активно поучаствовали. И сейчас эта технология, вот видите, там справа вот такой проламывается график через все. Она является основной и самой главной для магистральных больших систем передач в мире и даже имеет очень большой рынок. И поэтому, конечно, очень даже интересно и важно сделать вот такую в России. Когда это получилось, мы очень обрадовались, и даже выяснилось, что можно немножко напрячься и сделать по ряду параметров лучшую в мире систему.

Интересно то, что дальше эти когерентные системы стали развиваться, и сейчас вообще изменилась парадигма, как даже считать емкость системы связи, потому что классической считали как слева, то есть полная емкость системы — это количество каналов умножить на скорость в одном канале. Иными словами, если у нас 100 гигабит в канале, 80 каналов, перемножим 80 на 100 и получаем 8 терабит.

Сейчас так получилось, что вот этот гетерогенный приемник может вытаскивать у нас из спектра любой кусок, который нужно. И получилось, что каналы идут вообще без зазора, фактически невозможно различить, и они разные. Иногда ближе друг от друга, иногда дальше, в зависимости от параметров качества. Такая парадигма устарела, то есть получилось, что для того, чтобы сейчас посчитать скорость, вам надо умножить просто полосу усилителя, это примерно 5 терагерц, на эффективность. Эффективность — это сколько бит вы передаете на 1 герц. То есть, если, например, 100 гигабит через 50 гигагерц, то получается
2:100:50. А дальше люди бьются вот за это число. Все хотят не 2, а там 3, 4 и так далее. То есть 2 — это сейчас такая рабочая лошадка, в общем-то, в мире показано, вот мы только что показали 3,5. 4 считается близкой к рекордам. 5 и так далее — то только оффлайн, там какие-то эксперименты.

Ну, в общем, повторюсь, что если раньше шла борьба за скорость канала, то сейчас фактически понятие канала нивелировано, в связи больше волоконной, ну, можно сказать, уже нет каналов. Борьба ведется вот за эту эффективность, просто число бит на герц.

Для того чтобы это число увеличить, используют вот такую хитрость, как вот внизу нарисован, так называемый найквист-WDM.

Смысл в том, что можно сделать спектр сигнала не такой, как колокольчик нарисован сверху, классический, а фактически прямоугольный, поставив туда дополнительный модулятор, и тогда этих сигналов в спектр влезает больше. Иными словами, если в классический, как сверху показано, их вылезает 3, то вот при такой манипуляции их влезает 4. То есть мы повышаем общую скорость системы связи, ну, на треть или, что то же самое, повышаем спектральную эффективность.

Когда применили этот найквист-WDM, как раз и получилось, что канал вообще потерялся. Там этих каналов не видно, там смотришь на спектр анализатор — где же канал? Там одно другое перекрывает, и вот после этого и получилось, что сама парадигма поменялась.

Тем не менее развитие идет и дальше, и сейчас пытаются применить такие сложные технические форматы, как WOT-, QAM-форматы и так далее, которые, например, в мобильниках часто используются для того, чтобы сделать еще большую скорость в одном канале. Например, справа показана так называемая 16 К. Выяснилось, что в волокне это все очень плохо работает, а в мобильниках — прекрасно, потому что это воздух. Там нет нелинейных эффектов, очень маленькое взаимодействие между каналами. В волокне плохо, потому что это среда и огромное количество всяческих там кросс-стоков. То есть они начинают цепляться друг за друга, вот эти кляксы цепляются краями. В общем, получается плохо, то есть, иными словами, QAM-форматы пока на большие длины не применяются, только на очень маленькие. Потому что получается, что там большие ограничения.

И вот последние результаты, то, что показано на конференциях. Спектральная эффективность, видите, она у всех порядка четырех, то есть это максимум того, что удается достигнуть. В общем-то, от того, что есть сейчас, от классической системы 100 гигабит 50 гигагерц, мир оторвался не более чем вдвое. Наш результат внизу, он немножко отстает, но зато мы передаем на очень большую дальность. Посмотрим предпоследний параметр, вот этот OSNR. Он чем меньше, тем лучше. У нас 14, вектор 15, 17 и так далее. В общем-то, 3 децибела, это два раза, получается, что мы чуть-чуть уступаем по скорости, зато по дальности мы очень даже здорово себя чувствуем.

1. Скорость передачи. 100G остается «рабочей лошадкой» — никто не показал передачу 400G на одной несущей (не ранее 2016 г., на маленькие длины)

2. 200G — короткие расстояния. Ciena, Huawei, ALU показали несущую 200G или передачу 400G на двух несущих (формат 2XDP-16QAM), при этом качество сигнала примерно на 7дБ хуже, чем в передаче 100G — уменьшение длины в 5 раз.

3. Гибкое управление спектром — технология Nyquist WDM, то есть манипулирование спектром сигнала в целях создания суперканалов, мультиплексирование. FLexGrid ROADM

4. Коммутация. Много работ по SDN, происходит миграция от OTN X-Connect к SDN пакетной коммутации.

Вот последние результаты именно в этом, получается, что 100 гигабит — это все равно рабочая лошадка, и крайне важно то, что он есть в России. Но тут мы его все-таки сделали, потому что это сейчас главная технология. 400 гигабит все пытались показать, и ни у кого не получилось. Вот 200 гигабит на канал, только короткие расстояния. Ну и дальше, гибкое управление спектров. Фактически понятие канала теряется. Почему все уже не говорят про 400? Потому что каналы сливаются, дальше все говорят просто про спектральную эффективность.

Теперь хотелось рассказать про такой Сколковский проект, где была поставлена задача, как все-таки скорость передачи по одному волокну увеличить. Можно действительно делать на канал 200 или 400. Оказалось, самое простое — это просто сближать 100-гигабитный канал и заниматься дополнительно обработкой сигнала, чтобы это работало.

Ну, вот мы сблизили 3 канала. Уже получили вот эту спектральную эффективность 3. И все отлично работает. Через 1000 км проходят там даже с запасом, и вот это, мы считаем, очень хороший результат. Он потребует огромных усилий. Мы сделали вот такую скоростную плату на керамике, если кто-нибудь видит для себя работу в электронике, то скажу, что это интереснейшие электронные задачи, то есть по плате идет 30 гигагерц. Причем много таких девпа, они, естественно, друг на друга влияют, сделать, чтобы все это заработало, очень тяжело. Поэтому когда это, наконец, запустилось, естественно, была большая радость, и все удивлялись, что это все-таки заработало.

Сейчас результат показан, и 27 терабит в одном волокне можно сделать очень простым способом, просто сближая 100-гигабитный канал. Никаких дополнительных тяжелых технологий не требуется.

Теперь хотелось бы рассказать еще про несколько способов. Если вот до этого мы говорили про скорость, то теперь про дальность. Вот этот слайд, он мне очень нравится. Вопрос дальности — он такой вот. Что делать? Хоть волком вой, нет электричества посередине. Какие-нибудь 2 города и между ними тайга.

Оказывается, есть технологии, которые позволяют очень сильно увеличить вот в такой однопролетной линии дальность передачи по оптоволокну. Здесь нарисована такая рекордно-оптическая схема, которая позволила передать на 500 км, здесь еще старая, по дополнительному волокну, сейчас уже по одной паре волокон. 500 км и 10 каналов 100 гигабит, то есть терабит в сумме. Выясняется, что можно в середину встроить пассивный усилитель. Это кусок волокна, который накачивается по оптике, то есть электричество подводить не надо, и он приблизительно там за 100 или 150 км от края, дальнего пункта, и поэтому суммарная длина существенно увеличивается. Получается, что есть такие оптические схемы, которые позволяют действительно передачу без электричества посередине увеличить до 500 км. Это до сих пор даже мировой рекорд, никто в мире не смог это преодолеть. Тут ряд интересных физических идей, например, мы передаем накачку на 13 90. Она идет по волокну, за счет нелинейности сама преобразуется в 14 80 и дальше накачивает 15 50, то есть свет несколько линейных преобразований преодолевает, и в результате получается такая вот очень дальнобойная система. Это, конечно, тоже была очень интересная задача, которая сейчас уже применяется на практике. Конечно, мы 500 км заказчику не даем, но 375 работает, и даже отлично. Вторая задача состояла в том, чтобы передать 80 каналов или даже больше через каскад усилителя.

Вот сейчас, например, уже успешно испытана реальная линия Москва — Новосибирск. 4250 км отлично работает без регенерации, усилители примерно через 100 км. Это уже совершенно реальная трасса, передача высокой скорости на большие расстояния, что для России очень актуально.

И последнее из технических приложений состоит в том, что мы можем добавлять 100-гигабитный канал в существующие системы связи 10-гигабитные. Там очень интересные проблемы. Выясняется, что 10-гигабитные системы убивают сотку, и для того чтобы это преодолеть, потребовался такой новый подход. Если настраивать приемник очень быстро, то есть какой-то оптимум, который говорит, что, в общем-то, на 5 децибел это все лучше работает, чем в классике, иными словами, эта система становится работоспособной. И сейчас мы уже поставили 10 000 километров таких систем, 100 гигабит в старой системе связи, оказывается, очень дешево и хорошо работает.

Давайте поговорим про импортозамещение. Здесь у меня подход такой: конечно, очень хорошо, когда мы взаимодействуем с рядом зарубежных компаний. Например, мы покупаем компоненты по всему миру, делаем из них системы. Но совсем другая ситуация возникает в случае, если массово закупается готовое оборудование, что сейчас часто происходит. Фактически это делает бессмысленным существование не только технологических компаний, но и, я считаю, вузов и Академии наук тоже. Поэтому здесь, конечно, у меня подход в том, что хорошо бы импортозамещение заработало, потому что пока, к сожалению, импортозамещение большей частью — это замена американского оборудования на китайское.

Вот теперь такой вот интересный слайд. Почему очень важна задача иметь магистральные системы связи российского производства? Вообще тот формат ОTN, который сейчас является самым главным и основным в системах связи с большими скоростями, он очень гибкий. И это приводит к тому, что вообще никто не знает, что там передается, потому что любой vendor, мы, например, или любой другой, он может минус 10% полосы использовать по собственному усмотрению. Простой пример. Если мы говорим 100-гигабитный канал, то мы, например, передаем 120, потому что там есть еще помехо-избыточные коды и так далее. Алкатель передает 127, Huawei иногда 127, а иногда 136, и так далее.

Конечно, это большие риски, потому что фактически это приводит к тому, что очень много недокументированных возможностей, и скорости такие, что это никак невозможно проверить, нет приборов, которые работают с такими скоростями. Это страшная проблема. В частности, она привела к тому, что в Америке запрещено китайское оборудование, потому что американцы сказали: мы не знаем, что там внутри, и поэтому запретили. Точно так же китайцы запретили американское.

Что происходит в нашей стране, мы покажем на следующем слайде. У нас происходит, на мой взгляд, примерно вот такое. Поэтому я, конечно, считаю, что это очень большой риск. Магистральное оборудование должно быть сделано в России, и только это и обеспечивает информационную безопасность.

В общем, все. Если будут вопросы, я с удовольствием на них отвечу.

Как создать САПР нового поколения

10.07.2015
ЕКАТЕРИНБУРГ, 6-я Международная промышленная выставка «Иннопром 2015», «Екатеринбург-ЭКСПО»

Здравствуйте! Меня зовут Андрей Андриченко, я представляю компанию SDI Solution. Я являюсь одним из руководителей компании. Компания работает в области информационных технологий, которые применяются в промышленности, машиностроении. Специалисты нашей компании работают вместе не один десяток лет. Нами создано несколько программных комплексов, которые работают на десятках, сотнях крупных промышленных предприятий в области и технологической подготовки производства, и управления справочными данными, это направление Master data managment. Наш проект признан инновационным, принят в Сколково, профинансирован, получил грант. Это отдельная история.

В рамках темы импортозамещения нами создан, совместно с другими компаниями из Сколково, консорциум, который так и называется «Интегрированный программный комплекс, работающий в области конструкторско-технологической подготовки производства и управления справочными данными». Такая вот преамбула.

Доклад посвящен, как следует из названия, разработке САПР нового поколения. Наверное, рассказывать о том, как создаются САПР и информационные системы, не стоит, потому что это достаточно рутинный технологический процесс. А просто на примере вот этого проекта инновационного я попытаюсь рассказать о том, как рождаются инновации. Как меняются поколения систем, как это происходит с чисто идеологической точки зрения. Наверное, здесь имеет значение мой опыт работы в этой области. Я начал заниматься темой автоматизированного проектирования в 1984 году. Поступил в аспирантуру, защитил диссертацию в области САПР технологических процессов. И за время работы было создано три поколения систем автоматизированного проектирования. И я, оглядываясь назад, на то, как это все происходило, могу какие-то сделать выводы, возможно, интересные для вас. Может быть, где-то они будут специфичны. Но все равно все закончилось тем, что родился некоторый инновационный проект. И он получил развитие. В данном случае мы работаем с этим проектом, есть его коммерциализация. На этом построен бизнес, мы внедряем эти решения. Так что, давайте, я поделюсь с вами своим опытом.

Все-таки я обозначу тему. Потому что на примере именно развития такого специализированного приложения, это САПР технологических процессов, попытаюсь показать эволюцию системы, что там было ключевой идеей. Все-таки САПР-технологии — это такая сегментированная вещь. Не скажу, что узкоспециализированная, но это инструмент технолога. Менее развит, конечно, чем КАТ-системы, для конструкторов, они более популярны. Есть в этой области и зарубежные разработки, и много отечественных разработок, потому что технология имеет некоторую российскую специфику, есть отличия. Почему технология? Почему эта тема важна? Почему много специалистов занимаются автоматизацией именно этого процесса? Вообще, как говорил Петр Первый: «Если пушка начала стрелять, то технологию ее изготовления хранить вечно». Почему? Потому что конструкцию можно скопировать, оцифровать, а вот то, как изготавливалось, — это ноу-хау, в этом весь секрет изделия. Поэтому это важно. Ее формализовать, хранить, описывать процесс по действиям и по шагам. Как нагревали, каким маслом поливали, как охлаждали, в каких условиях это все происходило. Так что фиксировать все это нужно, это знания, которые важны, которые принадлежат предприятию, они должны отчуждаться, быть формализованы, описаны, оцифрованы и должны подлежать анализу.

Почему надо разрабатывать технологии? Вы никогда не получите себестоимость изделия, не сможете ее определить, если вы не знаете, какие этапы разработки это изделие проходило. То есть трудоемкость изделия, материалоемкость — это все берется из технологии. Наши руководители часто говорят: «Хотим знать, сколько стоит изделие, и не можем добиться: один говорит одну цену, другой — другую». Это важный момент. И началом определения себестоимости изделия является технология, нормированная с точки зрения трудозатрат.

И следующий такой специфичный момент — это то, что именно в рамках этого класса автоматизированных систем проектирования присутствует тема интеллектуальности. Когда специалисты работают с КАТ-системой, не возникает вопроса, а может ли она сама начертить какую-то деталь. А вот здесь сплошь и рядом. Когда мы начинали эту тему, то первые комментарии технологов были: «А нет красной кнопки вот здесь? Я нажму, чертеж же есть, пускай мне она выдаст технологию!» Есть требование пользователей этих систем, чтобы уровень автоматизации работ был повыше. Это все-таки автоматизированная система, не автоматическая. Это означает, что она работает вместе с человеком, со специалистом, снимает некоторую рутину, позволяет фиксировать технологию.

Что здесь представлено? Смотрите, видите, по годам? Я сказал о том, что три поколения прошло систем. На каждое поколение — 10 лет. С чем это связано? Системы такого класса разрабатываются достаточно сложно, информационные программные комплексы разрабатываются порядка 5 лет. Начиная от сбора требований, анализа рынка, конкурентного анализа, формирования требований, ТЗ и так далее. 5 лет уходит у разработчика, чтобы создать систему.

Следующие пять лет он выпускает версии, то есть порядка 5 версий — это живая разработка, которая наполняет систему функциональностью, устраняет какие-то неточности. Система развивается. Следующие пять лет она умирает. 10 лет в IT-технологии — это тот критичный период, за который создаются новые принципиальные программные комплексы, конкуренты уходят вперед, понимание разработчиком того, как он теперь бы создал систему, кардинально меняется. И вот это и есть точка перехода из одного поколения в другое, от одного состояния в другое. Так что если вы видите систему, работающую больше 15 лет, это просто удержание системы в вертикальном положении. Она уже мертвая. Маркетингом, косметическими ремонтами можно добиться этого. И, конечно, может быть, была заложена такая живая, хорошая архитектура. Разработчик что-то увидел впереди, но так достаточно редко бывает.

Я хочу теперь на основе этого показать, какая логика была в развитии. У каждого продукта есть своя логика, свой ключ к его развитию. В данном случае у САПР технологических процессов эволюция этих систем заключается в развитии модели данных. Здесь два типа данных. С одной стороны, это компоненты, классификаторы, оборудование, материалы, инструменты — то, из чего складывается технология. Вообще, сам технологический процесс — это описание последовательности действий, изменение состояний заготовки до детали. Сначала токарная, потом фрезерная и так далее. На самом деле, не важно, какая технология. Здесь можно описывать технологии строительства здания, технологии изготовления чего угодно, это вещь высокоуровневая достаточно. Еще раз. Есть сам процесс. И есть компоненты, которые хранятся в классификаторах, каталогах. Вот два типа данных.

Первая система была такая универсальная. Создана в 1991 году. И отталкивалась от предположения, что все иерархические данные можно описать одной моделью, универсальной. Она была достаточно гибкой, настраиваемой, были так называемые навигационные схемы, которые позволяли расширять эту функциональность.

Жизненный цикл этой системы закончился тогда, когда технология потребовала своего развития. Модель технологического процесса сказала разработчику: «Эта инфраструктура, эта архитектура приложения мешает моему развитию. Вынеси меня в отдельное приложение». Вот, следующий программный продукт разделился на две части. Была отдельно создана САПР технология, которая работала исключительно только с моделью технологического процесса. И система управления справочными данными.

Покажу на картинке эволюцию вот этих двух этапов, между второй и третьей стадией. Когда какой-то компонент вырывается наружу, он требует для себя многофункциональности, он работает, как такая структура, которая затягивает в себя все. Он как бы хочет быть свободным, развиваться независимо. Вот, пожалуйста, такой независимый путь развития моделей технологического процесса. Почему так сложно? Первое. Эта модель должна быть гибкой, настраиваемой. Потому что есть разные виды производства. Система приходит на предприятие и должна уметь адаптироваться к разным производственным условиям. Поэтому вот эта модель отдается пользователю для того, чтобы он мог сюда внести свои корректировки, это во-первых. И второе. Эта модель знает о технологии все. И о том, какая последовательность должна быть, и какие компоненты, и как, самое главное, эти компоенты связаны внутри. Как станок совместим с инструментом, скажем так.

Работать неудобно. По прошествии 10 лет разработчик столкнулся с ситуацией, когда сложность модели технологии стала пределом для развития системы. Так называемый «стеклянный потолок», ты его в начале, когда делал эту модель, не видел, не знал, что он есть. А когда ты поднялся, то понял, что работать с этой моделью могут только единицы. Настраивать сложно, нужно что-то изменять.

Следующий шаг, который был сделан, это упрощение модели. Отличия есть? Это высокий уровень абстракции. Здесь описан просто процесс проектирования чего угодно, технологии, есть технический процесс, есть крупные действия, есть мелкие действия, называемые переходами, есть инструменты абстрактные, есть оснастка, есть материалы. Нет детализации, нет взаимосвязей, модель упростилась до самого примитивного уровня. Спрашивается: а куда же вот это все подевалось. Куда делись связи?

Вот это ключевой момент, это как раз переход от одного качества к другому. Вы можете его не делать, вы можете остаться жить с этой моделью. Вас никто за это не осудит. И можете продавать эту систему. И это ваше дело. Но если вы боретесь за выживание своего продукта, вы будете думать о его развитии, вы будете думать о перспективах. Давайте посмотрим, куда же подевалась эта сложность?

Смотрите, какой был применен прием. Вот это простая технологическая модель, к которой пришли, отказавшись от сложности. А все взаимосвязи, все описания были перенесены в модель справочных данных. Вы помните, мы говорили о том, что есть модель технологии, есть база данных, где содержатся классификаторы инструментов, оснастки материалов, приспособлений.

Во второй версии никаких взаимосвязей между объектами в этой части модели не было. Эта функциональность там не была реализована. Взаимосвязи были вынесены из технологии и перенесены на уровень баз данных. Теперь объекты внутри базы данных имеют связи между собой. Это называется семантика. Связи предопределяют совместимость этих объектов. Для чего это нужно? У вас есть станок, у вас есть инструмент. Как один инструмент совместим с другим станком или инструмент с материалом теперь уже определяет не прикладная модель, а база данных. Эти знания стали корпоративными и принадлежат уже не прикладной САПР, а принадлежат совершенно другой области. Области баз данных. Так называемая MDM-система — Master data management — управление основными данными. И теперь вот этими знаниями может пользоваться не только система проектирования технологии, но и любая другая информационная система.

Есть такие понятия в IT-технологии: «тонкий» и «толстый» клиент. Это не о заказчиках идет речь. Это идет речь о том, что у вас на десктопе может стоять приложение, которое выполняет все функции. А может быть трехзвенная архитектура, это когда часть функций, возможно, даже большая, переносится на сервер. И все остальные наиболее глобальные вычисления происходят на этом сервере. Можно сравнить эту технологию с тем, что было приведено здесь.

Сама прикладная модель стала тонким клиентом, а сервером приложения стала база данных, хранящая классификаторы объектов и их взаимосвязи. Вот такая парадигма. И мы ее реализовали. И то, что, так сказать, было реализовано здесь, было принято в Сколково.

Одна из частей САПР технологических процессов стала называться «семантической MDM-системой». И это задача совершенно другого плана. Если вы коммерциализируете свой продукт, выходите на предприятие и говорите: «Я автоматизирую работу технолога» — это одна история. Но когда вы приходите на предприятие и говорите: «Мы соберем и централизуем все ваши базы данных: по справочникам, материалам, изделиям, оборудованию. Теперь это все будет храниться у вас в одном месте, централизованно. И у вас не будет дублирования», — это совершенно другая история. Вы с этой историей можете идти, общаться с собственником, с главным инженером, собственником предприятия, с тем, кто отвечает за бизнес.

Давайте теперь посмотрим, что получилось. Я хочу подвести к тому, в чем же смысл инноваций, как это выглядит и почему это важно и для машиностроения. Почему этот проект такой ключевой? Почему мы этим занимаемся и видим в нем перспективу. Давайте поэтапно.

Что получилось в результате такого качественного перехода? Первое. Решаем задачу автоматизированного проектирования. То есть теперь мы технологу говорим: «То, о чем ты просил, мы часть этой задачи решаем, мы готовы тебе предоставить механизм, который позволит тебе ускорить работу». Что дает семантическая модель данных? Как происходит поиск? Допустим, вы хотите выбрать какой-то компонент, неважно какой. Допустим, это режущий инструмент. Выбираю по диаметру сверла. Перед вами появляется большой классификатор, где перечислены все типы инструментов. Вы доходите до определенного нужного типа сверла, подбираете в таблице типоразмеров диаметр, выбираете его и сохраняете в техпроцессе. Как происходит сейчас?

Теперь вы имеете дело с семантической системой. Это означает, что ваши объекты взаимосвязаны друг с другом. У вас сверло связано с инструментом, материалом и конструктивным элементом. И эти объекты уже заранее внесены в технологию, то есть система знает о том, что они присутствуют, вы эти решения уже приняли. И когда вы теперь говорите: «Найди мне сверло диаметром 5», вы идете и ищете это сверло, с этим диаметром, но применяя фильтры. То есть вы говорите: «Сверло мне нужно, совместимое с этим станком, с этим материалом, с этим конструктивным элементом». Если этот так, то скорость выбора элементов из базы сокращается на порядок. Вот пример. В нашей рабочей базе данных, где у нас введены практически все сверла, которые существуют, если искать по диаметру, получите 64 объекта. Это типы, сверла разные: спиральное, перьевое, с коническим хвостовиком, твердосплавное, для таких материалов и так далее. Но если вы укажете станок, материал и конструктивный элемент, получите 8 типов. Технолог будет в два раза быстрее работать. Это первое.

Второе. То, что я вам говорю, и вот эта эволюция, первое, второе и третье поколение, оно представлено здесь. Это логично. Представьте, это система автоматизированного проектирования. Изначально она содержит в себе все: и прикладную модель, и объекты, с которыми она работает: станки, инструменты, приспособления и правила совместимости этих объектов. Вот здесь, на самом деле, принятие решений. Здесь база знаний заложена. Первый шаг, который мы сделали, сказали: «Давайте объекты, описание этих объектов уберем из прикладной системы. Они должны быть оторваны, им там не место, они корпоративные, они должны принадлежать всем». Возникает иногда вопрос: «Кому принадлежат справочные данные?». Никому! Они принадлежат MDM — системе, которая ведет централизованные справочные данные. Первый шаг сделан.

Второй шаг, инновационный, который был сделан: корпоративные знания о совместимости объектов, им тоже не место в прикладной системе. Они корпоративные и должны быть перенесены на сервер.

Так что, вот, идеологически модель такая.

Позиционирование MDM в холдинге. Что она еще умеет? Это к вопросу о том, к кому вы будете с вашим бизнесом выходить и с кем разговаривать. С технологом или, все-таки, с собственником предприятия. О чем вы будете говорить, имея MDM-систему, с руководителем бизнеса? Вы ему скажете: «Есть два контура: и там, и там справочные данные. Инженерные и экономические данные разрознены, часто не согласованы. Один и тот же объект называется по-разному. Это мешает формированию консолидированной отчетности». MDM — это то решение, которое позволяет синхронизировать эти базы данных. По данным компании «САП» — это один из лидеров в этой области, которая этими решениями занимается, — трудоемкость формирования консолидированной отчетности на предприятии, в холдинге сокращается на 50%. Представьте, у вас позиции теперь совмещены и вы видите и понимаете, что есть что и сколько вы покупаете этого объекта. Если у вас один и тот же объект назван по-разному, количество его разбито на отдельные составные части, то вы не можете оптимизировать закупки. Только правильно суммируя объекты и их количество, вы можете заниматься задачей номер три — оптимизировать закупки материально-технических ресурсов. Здесь достигается эффект сокращения затрат от 5% до 15%. Это деньги, это бизнес.

Следующий эффект. Вот у вас холдинг, территориально распределенная структура. В Москве работают конструкторы. В Ульяновске, на заводе «Авиастарт», производство. Вы передаете 3D-модели. Вы даже делаете их в одной системе, в одной КАТ-системе. Но здесь работал конструктор и внутрь 3D-модели вставил материал, комплектующие, стандартные изделия. Сформировал модель и передал ее на производство. Там поднимается та же самая КАТ-система. Но спецификацию составить нельзя, потому что у конструкторов на производстве та же КАТ-система, но база данных другая. И справочные объекты могут по названию не совпасть. Вы должны уметь совмещать, синхронизировать эти объекты. Материалы, стандартные комплектующие. Если они взяты не из единой централизованной модели и не синхронизированы в различных подразделениях, обмена такого у вас не получится.

Следующий компонент. Вот, я назвал вам три уровня. Как теперь то, что у нас получилось из САПР технологии, два компонента: непосредственно САПР технологических процессов и MDM-система. MDM-система может работать на предприятии, быть поставщиком данных для САПР. Она может работать в холдинге, быть средством формирования консолидированной отчетности. Она может участвовать в каталогизации продукции.

Здесь важна тема стандартов. Мы поддерживаем несколько открытых стандартов: 22745 и 15926 — это важно при кооперации, при межотраслевой кооперации. То есть, еще раз, проект масштабируемый, с уровня предприятия и конструкторско-технологического отдела до управляющей компании холдинга и межотраслевого позиционирования. Вот, казалось бы, вы занимались прикладным приложением, три этапа эволюции, и у вас в руках продукт, который позиционируется как кросс-отраслевой и позволяет объединять.

Вы знаете, это тема специфичная, она касается взаимодействия систем, но говорит на самом деле о том же самом. Говорит о стандартах. Но тезис, который применяется также в теме каталогизации, следующий. Если вы хотите синхронизировать описания различных объектов или продукций, вы должны использовать некоторую эталонную модель. Это понятно. Вообще, MDM родились в торговле. Описания продукции разные. И для того, чтобы в едином каталоге представить разные изделия, созданные в разных странах или разными разработчиками, нужен некоторый эталон, с которым продукция разных разработчиков должна быть синхронизирована. Это некоторое эсперанто, только тогда вы по этому каталогу сможете правильно оперировать и, задавая единые, унифицированные характеристики, выбирать то, что вам нужно.

Это совсем такая специфичная область, про которую я бы мог сказать, что, наверное, если мы будем развиваться дальше, мы сюда посмотрим, но потом. Сейчас это коммерциализировать сложно. Могу сказать только следующее. Невозможно построить классификатор объектов, любых материальных сущностей, если не применять антологию. Ну, давайте это запомним до следующего поколения систем.

И последнее. Сейчас развивается тема импортозамещения. И Минпромторг, и Минокомсвязь собирают различные проекты консорциумов, были объявлены конкурсы. И могу сказать, что наше решение является некоторой составной частью такого консорциума, который предполагает следующее: он имеет такое инфраструктурное решение. Представьте, вот это комплекс конструкторско-технологической подготовки. Там экономический блок — производство. Мы все-таки говорим об инженерном комплексе. Что мы предлагаем? На основе нашей системы мы можем централизовать работу со всеми справочными данными. Не надо теперь в каждом вот этом элементе хранить собственные базы данных. Что это дает? Во-первых, это дает единую точку входа данных. Она дает здесь семантические технологии, реализующие механизмы принятия решений, то есть повышение уровня автоматизации работ вот на этом уровне. И она дает сокращение трудоемкости наработки вот этих систем как минимум на 20–30%. Это я говорю по опыту, зная и понимая, что разработчик, разрабатывая такую систему, определенный процент времени тратит на то, чтобы и создать базы данных, и работать с ними. Вот такой эффект. Тем более, что мы говорим о том, что это будет на отечественной СУБД, будет портал и каталогизация продукции.

Проект такой запущен, он развивается. И к 2018 году мы получим определенное решение, которое через названный промежуток времени позволит в текущем состоянии заменить порядка 30% компонентов инженерной функции отечественными составляющими. То есть КЕ-системы технологической подготовки производства, трудового нормирования, интеграционные решения верхнего уровня, некоторый прообраз СОЕ — интеграционной шины. И, в первую очередь, наверное, систем MDM. Вот эти компоненты, встроенные в текущие инженерные комплексы, дадут импортозамещение порядка 30%. Зеленым здесь обозначена вариативность. Это могут быть как решения Siemens и PTC, до SSO, AutoDesk. Мы являемся партнерами этих компаний. Наши решения уже интегрированы с их решениями и работают на предприятиях.

Как только здесь будут готовы отечественные компоненты, они смогут встроиться в предложенную нами инфраструктуру.

Коллеги, на этом все! Спасибо за внимание! Я, кажется, уложился.

Компьютерный инжиниринг и цифровое производство

10.07.2015 
ЕКАТЕРИНБУРГ, 6-я Международная промышленная выставка «Иннопром 2015», «Екатеринбург-ЭКСПО»

Итак, компьютерный инжиниринг, цифровое производство. Боровков Алексей Иванович, проректор по перспективным проектам, политехнический университет Санкт-Петербурга — Политехнический университет Петра Великого, руководитель инжинирингового центра
«Центр компьютерного инжиниринга». О чем пойдет сегодня речь? Только что я вернулся с совета по инжинирингу и промышленному дизайну при Минпромторге, который обсуждал перспективы развития в России инжиниринга и промышленного дизайна. Для того, чтобы эффективно работать, нужна очень грамотная инфраструктура. Ее назвали «распределенная Форсайт-структура», и она была предложена в 2007 году. Первая, центральная часть — центр компьютерного инжиниринга, но те успехи, о которых я буду говорить, выполнение проектов для таких мировых компаний, как BMW, Daimler, Boeing, Airbus и так далее, — за два года к такому не приходят. «Центр компьютерного инжиниринга» базируется на лаборатории «Вычислительная механика», созданной в 1987 году. 27 лет достаточно плодотворного, упорного труда — и все будет в порядке, вы будете мировым лидером.

Инжиниринговый центр — это конкурс был Минпромторга, Минобрнауки, на который подавали два года назад заявки сто вузов. Отобрали 10 лучших. Соответственно, в марте этого года подводились итоги. И вот, «Центр компьютерного инжиниринга», о котором рассказываю, был признан самым лучшим в стране. Он получил оценки 100 баллов по всем номинациям, по всем видам деятельности. Дальше условием создания инжинирингового центра являлось обязательное наличие малого инновационного предприятия сверху. Таким предприятием стало «Политех Инжиниринг», оно тоже продемонстрировало достаточно большой рост. Фирма стала второй малой инновационной фирмой в Санкт-Петербурге, показала рост на протяжении последних трех лет 1700% прибыли и так далее. И конкурирует, как это ни странно, с ресторанным бизнесом. Но здесь высокие технологии, инженерный труд, наука. Соответственно, есть и спин-аут, компания лаборатории «Вычислительная Механика».

Сейчас я как раз ей уделял внимание на совете по инжинирингу, и там интересовались: а как же вы работаете с мировыми компаниями, где нужна высокая динамика, нужны статусы? Чтобы начать работать, скажем, с BMW, нужно пройти двухлетний конкурсный отбор. Когда с вами конкурируют за право работать в дальнейшем с BMW порядка 50 компаний, из них, скажем, до 10 — это Россия, а дальше от Малайзии до Канады. И как в теннисе: победил — дальше прошел. Тебе дают задание, которое ты должен выполнить в очень сжатые сроки и, соответственно, очень качественно. И ты проходишь дальше. А уже на финальной стадии, как в Уимблдоне, сидят судьи, смотрят визиты руководства компании, инфраструктуру, людей. Ну а дальше это все заканчивается достаточно просто, приходят заказы, и ты должен в 24 часа сказать: да, мы можем эту работу выполнить. А они знают, что у тебя есть компетенция, люди, ресурсы. Так организована деятельность.

Дальше мы участвовали в конкурсе, который в конце года объявили «Роснано» и ФИОП, на создание технологической инжиниринговой компании в области аддитивного производства, аддитивные технологии в машиностроении, на который тоже мы подали заявку, выиграли и организовали такую технологическую инжиниринговую компанию «ЛВМ АТ». Мы диверсифицируемся, то есть идем в решении сложнейших задач, описываемых уравнениями частных производных, математической модели, в сторону всем понятных, аддитивных технологий 3D-принтеров. Но если хай-тек приходит в такие понятные вещи, как 3D-принтеры, и если мы проектируем BMW, за последние годы мы сделали 35 кузовов, пассивную безопасность BMW обеспечили, то, соответственно, принтерами тоже можем заниматься. И за 2 месяца мы спроектировали два 3D-принтера, они у нас здесь, за углом, на стенде, собственно, и стоят. И на них же уже напечатали детали, лучшие в классе, которые там на 15% лучше, чем, скажем, у «Мерседеса», которые для президентского лимузина. Вот что такое хай-тек мирового уровня. Все делается очень быстро, на самом передовом уровне.

Дадим определение. Инжиниринг — область человеческой деятельности, которая фактически занимается воссозданием концепций, моделей, продуктов, процессов, систем, технологий. Ключевые термины: первое — проектирование, мы должны что-то создать с вами, спроектировать, и второе — это решение конкретных научно-технических задач. И здесь, я подчеркиваю именно этот момент, это прикладная деятельность в первую очередь. Она требует очень хорошей, фундаментальной подготовки, но, тем не менее, прикладная деятельность.

У меня часто спрашивают: какой у вас маркетинг? Маркетинг самый лучший — это заказчики стоят в очереди, то есть вы выбираете заказчиков, которые готовы с вами работать, которые заказывают вам те или иные проекты, и у них есть финансирование.

Дальше следующий вопрос, который обычно задают: а есть ли проекты, которые вы не можете сделать? Есть такие проекты. Это те проекты, которые не финансируются. Ключевые термины, которые вы слышите с экрана телевизора все время, — это импортозамещение, импортоопережение, ну и, на самом деле, грамотный термин — это экспортоориентированное импортоопережение. Если фирма, компания не создает глобально конкурентоспособную продукцию на мировом рынке, то, скорее всего, в рамках импортозамещения она будет работать на склад. То есть сделаем made in Russia, но, скорее всего, это не очень будет конкурентно.

Следующий момент. Главное внимание нужно уделять так называемому реверсивному инжинирингу, обратному инжинирингу. Вот у нас на «Иннопроме» Китай страна-партнер. И вообще, говорят, вся экономика Китая была создана благодаря реверсивному инжинирингу. Мы очень долго смеялись: ну, копируют, ну, ха-ха, ну, плохое качество. Вот это «ха-ха» мы видим вокруг нас. Вот и многие российские компании с этим «ха-ха» хотят уже работать, понимая, что это «ха-ха» скоро будет в России. Поэтому, на самом деле, это очень серьезная вещь. В советское время был термин — промышленный шпионаж. Если посмотрим истоки наших проектов, атомный проект, космическая программа, то всегда найдем документы, когда прообразами выступали разработки, выполненные в Соединенных Штатах, Германии и так далее. В высоких технологиях все друг за другом следят. И, соответственно, пытаются те решения, которые фирмы-конкуренты уже внедрили, вывели на рынок, тут же в свою практическую деятельность внедрить, применить.

Следующий момент. Такая достаточно сложная схема, но именно она у нас в голове, когда мы говорим, что мы можем решить любую задачу для любой компании, любой отрасли. Если мы говорим о материалах, левая часть, то мы вынуждены работать на разных уровнях. Описание материалов — это микро-, мезо-, макро-, понимая, что на микроуровне происходит разрушение на макро-, собственно, конструкции, за которые все платят деньги, скажем, там, автомобили, самолеты и так далее. Дальше. Если мы делаем конструкцию, то ясно, как она делается, если она из металла (вот там правый верхний угол): литье, прокатка, гибка, сварка, клейка, пайка и так далее. Соответственно, если мы умеем моделировать эти процессы, значит, мы можем оптимизировать технологические процессы и, соответственно, правильно описывать состояние конструкций, сделанных из этих материалов. Ну а дальше различные поля, которые действуют на наши конструкции, на нас с вами. Например, не очень нравится человеку, если он подвержен каким-то высокочастотным вибрациям, когда нарушен теплообмен, душновато, жарко и так далее. Вот это все описывается такими дисциплинами научными, как механика деформируемого твердого тела, теплообмен, механика жидкости, газа, вентиляция. Динамика твердых тел — игра на бильярде, вот электромагнетизм, ну и акустика.

Мир развивается, Digital manufacturing, оказывается, — цифровое производство. Этому уделяется большое внимание, но старт всем передовым производственным технологиям был дан в сентябре прошлого года. 16 сентября был президиум Президентского совета, на котором я делал доклад, что аддитивные технологии являются драйвером, и страна Россия не должна пропустить этот момент, начинать серьезно этим заниматься, внедрять в промышленность. Но с чего все начинается?

Значит, концепция такая: принтеры, порошки у всех будут одинаковые, и все смогут чего-то напечатать, и многие из вас уже печатают. Мы даже в сентябре открываем магистерскую программу, где за 2 месяца научим студентов спроектировать принтер, он сам себя напечатает, принтер, многие детали, скажем так. И этот принтер студент заберет себе домой. Соответственно, все начинается. Пункт 1: новая парадигма, в которой работают ведущие компании, это simulation best design, проектирование на основе моделирования. То есть проектирование на основе интуиции или, там, просто промышленного дизайна, когда художники чего-то творят, оно часто ограничено тем, что технологически это изготовить нельзя. А мы должны потом изготовить, то ли на принтере, то ли путем штамповки. Дальше подключаются суперкомпьютеры — 2-й пункт. Вот там есть характеристика одной задачи. Например, есть режим работы, каждый квартал — фаза, есть две недели, когда мы в интересах BMW выполняем за две недели 17 тысяч задач, то есть больше 1000 задач за сутки. Без суперкомпьютера это сделать нельзя. Что такое задачи? Например, задачи краш-теста, которые на телевидении любят показывать. Автомобиль, в нем 300 датчиков, и, соответственно, вы должны описать поведение автомобиля, получить данные с этого натурного краш-теста, заложить математические модели и на основе математических моделей делать автомобиль уже лучше, ну, и так далее. Если подниматься наверх, то мы доходим как раз до цифрового производства.

Следующий момент, краткая характеристика инжинирингового центра. Презентация отстает. Здесь 50 написано, сейчас уже больше 80 человек. Отбираются очень тщательно, их фактически мы воспитываем сами. Ну, например, когда в январе министр образования и науки Ливанов посещал инжиниринговый центр, и были продемонстрированы результаты, он тогда сказал: «Я понял, как готовят суперинженеров». Тех инженеров, которые создают новую технику, инновационную продукцию и так далее. Его очень интересовало, какие должны быть заработки, чтобы эти инженеры работали в России. Заработки очень высокие, я вам честно скажу. Это 200, 300, 400 тысяч рублей в месяц. Они должны быть существенно выше того, что могут предложить зарубежные компании. Соответственно, выполнение объема работ НИР и так далее.

Про компьютерный инжиниринг и вообще про инжиниринг. Жизненный цикл изделия начинается от идеи, потом разработка эскиза-макета, моделирование, визуализация, инженерные расчеты. И часто, говорят, на компьютере, это вот здесь. Но это заблуждение, это ошибка, так считать проще. Дальше идет строительство и эксплуатация, ну, и утилизация. Компьютерный инжиниринг в мире обозначается Computer Aided Engineering, не надо ни с чем путать. Вот она здесь написана. Она является ключевой для создания продукции нового поколения, глобально конкурентоспособной. Все остальное, на самом деле, уже играет вспомогательную роль.

Как устроен процесс? Обычно в технических университетах студенты изучают какие-нибудь 1, 2, 3 наименования здесь представленных продуктов. В данном случае возьмем желтенькую строчку ANSYS. Что это такое? ANSYS — это порядка 2000 человек, которые трудятся более 40 лет. Стоимость, трудоемкость создания турпродукта, мы не поленились и посчитали — 35 тысяч человеко-лет. Когда говорят «мы сейчас быстро импортозаместим», то имеют в виду какой-нибудь там 1С или еще что-то. Очень простые программы, которых здесь, конечно, нет. Это очень сложные программы, и над ними работают тысячи людей, вкачиваются большие деньги, сотни миллионов, и, соответственно, сказать, что вот мы сейчас быстро что-то импортозаместим, такой продукт, это означает, что вы сказали: «Ну, на следующей неделе съезжу, там, стану победителем в „Формуле-1“, или, там, олимпийским чемпионом стану, или в космос слетаю». Вот примерно то же самое. Соответственно, выстроена цепочка. Нигде ничего такого, ни в каком университете мира, подчеркиваю, ни Российской Федерации, мира, нет, когда студенты с первого курса по шестой курс изучают передовые технологии компьютерные, в которых работают все компании мира.

Теперь сразу же, а что же на выходе? И вот здесь представлены у нас результаты бакалаврских работ. Студенты, отучившись 4 курса, на выходе выполняют работы как фрагменты реальных НИОКР по заказам высокотехнологичной компании. Каждая картиночка — это одна бакалаврская работа, выполненная студентами. Здесь уже магистерские, это 2012 год. Опять-таки фрагмент — это работа, связанная, там, с расчетами гребного винта. Фрагмент — термоядерные реакторы. Очень много, естественно, работ, связанных, скажем, с автопромом. Потому что я говорил, что драйверы у нас автопром и работа с мировыми компаниями. И именно они задают те технологии, которые мир узнает через два-три года и так далее. Это учебный процесс.

Ну, когда-то мы развлекались с большим числом различных конкурсов, победами и так далее. Сейчас уже этим не занимаемся. Когда-то победили, известно, такие чемпионаты мира по программированию, страна любит, но обычно любят то, что понимают. А есть такие серьезные чемпионаты, когда соревнуются высокотехнологичные компании, например, General Electric, Ferrari, Airbus — это наши конкуренты. Вот мы 7 лет поиграли в такие конкурсы и, соответственно, трижды, четырежды выиграли, заняв первое место, единственные в стране. Ну и дальше пошло восхождение, поработали с Volkswagen, дальше Mercedes, Airbus и пошло дальше. Каждый опыт работы с той или иной компанией приводит к аккумулированию знаний, технологий, умений.

Вот послужной список. Мне вчера заметили, что у некоторых университетов тоже соглашения заключены. В нашем списке это заказчики, это реально выполненные проекты для General Electric, General Motors, Boeing, Ford и так далее. Причем, например, Boeing на уровне, когда из тысячи инженеров наш инженер становится лучшим, а это очень высокое такое звание, это вице-президент Boeing летит через океан, чтобы наградить, пригласить на пожизненную работу в Boeing. Ну и заканчивая тем, что вы видите справа. Практически все известные лейблы автопрома, это Daimler, BMW, Porsche, Bugatti, ну, и все остальное, сейчас мы дойдем до этого. Ясно, что работаем с мировыми компаниями. И вот вчера сидел Дмитрий Николаевич Песков — лидер направления «Молодые профессионалы» в Агентстве стратегических инициатив. Он сказал: «Как приятно было видеть, что вы начинаете с того, что работаете с мировыми лидерами, а потом было указано, что вы работаете с нашей отечественной промышленностью». Действительно, это очень важно. Мы с этого и начинали, что сначала — глобальная конкурентоспособность. Вы интересны миру, мир вам заказывает, работаете вы на экспорт услуги, интеллектуальные услуги. Или вы, значит, трудитесь тихонько здесь, в надежде, что кто-то даст субсидию вот какую-то. Вы что-то поделаете, дальше, кроме вас, может быть, еще кто-то, но это никто не заметит.

Дальше работа практически со всеми отраслями, опять с грандами российской отечественной промышленности. Теперь вот софт. Здесь тоже устаревшие несколько данные, мы бурно растем с точки зрения софта. Чтобы было понятно, что такое бурно, в конце2 014 года мы закупили профессионального программного обеспечения где-то на 100 миллионов рублей. Эта цифра сразу подскочила, общая трудоемкость, написано «750 тысяч человеко-лет». Сейчас уже 1 миллион человеко-лет. Что это означает? Это означает то, что мы можем сразу начать работу с любой компанией из любой отрасли, из любой страны. Такие задачи нам сейчас и ставят. 1 миллионов долларов в день неустойка или упущенная выгода. Ослепла скважина в Австралии нефтедобывающая на глубине 23 км, что-то произошло, нужно разобраться путем математического моделирования, чем быстрей, тем лучше. Или мы выезжали в Китай. Вот здесь китайские друзья ходят, и подходил к стенду вице-премьер, были некоторыми моментами, которые мы демонстрировали, поражен. Подозвал двух своих министров, с ним свита, человек 30 ходила. Говорит: «А мы вот так можем?» Там лежала конструкция бионического дизайна. Те сказали: «Нет, не можем». Он говорит: «Срочно восстановить контакты, научиться, понять». Многие китайские друзья отличаются тем, что они как раз очень хотят научиться, понять эти ноу-хау. Наша задача ноу-хау сохранить, естественно, за собой.

Вот программное обеспечение ANSYS. Что такое ANSYS? Еще одна характеристика. Скажем, если вы берете 100 ведущих промышленных компаний мира, то ANSYS использует 97. То есть, если вы хотите разговаривать с промышленностью, с индустрией XXI века на том языке, на котором она разговаривает, то, соответственно, нужно знать ANSYS. Почему у нас он является основным в учебном процессе и другие программные системы?

Siemens, который здесь рядом тоже на стенде представлен, Siemens plm Software. Давайте разберем вот такой момент. Вот есть снизу красненькая штриховая линия — это российский уровень, и там крестиками написаны минные поля. BR — это Basic research. Закончились фундаментальные исследования, деньги кончились, команда разбежалась, результаты не пошли в прикладные и так далее. Вот с каким-то уровнем, углом наклона производная α мы движемся. Мировой уровень, ну, будем считать, значит, что он повыше. Соответственно, выше штриховая линия и угол β, с которым развивается мировой уровень, разные отрасли промышленности. β больше α. Что это означает? Да чтобы мы ни делали, мы отстаем каждый день. В свое время, где-то на рубеже 1997–1998 годов, мне эта идея тоже пришла, когда мы разрабатывали собственное программное обеспечение. 300 человеко-лет потратили, а потом мы поняли, что конкурировали с фирмой, где 300 человек, а нас 15 человек. Вот ресурсы, и опять та же схема, чтобы мы ни делали, отстаем каждый день. Значит, два выхода отсюда: либо искать узкую нишу, где вы станете лучшими в мире и чтоб туда не пришли мощные компании, либо, соответственно, менять вид деятельности, переходить на технологии мирового уровня. И ключевым моментом здесь является прыгнуть за очень короткий срок до мирового уровня, а потом задать рост с помощью от угла γ, это как раз технологии аддитивные, advancement in factoring technology, технологии передового производства. Это различные опции OPINN оптимизации, которые я покажу дальше.

Когда мы говорим о материалах, то мы должны рассматривать все уровни. Материалы вниз это, может быть, не очень интересно, а наверх — очень интересно. Конструкции, которые приходится рассматривать, соответственно, по размерам: автомобиль 5 м, самолет
55 м, газовая платформа «Тролл», соответственно, 500 м. И рядом Эйфелева башня нарисована для сравнения. То есть нужно работать по всему спектру. А здесь, мы помним, туда еще в микроуровень. Часто, и когда студентам рассказываю, говорю, что тот король, кто умеет передавать информацию с этого уровня наверх. Это несложно упаковать, а вот верхний уровень вниз расшифровать — это очень сложно.

А здесь количество частей, из которых состоит тот или иной объект. И это достаточно большая такая проблема, когда большие конструкции (самолеты, атомные станции) состоят из большого числа компонентов, элементов конструкций. Соответственно, от 10–9 по оси показано до 103.

Самая большая задача, которую нам доводилось решать, это 1200 км. Как будет обмерзать северо-европейский газопровод, который идет от Санкт-Петербурга до местечка Грасиус в Германии. Что в нем будет происходить? Немцы заинтересовались. Говорят, что, скорее всего, он будет обмерзать, ну, и вы нам флору, фауну попортите. Естественно, не давала разрешение Европейская комиссия по экологии на строительство. Провели моделирование. Выяснилось, что, действительно, в апреле месяце будет обмерзать труба, которая 1 м 20 см в диаметре на 60 см соответственно. Если она в апреле месяце, в начале весны 60 см, это в зоне выхода на территорию Германии, значит, там никакой травы не будет, зелени не будет. Все, надо было менять, соответственно, режим эксплуатации. Соответственно, здесь представлены все виды задач, которые решаются в этих диапазонах, но с помощью этого ANSYS.

Следующий пакет — это NS Daine, разработка Ливерморской лаборатории, которая позволяет решать динамические задачи, от задачи пробивания, задачи штамповки, ковки до разрушения. В трех цилиндрах внизу вращается, это некое такое ведро резиновое для добычи золота, золотого песка.

Ну и заканчивая такими задачами, как, скажем, автомобиль и столб, очень такая жизненно важная задача для таких стран, как Финляндия, где заботятся о населении. Задача была поставлена следующим образом: спроектировать столб, это должен быть не бетонный столб, когда автомобиль на скорости 100 км/ч врезается в столб и все остаются в живых. Что у нас произойдет? У нас этот столб разрежет автомобиль, ну, еще и упадет он, всех добьет.

Вот эта задача была решена, она решается путем того, что столб представляет собой стеклопластиковую трубу полую, и в ней есть некие прутья, армированный металл. Вот эта задача решена, и она заслужила первое место на Всемирной выставке в Париже JEC Composites, если мне не изменяет память, в 2006 году. Садится истребитель на палубу авианосца, соответственно, это устройство «аэрофинишер» называется. Представьте, несется самолет, у него скорость при подлете к палубе 240 км/ч, соответственно, вес будем считать 30 тонн, и вам нужно затормозить его на расстоянии 90 м за 3 секунды. С помощью аэрофинишера. Как должен зацепить? Сложнейшая задача, которую нужно промоделировать и, более того, настроить все механизмы гидравлической системы внутри под палубой таким образом, чтобы летчикам было комфортно с точки зрения организма, потому что там перегрузки возникают 5–6 G.

Соответственно, когда мы говорим про материалы, то мы понимаем, что материалы используют любой температурный диапазон, от 0 градусов, это сверхпроводящие обмотки. То есть захолаживаем сверхпроводящие обмотки электромагнитного поля, до высоких температур, тысячи градусов. То же самое правая шкала по скоростям, ну, вот там написано 2310 — это 2 км в секунду летит снаряд или какой-то объект, вот такую он воронку оставляет. Соответственно, сверху 15 махов там. Мы можем увидеть, 5 км в секунду скорости и так далее, для ракетно-космической техники.

Вот эта проблема, по которой мы выезжали в Китай. Есть главный циркуляционный насос, у него рабочее колесо, рабочий режим характеризуется, нужно было доказать, что он может работать. После того, как это было сделано, мы вернулись в Россию, нам сразу предложили получить необходимые лицензии для работы в «Росатоме». С тех пор мы работаем профессионально в атомной энергетике, обеспечиваем безопасность атомных станций с точки зрения проблем прочности, продления ресурса.

Здесь задачи представлены все, которые могут быть, в электроэнергомашиностроении: это гидравлические турбины, газовые турбины, паровые турбины, соответственно, насосы, компрессоры и так далее, которые необходимы, и обеспечивают, вообще говоря, нашу жизнь.

Нефтегазовый сектор. Здесь задачи достаточно есть любопытные. Тоже докладывалась правая задача в свое время на Президентском совете в Ханты-Мансийске, когда был допущен первый раз на совет президент зарубежной компании «Шлюмберже» Морис Дижоль. И тогда был президентом Медведев, он задал вопрос: «А с Россией как вы работаете, можете привести примеры?» И в частности, он привел пример вот этой задачи, что нарисована справа. Видите, там по скважине вниз бежит пятно — акустический каротаж. Есть источники неких звуковых волн, которые распространяются в пространстве и возвращаются, есть приемники. И по анализу полученной информации о прохождении этих волн в окружающем пространстве выясняется, а куда вообще скважину надо направлять, где нефть-то есть, туда, туда, туда, на глубине где-нибудь 2–3 км, если делать поворот. Другая задача: вот здесь вот волнение есть, труба, трубопровод. Это Байдарацкая губа, вот, соответственно, проблема состоит в том, что положили на дно, присыпали магистральный трубопровод. Шторм 9 баллов — песочек размыло, сверху грунт, и трубопровод, раз — и вылез, всплыл. А дальше могут быть такие локальные айсберги ходить, которые трубопровод перережут, соответственно. Какие надо сделать решения? Как класть трубу для того, чтобы она не поднималась вверх.

Работы, о которых я уже упомянул, для Boeing, и вот Павел Гончаров получил приз Вest of the best — лучший из лучших среди тысячи сотрудников на Boeing. То есть у нас 16 инженеров работали при проектировании Boeing dreamliner, 787 самолет. Возможно, некоторые на нем летали. Вот когда полетите в следующий раз, вспомните, что наше участие там есть. Соответственно, Airbus. Обязательно, если выходишь профессионально на рынок, наличие лицензий космической деятельности, авиационной деятельности. А это следующий самолет, на котором нам с вами придется летать, «МС-21». И здесь стоит проблема, которую нужно обеспечить, — это птицестойкость. То есть когда самолет поднимается и садится, то могут птицы встретиться на его пути и ударить по носовой части. «Фонарь» называется. По крыльям здесь показано вертикальное оперение, хвост стаи птиц, например. Самая сложная ситуация в Канаде, там стаи гусей, гуси по 4 кг. Представьте, такая птичка попадает, соответственно, в самолет, и он должен быть спроектирован таким образом, когда ясно, что будут нанесены повреждения, но эти повреждения должны быть такими, чтобы он мог бы сесть. Похожие задачи возникают в вертолетной тематике, когда есть установка защитных сеток на двигатель, компрессор, для того, чтобы, опять-таки, падающие камни, льдины, градины не разбили бы дорогостоящую продукцию. Соответственно, нужно такие сетки спроектировать, они должны играть важную роль.

Следующая важная задача, которую нужно было решить в течение года, — спроектировать впервые в Российской Федерации высокоскоростной катамаран из углепластика. Задача называется очень гордо — «Развитие гражданской морской техники», разработка руководящего документа. Раз это делается впервые, то, соответственно, нужно опыт зафиксировать, разработать руководящий документ, с надзорными органами его согласовать. Вот такие работы по проектированию высокоскоростного катамарана из углепластика были выполнены где-то за полтора года. Теперь переходим к более интересующей всех теме, автопрому. Вот видите, весь спектр исследований, которые здесь нужны. Все знают краш-анализы, пассивную безопасность. Мы должны обеспечить, чтоб в автомобиле так сварные точки и навесные элементы деформировались, ломались, что в салоне останется жизненное пространство и все выживут. Вибрации, шумы, прочность, термоусталость, защита пешеходов. Здесь модели ноги, голени и так далее при наезде на пешехода, защита пассажиров. Ну, и внешняя аэродинамика. Такие вот задачи стандартно решаются, и мы здесь являемся ведущими специалистами в Европе.

С чего мы начинали? Мы начинали с таких работ, как General Electric, General Motors, Mercedes, Daimler, Hummer и так далее. Интересно было, когда приехал топ-менеджмент General Motors в Петербург. Вице-президенты начали жизни учить, мы сейчас вам расскажем, как надо работать. А мы тогда как раз пришли, принесли отчеты и показали, что сделано. У них, конечно, глаза на лоб. Они начали шушукаться, оказывается, милитари Hummer считается в России. После этого у нас, конечно, госдепартамент эту активность прикрыл. Ну, пришли на другой рынок. Соответственно, немецкий рынок, где вот уже более 10 лет мы взаимодействуем с BMW. А BMW — это номер один среди автомобилей премиум-класса. Это очень большой такой знак, если вы работаете с BMW 10 лет. Например, китайские, индийские компании, они каждый месяц просятся на аутсорсинг. Когда вы смотрите их портфолио там CV, то что видите? Один год работали, скажем, с BMW, 2 года с Mersedes, 3 года с Volkswagen, что это означает? Какой уровень работы?

Первые шесть уровней менеджмента качества, проверки качества работы. Если вы на последнем уровне делаете ошибку, любой человек из команды сделал эту ошибку, и ее нашли, все уволены, вся фирма уволена. Вот такая известная команда, 3 года назад мы с ней конкурировали в одной части, Mahindra Satyam. Она сейчас называется Mahindra-Mahindra. Вы, может быть, слышали, индийская. Вот их всех, тысячу человек, в один день уволили, и дали волчий билет, то есть вы никогда уже на этом рынке работать не будете, с вами никто заключать контракты не будет. Это очень интересные требования предъявляет к инженерным компетенциям и вообще возможности работать. Студенты, когда у нас поступают, говорят: «О, мы все хотим BMW проектировать!» Вот, а выясняется, что где-то в лучшем случае один из десяти человек готов к этой деятельности. К деятельности, которая должна будет вестись на мировом уровне, инженерная, очень наукоемкая деятельность и без ошибки. В учебном процессе как обычно? Не сдал зачет — ну, завтра-послезавтра еще раз подойду, может, преподавателю надоест, там, он поставит зачет. А здесь уволены без права работать в этом секторе вообще, где-нибудь, когда-нибудь.

Соответственно, вот здесь все виды работ, которые мы делаем, обращаем внимание на правый нижний угол. Там, на самом деле, вот, слева видите? Красный автомобиль, черный автомобиль, красная модель, черный автомобиль натурный, а на правой картинке в динамике они синхронизированы по времени, наложены, и вы отличия не видите. Это означает, что отличие математического компьютерного моделирования от натурного эксперимента составляет +/5%. Если мы берем наших китайских коллег, индийских коллег и попросим сделать правую картиночку, то выяснится, что из красного капота вылезет черный капот и так далее, и так далее. Будут различия видны. Теперь, вот, тоже типичный пример деятельности. Обращаю внимание, в серединке там видите красную деталь? Соответственно, вид снизу, при столкновении фронтальный удар, мы должны обеспечить в определенную миллисекунду, чтобы сломалась определенная деталь для того, чтобы тяжелый двигатель ушел не в салон, а вниз налево. Вот так обеспечивается пассивная безопасность автомобилей премиум-класса. Соответственно, проект «Кортеж», два слова расскажу, проект «Кортеж» — это проект создания единой модульной платформы для президента и первых лиц государства. Здесь участники очень серьезные. Обращаю внимание, Porsche engineering — системный интегратор. Авторитет, которому все доверяют, понимают, признают.

Вот наши работы за 2014–2015 годы, главным исполнителем является «НАМИ». Здесь они представлены тоже на стенде. Чем мы занимаемся? Мы занимаемся разработкой кузова, и здесь мы видим все четыре машины: лимузин, седан, внедорожник и микроавтобус плюс специсполнение. Соответственно, коммерциализация проекта будет осуществляться за счет внедорожника. В нашей стране популярны внедорожники. Сделаем, значит, вариант, который будет более простой, не бронированный. Соответственно, «Ульяновский автомобильный завод» будет делать, выпускать на рынок. Если 30–40 тысяч в год, то проект себя окупил. Итак, характеристики. 6 тонн Mercedes проектируемый, соответственно, тот, на котором ездят, Mercedes pullman Guard, 5,3 тонны, соответственно. Несмотря на то, что это броневичок, с другой стороны, мы должны обеспечить все характеристики комфорта на уровне автомобилей премиум-класса. Управляемость, комфортность, минимум вибрации и так далее, и так далее.

Идея основная, которая делается, смотрите, первая фраза, фраза сенатора Эдварда Кеннеди: «Престиж страны определяется тем, есть ли у нее ракеты, есть у нее золотые медали на Олимпийских играх и лимузин, на котором ездит президент». Соответственно, если он ездит на машине производства другой страны, то у страны нет соответствующих высоких технологий, нет соответствующего производства. Идея очень простая: если страна не может сделать при хорошем финансировании для первого лица автомобиль, то тогда, скорее всего, будут большие проблемы и с массовым автопромом по той причине, что во всем мире считается, что массовый автопром делать легче, хотя там, конечно, большая специфика с точки зрения именно массовости. То есть видите сверху полигонные испытания, которые делаются виртуально? Соответственно, справа снизу натурный эксперимент.

Теперь, как делается задача? Берется лучший в мире автомобиль Mercedes, и дальше на крышке багажника нужно показать, что можно снизить там 6 кг. И здесь как раз показана топологическая оптимизация. Очень серьезные задачи, которые решаются, надо знать очень хорошо математику, уравнения в частных производных. Представьте область, в которой вам нужно грамотно распределить материал, и вот та картиночка, которую вы видите, означает, что синенький материал — это материал с наименьшей плотностью, потом он становится беленьким, то есть здесь материал не нужен. Вот топографическая оптимизация — это когда толщину вот этой тонкостенной детали вы увеличиваете, и получается та деталь, которая показана справа. А если еще это все в кинематике, динамике, ну, скажем, багажник должен открываться не более 2 секунд. Ну, все, значит, хорошо. Ну, например, бронированная дверь автомобиля больше 200 кг, чтобы было понятно, стекло бронированное. Мы должны сделать два режима, например, там за доли секунды должно закрываться. То есть механизмы достаточно уникальные, которые проектируются, делаются.

Теперь вот к аддитивным технологиям, значит, это 3D-моделирование. Вот оно уже после оптимизации, и, обращаю внимание, два принтера, которые стоят здесь, на стенде, за углом, вот, обращаем внимание на желтую деталь, на вот эти неправильной формы оребрения под разными углами и так далее, так далее. Вот это и есть бионический дизайн. Что это означает? Что мы приходим к конструкциям, которые, вообще говоря, видны уже в природе. Природа за счет эволюции в течение миллионов лет позаботилась. Ну, например, если посмотреть, как устроены наши кости. 5 уровней, микроструктура ячеистая. Соответственно, другие конструкции мы можем тоже увидеть в живой природе.

Ну и вот, ключевая картинка, которая здесь показана, это очень ответственный элемент — опора силового агрегата. И соответственно, здесь показан весь процесс с изготовлением. Вот эти детали, желтая и металлизированная, чтобы не таскать тяжелую из другого города, они лежат, я говорю, здесь у нас на стенде можно подойти, подержать, погладить. Как работа ведется? Чтоб было понятно, что такое мировой уровень. За 3 месяца нужно сделать эскизные проекты четырех машин, включая специсполнение. За 4 месяца нужно сделать технический проект, включая бронированные четыре машины за этот год. Но это работы такого уровня, чтоб вам было понятно, чтобы посмотреть, как это делается. Министр летит на вертолете, прилетает специально в инжиниринговый центр, чтобы показали вот это и многое то, что мы делаем, то, что вы узнаете через года 2–3. В Интернете шпионские фото появляются, автомобиль — камуфляж и прочее, прочее. Вот это очень радует наших инженеров, потому что это означает, что где-то год-полтора назад они эту работу сдали. Ну, вот и, соответственно, подругам показывают: вот смотри, я проектировал вот эту часть, здесь я работал.

Как работа идет? Смотрите: апрель, май и июнь — всего 658 деталей, рабочая конструкторская документация, отданные в опытное производство. Соответственно, в конце года будут уже изготовлены 17 комплектов кузовов.

Следующая важная проблема, мы в автопроме работаем, соответственно, у нас есть манекены. В нем 65 датчиков, вот манекен справа нарисован. Проблема связана с тем, что многие из вас, наверное, знают, Ратник-2, соответственно, Ратник-3 хочется сделать. Так Ратник-3 вы никогда не сделаете, если на виртуальный манекен вы не повесите виртуальный бронежилет, виртуальный бронешлем и так далее. Как сейчас проверяется, хороший бронежилет или нет? Надевают на свинку, стреляют, свинка падает, визжит, значит, плохо. Значит, одна из проблем — это заброневая деформация — контузия. Опять-таки вы видите по телевизору: упал, через несколько мгновений там, минут, говорит: «О, броник мне спас жизнь!». Ключевая проблема, которую нужно решить для того, чтобы создать экипировку солдата будущего: в результате рикошета, попадания пуль, взрыва нужно, чтобы он оставался в строю. Это гражданские отрасли так влияют на отрасли военно-промышленного комплекса. Другая проблема, на ней я закончу, она является архиактуальной для нашей страны.

Берем станцию «Приразломная». Ледостойкая стационарная платформа. Эти установки являются основными для формирования нашего с вами бюджета. Мы видим, что красненьким указаны те детали, те конструкции, которые импортные. Вот она, проблема импортозамещения — 90% деталей импортные. Все детали работают в напряженном режиме круглосуточно. И когда они выходят из строя, устают, ломаются, соответственно, их нужно заменять. И посмотрите, какие объемы, чтобы было понятно. 2014 год — 21 тысяча. Если мы посмотрим на 2020 год, то 150 тысяч только для станций, а в масштабах страны — 1,5 миллиона. А дальше промышленность, заводы говорят: «Дайте рабочую конструкторскую документацию». Рабочей конструкторской документации нет, есть только железка, по которой вы должны выяснить химический состав, сделать оцифровку изделия, понять, какая сталь наша, соответственно, покрывает все характеристики импортной стали. Дальше изготовить рабочую конструкторскую документацию, изготовить на станке, придумать правильную последовательность операции термообработки. Отжиги, закалки и так далее. Ну и провести испытание на качество изделий. То есть достаточно сложный алгоритм, но если вы за этой шпилькой увидите вообще конструкции, насосы, компрессоры и так далее, то вы поймете тогда истинный смысл того, что имеется в виду, когда говорится «импортозамещение». Вот это достаточно сложные проблемы.

Ну, и завершает то, что ожидает вас всех — это, скажем, новые промышленности, индустрии XXI века, где вот аддитивные технологии. Здесь перечень некоторых указан с помощью 3D-принтеров, в том числе, прямое лазерное выращивание. Опять-таки на стенде Минпромторга «Российское технологическое агентство» организовало. Два принтера мы разработали, привезли. Ну и повторяю, что в основе лежит то, что мы сегодня обсуждали, — математическое моделирование и компьютерный инжиниринг. Именно они позволяют создать в совокупности с оптимизацией решения конструкции Best in class, и вы на каждую конструкцию
смотрите и понимаете, что она вообще за гранью интуиции, что вы бы это не придумали. И главный конструктор бы этого не придумал. Вы проектируете фактически такие изделия нового поколения, ориентированные на передовую технику, аддитивные технологии. И вот, пожалуйста, там, например, теплообменник стоит. Ну, видим, что лес-бурьян, и ничего подобного в современном энергомашиностроении нет. Ну, на этом я бы хотел закончить.

Индустрия XXI века, сейчас внимательно следите, формируется национальная технологическая инициатива, и в частности в ней есть такие технологии, о которых сегодня шла речь. Первое — это цифровое моделирование проектирования. Второе — новые материалы. Третье — аддитивные технологии. А если мы к этому добавим робототехнику, сенсорику управления, Big date, и тогда мы выйдем на digital factory, цифровые фабрики, цифровые заводы. Вот в каком мире вам предстоит жить: Digital, Smart — очень умные, виртуальные. И тогда вы из дома отправляете то, что вы хотите получить, а где-то проектируется, где-то оптимизируется, где-то изготовится, и с бантиком вам достается то, что вы хотите. Или вы сами принтер принесете домой, и на принтере начнете печатать то, что хотите. Ну, это, конечно, промышленное производство. Вот такой нас мир ожидает в будущем. Всего вам доброго, всего хорошего.

Цифровое проектирование — основа успешного создания и реализации проектов

11.07.2015 
ЕКАТЕРИНБУРГ, 6-я Международная промышленная выставка «Иннопром 2015», «Екатеринбург-ЭКСПО».

Меня зовут Виталий Ермолаев! Я являюсь сегодня заместителем генерального директора компании ОМЗ, которая сегодня владеет несколькими заводами тут, в Екатеринбурге. Это «Уралмаш» заводы, это «УралХимМаш», «УралЭнергоМонтаж», а также входят в эту группу «Ижорские заводы» и заводы «Шкода» в Чехии, но не те, которое делают автомобили, а те, которые занимаются энергетическим и атомным оборудованием.

С точки зрения моей деятельности, я прошел достаточно большой путь, в основном в атомной энергетике, где-то по состоянию на конец прошлого года у меня по трудовой книжке опыт работы 40 лет в «Росатоме», и начинал я свою деятельность с проектирования атомных станций для Финляндии, Кубы, Ливии. В рамках этих проектов, которые являлись достаточно инновационными в те времена, мы достаточно много проводили работ для того, чтобы эти новые решения обеспечивали хорошую конкурентоспособность наших проектов. В те годы я был проектировщиком почти 27 лет, мы достаточно много оформили авторских свидетельств, патентов, внедрили большое количество систем нового поколения в этот момент как раз, если вы знаете, проходило внедрение цифровых технологий в АСУ ТП. Наша группа проектировщиков из Петербурга, я сам из Петербурга, Московский АКБ «Гидропресс» из Подольска, это конструкторское бюро, и Курчатовский институт, научный руководитель нашего проекта, мы весь этот комплекс новых решений решили собрать в новом проекте и создали проект АС ВЭР 640 средней мощности.

Ну, в таком крупном проекте, стоимость которого, с точки зрения капитальной составляющей, составляет порядка 5–6 миллиардов долларов, естественно, есть все, то есть собственно реактор, системы безопасности, автоматика, вплоть даже до обычных биотуалетов. Значит, я хочу сказать, что этот период мне дал достаточно много опыта по тому, чтобы в проектах внедрять какие-то новые решения, не с точки зрения просто рассмотрения вариантов, которые можно внедрить, а внедрять в реальные проекты, которые потом где-то будут строиться.

Естественно, большие проекты очень долго разрабатываются, порядка трех лет, строится порядка шести-семи лет. Вот и мой первый проект, о котором я говорил, АС ВЭР 640, к сожалению, попал в кризис 1998 года, и из-за этого он просто не пошел в работу, было остановлено строительство в городе Сосновый Бор, и его продолжение нашло только в инжиниринговых разработках для других проектов. Его части были применены на строительстве АЭС в Китае, которая уже сейчас построена. Вот здесь есть стенд группы CNNC, которая была нашим заказчиком в Китае. Это применено было в проектах в Финляндии, и много из того, о чем я сейчас буду рассказывать, это из моей реальной практики.

В 2003 году меня пригласили на работу в Москву, и я, конечно, из своего Петербурга в Москву бы не уехал, но моя фамилия Ермолаев, а там офис был на Ермолаевском переулке, но я и подумал, что это какая-то судьба. Я не жалею, и, в основном, все эти годы я работал в компании «АтомСтойЭкспорт», которая подготавливает тендеры и инжиниринговое обеспечение наших атомных станций. И я вот готовил проекты, которые вы сейчас в газетах видите. Это АЭС
«Аккую» в Турции, строительство сейчас начинается, АЭС в Чехии, был сейчас тендер, но он остановлен по другим причинам, тендер в Венгрии, строительство в Финляндии. Эти проекты я готовил в «АтомСтройЭкспорте», и мои хорошие знания организации проектирования и организации проектных команд мне позволили достаточно легко эти проекты выводить на уровень конкурентоспособных, потому что на международном рынке, вообще-то говоря, если проект не конкурентоспособен, ты оттуда вылетаешь, и, в принципе, тебя даже не будут приглашать на тендеры. Поэтому я немножко хочу не только поделиться тем опытом, который был, но и немножко рассказать о том, как сегодня я вижу, эти проекты могут быть применены не только в атомной энергетике, но и с точки зрения применения в обычных промышленных предприятиях, потому, что многие элементы оттуда можно применять.

Атомная энергетика интересна тем, что большие капиталовложения, большие стоимости проектов. Мы имели возможность приобретать лучшие программные средства, и уже в начале девяностых годов мы проектировали в трехмерном проектировании полноценном, и когда у нас в середине девяностых годов пошел проект в Китае, мы уже были полностью вооружены, и практически уже без существенных проблем эти проекты с середины девяностых шли на уровне лучших мировых стандартов.

Я чуть попозже расскажу об этом опыте. Российские инженеры достаточно изобретательны. Единственное, чего не хватает русским инженерам и их руководителям в тех компаниях, в которых они работают, это попытки перехода от хороших и новых решений к серийному производству и внедрению в конкретные проекты. Этот переход в России достаточно сложен, но я в своей работе старался его все время использовать. И вот где-то чуть больше полугода назад меня пригласили в компанию ОМЗ, вот как раз на эти задачи. Мне кажется, что компания ОМЗ, владея большим количеством разных заводов по горному делу и по нефтегазовому циклу, изготавливает оборудование для атомных станций, вот эта попытка перейти на новый уровень организации проектов, включая увеличение и более внимательное проектирование. Оно, конечно, очень интересно, и когда я собирался уходить в конце прошлого года из «Росатома», я как раз выбрал эту компанию и совершенно не жалею об этом, потому что новое дело, создание чего-то своими руками — это всегда меня интересовало.

У меня, конечно, были предложения уехать на работу в Англию на постоянную работу, я по-английски говорю, стажировался в США. Честно говоря, там не интересно, там все время работаешь в комфортной обстановке, но никакого творчества там нет, там очень жестко все регламентировано. И даже если имеет смысл там набираться опыта, с точки зрения создания чего-то своего, особенно в крупных компаниях, использующих жесткие стандарты, это просто невозможно. Поэтому я нахожусь здесь. И я думаю, что те методы современного цифрового проектирования, о которых я сейчас расскажу, мне удастся уже в том виде, как здесь будет представлено, реализовать в наших российских проектах.

Важным моментом сегодня, как я уже сказал, является обеспечение конкурентности. Для того, чтобы конкурентность обеспечить, очень важно даже в крупных проектах иметь гибкость в проектировании. Раньше это решалось за счет того, что выбирались в проектной организации чрезвычайно высококвалифицированные ГИПы — главные инженеры проектов. И в этих проектных организациях ГИП даже назначался заместителем министра энергетики, а не собственным директором, и в его задачу входило (существует такой СНИП российский, с советских времен еще, в котором определяется, что руководитель проектов проектной организации должен быть хорошим технологом) хорошо знать технологическую часть проекта, заниматься полноценно развитием проекта, отвечать за все его показатели, как технические, так и экономические.

К сожалению, сейчас, может быть, под воздействием немножко американизированных подходов, это все меняется. Мы недавно на ОМЗ проводили учебу, и у нас работает около двадцати тысяч сотрудников, из них приблизительно 300 человек изъявили желание пройти курсы по обучению и стажировке в конкретных проектах, с точки зрения управления проектами. На этих курсах, когда я их проводил, я понял, что есть люди, которые меня понимают и готовы двигаться в этом направлении. Этот путь очень трудный, но другого пути нет, иначе мы будем всегда тащиться в хвосте, что написано во всяких PM-book и прочих документах американских, а они ориентированы, в свою очередь, на серийное производство в больших крупных компаниях. Когда новые проекты начинаются или средние предприятия начинают работу, то PM-book надо очень осторожно читать, потому что многие вещи оттуда, если применить, то можно свою компанию разрушить.

Так как здесь инновационный форум, я хотел показать одну вещь, которую я совершенно четко наблюдаю многие годы. Даже если повезет, и будет найдена программа финансирования по инновационным решениям, то для того, чтобы она перешла из стадии разработки в стадию проекта, нужно пройти достаточно сложный путь, и первым самым проблемным моментом станут нормы и стандарты, которые существуют сегодня в России. А нормы и стандарты, я хочу напомнить, они отражают, все-таки, вчерашний день, стандартизация касается того, что хорошо известно и стандартизировано. Поэтому нормы и стандарты, которые сделаны исходя из опыта, пусть даже хорошего, вчерашнего дня, они зачастую становятся препятствием. В том проекте, о котором я говорил, ВЭР 640, у меня действительно опыт очень большой. Мы ради того, чтобы сохранить наши проектные решения, поменяли российские нормы и стандарты, мы просто изменили нормы, те, которые мешали, и мы были уверены, что наши проектные решения, и безопасность, и качество, и все повышают, и нисколько не хуже старых решений. Несоответствие формальное нормам привело к тому, что мы тогда просто провели большую работу совместно с Росатомнадзором, и просто поменяли нормы. Причем этот путь достаточно длинный, но он, мне кажется, сейчас вполне открыл двери в Ростехнадзоре, и многие вещи поэтапно можно стандартизировать и предлагать как новые нормы.

Второй момент — это конкурентоспособность новых решений. Если сегодня новые решения, я несколько примеров приведу дальше, они существенно не улучшают, а, может быть, просто переводят из одного формата в другой старые решения, и потребительские свойства явно не дают преимуществ, то, естественно, никто из проектировщиков или изготовителей оборудования не будет заинтересован, чтобы это решение внедрять, потому что с новым решением возникает много рисков. Мы в этом случае сделали тоже очень интересный ход один, я все время буду ссылаться на проект ВЭР 640 о котором я говорил, а на самом деле там было очень много таких инновационных подходов как в управлении проектами, так и собственно в технологиях. Я просто хочу сказать, что если в графике ГИП тот квалифицированный, о котором я говорил, готов применять решения, то он должен пойти на вариантную проработку, и вот эта вариантная проработка показывает преимущества. Например, у нас было такое, что сокращение металлоемкости атомного реактора, которое сделали конструкторы (доведя все до очень высокого уровня, все защитили), привело к такому образованию водоподготовки систем, что эта вся экономия съедалась в системах проектных. Мы изменили некоторые подходы и согласовали. Мы просто изменили требования со стороны реактора к внешним системам. И с помощью конструкторов этой единой команды, в которую входили научные деятели, конструкторы и проектировщики, настолько резко сократили капитальную составляющую, что проект при снижении мощности по сравнению с прототипом, это прототип ВЭР 1000, имел физические объемы ровно в полтора раза меньше, поэтому получалось, что удельная стоимость киловатт/час у такой станции при выработке электроэнергии даже получалось дешевле, чем на станциях более мощных. Но, естественно, нам сразу не поверили, мы прошли кучу экспертиз: американских, немецких, и фирма Siemens наш проект выбрала как совместный проект для третьих стран, и мы лет пять совместно с фирмой Siemens его продвигали, пока, к сожалению, не произошла «Фукусима».

На «Фукусиме» станция атомная перед цунами устояла, и там не было никаких повреждений, там просто была проблема, связанная с Японской жесткой системой исполнения инструкций, они своевременно не сделали то, что нужно было сделать по подводу электричества, и это буквально в течение нескольких дней начало приводить к тому, что вы знаете. Повреждений на атомной станции не было никаких, кроме потери электричества, для чего существуют аварийные дизели.

Что касается конечных задач. Когда в проект включаются инновационные решения, нужно, чтобы уже в проекте обеспечить красный флажок — срок, качество и стоимость. Поэтому, если в проекте все вариантно прорабатывается, то существует какая-то точка невозврата, когда должно быть сделано новое решение или оно должно быть снова заменено на старое. Вот этот момент очень важен потому, что многие люди, занимающиеся новыми разработками, говорят: нас не приглашают, нас не применяют, нас не используют. На самом деле, все дело в том, если они приходят не вовремя, и не к тому ГИПу, или там к директору приходят, а директору головная боль не нужна. Нужно находить конкретного человека, который отвечает за проект, и приходить на ранних этапах.

Возвращаясь к инжинирингу и теме доклада «Цифровое проектирование», я могу сказать, что все эти процессы, о которых я говорю, раньше решались тяжело и требовали большого количества людей в команде. Вот у нас команда была 150 человек, постоянно работающих, и порядка 300 с предприятий, которые по приказам директоров подчинялись мне как ГИПу на периоде проектирования. Сегодня введение цифровых, высокоэффективных технологий проектирования, которые мы в 1995 году уже внедрили, позволяет еще больше увеличить объем инновационного участия в крупных проектах.

Это просто фраза, которая здесь написана, она касается конкретно только одного, что сегодня мы проектируем на компьютере, вчера мы проектировали на бумаге, разницы никакой нет. На самом деле все зависит от того, кто сидит за компьютером или кто сидел раньше за кульманом, и если команда или руководитель команды подобраны неаккуратно, то проекты погибают очень быстро.

Вот эта диаграмма просто касается того, что на ранних стадиях можно придумывать любые решения, и диапазон изменений и принятия решений. Вот эта синяя линия по мере развития проекта, его всяких согласований и экспертиз, она теряется и очень быстро сходит к нулю. Любое изменение или накопление расходов по проекту резко возрастает, поэтому, если на ранних стадиях вовремя, как я говорил, не включиться, то потом это почти невозможно сделать.

Второй очень важный момент, опять же из моей практики, связан с тем, что, если область основных технологий, будь то атомная, ожижитель или какой-нибудь реактор химический, трудно поменять, там действительно очень сложные технологии, хотя тоже можно, то есть большой объем, порядка 50–60%, всяких вспомогательных систем. В частности, есть системы АСУ ТП и на атомной станции, и на тепловой, и на промышленном объекте. Я могу сразу сказать, что сегодня, например, не составляет никаких проблем применить Wi-Fi. Более того, по технологическим системам, где требуется мониторинг, я считаю, что это сегодня уже настолько назрело, что системы, которые не связаны с проводами или оптоволокном, они действительно могут применяться. Но, опять же, нужно их очень хорошо продумывать с тем, чтобы они вносили какой-то эффект по сокращению стоимости, повышению надежности. Причем есть еще третья зона. Вообще технологии связаны с площадкой, в крупном объекте, вот в частности на атомной станции, существуют основные здания, их там 14, и 60 всяких остальных, вспомогательных, инфраструктурных, подготовка воды и так далее. Там никто не мешает изобретать все, что нужно, там есть только три требования по надежности и параметрам, но естественно, чтобы это было экономически эффективно, а применять там можно все.

Переходим уже конкретно к цифровому проектированию. Я вас не буду сильно озадачивать технологией трехмерного проектирования, хочу сказать только одно, что на самом деле трехмерное проектирование имеет целью две очень простые вещи. Первое — все, что там спроектировано, должно выводиться на чертежи напрямую, то есть трехмерное изображение, которое рисуют как картинку и говорят, что надо посмотреть, совпадает или не совпадает, там какие-нибудь коллизии, проблемы. На самом деле это картинка, ее можно на ранних стадиях рисовать для потенциального заказчика, чтобы было видно, как красиво это выглядит там, на зеленой травке или около речки. Но основная цель трехмерного проектирования состоит в том, чтобы вся документация генерировалась из этой модели. И в этой точке возникает очень важный момент, который не четко иногда отслеживается даже в американских стандартах, и который, я считаю, в России имеет более такую благотворную возможность применения.

Это то, что управление проектом, которое в американских и западных стандартах очень сильно оторвано и нацелено только на контроль времени, денег и качества, то в российском опыте мы обычно занимались тем, что трехмерное моделирование и все работы, которые мы ведем, они периодически совмещались еще с системами управленческими. Мы в середине 1990-х использовали систему компании Intergraph трехмерного проектирования, она легко сшивается с программой Primavera и может с помощью программы сетевого планирования времени просто моделировать строительство, монтаж. Но если мы переходим к вопросу обеспечения жизненного цикла, то здесь возникает еще одна особенность. С одной стороны, если у поставщика трехмерное моделирование и цифровые проекты, то появляется для них возможность хорошего тиражирования и серийного использования, и в том числе, как я говорил, вариантных проработок. То есть в проекте выделяется 100 или 200 модулей или систем, в которых унифицируются какие-то подходы, и эти модули, как LEGO, можно для разных других проектов собирать. И собирать это не только с точки зрения собственно проектирования для строительства, с тем, чтобы для строительства сократить сроки, но и для того, чтобы проводить ремонты. Потому что сегодня часто бывает на объектах, особенно в энергетике, что-то не отключили, где-то пар пошел, и человека сварили, или там где-то он током ударился. На самом деле это все проистекает из того, что нет так называемых ремонтных полноценных проектов, а в принципе с помощью цифрового проекта эти модули можно элементарно выделить, потому что основой цифрового проекта является трехмерная модель.

Второе преимущество цифровых проектов, которое мы реально на себе почувствовали, это то, чтобы проекты не удорожались. На самом деле, любой элемент в проекте должен иметь двух-трех поставщиков как минимум. Причем это должно быть и на стадии строительства, с тем, чтобы один из поставщиков не почувствовал себя маленьким монополистом и не задирал цену, и при эксплуатации, когда на ремонт эксплуатирующей организации нужно тоже приглашать разные компании, и в этом случае она будет объявлять тендеры. Но в целом цифровая модель нацелена на серийное производство. И если поставщик эту цифровую модель использует, то он может свой проект или его части тиражировать в разных других проектах, это достаточно легко делается. То, что касается эксплуатирующей организации, им нужно проводить ремонты, им нужно контролировать, где кто находится, и цифровая модель в этом смысле очень тоже важна.

В целом я хотел бы сказать так, как сказал Микеланджело: «Я беру камень и отсекаю все лишнее». На самом деле в проекте то же самое. В проектах-прототипах зачастую есть системы, о которых даже сами авторы этих проектов-прототипов, создававшие их десять лет назад, сегодня, может быть, скажут: не нужна эта система. Логику, что нужно отсекать все лишнее, я тоже в своих проектах использовал и могу сказать, что эффект есть. Некоторые системы можно просто не рисовать, а просто от них отказываться, но для этого нужно поменять какие-то другие системы, значит, нужно всем собраться и подумать, как это сделать, чтобы на каждую систему. Я, опять же, говорю про технологические системы. Возникает там какой-нибудь вывод воды или какого-нибудь конденсата, для этого делается бачок, куда все стекает, насос, который все перекачивает в другой бачок. А на самом деле, если систему расположить где-то повыше, то вода самотеком потечет в финальный бачок, и вся длинная промежуточная система не нужна, это очень важный момент. То, что Микеланджело сказал, я считаю очень важным иметь в голове, и зачастую это будет являться как раз теми инновационными решениями, которые позволяют все улучшить, и с радостью ваши решения будут использовать проектировщики.

Ну, про стандарты я уже говорил, поэтому не буду на этом пункте останавливаться, важным моментом для тех, кто занимается крупными проектами, является система управления требованиями. В прошлом любой ГИП обязан был выполнять вот эти требования, когда есть технические задания, нормы и правила, какие-то стандарты, или там требования контракта, и дальше, при реализации проекта, в виде уже кооперации с другими организациями это все контролировалось, зачастую в зависимости от компетенции руководителей проектов.

Сегодня существует реальная система полной автоматизации всего этого процесса. Безусловно, первичные требования заносятся в виде каких-то матриц. Если вы посмотрите на любое ТЗ сегодня, оно представляет собой такое достаточно вольное изложение разных требований, но если эти требования систематизировать, то появляется достаточно четко нацеленность, и в конце нужно реально проверить, а контракт-то мы выполнили или нет? Поэтому вот такая система, которая строится на цифровых опять же технологиях, она постепенно проверяет от проекта к рабочему проекту, от рабочего проекта к проекту, как построены все параметры, и причем в максимально автоматизированном режиме. Я сейчас не буду останавливаться на этих подробностях.

Здесь представлена некая система. Как я сказал, на любом объекте есть биологический фактор, но если отбросить крыс, то это есть человек, в принципе сегодня присутствие человека, даже отбросьте слово АЭС, связано вот с этими системами. Значит, есть система противопожарной защиты. Сигналы там и прочее, локализация пожарной или какой-то другой обстановки, или газ какой-то пошел, опасный для человека, есть физическая защита, человек убегает. И контроль, человек подошел к двери, приложил карточку, и дверь открылась. Но сразу хочу сказать, если идет пожар, то двери и так должны быть все открыты. Человек должен иметь возможность убежать, поэтому эти сегодняшние противоречия в этих разных системах не решаются.

Если говорить конкретно про атомную станцию, то контроль опасности есть. Такие карандаши, которые в карман кладутся, и в конце дня проверяется, человек набрал свою дозу или не набрал. Сейчас станции очень безопасные, но за целый день человек ходил по многим помещениям, и где он там свою дозу схватил, на самом деле, никто не знает. Поэтому я, в чемто опять исходя из того старого проекта ВЭР 640, о котором говорил, в свое время придумал систему (из-за того, что проект в полной мере не пошел на экспорт в китайские проекты, у нас пошли более простые решения), и это решение в промышленных объектах может быть реализовано. Делается на входе у человека какой-нибудь браслет, который при подходе к двери открывает дверь. При ситуации он может быть перепрограммирован, а самое главное, он с помощью системы позиционирования позволяет контролировать, где любой человек находится. 10–15 лет назад это было достаточно дорогостоящее мероприятие, сегодня это все стоит очень дешево, и я считаю, что такой подход может быть реализован. Я, кстати с одной инновационной фирмой, называется «Саэкс», познакомился, они в очень удачную ситуацию попали, они начали на базе наших датчиков делать системы контроля нитратов в овощах, фруктах и всякие там замеры условий в помещениях. И тут вот произошла
«Фукусима», и у них теперь все предприятия, открытые в Японии, Сингапуре, США, и везде они продают вот такого типа датчики, которые контролируют. Тут важный момент заключается в том, что такие, наверное, датчики были у многих фирм. Но они пошли по какому пути? Они взяли четко стандартизированные метрологические датчики, которые имеют метрологический сертификат, не просто датчик, что здесь есть, например, магнитное поле от трансформатора, а датчик, который прямо показывает, допустимая/недопустимая норма там, и уровень графический, и уровень цифровой. То есть люди пошли по этому пути, я когда, в частности, про браслет с ними разговаривал, они достаточно хорошо это восприняли и сказали, что если где-то будет внедряться, они готовы быстро такую систему внедрить.

Первое, если система работает, и в проекте заданы параметры, если есть трехмерная модель у эксплуатирующей организации, по которой перемещаются все люди, а это теперь уже легко сделать, технические средства и цифровой проект позволяет, то, вообще-то говоря, можно ремонты, обслуживание делать не только с точки зрения того, где находится человек, и что, и как, но даже, вот вы видите внизу, делать пооперационно сетевой график выполнения работ, и можно его контролировать, в некоторых помещениях работают по очереди две бригады, там, технологи, электрики и так далее. Если такие цифровые технологии на примере, как я здесь показал, внедрять, то они могут иметь более широкое использование, в том числе на так называемом жизненном цикле.

Я считаю, что если такие системы цифровые внедрять, то вы сами можете еще найти кучу разных направлений деятельности, где можно этим путем идти. Вот я вам привел пример просто интеграции всех связанных с присутствием человека систем в одну, и сегодня такие системы настолько дешево могут быть реализованы, что даже с атомных станций этот опыт может быть перенесен на обычные промышленные объекты, в том числе с использованием систем каких-нибудь GPS. На атомных станциях и крупных объектах это невозможно, потому что экранирование идет, там нужно локальную систему делать, но, в принципе, такая логика, по-моему, может быть использована в других проектах.

В заключение я скажу, что цифровой проект позволяет достаточно гибко использовать. Если в прошлые годы (например, та система Intergraph, о которой я говорил) одно рабочее место стоило 70 тысяч долларов, а для крупного проекта нужно приблизительно 50 рабочих мест таких трехмерных специалистов, и это действительно суперсистема. Несмотря на то, что это такая дорогая система, она все равно окупалась за счет того, что наработанные в этой системе разработки можно тиражировать как модули других проектов или как основу для изменения других решений. Поэтому я хочу сказать, в первую очередь, что цифровые проекты создают такое новое потребительское свойство, как для поставщика, так и для заказчика.

И второе, я все-таки считаю, что обязательно нужно учитывать жизненный цикл, то есть если сегодня просто идти на то, чтобы создать проект и его построить, это хорошо на какое-то время, но сегодня я на последних переговорах с иностранными заказчиками, в первую очередь в Финляндии, понял одно. Они говорят: «Ну, мы купим за рубль ваш объект, а потом десять рублей будем ежегодно тратить на эксплуатацию, поэтому давайте доказывайте, сколько будет стоить его эксплуатация, и сколько будет стоить его потом вывод из эксплуатации под зеленую лужайку». И даже уже эти требования вписывают в контракт. Поэтому я считаю, что жизненный цикл очень важен, и цифровые проекты в полной мере отвечают этим возможностям, если на ранних стадиях заложить такой подход, то это не дорого, если это делать вдогонку, то это будет очень сложно.

Хочу сразу сказать, что вообще конкретные проекты, модули, которые их составляют, должны анализироваться постоянно, на всех стадиях. Потому что на ранних стадиях всегда кажется, что все дешево, быстро и хорошо, потом какие-то возникают проблемы, потом возникают проблемы с какой-нибудь экологической эффективностью, поэтому система управления требованиями, которая может показаться сложной, она поэтапно должна отслеживать и снова возвращаться к первоначальным требованиям, и вот это очень важно.

Я когда реально со шведами, финнами работал, они меня приглашали написать требования к новым проектам крупным, которые будут в Финляндии организовываться, у них технический университет привлечен был в Хельсинки, и они меня приглашали как одного из экспертов. Наше мнение совершенно совпало, что, с одной стороны, проекты должны быть гибкие, с другой стороны, команда должна очень четко взаимодействовать со стороны заказчика и со стороны поставщика.

Ну, вот, в целом я так прошелся по всяким вопросам, в значительной мере, еще раз обращаю внимание, что, несмотря на цифровые технологии, никогда нельзя будет нажать кнопку, чтобы у вас вышел хороший чертеж, надо, чтобы кто-то его нарисовал. Спасибо! Я готов ответить на вопросы.

3D биопринтинг: на передовой третьей индустриальной революции

23.09.2015 
МОСКВА, пространство коллективной работы Агентства стратегических инициатив «Точка кипения»

Меня зовут Хесуани Юсеф Джорджевич, я являюсь управляющим партнером, исполнительным директором компании 3D Bioprinting Solutions. Я закончил факультет фундаментальной медицины МГУ, у меня медицинское образование, и в дальнейшем я закончил программу Executive MBA Высшей школы экономики. Мы сегодня с вами будем говорить про какие-то инженерные технологические вещи, но у меня образование не инженерное, а медицинское и отчасти экономическое. Еще учась в университете, уже будучи, правда, на старших курсах, меня все время манили два направления. Это различные коммерческие проекты, то есть бизнес-направления, и наука. Казалось бы, вещи не очень сопоставимые, но у них есть определенно точно одна общая тенденция: что в бизнесе, что в науке практически нет потолка для самореализации. И, собственно, еще во время учебы в университете появилась такая возможность, и мы с партнерами открыли коммерческую компанию, которая специализировалась на лабораторных исследованиях и зарабатывала какие-то деньги, нам как студентам казалось, что это просто невероятно огромные суммы. Мы часть заработанных денег пустили на научные исследования, провели часть экспериментов, выпустили научные статьи по теме определенных генетических мутаций. Но не суть. На более поздних курсах меня очень привлекла история со стволовыми клетками, изучение биологии поведения, регенеративная медицина. Я считаю, что мне в жизни очень повезло, потому что я попал в абсолютно замечательную лабораторию к профессору Сергеевой, где работают не только достаточно серьезные профессионалы, но еще и замечательные люди, с которыми до сих пор дружим, ведем какие-то совместные проекты. По окончании университета, собственно, с одной стороны, у меня уже был некий управленческий опыт, опыт в бизнесе, с другой стороны, было больше десятка научных публикаций.

И встал вопрос, что надо все-таки сосредоточиться на чем-то одном, это был очень мучительный процесс. Что же делать? Заниматься исключительно наукой или пойти в бизнес? Но все-таки я перешел в бизнес-направление, и мы с моими друзьями и партнерами организовали сеть медицинских центров, работающих по франчайзингу, с большой известной компанией «Инвитро». И, собственно, эта история закрутилась. Это были и остаются медицинские центры здесь, в Москве, и в некоторых регионах, но мы придумывали сами новые форматы франчайзинга. И вот совсем недавно мы запустили очередной интересный, на мой взгляд, и перспективный проект в одной из наших южных республик. Мы запустили коптер для перевоза биологического материала между нашими центрами. На самом деле в Англии, Великобритании уже 150 лет голуби это перевозят, перевозят биоматериал, поэтому это просто немножко другой уровень. И в 2013 году на конференции в Дюссельдорфе один из учредителей «Инвитро» и, собственно, председатель наблюдательного совета Александр Юрьевич Островский рассказал мне об идее создания в России такой компании, которая бы занималась трехмерным биопринтингом. Для меня это было удивительно, что есть инвесторы, которые готовы вкладывать в такие научные проекты здесь. Мне дико захотелось в этом поучаствовать, и в 2013 году я вошел в состав учредителей и занимаюсь управлением компанией, оперативным управлением. Сейчас мы перейдем к теме, не будем долго зацикливаться на мне.

Я хотел бы начать объяснение с того, почему лекция называется «Трехмерный биопринтинг: на передовой третьей индустриальной революции». Сейчас революция, к сожалению, очень модное направление, но есть революции и полезные. Чтобы разобраться с названием, давайте немножко окунемся в историю. Первая индустриальная, или промышленная, революция произошла в XVIII и XIX веках и связана была с появлением машин, с переходом от ручного производства к машинному. Это резко повысило производительность труда и общий уровень жизни населения, и численность населения, скажем, в Англии увеличилась, произошел невероятный скачок роста населения, за достаточно короткий промежуток времени практически в три раза. И, собственно, вторая промышленная революция, которая произошла не намного позже, в 1860-х годах, и она сопряжена с производством стали очень хорошего качества и с созданием конвейеров массового поточного производства. То есть человечество смогло производить одинаковые продукты в больших масштабах. Но самый известный пример конвейера — это, конечно, конвейер Генри Форда.

Если говорить о третьей индустриальной революции как о комбинации цифрового персонального производства, то такое активное распространение этот термин получил, наверное, в 2012 году после большой публикации в журнале «Экономист». Собственно, третья индустриальная революция характеризуется тем, что практически у каждого человека появляется возможность не только что-то придумывать, что-то творить, что-то создавать. Конечно, эта революция ассоциируется в первую очередь с аддитивными технологиями, с 3D-принтерами как частью аддитивных технологий. И здесь мы можем говорить о том, что, по сути, мы можем масштабно производить высоко кастомизированные уникальные вещи. И на сегодняшний день 3D-принтинг применяется во многих областях. Мы, конечно, можем иметь простой 3D-принтер у себя дома и, скажем, разработать логотип или дизайн, напечатать чехол для телефона или напечатать брелок, но реально кастомизация нужна там, где это просто жизненно необходимо.

В первую очередь мы говорим об отрасли медицины и здравоохранения. Надо сказать, что, например, зубные импланты, слуховые аппараты, полученные при помощи трехмерного принтинга, аддитивного производства, на сегодняшний день становятся уже рутиной. Это не будущее, это самое настоящее. И происходит это следующим образом: скажем, часть слухового аппарата, которая вставляется в слуховой проход, делается согласно заданной цифровой модели, то есть сканируется проход, и все его неровности и неточности повторяются частью этого медицинского девайса. Вот здесь изображены крупные суставы, полученные из титана. Надо сказать, что 2014 и 2015 годы характеризовались всплеском производства именно крупных суставов, особенно в Великобритании, тазобедренных суставов, полученных при помощи 3D-принтинга.

Здесь изображена (наверное, многие слышали эту недавнюю историю) девочка Шань из Китая. Почему я выбрал ее в качестве примера? Потому что это самый маленький пациент на сегодняшний день, которому была произведена операция по пересадке черепа, полностью напечатанного на титане. Девочка страдала гидроцефалией, размер черепа увеличен в 4 раза, в 4 раза отличается от нормального. В Китае 17 часов проходила операция, девочке пересадили такой титановый конструкт. Внизу показана операция самой старшей пациентке, в которой была применена данная технология. Полностью пересажен конструкт нижней челюсти, пациентка из Великобритании, 83 года. Разница в возрасте между самой маленькой и самой взрослой пациенткой — 80 лет. На этой картинке изображен пациент по имени Эрик, у которого вследствие возникновения опухоли и последующей резекции, то есть удаления, возникли достаточно серьезные дефекты лица, опухоль была большая, размером с теннисный мячик. И вот Эрику напечатали части лица на
3D-принтере. Я, кстати, очень рекомендую найти, на TLC вышел не так давно фильм про судьбу Эрика, про то, как он пережил огромное количество операций, как он проходил через все эти барьеры и препятствия. Очень интересный фильм, очень рекомендую, я думаю, что на youtube его вполне возможно найти.

Вот, собственно, журнал «Экономист», 2012 (показаны обложка журнала и рисунок из него). Когда мы говорим о кастомизации, конечно, это различные импланты. Но что может быть более уникальным, чем получение органов из своих собственных клеток? И вот то, что представляет журнал, — это третья индустриальная революция, и, вполне возможно, ее локомотив — это, собственно, трехмерный биопринтинг.

То, что я показывал на прошлых слайдах, — это 3D-принтинг в медицинском направлении. Биопринтинг отличается следующим. Здесь я дал такое сложное определение биопринтинга, но, чтобы было легче запомнить, биопринтинг — это 3D-принтинг, только с использованием материалов, которые содержат живые клетки. Вот если у вас что-то, что содержит живые клетки, и вы этим печатаете, то это можно назвать биопринтингом. Если вы печатаете из металлов, пластмасс, гидрогеля, чего угодно без применения клеток, то это к понятию 3D-биопринтинга не имеет никакого отношения. Я бы хотел, чтобы вы это запомнили. Почему? Потому что отрасль достаточно молодая, новая, и возникают постоянно терминологические неточности, выходят разные статьи, в которых написано о биопринтинге, a на самом деле там в заголовке написано о биопринтинге, а в тексте статьи речь идет о производстве какого-то очередного сустава из титана, из других материалов.

Значит, когда мы говорим о биопринтинге и принтинге, мы понимаем, что эти две технологии в чем-то очень похожи, но в чем-то имеют ряд существенных отличий. И, собственно, вот эти отличия я постарался представить все на одном слайде.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 3Д БИОПРИНТИНГА

Трехмерная биопечать — это послойная роботическая фабрикация функциональных трехмерных тканевых и органных конструкций на основании заданной цифровой модели с использованием живых клеток.

ОСОБЕННОСТИ 3Д БИОПРИНТИНГА

• Важен подбор и контроль внешних факторов, влияющих на жизнеспособность клеток: температура, pH, давление.

• Постоянное осуществление питания печатуемого объекта.

• Напечатанный объект может изменять форму и функции.

• После печати происходит «доращивание» объекта.

• Высокая скорость и точность позиционирования.

• Используются материалы с разными способами затвердевания.

• Особые условия стерильности.

Первое, очень важен подбор и контроль факторов, влияющих на жизнеспособность клеток. Когда я сидел в лаборатории с нашим инженером Фредом, я говорю: «Слушай, Фред, ты человек, который работает на 3D-принтере, на 3D-биопринтере, скажи емко, одной фразой, в чем отличие?» Он говорит: «Слушай, ты знаешь, я когда печатаю на биопринтере, я не могу отойти чай попить». Я говорю: «Понял». Это заключается в том, что нужно постоянно контролировать условия печати. Очень влияет температура. Скажем, если вы используете 3D-принтер, чтобы расплавить пруток, он проходит через сопла, затвердевает при комнатной температуре, и вы получаете так называемую температурную полимеризацию, то есть температурное затвердевание. Здесь мы особенно с температурой играть не можем, мы не можем повышать температуру более 37 градусов, потому что клетки этого очень не любят, и им это очень не нравится. Диапазон реальной печати от плюс 4 до плюс 37 градусов, особо за этот диапазон выходить не можем. Ну, естественно, есть еще более узкий диапазон. Есть такие факторы, как кислотность применения, давление — разные факторы, которые могут влиять на функцию и жизнеспособность клеток. Понятно, если мы печатаем чем-то живым, то это живое должно постоянно питаться, в том числе и в процессе печати. Должна быть какая-то питательная среда.

Более того, сейчас между учеными идет достаточно серьезный спор по поводу того, что когда мы печатаем из чего-то, что содержит клетки, эти клетки начинают взаимодействовать между собой, меняется форма, меняются зачастую и функции напечатанного объекта. И ученые разделились на два лагеря. Ученые из инженерной школы предлагают называть трехмерный биопринтинг не трехмерным биопринтингом, а 4D-биопринтингом, потому что появляется еще одна функция. В это время те ученые, которые больше принадлежат к биологическому лагерю, говорят, что это вообще-то биология, процесс называется морфогенез, тут никакого 4D нет. Это нормальный процесс, ни о каком 4D говорить не приходится. Мы не будем с вами поддерживать ту или иную школу, будем просто воспринимать это как факт.

Значит, поскольку меняется функция, меняется и форма. При этом объект должен постоянно печататься. И после печати происходит еще достаточно важный и сложный процесс — доращивание напечатанного объекта. Чаще всего это происходит в биореакторе. Мы немножко попозже поговорим с вами о стадиях печати, там можно остановиться на этом более подробно. Ну, естественно, важна скорость и точность позиционирования. Потому что мы не можем себе позволить печатать очень долго, сутками, днями, неделями. Почему? Потому что чем дольше клетки испытывают стресс, тем, собственно, хуже для напечатанного объекта. И используются материалы с разными способами затвердевания. Я говорил о температурном способе затвердевания, а мы можем использовать еще материалы, которые изменяют свои свойства, например, при изменении кислотности. Или, скажем, вы берете два жидких материала, содержащих клетки, добавляете один к другому. Они затвердевают. Это называется химическая полимеризация. Если отвердевание идет в присутствии ионов, то это называется ионная полимеризация. Таких типов полимеризации существует большое количество, соответственно, типов материалов тоже существует огромное множество.

Почему это я рассказываю? Это важно для понимания того, что если вы делаете, скажем, машину трехмерный принтер, вы должны понимать, что делаете его для какой-то определенной категории печатных материалов или вы пытаетесь объединить максимально возможное. Понятно, что в нашем деле используются особые условия стерильности.

Я говорил о том, что трехмерный биопринтинг является молодой технологией. В отчете Гартнера от 2014 года есть кривая ожиданий, и, собственно, биопринтинг находится где-то в середине этой кривой. Вы можете сравнить это, например, с трехмерным принтингом. В случае с трехмерным принтингом за счет того, что не получается все-таки пока сделать очень скоростные принтеры и воссоздать ту точность, которой хотелось бы добиться, они пошли уже немножко вниз по кривой ожидания. Биопринтинг — такая достаточно хайповая штука, очень много интереса вызывает. И вот согласно отчету, вся эта история будет длиться еще от 5 до 10 лет. Потом будет уменьшение ожиданий от биопринтинга, а потом это выйдет на нормальную кривую плато. Если говорить о техниках, которые применяются в биопринтинге, то, собственно, самая старая, самая первая техника — это ink-jet принтинг. Эта технология пришла из классического принтинга, обычного. Японскому ученому в 2003 году пришла гениальная мысль в голову. Он подумал, что размер форсунок, через которые проходят чернила при струйной печати, приблизительно такой же, как и диаметр клеток. Он говорит: «Елки-палки, а чего же не попробовать клетками-то попечатать!?» И, собственно, первые работы по биопринтингу реально сделаны на принтере HewlettPackard. До сих пор есть работы, до сих пор некоторые лаборатории держат такие принтеры и реально печатают на Hewlett-Рackard. Это применение даже не 3D-принтинга, а обычного принтинга.

Относительно новые технологии — это лазерные технологии. Их тоже есть определенное количество. Самая известная из них, наверное, LIFT — это когда вы пучком лазера воздействуете на клетку, которая находится на определенном субстрате, и она дальше падает, продавливается, падает на другой субстрат, таким образом, регулируя силу пучка, вы можете в трехмерном пространстве располагать клетки в субстрате относительно друг друга. А чем хороша технология? Очень быстрая, очень точная, но очень дорогая. Стоимость таких принтеров начинается от 300 тысяч евро, при этом они сложны в использовании. Это единичные экземпляры, и, надо сказать, что, конечно, клетки тоже не очень любят лазерное воздействие. И с этим связаны основные недостатки этой технологии, плюс применение металлов в качестве субстратов. Вы печатаете трехмерный объект, который содержит наночастицы металлов, что уже, в общем-то, не здорово. Хотя технология с точки зрения времени и точности позиционирования замечательная.

Ну и, конечно, большинство принтеров, биопринтеров, существующих на рынке и использующихся в лаборатории, это принтеры, работающие по типу экструзии. То есть по типу автоматического шприца или автоматического тюбика зубной пасты, которые выдавливают материалы, содержащие клетки, пневматически, с использованием поршня или круговым методом. Собственно, это реально большинство принтеров, которые есть на сегодняшний день. Они работают по этой технологии.

Последнее время начали еще к техникам биопринтинга относить совсем новые вещи. Это магнитная левитация, когда к клетке добавляются наночастички металла, включаются магниты, клетки начинают летать в пространстве, таким образом их можно тоже позиционировать относительно друг друга. И пятый метод — это акустическая биофабрикация, когда клетки двигаются при помощи акустической волны. Последние два года, в основном в Стэнфорде, ведутся такие работы, очень интересные.

Я обещал поговорить о стадиях процесса вне зависимости от того, какую технологию, какую технику принтинга вы используете. Вы в любом случае будете следовать определенному алгоритму действий

После того как вы подготовили цифровую модель, вы, собственно, запускаете процесс печати. Как и в обычной печати, для печатанья чего-то нам нужен принтер, бумага и чернила, только в нашем случае это все будет с приставкой био: биопринтер, биобумага, биочернила. В качестве биопринтера, естественно, используются машины, которые я покажу чуть дальше в слайдах. Биочернилами мы называем клетки или клеточные элементы. Биобумагой мы, собственно, называем гидрогели, то есть временные подложки, в которых эти клетки находятся, которые потом, при перенесении в организм или в биореактор, деградируют, и остается только напечатанный конструкт.

Последняя стадия — это, собственно, стадия доращивания нашего конструкта. Мы должны прежде, чем клетки начнут функционировать между собой, обеспечить определенные условия (температурные, кислород, СО2 и так далее). И для этого используется как коммерческий биореактор, он представлен на этом слайде, или в некоторых случаях конструкт трансплантируется сразу в организм хозяина, потому что лучшего биореактора, чем организм человек, пока не придумали, природу обмануть и превзойти пока не удается. Но этот слайд, собственно, говорит о том, что мы имеем биобумагу, биочернила и биопринтер.

Соответственно, сама технология лежит на стыке специальностей, это биология, изучение клеток, клеточного поведения, это и инженерия, и IT, и механика, и создание файлов, и дизайна, и трехмерных моделей, и это наука о материалах, это различные временные подложки, которые мы используем для печати.

Вот здесь, собственно, изображен один из видов, как вы думаете, биобумаги или биочернил? Биочернил. Дело в том, что почти все существующие технологии сегодня печатают отдельными клетками, то есть вы взяли суспензию клеток в гидрогеле или просто в водной среде и попытались нанести ее на какую-то поверхность. Это, конечно, с одной стороны, здорово, и в ряде случаев так и нужно делать. Но надо при этом прекрасно понимать, что расстояние между клетками будет достаточно большое. Вот представьте, что вы сидите в первом ряду, а ваш ближайший сосед сидит в третьем ряду, и вам нужно общаться. Когда вы сидите друг от друга далеко, это очень тяжело. Ведь, скажем, органы у нас упакованы очень плотно, и, собственно, во время развития эмбриона, эмбрион не растет просто из отдельных клеток, он образует трехмерные тканевые структуры, которые мы называем тканевые сфероиды.

Ну, почему сфероиды, понятно по картинке: потому что они имеют форму сфер. Почему тканевые? Потому что когда клетки начинают взаимодействовать между собой, они общаются, выделяют белки внеклеточного матрикса и разные другие строительные материалы. Это, по сути, не просто какой-то конгломерат, наслоение клеток друг на друга, а трехмерная структура с реальной арматурой внутри, поэтому мы называем их тканевые сфероиды. И, собственно, есть разные техники получения этих сфероидов. Но суть всех техник сводится к тому, что мы не даем клеткам распластываться на поверхности. Мы подготавливаем для них такие условия, что они начинают прилипать друг другу. Например, вот эти замечательные шарики, которые похожи на инопланетные станции, — это тканевые сфероиды, это реальные клетки. Причем вы видите вот такие отростки, значит, это полиуретан, это матрица полиуретановая. Мы посадили на них тканевые сфероиды, и вот уже побежали первые разведчики выяснять, куда же нас посадили, что это такое. Клетки выходят из сфероида и бегут на разведку выяснять, куда нас посадили и что мы здесь вообще делаем. Размеры вот этого конкретного сфероида 100 микрон, при этом внутри находится несколько тысяч клеток, это очень серьезно упакованная структура. Но помимо всего прочего, у этих сфероидов есть самое замечательное, на мой взгляд, качество, на основе которого построена наша технология. Это слияние с природой. Знаете, многие ученые — романтики, вот они называют этот процесс french kiss. Будем считать, что удивительно похоже.

Когда вы сажаете сфероиды рядом, они начинают сливаться между собой. С одной стороны, это хорошо, потому что когда сливаются микроткани между собой, мы можем получать более сложные структуры. С другой стороны, это не очень здорово с точки зрения, например, печати, потому что когда вы добавляете это в шприц, или когда вы добавляете это в нозу, сфероиды находятся на расстоянии, близком друг от друга, они начинают сливаться уже прямо во время процесса принтинга, и это одна из основных причин, почему 95% существующих принтеров в мире печатают не сфероидами, а клетками, отдельными клетками. Потому что подобрать условия достаточно сложно.

Здесь я вам хотел показать на слайде такое резюме по существующим принтерам. Вот первые четыре принтера представляет на рынке достаточно известная компания, производящая коммерческие принтеры. Надо сказать, что на сегодняшний день в мире порядка 25 коммерческих компаний, и мы в их числе, которые делают принтеры собственного производства. А вообще, в составе порядка 120–150 научных компаний, научных групп, работающих в области биопринтинга, есть такие уважаемые заведения, как Carver, Стэнфорд, Пекинский университет.

Последнее время я показывал кривую ожидания, IDP достаточно серьезный по биопринтингу. Вначале появляются вот такие простые вещи, мы их называем игрушечные принтеры, особенно когда я увидел вот этот принтер, мне стало дурно. Он печатает всеми материалами, и там написано, что он тоже биопринтер, потому что вы, конечно же, можете клетки использовать!

Ну, на мой взгляд, это игрушки, а вот что такое не игрушки, а серьезные профессиональные биопринтеры. Это принтер, который был собран и сделан в нашей лаборатории летом 2014 года. Мы закончили сборку в конце лета 2014 года. Если говорить о его основных частях, то это XY-платформа, которая двигается в двух направлениях, скажем, шаг этой платформы 5 микрон. Я понимаю, что это вам ни о чем, скорее всего, не говорит, но так, для сравнения, диаметр клетки 7 микрон, поэтому это очень точная штука. Значит, мы поместили с этой стороны три форсунки, которые позволяют печатать биоматериалом, материалом, содержащим клетки. Вот здесь, к сожалению, не видно, но с той стороны есть еще две форсунки другого типа. Почему так много форсунок? Зачем мы стали с этим заморачиваться? Помните, я вам говорил о разных типах полимеризации? Так вот, мы постарались сделать самый многофункциональный принтер в мире, то есть мы хотим, чтобы в нашем принтере было возможно использование максимально большого количества разных материалов. Поэтому, если вы используете химическую полимеризацию, вы можете два вещества связать между собой, напечатать одно и второе вещество одновременно, и оно затвердеет. Если вы используете, скажем, ионную полимеризацию, то с той стороны стоит форсунка-распылитель, она распылит ионы кальция, скажем, альгинат. В общем, все типы полимеризации продуманы в этом принтере, включая систему ультрафиолета. Потому что есть ряд материалов, которые затвердевают просто под действием UV.

Мы поговорили с вами и о принтерах, и о чернилах, и о бумаге. А что вообще в мире происходит? И где мы и на сегодняшний день находимся? Для начала я бы, наверное, привел небольшую классификацию с точки зрения сложности печати органов. Самые простые, с точки зрения печати, — это плоские органы, такие как кожа или хрящ. И, скажем, американцы в институте Векфореста, это был заказ Министерства обороны Соединенных Штатов Америки, разработали трехмерный биопринтер, такой большой, очень похож на МРТ-аппарат. Пациент ложится в этот принтер, там тоже столик такой, по типу столика в МРТ. Там встроенный сканер, он сканирует поврежденную поверхность, потому что если мы говорим об ожогах, то ожоги всегда имеют неправильную поверхность поражения, потому что кожа на протяжении ожога поражается по-разному, на разную глубину. Он сканирует, делает модель заполнения такого дефекта, и дальше из форсунок добавляется биоматериал, чаще всего это коллаген или другие гели, содержащие клетки, которые заполняют этот дефект. Этот аппарат уже существует, результаты на лабораторных животных, на свиньях, получены очень неплохие. И, собственно, мы можем говорить о том, что созданы уже приборы для клинического применения, естественно, они пока применяются на животных, но созданы, по сути, для клинического применения, для первой группы органов.

Вторая группа органов с точки зрения сложности печати — это полые трубчатые органы, такие, скажем, как сосуды, трахея например. Сосуды более-менее успешно печатают две компании: это канадская компания 3D by science и японская компания CyFuse. CyFuse тоже провела достаточно большие исследования на животных и их напечатанных сосудах (тоже, кстати, на свиньях). Уже получены достаточно приличные результаты. Работа над второй группой органов ведется активно, и есть какие-то позитивные сдвиги.

Третья группа органов — это полые нетрубчатые органы, скажем, мочевой пузырь или матка. Здесь, конечно, есть определенная сложность с печатью такого рода органов, есть разные техники. Одна из техник, например, это печать плоского конструкта, который потом пытаются шить в круглую форму, шарообразную, но клетки не очень здорово держатся на матрице, начинают сверху падать вниз под силой гравитации. Говорить, что здесь есть какие-то серьезные успехи, пока преждевременно, но, тем не менее, работы активно ведутся.

Ну, и четвертая группа органов — так называемые «сОлидные» органы. Это, конечно, мечта всех врачей, специалистов регенеративной медицины. Такие сложные органы, как почка, например, или печень, с достаточно сложной структурой сосудистого русла и нервного русла внутри. Такие органы, по мнению многих ученых, можно будет напечатать не раньше 2030 года. Но, тем не менее, в Массачусетском технологическом институте ведутся работы по печати нефрона — это структурная единица почки. То есть мы можем говорить о том, что уже сегодня начались подготовительные работы для печати сОлидных органов.

Слева отображена дорожная карта, собственно, мы находимся сейчас где-то здесь. Все, когда получают принтеры, начинают пробовать: «Давайте напечатаем какие-нибудь простые объекты, давайте квадратик, а давайте кружочек, а давайте треугольники, давайте что-то еще…» С этим уже достаточно наигрались и сейчас пытаются создавать более сложные структуры.

Что является на сегодняшний день реальным лимитирующим фактором всей технологии? Реальным лимитирующим фактором является проведение сосудов внутри конструкта, пока эту задачу не удалось решить никому. Когда удастся решить эту задачу, будет достаточно большой скачок всей технологии, возможность выйти на принципиально новый уровень. Уже на сегодняшний день мы можем печатать достаточно небольшие объекты, в которые просто перфузионно проходит питательная жидкость, и, собственно, за счет просто диффундирования проходят питательные вещества. Конечно, это не дело, нужно печатать сосудистое русло. Есть разные подходы, но говорить, что это кому-то удалось сделать на сегодняшний день, преждевременно.

И, конечно, куда все стремятся, это, собственно, печать объекта с сосудистым руслом, с окружающими тканями и так далее. Мы, когда у нас установили принтер, тоже пошли по этому пути: «А давайте напечатаем что-то трубчатое, давайте напечатаем какой-нибудь квадратик», — и так далее. Дальше мы подумали, куда мы, все-таки, будем двигаться: постараемся пойти по пути, скажем, американцев и напечатать клетки и заплатки для кожи, или попробуем с сосудистыми заплатками поиграть. А почему заплатки? Потому что все равно это — печать части объекта.

И тут нам в голову пришла идея, что существует достаточно простой орган, с точки зрения организации, структуры, но, тем не менее, обладающий ярко выраженными функциями, которые легко проверить, и который, собственно, является не заплаткой, а полноценным органом. И когда мы стали изучать литературу, смотреть, проверять, мы удивились, потому что узнали, что этот орган оказался первым, который был трансплантирован человеку. Как вы думаете, что это за орган? Не буду вас мучить, это щитовидная железа. И мы решили провести такую работу.

Мы у мышиных эмбрионов на 14-й день беременности вырезали предшественник щитовидной железы, у них еще не образуется щитовидная железа на этом этапе, но уже формируются клетки-предшественники щитовидной железы и клетки-предшественники сосудов. Мы забрали эти экспланты, из этих эксплантов при помощи определенных техник мы получили те тканевые сфероиды, которые я вам показывал, и, собственно, напечатали конструкт, который был транспортирован другим мышам, которым мы до этого удалили радиоактивным 131-м йодом щитовидную железу. Мерили уровень гормона тироксина и получили на определенных сроках падение уровня до нулевых значений, то есть он не определялся в крови. Мы напечатали наш конструкт, подсадили его, получили недавно результаты, во всех экспериментальных группах уровень тироксина поднялся, то есть конструкт работает. Это уже факт, это первые в мире напечатанные органы, конструкт с работающей функцией. Вопрос не в том, работает он или не работает. Вопрос в другом. Как долго он работает? Поэтому нам нужно определенное время для проведения экспериментов, посмотреть, что дальше происходит с этим конструктом.

Я вам так много рассказываю о том, что мы сделали, потому что один раз проще показать, как выглядит этот процесс биопечати. Форсунка принтера, чашка Петри. Сначала мы наносим то, что мы называем биобумагой. В качестве биобумаги мы здесь использовали гидрогель. Здесь мы, собственно, набрали в носик с питательной средой тканевые сфероиды, содержащие клетки щитовидной железы и сосудов, и добавили их в коллагеновую заплатку. И дальше мы накрыли еще одним слоем коллагена. Если провести аналогию с процессом приготовления пищи, то мы взяли обычную тарелку, сделали из нее суповую емкость, в эту емкость положили бульон с фрикадельками, закрыли фольгой и поставили в духовку. Мы подержали это в течение ночи в инкубаторе и на следующий день пересадили лабораторным животным. Вот, собственно, что делаем мы.

Немножко расскажу, где еще применяется биопринтинг. Это увеличение под микроскопом первого коммерческого продукта для фармакологических компаний. Создана компания Organovo — лидер в области 3D-биопринтинга. Это компания публичная. Любой может стать ее акционером, купив акции компании Organovo. На сегодняшний день ее капитализация в районе 350 миллионов долларов, хотя в какой-то момент они стоили почти миллиард. Их продукт называется «ехVive3D», он представляет собой лабораторную плашку, в каждой лунке находятся вот такие напечатанные маленькие конструкты печени. Для чего это нужно? Конечно, не для трансплантации, это нужно для того, чтобы проводить токсикологические исследования различных фармакологических препаратов. Компания Organovo подписала стратегический договор с крупными фармакологическими компаниями, например, с компанией Merck для проведения исследований этих препаратов. Когда вы проводите фармакологические испытания, вы используете сначала монослой, то есть вы распластанные клетки капаете, смотрите, как они себя ведут. Оказалось, что клетки в монослое, в 2D-пространстве, и в трехмерном пространстве ведут себя абсолютно по-разному. Вплоть до того, что происходит даже разная экспрессия генов у одних и тех же клеток, то есть выделяются разные белки у одного и того же вида клеток, в зависимости от того, это 2D или 3D структура. И такие напечатанные объекты, конечно, дают больше информации, они более точные, поэтому, на мой взгляд, монослой со временем в качестве фармакологического теста вообще уйдет в прошлое, потому что трехмерные структуры в этом плане намного лучше.

Вот компания Organovo выпустила «exVive3D», и обещали к концу 2015 — в 2016 году выпустить второй коммерческий продукт, сделанный из почечной ткани. И компания Organovo в 2015 году подписала договор с компанией L’Oreal, которая тоже проводит токсикологические исследования своих препаратов на коже, сделанной с помощью трехмерного биопринтинга. Надо сказать, что уже два или три года в Евросоюзе запрещено использовать лабораторных животных в качестве модели для проведения исследований косметологических препаратов. Есть ли здесь рынок. Безусловно, для токсикологических исследований есть. Но, если говорить о рынке трансплантации органов и тканей, то это две вещи, которые даже рядом не стоят.

Я вам приведу несколько цифр. Скажем, каждый день в мире умирает 22 человека из листа ожидания, в общем листе ожидания на трансплантацию органов стоят полтора миллиона человек только в одном Китае. Стоимость почки в Китае приближается где-то к ста тысячам долларов, в Америке это 250 тысяч долларов. Полтора миллиона можно умножить на 100 тысяч и получить рынок только в Китае. Эти цифры заставляют задуматься. Понятно, что в Китае из полутора миллионов человек не все с заболеваниями почек, но процентов 80 — это потребность в почках.

Мы говорили с вами о печати органов живым людям. Если мы говорим о печати человеческих органов, почему не поговорить о печати органов животных? Такая идея пришла в голову компании Modern Meadow, которая решила напечатать мясо и таким образом производить стейки, котлеты и так далее. Они это сделали, правда, сделали первые англичане. У них котлета, по размеру такая, как кладется, скажем, в чизбургеры, в гамбургеры, приблизительно такого же диаметра, стоила всего лишь 300 тысяч фунтов стерлингов. Котлета, которая сделана Modern Meadow, стоит значительно дешевле — 100 тысяч долларов. Я думаю, что если мы все скинемся, нам на маленький кусочек хватит.

Но дело в том, что, по мнению очевидцев, я не пробовал, органолептические свойства этой котлеты просто отвратительные. Почему? Потому что для вкуса важны не только клетки, но важна структура, особенно важен жир. Конечно, никто жир не добавлял, потому что мы пытаемся сделать не просто мясо, мы еще пытаемся сделать здоровую пищу, поэтому давайте обойдемся без жира. Без жира есть практически невозможно. Очень были плохие отзывы чисто органолептические. Эта технология тяжело масштабируется. Пока непонятно, как ее собираются масштабировать. Ведь выделить стволовые клетки у животного, получить, скажем, те же сферы или печатать слоями, не важно, и получить мышечную ткань вполне реально. Вопрос на самом деле не в этом. Вопрос в том, чтобы эта ткань подвергалась фитнесу. Чтобы получить нужную структуру, нам нужно мышцы тренировать. И, собственно, есть два определенных похода. Один подход: когда полученные мышечные волокна помещают между двумя электродами, подают ток, и мышцы начинают сокращаться. Это, конечно, невероятно, это приводит к невероятной стоимости конечного продукта. Второй подход, это когда используют разные молекулы, которые под воздействием, скажем, магнитного поля меняют свой диаметр. Их вводят внутрь мышечных волокон, начинают воздействовать магнитным полем, они как бы качают изнутри и дальше выводятся. Тоже, надо сказать, недешево. Пока говорить о таких фабриках преждевременно, стоимость я вам уже обозначил. Если будут вопросы по food-принтерам, можно проговорить отдельно.

Мы говорили о человеческой коже, вот Modern Meadow решил сделать кожу животных, причем с заданными характеристиками. Например, с определенными характеристиками по растяжимости или с характеристиками по количеству слоев, кожа может быть более плотной, менее плотной и так далее. То есть мы видим, что биопринтинг, при всей потребности в органах, работает и в других индустриях. Это индустрии еды и fashion-индустрия. И лично мое мнение такое, как говорил Мао Цзэдун: «Пусть цветут все цветы!». Мы только за то, чтобы технология развивалась в разных направлениях, потому что чем больше будет игроков, работающих в данных технологиях, тем мы быстрее будем двигаться вперед. Спасибо за внимание!

Как за полгода сделать машину, которая поразит мир

21.10.2015 
МОСКВА, пространство коллективной работы Агентства стратегических инициатив «Точка кипения»

Здравствуйте, меня зовут Максим Кузин, я генеральный директор и главный инженер ОКБ «Атом». Пару слов о компании буквально, и перейдем к тому, что я хочу рассказать о проекте. Мы сфокусированы в первую очередь на дизайне, в широком смысле это стайлинг и конструирование. Есть подмена понятий на российском рынке, в русском языке под дизайном обычно понимают конструкторскую, в первую очередь, работу. Дизайн, инжиниринг и выпуск транспортных средств, в первую очередь, наземных, а дальше наша сфера интересов касается и судов, и самолетов. На данный момент у нас, наверное, один из успешных проектов, известных всем, это в первую очередь трамвай «R1», о нем я чуть подробнее расскажу.

Я довольно давно занимаюсь управлением мультифункциональными рабочими группами, производством, но опыт мой был связан с рекламой, с цифровым производством. Хотя образование получил инженерное очень давно, я всегда мечтал конструировать транспортные средства, в первую очередь, я мечтал когда-то конструировать самолеты. Реальность, скажем так, свою поправку вносит, и чтобы быстро начать заниматься управлением в сфере производства транспорта — авиация не самая простая и правильная сфера. Очень много опыта и компетенций нужно приобрести. Никуда не уйти от большого опыта работы, конкретно, как минимум, в компетенции и на рынке применения в промышленности прежде, чем можно будет качественно эту деятельность осуществлять. Поэтому транспорт, который ездит по земле, — это более простая, но не менее интересная вещь, в которую можно реально сделать довольно быстрый прыжок из управления в другой сфере, при наличии понимания, как это функционирует, и образования, думаю, технического в очень большой степени, можно начать это делать. И я пытался с самого начала привнести самый лучший опыт международных и российских компаний из той сферы, в которой я работал, в сферу, в которую я перешел.

Я заметил такую вещь, что с одной стороны, в проектах намного больше четкости, меньше подвижности, меньше белых пятен, все лучше спланировано и продумано. Но есть обратная сторона такого уклада. Она делает систему довольно инертной. То есть, чтобы делать продукт, который на мировом рынке понравится людям и будет признан, нужно конкурировать не в своей стране, не с тем опытом, который есть здесь, а стараться конкурировать с тем опытом, который есть в мире. А в мире он довольно богатый, обширный, быстрый, и компании, которые разрабатывают транспортные средства, дизайн транспортных средств, в основном это компании, в которых около 1000 человек. Самая успешная сейчас компания ItalDesign Giugiaro, ее основатель — сеньор Джуджаро, был признан лучшим дизайнером автомобилей XX века. Сделал огромное количество автомобилей лично и, в первую очередь, итальянский Alfa Romeo, их, наверное, такая была домашняя марка. И огромное количество проектов эта компания делает, потому что конкурировать со своим продуктом на мировом рынке не так просто. Важно понять подход и преимущества, сильные стороны процесса компании, которая успешно на этом рынке существует. Большое количество людей, которые есть в этих компаниях, позволяет запускать такие процессы параллельной работы, просто банально есть такое преимущество большого количество неглупых людей, которых ты можешь занять задачей, если что-то идет не так.

В России не так много в принципе людей моего возраста и моложе, меньше 30 лет, которые либо каким-то опытом обладают, успешным в этой области, либо профильным образованием, с нормальным взглядом на то, как строить свою карьеру. Здесь ты не найдешь тысячу человек за год даже, чтобы нанять. Поэтому эта модель полностью отпадает. Здесь невозможно построить компанию, которая делает промышленный дизайн для транспорта по этой модели, 1000 человек здесь нет. Они появятся со временем. Сейчас, по моим оценкам, специалистов, которых если всех вместе собрать, нанять и увеличить объем нашей компании, сохранив качество и уровень проектов на том уровне, который мы установили, человек 100, может быть, можно за год качественно нанять.

Поэтому, принимая этот аспект во внимание, и принимая во внимание такой аспект, что второго шанса на то, чтобы проект сделать, нет, то есть он, конечно, есть, никто никого никуда не сошлет, и двери никакие не закроет, если кто-то старался решить очень сложную задачу и не справился с ней, но окно бюджетное закроется. Ни у государства, ни и у любого здорового организма нет таких процессов, когда итерационно вкладываются большие деньги, а разработка транспорта — это достаточно большие деньги, сотни миллионов рублей, если такими категориями крупнык людям, случаев вандализма в них практически нет. О мифе про вандализм, на самом деле, можно спорить, то есть можно примеры привести, найти сфотографированные вагоны, автобусы разрушенные. Но мы задавались целью, довольно масштабный опрос проводили водителей трамваев, автобусов, ездили в депо, ездили даже по ближайшему Подмосковью в автобусные парки, смотрели, разговаривали с водителями, с людьми, которые их чинят. В среднем на одну единицу транспортного средства, при не очень хорошем внешнем виде, максимум два случая вандализма в месяц. Один — это кто-то разлил кофе, например, или воду, начинает скапливаться мусор, и люди позволяют себе тоже бросать, и другой, более серьезный, — кто-то что-то нарисовал или отковырнул. Но это несравнимо с тем, что было, например, в 1990-е годы. Вот поэтому можно делать красивые вещи. Как их делать? Нанимать западные компании, копировать их модели, строить свое — много разных факторов. Есть одна попытка сделать что-то, чтобы это получилось. Не получилось сделать, будут покупать или западные, если город может и хочет себе позволить красивый транспорт, либо российское, но оно такое вот, как бы из жалости. Вот такие формулировки я слышал от людей, которые покупают эти транспортные средства. ми оперировать. Нет возможности: раз попробовал, два попробовал, три попробовал. Тут такое явление происходит: попробовал — не получилось, все равно в транспортном средстве потребность есть, его у кого-то будут покупать. Либо его будут покупать в нашей стране, у наших производителей, которые ввиду многих причин не стремились долгое время делать комфортные, красивые, приятные вещи для людей. В СССР не был заказан комфорт, был заказ на массовость, наверное, стоило внести просто поправку, что вещи комфорт должны в себе нести эстетически и технологически в обязательном порядке.

Тем не менее, есть что есть, и если покупать то, что было здесь раньше разработано, или у людей, которые привыкли это делать такими методами, то мы опять окажемся в ситуации, когда нас окружат некрасивые вещи. Вандализм в транспорте и нежелание им пользоваться, он же в большей степени связан с тем, что вещь к тебе относится неуважительно, она некрасивая, она о тебе не заботится, и хочется ее сломать многим людям. А если обратить внимание на новые импортируемые сюда вагоны, PESA, например, которые красиво выглядят, уважительно относятся к людям, случаев вандализма в них практически нет. О мифе про вандализм, на самом деле, можно спорить, то есть можно примеры привести, найти сфотографированные вагоны, автобусы разрушенные. Но мы задавались целью, довольно масштабный опрос проводили водителей трамваев, автобусов, ездили в депо, ездили даже по ближайшему Подмосковью в автобусные парки, смотрели, разговаривали с водителями, с людьми, которые их чинят. В среднем на одну единицу транспортного средства, при не очень хорошем внешнем виде, максимум два случая вандализма в месяц. Один — это кто-то разлил кофе, например, или воду, начинает скапливаться мусор, и люди позволяют себе тоже бросать, и другой, более серьезный, — кто-то что-то нарисовал или отковырнул. Но это несравнимо с тем, что было, например, в 1990-е годы.

Вот поэтому можно делать красивые вещи. Как их делать? Нанимать западные компании, копировать их модели, строить свое — много разных факторов. Есть одна попытка сделать что-то, чтобы это получилось. Не получилось сделать, будут покупать или западные, если город может и хочет себе позволить красивый транспорт, либо российское, но оно такое вот, как бы из жалости. Вот такие формулировки я слышал от людей, которые покупают эти транспортные средства.

ФАКТОРЫ СЛОЖНОСТИ

Создание инновационного проекта можно сравнить с работой снайпера — есть только один выстрел, после которого ты победил или проиграл.

Типичные явления, критически влияющие на будущий успех проекта, необходимо держать под тщательным контролем

Поэтому с одного раза нужно делать. И нужно контролировать ряд вещей, которые могут и не случится, но обычно случаются в любом проекте. И вот нужно иметь стратегию успеха в проекте, подход, нужно заложить методы достижения цели, которые тебя ведут к успеху — это одна история. А на второй половине должны быть методы борьбы с проблемами. Проблемы, очевидно, будут, если бы проектная деятельность так была устроена, что в ней была бы низкая вероятность возникновения проблем в сложных проектах, то они бы не были сложными, эти проекты. Поэтому в сложных проектах вероятность возникновения проблем крайне высока. И нужно вести отдельную деятельность по снижению вероятности наступления этих проблем. Как в банках, например, вообще в финансовых институтах, довольно точно работают с рисками, точно так же нужно действовать и в промышленном проекте.

ФАКТОРЫ СЛОЖНОСТИ — ВЕРА

Чтобы получить то, чего у тебя никогда не было, нужно делать то, чего ты никогда до этого не делал. Это вызывает страх у большинства людей

Страх побеждается верой

◊ Необходим харизматичный лидер

◊ Моральное состояние людей имеет решающее значение

Критически важный фактор — вера, уверенность людей в том, что этот проект имеет значение и что он получится. Практика моя показывает, что неважно в какой сфере, и неважно, насколько сложный или простой проект, если у людей, которые его осуществляют, нет веры в смысле безусловной уверенности в том, что ты делаешь. Оно, это чувство, должно быть у всей команды обязательно. Как только оно пропадает в любом проекте — начинаются проблемы. Частота возникновения проблем очень быстро возрастает. Я проводил когда-то эксперимент. Человек тридцать команда была, которая работала на проекте. Просто вот ребята-менеджеры и дизайнеры замеряли, прямо ставили галочки, мерили количество незапланированных задач, которые возникают, табличку вели, и количество проблем, которые возникали, там фиксировали. 30 человек — тоже достаточно большая команда, на которой начинают эти явления работать. На статистику глядя, видно, что вот так делаешь — меньше проблем, меньше незапланированных задач. Этого не делаешь, казалось бы, делаешь кучу других вещей, которые тоже очень полезны и ведут к успеху, но число проблем увеличивается. Как только вера пропадает, то начинаются проблемы. А это чувствуется, это как запах буквально, физиологически чувствуешь, как другие люди вместе с тобой относятся к проекту, на что они готовы ради него, сделают они его безусловно или нет.

Проблемы придется решать, лучше заранее знать, как ты будешь решать типовые проблемы, сложные, чтобы просто по мере их возникновения доставать папочку и действовать по инструкции. Обязательно это формализовано должно быть, конечно, у зрелойорганизации отдельные методические указания могут быть на такие случаи. Я оцениваю, что вот сейчас, на данном этапе, наша компания достаточно зрелая, у нее есть эти вещи, процесс, стандарты. Когда этот проект делался, они генерировались, они в первую очередь у людей устанавливались и помогали справляться с этим.

Следующий фактор сложности, если проект инновационный, он не был бы инновационным, если бы он не требовал решить какую-то задачу технологическую, которая до этого не решалась. Понятно, это тоже вытекает из категорий, если этого не требуется в проекте, а его называют инновационным, то, наверное, это не совсем верная категория ему присвоена, а если он инновационный, то это в нем есть. В случае с нашим проектом «R1», его инновационность технологическую я оставлю в стороне. Сейчас довольно много в Интернете информации, постараюсь дальше чуть-чуть затронуть, но основная инновационность в нем, то, что обусловливало, как он делался, — это продуктовая инновационность. Он задумывался как экспортный продукт. То есть можно бесконечно долго в своем государстве, для своего государства делать транспортные средства, муниципалитеты будут их заказывать, заводы будут зарабатывать и оборачивать деньги, но от этого в систему новые деньги не притекут. Поэтому, чтобы система стабильной была, сама себя питала, продукт должен сразу же задумываться на экспорт, чтобы его покупали в других странах. Тогда проблема импортозамещения в принципе не встает. Потому что если тебе деньги в систему уже притекают извне, по факту, ты уже увеличиваешь благосостояние системы. Да, касты какие-то возникают, ты тратишь деньги на зарубежные компетенции, например, какое-то время. Или даже в целом у тебя проект таким образом спланирован. Экспорт — это лучшая форма импортозамещения.

И инновационность «R1» заключается в первую очередь в этом. Второе, инновация, которая в нем совершается и совершилась, и это, пожалуй, самый сложный вызов — поднять уровень качества общественного транспорта на новую планку. Алексей Маслов, идеолог этой машины, мой партнер, не нуждается в представлениях. Тем не менее пару слов скажу: это человек, который был тем самым лидером в проекте, у которого изначально была вот эта убежденность, видение того, чем проект должен быть вот в плане этих характеристик. Он любит такой пример приводить: трамвай — это довольно дорогая штука, западных аналогов нет, просто по качеству материалов. Мы решили эту задачу — выведение планки качества интерьера, эстетики на уровень автомобиля класса «d». То есть Volkswagen Passat, Audi a6 были для нас ориентиром. Но если брать ближайшие аналоги, то это полтора миллиона евро. Полтора миллиона евро не стоит Rolls-Royce Phantom. Из автомобилей Pagani, Zonda, O-air — они из самых дорогих машин. Самый дорогой, наверное, ну и самый успешный автомобиль на планете Земля, из недавно созданных, это — Koenigsegg, это автомобиль, который дорожает каждый год, цена начиналась с полутора миллионов долларов, продавался каждый год, он стоит дороже, сейчас он стоит около 2 миллионов долларов. Эта вещь класса вот такого, это самолет небольшой по деньгам, такой маленький, простой, поэтому и отношение у этой вещи к людям должно быть соответствующее. Качество отделки материалов, качество сборки, в первую очередь, сами технологии монтажа, которые закладываются, принципы… Это огромное количество мелочей, где всему должно быть уделено внимание, тогда вещь получается такой.

А когда эта вещь начинает работать, когда она появляется в городе, очень многим людям, почти всем, захочется на ней прокатиться. Как минимум один раз, просто потому, что это интересно. Когда мы выставляли «R1» в 2014 году на «Иннопроме» (это выставка промышленная в Екатеринбурге), к этой машине была постоянная очередь, человек в 60 снаружи машины, 120–150 внутри. Где-то 3000 человек прошло через нее за три дня. Всем хочется посмотреть, прокатиться еще больше захочется. А многим захочется пересесть со своей личной машины, автомобиля, который ниже классом, чем вот эта вещь, на трамвай. Все должно в синергии происходить.

Выделенный трамвай задумывается в городе, сейчас ренессанс такой трамвайный идет, вообще на планете в целом. В Европе, Латинской Америке сейчас рынки открываются, там, где нет вообще трамвайной инфраструктуры, трамвайную инфраструктуру делают. В России тоже оживает, Воронеж, пожалуй, единственный город, который закрыл трамвайную сеть, это большая ошибка. Он задумывался как транспорт, который движется без расписания. Он гарантированно доставит тебя из точки А в точку Б, как в метро, мы все приходим и знаем, что поезд будет, и я на нем доеду за гарантированное количество времени из точки А в точку Б. Трамвай точно так же.

Прокладка трамвайных путей дешевле, чем прокладка автомобильной дороги, дешевле, чем прокладка метро. Трамвайные пути — самый дешевый способ соединять точку А с точкой Б где угодно. Самый дешевый, его не нужно практически обслуживать. Рельсовое полотно при правильной технологии прокладки, правильной организации автоматического движения, надежные машины, которые могут долго эксплуатироваться, это такая экономически правильная вещь. Для меня удивительно, бытует мнение, что вообще железнодорожный транспорт, и трамвай в том числе — это убыточная история, дотационная. Она так сейчас организована, возможно, из-за каких-то ошибок, которые когда-то были заложены. Это не так, и расчеты качественные показывают это.

Так вот, я могу ехать на недорогом автомобиле. Любимом мной, приятном, подержанном хорошем автомобиле, или новом, недорогом совсем автомобиле, по пробкам. То есть без гарантий, но с комфортом, безусловно. Я много общался, здесь и в Москве, с теми, кто строит трамваи, с конструкторами из других городов. Такой тоже термин применяется — «скотовозка», то есть вещь, в которой максимальное количество людей уместится, и просто она их будет везти, там по минимальным критериям проходя: по шуму, по вибрациям, по отоплению, про кондиционер вообще речь не идет. Ехать на «скотовозке», или ехать на своем автомобиле, или ехать на чем-то, что лучше моего автомобиля, более приятном и комфортном, например, на дорогом такси. Или ехать на трамвае класса люкс, который гарантированно меня привезет, да еще и недорого. Я думаю, что билет на трамваи именно люкс класса должен стоить чуть-чуть дороже, чем сейчас это принято, но тем не менее дешевле, чем на автомобиле ехать, и удобнее. И люди начнут пересаживаться. Пока не сделаешь — не увидишь, пока не сделаешь, можно оспаривать, и такую точку зрения приводить, и другую. Но если это произойдет, и будет видно достоверно, происходит это или нет, я убежден, что это произойдет именно так.

Мы занимаемся промышленным дизайном, мы сфокусированы, в первую очередь, на дизайне транспорта. Чтобы воплотить вот этот проект, нам пришлось, увидев проблемы с его внедрением, сформировать очень быстро инженерные компетенции. То есть мы бились какое-то время, мы сделали дизайн, не вот этот, он был сделан несколько лет назад. До того, еще как PESSA начали поставляться сюда. Был разработан дизайн подобной машины. И ничего не произошло. Мы разобрались поглубже, поняли, что нужно предлагать. Дизайн транспортного средства в России покупать сейчас не будут. Будут покупать готовый дизайн и инжиниринг. Дизайн, который заключается в стайлинге, — это внешний вид, эстетический дизайн. В авиации принято эти работы эстетическим дизайном называть. В транспорте наземном я вообще не встречал таких формулировок, ни в технических заданиях, ни в проектной документации. Есть какие-то там расплывчатые показатели комфорта.

Так вот, дизайн в смысле конструирования, конструкторская работа, инжиниринг в смысле инженерной работы, продумывания агрегатов и того, как это будет строиться, и процесса производства этой вещи. В этом рынок заинтересован, это готовы покупать, да еще и вместе с дальнейшим внедрением на заводе, чтобы на выходе была построена машина, все было сделано. И КБ завода, и производственный отдел мог эту машину выпускать дальше. Нужно уметь очень быстро наращивать компетенции.

ФАКТОРЫ СЛОЖНОСТИ — ДЕФИЦИТ КОМПЕТЕНЦИЙ

◊ Инновационный проект по умолчанию требует вливания новых компетенций

◊ Включение опытных специалистов из других организаций → Требует бюджета живых денег

◊ Быстрое наращивание компетенций в команде → Требует наличия способных, молодых и голодных

◊ Технические специалисты обладают недостаточными для рыночного ритма экономическими и переговорными компетенциями

Успех решения обуславливается не только его техническим совершенством, но и экономическими и политическими факторами глобальной среды

◊ В команде должен быть продюсер, чтобы быстро и эффективно определять жизнеспособные решения

И есть такая вещь, с инженерными техническими компетенциями связанная. В России так сложилось, мой опыт показывает, что компетенции переговорные, компетенции убеждения, продюсирования, с драйвом защиты своей точки зрения, такой вот «продажи» в хорошем смысле слова, «продажи» своей идеи внутри компании, вовне, пока что нет. Мало специалистов таких, которые инженерными компетенциями обладают на очень хорошем уровне и одно- временно еще умеют обоснованно их подать, и хотят, и любят это делать, умеют это делать, и делают это. Вот их очень-очень мало встречается, и нужно развивать это у людей обязательно, учить их этому, я имею в виду, в проекте находясь уже. Сейчас не затрагиваю аспекты образования, стоило бы, может быть, какие-то дополнения в образовании вводить. Или, может быть, они уже есть. По факту, то, что видно и при найме людей, я много людей смотрю, кого-то нанимаю. У нас процесс знакомства с людьми, их найма, идет постоянно. Так мы решаем историю с дефицитом компетенции. Мы всегда знаем большое количество людей, молодых и опытных, из разных сфер, которые могут что-то делать перспективное в наших проектах.

Часто происходит такая вещь. Хорошая идея у инженера-конструктора, например, но он рассказывает о ней нудно как-то или слишком длинно, или слишком много слов. Человек, владелец проблемы, до которого он свою идею доносит, просто не воспринимает такой тон, такой формат, и идея сразу отбраковывается. Все хотят видеть энергию в людях. Очень важно развивать компетенцию энергичной защиты своей точки зрения, «продажи», и у инженеров, и у технологов. У дизайнеров она в большей степени есть. У дизайнеров, модельеров, скульпторов. Так как в рекламе долго работал, я могу сравнивать с рекламным рынком, там большое количество одновременно молодых и уже опытных, но по-прежнему голодных людей, которые обладают компетенциями убеждения очень развитыми, и при этом свежестью взгляда, идеи, им нравится придумывать идеи, конкурировать, продавать их. В промышленности люди не любят почему-то, как мне кажется, конкурировать. Они стремятся такую монопольную позицию занять в проекте, на предприятии, на рынке, то есть на себя что-то так вот затянуть и действовать там. И это на микроуровне же тоже происходит. Открытости и желания защищать и продавать свои идеи не так много. На мой взгляд, это то, чему стоит очень много внимания уделять, и на это должно быть время.

СОТРУДНИЧЕСТВО — КЛЮЧ К УСПЕХУ

Критически важно выбрать правильных партнеров и соисполнителей, быстро и ультимативно выстроить взаимодействие с ними

Сотрудничество — ключ к успеху. Банальная такая, простая вещь. И вот тоже негативное явление, что есть такие понятия, термины или установки, рекомендации, которые настолько привычные, что они заучены: нужно сотрудничать, иметь открытую точку зрения, свежие идеи, открытую модель переговоров, еще что-то. Они за этой своей заезженностью кажутся ничего не значащими, им не уделяется внимание, они как бы по умолчанию есть. А пора разбираться в этом: что такое сотрудничество? Как я сотрудничаю? Мой интерфейс сотрудничества, в чем он заключается? Я сотрудничаю в следующих ролях: я могу быть партнером, я могу быть заказчиком, я могу быть подрядчиком. И вот для каждой из этих трех ролей у меня определенная модель поведение есть. Точно так же с людьми, с которыми я сотрудничаю, я контролирую, что у них есть тоже какой-то вменяемый, понятный интерфейс сотрудничества, понимаю, в каком формате они сотрудничают со мной, в каком формате я с ними сотрудничаю. Если это получается делать, взаимные цели будут достигнуты. Тогда можно оценивать вероятность успеха этого сотрудничества как высокую или выше среднего, в противном случае — нет. Например, человек, мой партнер, говорит, что мы партнерами будем в этом проекте, то есть такая тоже заезженная история, для нас клиенты — не клиенты, они наши партнеры, или мы их партнеры. Что такое партнерство? Это тоже не пустой звук, это вера и сотрудничество друг с другом в проекте, не подвергать сомнению состоятельность проекта, доводить его до конца, в любом случае это называется партнерство.

Дальше сотрудничество. При определенных условиях я готов оказывать определенные услуги и решать какие-то задачи в проекте. Объективная тоже фактура, если эти условия не соблюдается, я перестаю реализовывать взятые на себя обязательства. И проблема наступает тогда, когда ты думаешь, что человек твой партнер, ты относишься по-партнерски, а он, например, видит свою роль сотруднической. Или наоборот, это во все стороны справедливо. Когда возникает проблема, а моя практика показывает, что в проекте где- то два раза обязательно наступает кризис, как кажется, очень серьезный, он находит обязательно разрешение, если ты под контролем все держишь. Но накал довольно сильный. Кризис может быть в области технологий, в области коммуникаций, в области договоренности и в области финансов. Когда он наступает, все начинают действовать согласно собственной установке: как партнер, как исполнитель, как подрядчик либо как заказчик, на это нужно внимание обращать. Не рисковать слишком сильно, не называть себя партнером, если не готов по-партнерски действовать. Внимательно оценивать, если выстроишь партнерские отношения с компанией: почему ты их выстраиваешь? Для чего? Должен быть интерес какой-то. И следовать этой установке ультимативно, ультимативно в значении «точно», без белых пятен. Договорился, обсудил и начал действовать.

ФАКТОРЫ СЛОЖНОСТИ — ДЕФИЦИТ РЕСУРСОВ

◊ У российских предприятий и заказчиков почему-то никогда нет денег

◊ Многие специализированные компетенции полностью отсутствуют в стране

◊ Сроки обуславливаются отчетными датами чиновников, а не проектными расчетами

Следующая история, остающаяся по-прежнему для меня лично загадкой, — почему-то никогда нет денег именно на транспортные проекты в России. Ни покупать транспорт, ни разрабатывать его. Они есть, конечно, но не в избытке, и это тоже такая проблема. Не в вакууме же существуешь, и проект существует в среде, в какой-то питательной среде, на какой-то почве вырастает, его нужно кормить. Плохо кормят транспортные инновационные проекты во всех отраслях. В авиации не совсем так, там больше сроки, реже проекты вообще как таковые возникают, ну и цена там проблемы выше намного. Наземный транспорт, судостроение, сейчас мы уже вовлечены в ряд проектов и видно, что схожие проблемы. Загадкой для меня остается, искренне пытаюсь понять, строю модели какие-то на этот счет, думаю, что скоро разгадаю. Наверное, мы решение нашли, как здесь быть и что делать, а вот причины пока не до конца понятны. Я думаю так, что если нет, например, денег, чтобы делать новые вещи, обновлять инфраструктуру, то нужно выстраивать промышленную модель, которая не построена на деньгах. Делать моногорода, утрированный пример: брать в Сибири точку в лесу какую-то, вырубать, делать замкнутую экосистему, привозить туда кластер инженерный, снабжать людей товарами, вообще не без каких-либо денег, какую-то зарплату платить может быть, но снабжать их всем, но на основе модели безденежной. Прецеденты были в Советском Союзе такой модели, опять же Комсомольск-на-Амуре как центр, кластер такой авиационный. Метафора: в чистом поле, не в поле на самом деле, а в сложных условиях, на чистом месте, поднятая целина, развернут огромный город, масштаб, задача — зарожден город, который дальше самостоятельно начал существовать, восполнять свои человеческие ресурсы, рождать детей, обучать их и строить самолеты и не только. Поэтому можно на такую модель переходить гражданской технике, например. Можно заводить денег больше, просто чтобы на рынке их было намного больше, чтобы не одна компания «Атом» делала это, чтобы было 5–10 компаний, которые делают это очень хорошо, качественно, быстро. Для этого нужно деньги на рынок ввести, ничего не делать странно. То есть или так, или так, что-то с этим делать нужно. Пока приходится крутиться, и практически на каждом проекте вырабатывать какие-то схемы, которые позволят его осуществлять.

ФАКТОРЫ СЛОЖНОСТИ — САБОТАЖ

Выдающаяся цель, не достигаемая ранее на предприятии, вызывает зависть и неприязнь у многих — ее достижение обесценит прошлые годы размеренной работы

Следующий фактор, который обязательно под контролем необходимо держать, это саботаж. Он обязательно происходит. Я слово такое тоже радикальное специально привел, чтобы плоскость была понятна такого рода действий, это не обязательно подрыв моста или уничтожение собственности какое-то. Это сопротивление ходу вещей, ходу проекта объективному. У проекта есть цель, и он должен быть реализован в срок, с определенным уровнем качества и результата. Собственно, вот это значение слова «проект». Проект — временное предприятие, которое создано для производства уникальных продуктов и услуг, в срок, с определенным бюджетом. И любые действия, которые лицо, вовлеченное в проект, совершает вразрез с этой характеристикой проектной работы, классифицируются как саботаж. Причины могут быть разные — недостаток компетенций, но это к недостатку компетенций я отношу.

Инновационный проект, я уже говорил, что он на какой-то почве вырастает. Если бы были деньги на рынке, я думаю, уже через три года так и будет выглядеть ситуация, то в чистом поле можно было бы это делать. Отлично строятся быстровозводимые цеха, промзоны в Подмосковье, где угодно в своем регионе. Этот опытный участок на заводе мы организовали для производства «R-1». То есть ангар небольшой можно построить где угодно. Затраты на это смешные, мы насчитали, где-то порядка 15, а со всем оборудованием 20 миллионов рублей. Это небольшой цех, купить земли нужно всего лишь 8–10 соток. То есть это 2–3 дачных участка, в Подмосковье 6 соток типовая такая земельная единица. Представить себе три участка, плюс ангар простой, теплый, кран-балка, что-то еще, в такую сумму это вписывается.

Но сейчас ситуация не такая, я про опытное, про создание нового продукта говорю, в первую очередь. Сейчас ситуация не совсем такая. Он вырастает на фоне какой-то уже сложившейся конъюнктуры, которую он пришел уничтожить. Естественно, система будет сопротивляться, довольно сильно. Там есть люди, они много лет, десятки лет работают на заводе. Завод — это не рекламный рынок в Москве или в Санкт-Петербурге, где порядка двух лет на одном месте человек держится, потом ротируется куда-то, но оставаясь на рынке. Кто-то избирает стратегию повышать зарплату вдвое, за год или за полтора, и на растущем рынке это можно сделать, один-два раза, потом приходится остановиться и закрепиться на этом месте. А кто-то медленнее двигается, там 15–20–30% в год повышать зарплату хочет, он постоянно такими шагами по два года двигается.

На заводе не так. 10–15 лет в среднем, больше даже, люди работают, и они эти 10–15 лет решали задачи. Но, раз возникла потребность пригласить кого-то еще, чтобы сделать что-то новое, значит, то, что они сделали, можно трактовать как то, что они не справились с этой задачей, в какой-то степени, им нужна помощь. Кто-то готов сотрудничать, а кто-то держится за ресурсы, за территорию, за положение, за какие-то подобные вещи, и со всеми нужно работать.

Просто в двух словах скажу. Есть довольно хороший завод, он делает артиллерию, изделия 2С19 «Мста-С», «Коалиция СВ» — довольно серьезные вещи делает завод в хорошем состоянии. И трамваи тоже. Вот с трамваями такая ситуация была. В Москве используется Tatra-T3, трамвайчики желтые, вообще самые известные, самые успешные на планете Земля трамваи. Выпущена серия 14 100 экземпляров, гигантская серия, небывалая для трамваев. Трамвай 71–405, 71–407 это он же, он только в России. Они делают его на этом заводе, они привыкли, он металлический, кувалдой его можно ударить, там технологии сборки, подходы определенные сложились. И тут новая вещь, они видели картинки. Информация, в любом случае, если только ты специально не задаешься целью ее ограничить грифом секретности, то она обязательно утекает. Через какое-то время все рабочие увидели картинки, они увидели, что мы строим машину. И очень многие почему-то долгом своим считали подойти, обсудить это и посмеяться, сказать, что ее здесь не будет… Ты здесь вот это собираешься строить? Не построишь, не построим. Я начал подробно с каждым знакомиться, и с теми, и с другими, давать им возможность что-то сделать с машиной, там какие-то простые задачки, с кем-то не получалось никак. Люди не готовы были меняться, они хотели по своим правилам дальше играть. Мешать производству проекта: курить на площадке, например, курить в вагоне при работе. С ними приходилось расставаться. Не могли поверить, что сейчас они будут уволены, не воспринимали всерьез. Тоже указывает на определенное отношение к работе своей этих людей. И несколько десятков человек, наверное, прошли через простейшие операции, бери давай пол, там фанера настилается, шлифуй, выводи поверхность ровно. Пришел через несколько часов, посмотрел, как, что делает человек, посмотрел на климат, изменился он или нет, получилось, не получилось. Так «намываются» люди.

Нужно пропустить большое количество людей, «намыть» какую-то команду, через которую все это будет вживляться, чтобы вещь была принята как своя. Она же не может остаться чужеродной. Это же невероятная ситуация: ты приезжаешь в чей-то дом, приходишь, залетаешь на белом коне, убеждая всех, что они неправы, и ты будешь делать здесь новую какую-то вещь, которую они не могли сделать. Безумие думать, что они ее захотят делать и им понравится. Сотрудничество нужно готовить, его нужно постоянно развивать, растить. Пришлось стену построить, то есть сначала стены не было, пришлось огородить, сделать отдельную дверь с внутренними пропусками уже на эту площадку. Камеры HD, мониторящие полностью всю площадку, постоянно приставленный человек. Я могу с Ipad-a смотреть, что происходит. Люди из корпорации, с завода, заинтересованные стороны и службы безопасности. Ситуация была взята под контроль очень серьезно, и это стало толчком, переключило у людей, после этого стена, на самом деле, была бы уже и не нужна. Что-то у людей переключилось, машина становилась все более реальной, и люди все более проникались, разделяли это. Стало престижно работать на этом вагоне. Мы потом модернизировали старенькие машины тоже, то есть культура изменилась радикально. Главная способность — способность к изменению, если человек может меняться, принимать новое, это от возраста не зависит, от настроя зависит, склада характера, то и проект у тебя хороший, все нормально будет, хорошо, он станет твоим другом, другом проекта, и все будет замечательно потом. Это как в семье, в отношениях любых, и в рабочих тоже, их нужно растить, вкладываться в них. Потом вживется все это, и не надо будет бороться с саботажем.

ПОДХОД

◊ Ошибка, заложенная в сами принципы ведения работы, лишит проект жизнеспособности и обречет его на провал при любых затраченных усилиях

◊ Выбранный подход обязан закладывать факторы успеха во все действия команды

И все это вместе — это подход. Как я в самом начале сказал, с кем конкурируем? Конкурируем с международными компаниями, у которых тысячи человек, у них определенный подход, есть модели. Мы довольно тесно дружим сейчас с ItalDesign Giugiaro как раз-таки. Хорошо представляем их процессы, людей, оборудование, как у них все это устроено. Видим, что подход наш во многом сходится с их подходом, но у них есть неоспоримое отличие — 1000 человек и свой завод огромный. Они могут прямо у себя построить автомобиль серийным образом, практически серийным. Мы так сделать не можем, и наш подход должен быть другим. Даже вот такие компании-мастодонты, как конкуренты ItalDesign Giugiaro, итальянские студии, они, во-первых, все в Турине в основном расположены. Это исторически так сложилось. Тройка вот была классическая, Bеrtone, Рininfarina, все знают Ferrari. Для Mitsubishi она много делала работ. Bеrtone, и откуда выходцы все, и сеньор Джуджаро, то есть самое старое автомобильное итальянское дизайн-ателье. Такая именитая троица, и две компании из ее состава обанкротились. То есть Рininfarina достаточно давно уже ни жива ни мертва и банкрот. Bеrtonе — легенда вообще мирового промышленного дизайна транспортного, которая зародила вообще эпоху транспортного дизайна. Ее влияние невозможно даже вычленить, компания, которая обусловила облик транспорта на этой планете, в XX веке, и в XXI тоже. Они обанкротились. Вот с молотка продавался бренд Bеrtonе, и в этом году, по-моему в октябре, может быть, вот сейчас были уже торги, может, будут. Стартовая цена лота — 2 миллиона евро. Понятно, что он будет продан, наверное, не за эту стоимость, а намного более высокую, потому что, как минимум, вместе с гаражом идет, гараж там несколько сотен, наверное, автомобилей, которые не имеют стоимости. Есть автомобили, которые не имеют стоимости как объект транспорта.

Если про Джуджаро работу говорить, то первая Аlfa Romeo brera — всем известная наверняка машина, одна из признанных самыми успешными в XX веке. Была поставлена задача: забрали у Bеrtone проект Аlfa Romeo и отдали новой компании Джуджаро перезапустить линейку. Весь дизайн современного Alfa Romeo и начался вот с этого автомобиля. И сеньор Джуджаро сделал новую машину, построил, ее утвердили сразу же, он приехал на ней. Ее утвердили. Это эпоха целая сменилась. Сколько может стоить такой автомобиль, а он еще и ездит? А сколько могут стоить 200 таких автомобилей? А все автомобили, которые в сумме дают всю историю, хронологию развития дизайна транспорта на планете? Тем не менее даже такие мастодонты — они умирают.

Успешная компания Giugiaro почему? Наверное, среди прочего, она теперь Volkswagen, Volkswagen Group. Пару слов о Volkswagen Group, это бренды Volkswagen, Audi, Skoda, Seat, Lamborghini, Porsche, мотоциклы Ducati, техника Man, и автобус, и коммунальная техника, которая по всему миру продается. Это Bugatti, и это и Giugiaro теперь тоже. То есть была продана в 3 этапа эта компания, и она гарантированно будет существовать. Но что произошло? Два конкурента их, они исчезли, их нет. А Giugiaro куплено Volkswagen, Volkswagen запретил Giugiaro работать на другие автомобильные бренды. То есть сельхозтехника, там поезда, все остальное — да, но Giugiaro больше не будет делать автомобили, наверное, никогда, для других брендов. Это существенное изменение рынка глобального, огромное просто, невообразимого размера. С этим нужно считаться при разработке своей стратегии тоже.

ПОДХОД — ОДНОЗНАЧНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

◊ Все точно знают, кто лично отвечает за все

◊ Этот человек имеет бесконечное количество времени для всех и каждого внутри команды

Возвращаясь обратно к проекту своему, и вообще к действиям на месте, нужно сказать о концентрации ответственности. Тоже заезженная такая формулировка, разделение ответственности, однозначно концентрации ответственности. Не подходит история про микроменеджмент, расписать огромнейшую матрицу с обязанностями маленькими для каждого человека, и не подходит такая история, что отвечать за все буду я. Чем я буду за все отвечать? Я раньше, в юности, пытался проекты чуть более серьезные начать делать, меня выслушивали и спрашивали: как ты будешь отвечать за это, нести ответственность? Я готов ответить за это своей жизнью, но, грубо говоря, никого не интересует моя жизнь. Интересует проект. Это бизнес, это задачи какие-то. В такой тоталитарной истории, как в Советском Союзе, было, башня Шаболовская строилась, и не знаю, легенда это, байка или правда, что у Сухого взяли паспорт. Доверив ему этот проект, там просто пожизненное заключение формально провели, поставив условие, что когда он сдаст проект, ему паспорт новый дадут.

Не так сейчас устроен рынок, и, скорее всего, это байка, но какая-то доля правды в ней есть. В общем, чем-то нужно эту ответственность подтверждать. Это же не слова какие-то, если у меня нет 300– 500 миллионов рублей, имущества такого нет и не будет. А как проект, так и делать? Как эту ответственность нести за затрачиваемые материальные средства? На зрелых рынках есть обеспечение какое-то, банковский кредит можно получить. Но мы столкнулись с тем, что было очень сложно это сделать, даже для завода. Не то что компании «Атом» было трудно получить обеспечение под этот проект, даже заводу, государственному предприятию было очень сложно. Я бюрократические процессы эти проходил, получить банковские гарантии под инновационный проект в сфере транспорта. Поэтому очень важно правильно и емко концентрировать ответственность на всех уровнях, разделять ее, понимать, чем, как ты будешь ее реализовывать, обдумывать это и выстраивать такую модель, и уделять этому много времени, и это залог успеха. Это необходимая, не достаточная, но необходимая вещь — правильное разделение ответственности, оформление этой ответственности на разных уровнях, визуализация, представление, разделение этой ответственности, технической реализации. Не будет двигаться проект, пока не будет этот этап пройден. Это важно. И так же на всех уровнях.

ПОДХОД — КАРТ-БЛАНШ

◊ Человек, несущий безграничную ответственность, должен обладать безграничными полномочиями

◊ Тоталитарное управление

◊ Игнорирование бюрократической машины

◊ Решать по правилам задачу, результат которой призван нарушить все правила, — нерешаемая задача

Нельзя ни в коем случае вязнуть, когда делаешь инновационный проект, когда несешь ответственность в рамках проекта безграничную. Тебе для того, чтобы действовать, нужны какие-то механизмы, инструменты, нужны какие-то полномочия, которые позволяют принимать решения, материальные решения, кадровые решения. То есть такие достаточно большие, обширные полномочий нужны, выходящие немного за рамки прямой работы в проекте. И их никто не будет предлагать. То есть не будет такого, что добрые дяденьки придут и посоветуют, здесь делай вот так вот, здесь так оформи свои действия, здесь попроси такие полномочия. По инициативному порядку, из моей практики это происходит, если быстро хочешь двигаться. Вот поэтому понимаешь, осознаешь, предлагаешь, получаешь полномочия, распоряжаешься ими. Но тоже нужно понимать, что гонки за инфраструктурой не должно быть. То есть я раньше, когда-то, когда мечтал о таких проектах, я в первую очередь видел себя, свой завод, свое дизайн-бюро, я представлял инфраструктуру. То есть я представлял автомобиль, на котором я буду ездить туда. Как это все будет выглядеть, сколько там будет людей, что у меня будет свой завод. Потом это ощущение эволюционировало в понимание, какие критические технологии мне нужны, что у меня будет свой робот, с огромным столом трехметровым, который сможет фрезеровать титан. Считал, придумывал вот это, то есть упаковал, уменьшал, и в итоге появилось такое понимание, что не инфраструктура нужна, нужна именно технология процесса, понимание, как это делать, нужны возможности, нужны полномочия в первую очередь.

А инфраструктура… К счастью, в России отличная инфраструктура производственных предприятий, транспортных, она просто великолепна. Я знаю сейчас уже много предприятий, мы постоянно знакомимся с предприятиями, мы ездим на заводы, к нам приезжают коллеги. Тверской вагоностроительный завод просто фантастически оборудован. Сам Уралтрансмаш сейчас прошел техническое перевооружение, он отлично оборудован. Предприятия в авиации классно сделаны, в Московском регионе, в Жуковском, на Урале, в Челябинске, Екатеринбурге, и все готовы сотрудничать. Есть оборудование, все современные ЧПУ-станки, роботы, есть роботизированные линии, точечные станки для такого кастомного, крафтового производства очень сложных вещей. Они везде есть, они есть с квалифицированными людьми, которые умеют с ними работать. Они не загружены полностью, ими готовы делиться. Это все есть, поэтому не очень дальновидно будет желать получить собственную инфраструктуру. Это не даст толчка рынку, не даст толчка государству, не изменит ситуацию в сторону появления большого количества красивых, качественных машин на дорогах. Нужно заниматься проектной деятельностью, наращивать компетенцию.

Инфраструктура есть, и, по моему опыту, не возникает проблем инфраструктуру нарастить, я вот слайд сейчас покажу, обратите внимание, там такая штука, это лазер очень-очень дорогой, очень мощный лазер, это IPG, красивый, хороший, смонтированный на привод Кука. С пультом, со всеми делами, готовый к работе. Там же ну совсем великолепная вещь, ее не видно на этом подвесе, называли ее «гравипушка» с ребятами, если кто-то играл в Half-Life-2 или какие-то стрелялки. То есть большая вещь клещевая, сварка на приводе, который настраивается, потерю массы ей дает, такой демпфирующий. Большая тяжелая штука, которую ты в пространстве можешь вращать, сваривать очень точно конструкции некие. Я переехал в Екатеринбург на полгода, все это строя дело, организовывая с нуля. Команда отобрана хорошая. Пока мы строили машину, приезжали люди, узнав, что идет работа над этим проектом, приезжали из IPG ребята. Предложили, давайте, пока проект идет, возьмите игрушки посмотреть и поиграть, причем оператор приехал, все показал, обучил, он готов был любою поддержку оказывать. Мы поиграли, там сталь броневую поварили, порезали. Дальше игры не пошло, то есть некогда было заниматься на самом деле. Но суть такая, что ты делаешь проект интересный, вызывающий, сложную задачу, и подтягиваются люди, которые вот готовы бесплатно просто привезти, дать попользоваться, может быть, купишь потом, может, не купишь. Там оборудование стоимостью десятки миллионов рублей. Поэтому с инфраструктурой все я оцениваю очень хорошо. У нас и с организацией доступа к ней хорошо, не сталкивался с тем, чтобы кто-то отказывал в доступе к оборудованию.

Нужен карт-бланш. Резюмируя по этому слайду. Полномочия действовать вопреки правилам, но не анархистом становиться, садиться и не соблюдать какие-то важные процессы: финансовое планирование. Наоборот. Просто если заказывать комплектующие, например, по правильному процессу заводскому, то это очень долго, при самой быстрой траектории несколько недель. И на это время проект приходится замораживать в этой части. Просто весь проект может встать из-за того, что ты не можешь завтра получить нужную деталь. Провозили контрабандой в Россию, по-быстрому, кнопки. Это я просто слово такое употребляю, на самом деле законным образом. Просто человек слетал в Берлин, купил там, на месте, у производителя, клавиши, их многие используют в транспорте. Такая довольно известная компания «Шлегель». Просто в Москве, даже на стороне дилеров этой компании, здесь такой процесс, что только за месяц они готовы поставить, или, при лучшем раскладе, за неделю. Ну, просто билет на самолет, человек летит, покупает, везет с собой сюда, привозит, доставляет. А иначе как? Жертвовать этим и использовать что-то другое? Свои сделать еще сложнее в такой срок, дорого опять же, на российском рынке не делают классные такие вещи. Поэтому нужно иметь полномочия, чтобы таким образом действовать.

Тысячу человек не соберешь быстро, я оцениваю 100 человек максимум, транспортный дизайн, в понимании стайлинг, конструирование и внедрение, постройка. Поэтому нужно строить маленькую мобильную компанию, которая сможет проворачивать большие объемы работ, оставаясь маленькой. Не буду в подробности вдаваться, как конкретно мы это делаем, но в целом это сотрудничество с вузами, безусловно. Общая модель — быть в курсе вообще людей, общаться, быть открытым. Знать людей, уровень образования, типы, различия выпускников Строгановки, МАМИ, МАИ, УРФУ, УРГУ, по вузам хорошо понимать картину. Строить команду маленькую, с очень сконцентрированной ответственностью, чтобы люди находились в едином поле информационном, управляемом, на одной волне, чтобы люди были всегда на подъеме, следить за этим. Каждый должен быть незаменимым, понимать, что он незаменим в этом. Когда тысячи человек, это система такая очень надежная, она от людей очень мало зависит. Маленькая система очень зависит от людей. Проект, который обычно требует компании в сотни человек или в тысячи, ты делаешь там десятком человек или двадцатью.

ПОДХОД — ИЗОЛИРОВАННАЯ МОБИЛЬНАЯ ГРУППА

◊ Единое, управляемое информационное поле

◊ Каждый — незаменим, а значит — предельно собран и ответственен

◊ Имеет значение только то, что происходит внутри группы

Глупо думать, что это будет такая вот вся размеренная, спокойная жизнь. Это будет интенсивная, динамичная очень компания, люди будут незаменимы, на людей будет завязано все. Это взаимная ставка друг на друга, и каждый должен это понимать. Это придает уверенности. Этих людей, если говорить о внедрении уже о заводе, о том, куда ты это вживляешь, их нужно изолировать, конечно. Их нужно изолировать на какое-то время, вживить, сформировать, чтобы вот эта химия социальная произошла, чтобы люди новую систему ценностей выработали свою. Которую ты предлагаешь, которая нужна для проекта, но переваренная через них. И потом это можно выпускать из этого аквариума, и оно будет дальше это разноситься.

Очень сложно внедрять какую-то новую систему ценностей, новые подходы в группе людей, для которых информационным полем и точкой притяжения доминирующей остается старый уклад, который ты реформируешь. Ты пришел делать реформу? Ты должен делать реформу, а не благотворительностью заниматься, чтобы всем было хорошо, чтобы люди все чувствовали себя незаменимыми, на своем месте. Делая реформу, нужно изолировать людей, создать нужную структуру, добиться успеха, выпустить их в океан информационный. И повысить тем самым шансы на то, что проект дальнейшую жизнь будет иметь.

Трамвай — это же такая штука, он 30 лет будет ездить. В Москве с трамваями очень хорошая ситуация, в Питере очень плохо с трамваями, им там огромное количество лет. Бюджет потрачен на закупку трамваев, 400 трамваев нужно обновить, а 20 купленных трамваев съели 80% бюджета. И эту задачу придется кому-то решать. По России картина больше на Питер похожа, чем на Москву. 30 лет машина будет ездить, и как она дальше будет существовать, каков ее жизненный цикл, что нужно для ее поддержания — эти вопросы звучат часто. Я участвую в некоторых рабочих группах, и думаю, что у некоторых людей есть очень хорошее понимание компетенции. Как организовать правильно стандарты, требования по жизненному циклу, современные требования. Похожие на автомобильные сервисные программы, там гарантийный ремонт, например, понятный всем людям современным. Но я думаю, это не происходит правильным образом. Я к тому, что кто-то должен защитить такую точку зрения, взять ответственность и сделать и это в том числе. Мы на себя такую роль берем, касающуюся качества, дизайна сборки, то есть мы умеем конкурировать с ведущими мировыми компаниями, которые делают конкурентоспособные на мировом рынке продукты. То есть мы можем это делать. Кто-то может, наверное, сформировать там правильное управление финансовое, бюджетирование этих вещей. Мы тоже этим занимаемся, то есть к нашим проектам мы обязательно продумываем эти вещи тоже. Но это дополнительные компетенции.

ПОДХОД — ГИПЕРСЖАТЫЕ СРОКИ

◊ Полная мобилизация всех сил и работа за пределами возможного в обычной жизни

◊ Близость достижения значимой цели питает особой энергией, делая изнуряющий режим источником силы

Как сделать так, чтобы все, кто может что-то сделать полезное, делал это? Нужно установить гиперсжатые сроки. В том числе искусственно. Совсем искусственно не получится, нельзя же придумать, что надо сделать очень быстро, обязательно к завтрашнему дню сделай это. Если человек не поймет, для чего, чем это обусловлено, у него не возникнет понимание, что нужно сделать это в этот срок. Поэтому нужно искать такую комбинацию обстоятельств, которая всех убедит это делать.

С трамваями критическая ситуация, многие утверждают, что знают рынок, смотрят, что в городах происходит. Не думаю, чтобы много людей на самом деле смотрело, на уровне конкретики анализировало количество ДТП, их типы, сколько вагонов развалилось, то есть общую статистику о том, что происходит, пассажиропоток снижается, увеличивается, машина выходит из строя, не выходит, рельсовое полотно, что с ним? Если отсмотреть подробное видео дотошно в Интернете, то все там есть. Там разрушение просто вагона, он сталкивается с автомобилем, старый вагон трамвайный, и если ему не 35 лет или не 40 было бы, конструкции силовой рамы, тонкому металлу, то все было бы ничего — машина бы отлетела и демпфировала. А у него просто она ломается, и начинает кабина заезжать в салон, вместе с водителем там, со всеми остальными историями. Разваливаются вагоны, слетают с тележек. Есть действительно смешные видео, как вагон, особенно зимой, себя ведет. Это же безопасность людей и вообще их уверенность, их ощущения того, как к ним город относится, как к ним относится государство, заботится о них или нет. Вагоны нужно менять, они будут 30 лет ездить, и происходить это будет в ближайшие годы. Сейчас такое оживление в прошлом году началось. Оно к 2018 где-то году, наверное, закончится, рынок сформируется такой. Гиперсжатые сроки во всем. Мы быстро построили эту машину, привлекли внимание мировое к ней, и вообще к тренду к самому. Задали тренд вместе с тем, что на рынке и так назревала эта ситуация. Сейчас рынок забурлил, количество действий, совершаемых на нем всеми игроками, увеличилось. Это очень хорошо, возникает конкуренция, начнутся споры, новые люди приходят, кто-то уходит. И подпитывает энергией близость достижения цели. Когда ты объективный такой процесс, ситуацию рыночную видишь, видишь, как ты ее подталкиваешь, какой ты вклад в это вносишь, как ты это обостряешь, то становится понятно, что видна игра, видно время, видно, что можно победить, можно сотрудничать, и в этой модели победят все, кто компетенции свои трезво оценит и применит, с амбициями соразмерив. Поэтому возникает игра, в которую очень многие игра- ют, и очень многие могут победить. Это очень рыночные условия, благоприятные. В отличие от монопольности, в транспорте, по крайней мере.

ПОДХОД — ИНСТРУМЕНТЫ ОРГАНИЗАЦИИ

◊ Единая, доступная 24/7 коммуникационная среда

◊ Множество разнообразных визуализаций проектного плана и потока задач

◊ У всех разные механизмы и скорость восприятия

◊ Каждый должен иметь удобный именно для него инструментарий

◊ Для каждой стадии проекта удобны различные представления одной и той же информации

Инструменты, очень важны инструменты донесения смысла, донесения информации. Информация, смысл, данные и знания — между этими понятиями есть разница. Есть данные, я могу их видеть, но не считывать информацию, которую они в себе несут, их смысл. Поэтому коммуницировать с людьми нужно, донося смысл. В промышленный проект, в отличие, например, от рекламного, от IT-проекта, очень разные демографические группы людей вовлечены. Я обычно представляю их по своей семье. Возраст моего отца, например, люди около 55 лет, 50–55. Есть кто-то, как мой племянник, чуть старше. Моему племяннику 16 лет, там 18–20 лет ребята, студенты есть. Моего возраста люди, по уровню образования, по компетенциям. Понятные примеры, с ними со всеми разная модель коммуникации, вообще просто темп речи, количество концентраций, информация, которую удобно воспринимать. И не нужно этого недооценивать. Например, у нас есть дизайн-лаборатория Алексея Маслова, которая занимается коммуникационным дизайном. То есть люди платят достаточно большие деньги постоянно нам за то, что мы доносим смысл до их клиентов. То есть вот кто-то хочет развернуть некий проект промышленный, рассказывает об этом нам. Мы, например, визуализируем это, делаем верстку, какую-то документацию, либо продумываем смысл, формулировки, речь, привлекая редакторов. Огромный такой пласт, огромный рынок, он есть, за это платят деньги, достаточно неплохие, по меркам моих, например, амбиций и оценок. И в своем проекте нужно это делать, обязательно нужно это делать, это важная и необходимая вещь.

Для того, чтобы проект шел, делался, ты должен донести до других его смысл. Безусловно, сам проект должен иметь ценность, оправданность, востребованность. Но плохие инструменты донесения смысла, организации работы способны его загубить. Этим нужно заниматься обязательно, организацией визуальных инструментов донесения информации. Например, в рекламной среде модно и понятно всегда быть на связи, и все делают так. Если ты пишешь, ты можешь быть уверенным, что человек прочитает твое сообщение в почте, в какой-то коммуникационной программе, в сервисе Basecamp, самом распространенном на планете Земля сейчас, несколько миллионов человек, вовлеченных в процесс управления работой, свои коммуникации ведут с помощью этого инструмента. Это привычно, понятно всем. Тебе ночью могут ответить. Засыпаешь, проверил, не на facebook посидел или там новости в очередной раз прочитал, у тебя свой facebook такой, лентой там у тебя просто данные из всех проектов, картинки, таблицы, задачи, смотришь, любопытно, что сделал, ответил.

В промышленности не совсем так оказалось. Тут такой регламент, не именно регламент, а привычная работа по некому графику трудовому. Она сильно замедляет развитие рынка и людей на нем. Это как представить, что все летают на самолетах, а мы максимум на поездах ездим, не на скоростных, а на обычных, или на автобусах. Очевидно же, что у нас некий недостаток от этого появляется. Точно так же с точки зрения общения, коммуникации. Я стремился внедрять эти подходы с самого начала и уделял этому внимание.

В итоге достаточно быстро и директор завода, и люди, которые нужны в этом процессе непрерывном были, они все привыкли отвечать, потом смотреть почту, отвечать в почту, просить написать что-то в электронную почту. Это не отменяет по важным протоколам вопросам, с подписями бумаг всяких важных на самом деле. Но не все требуется по бюрократическому процессу пускать бумажному. И такой инструмент, и то, что удалось его внедрить, — это большой успех. Люди возраста моего отца, а некоторые даже чуть помладше моего деда, например, приняли такие вещи, начали ими пользоваться, начали пользоваться не то что почтой, а перешли работать в наши сервисы Basecamp, подключились туда, и это доставляло им некое удовольствие, что и они что-то новое делают, и это действительно удобно, продуманно, классно, у тебя контроль над информацией. У тебя ipad или iphone, в основном у всех есть сейчас какие-то смартфоны, ты можешь с него зайти в приложение и посмотреть все свои рабочие процессы отчетные. Здесь можешь зайти в Dropbox или на какой-то сервер, где формальные документы все сложены, регламенты описаны, методички есть. Можешь подключиться к камере, на сборочную площадку посмотреть. Можешь посмотреть фотографии ото всех поставщиков, партнеров. Там мы не камеры ставили, но ребята просто фотографировали весь процесс. День закончился, и на маленьких производствах, где мы заказывали какие-то детали, в Австрии, в Швейцарии, в Германии, ребята там просто каждый день снимали фотографии, выкладывали в Basecamp, все видели. Там даже не надо отправлять в почту кому-то, все знают, что ему нужно делать, и вечером выкладывают файлы, картинки, и все их получают, видят.

Такая банальная, простая и привычная для рекламного рынка, для IT вещь, такая вот agile-методология, «скрам», «канбан» — такие слова модные на IT-рынке многие годы. От того, что все их применили, поиграли, извлекли пользу, и извлекают, они стали заезженными? Они не стали от этого хуже. Их можно в определенной степени применять, даже не нужно говорить кому-то, что я буду внедрять методологию бережливого производства и сейчас мы издадим регламенты.

Если нужен результат, некоторые вещи нужно декларировать, некоторые не нужно. Необязательно ты должен декларировать, что собираешься внедрить вот эту систему знаний, просто нужно точечно людям объяснять что-то, обязательно на примерах, на живой фактуре. Подобрав инструменты, удобные для них в визуализации, ты просто становишься в четыре раза быстрее, в 4, в 5, в 10 раз быстрее тех, кто так не делает. И это на российском рынке, к сожалению, конкурентное преимущество сейчас создает. Скорость коммуникации создает конкурентное преимущество для того, чтобы к нам обращались, и только даже из-за этого.

Что делают остальные? Озабочены ли они этой проблемой? Работают ли они с ней? Какой бенчмарк по скорости работы? Я знаю скорость работы конструкторов в Ford, например, в Volkswagen, скорость работы дизайнеров в Giugiaro, в Pininfarina представляю, когда она жива еще была, на заводе гражданском, в КБ военном, и вижу, что она очень разная, скорость катастрофически отличается одна от другой. Какая норма, это же тоже должно в какой-то порядок такой приходить? Трудоемкость, сколько должен занимать проект стайлинга транспортного средства? Класса «поезд», класса «самолет», класса «автомобиль». Нет же ничего вот этого. И такой рынок сейчас пока только «darkmarket», то есть он выглядит так, как будто кто-то с кем-то где-то договорился, получил проект и поэтому его делает. Объективности-то нет вообще, нет норм и стандартов для такого рода проектов и работы. Поэтому сейчас это действительно необъективный рынок, и необъективность заключается в том, что у всех разные подходы, кто-то может успешно получить проект. Можно потратить на эту работу 10 000 человеко-часов и 10 миллионов евро, или 5 миллионов. А кто-то может потратить на это 1000 часов и 2 миллиона евро. Где правда, там или там? У нас нет рынка. На рекламном рынке проекты с достаточными бюджетами, проект может быть 10 миллионов рублей по деньгам. Еще в 2011 году на 20 миллионов можно небольшой цех было построить. 30 человек в команде, делают 100 проектов в год — норма, Giugiaro — 1000 человек в сумме делают 100 проектов, еще выше показатель. В России где вот оно? Как? Поэтому важно подход изложить, его и свои преимущества понимать, и четко оценивать компетенции, какие у тебя есть, какие нужны, с кем формировать консорциум, нужен ли он? Это все сейчас очень-очень важно. Значимость этого будет уменьшаться с каждым годом. Увеличение количества игроков на рынке, увеличение количества проектов такого рода приведет к появлению стандартов современного типа.

Новые методы компьютерного дизайна материалов

05.04.2016 
РЫБИНСК, III Международный технологический форум «Инновации. Технологии. Производство», общественно-культурный центр

Добрый вечер, друзья! Я очень благодарен организаторам этого форума за приглашение прочитать здесь открытую лекцию, посвященную моему главному научному направлению — компьютерному дизайну новых материалов, компьютерному открытию новых материалов, если хотите. Область, которая за последние 10 лет превратилась из фантастики в реальность, действующую, продолжающуюся, на самом деле, в зарождающуюся научную революцию.

Еще 10 лет назад люди, когда им только говорили о такой возможности, отвечали, что такой возможности нет и никогда не будет, что эта задача в принципе не решаема. И чуть-чуть позже я расскажу вам, в чем дело, почему люди так считали. А сейчас методы компьютерных дизайнов материалов применяются для разработки новых материалов, для прокладывания пути к новым прорывным технологиям. Связь прорывных технологий и суперматериалов — она достаточно очевидна. И иногда она очевидна даже в тех местах, в которых мы даже бы и не подумали. Например, микропроцессоры. Все мы знаем, что микропроцессоры работают на кремнии. Кремний — это материал с совершенно особенными полупроводниковыми свойствами. Но, на самом деле, в микропроцессоре есть еще, по крайней мере, один особенный материал — это диоксид кремния, который выполняет достаточно невинную роль, являясь электрической прокладкой, но вот именно эти свойства диоксида кремния оказывались долгое время непробиваемыми и обеспечивали ему применение в микропроцессорах, а микропроцессорам — их удивительную производительность.

А вот слова одного из пионеров в этой области, в которых он упоминает о том, что уникальные свойства диоксида кремния как раз обеспечивают ему особую роль в микроэлектронной революции. И вот именно с этими особыми свойствами в значительной степени связан закон Мура — то, что удавалось долгое время удваивать производительность процессоров, микропроцессоров компьютеров каждые примерно полтора года.

Но этот тренд, в общем-то, уже остановился, и чтобы этот тренд возобновился дальше, нужно диоксиду кремния найти замену в микропроцессорах. Вот, пожалуйста, чисто материаловедческая задача в прорывной, действительно прорывной технологии в компьютерах. К этой задаче я вернусь чуть-чуть позже.

А вот список материалов недавно опубликованного обзора. Список материалов, которые вначале были предсказаны с помощью методов компьютерного дизайна и затем экспериментально получены. Их свойства подтверждены. Эти материалы ограничены только энергетическими применениями. Там есть фотовальтаики, сверхпроводники, материалы для литий-ионных аккумуляторов и так далее. Самые впечатляющие из всех материалов, которые были упомянуты в этой табличке, — это материалы для литий-ионных аккумуляторов.

С помощью теоретического прогноза удалось открыть материал, превышающий примерно в два раза по своим характеристикам использовавшиеся до того. И сверхпроводимость. Рекордно высокотемпературная сверхпроводимость была найдена именно методом компьютерного дизайна материалов. Я упомяну об этом чуть-чуть позже в этой лекции.

Итак, почему люди считали, что эту задачу нельзя будет решить? Дело в том, что вы не можете ничего сказать о свойствах материала до тех пор, пока вы не сможете предсказать его структуру. Нет структуры, значит, вы ничего не можете сказать о свойствах. Предсказание же структуры является задачей крайне сложной, прежде всего в комбинаторном смысле, и долгое время считалось, что задача в принципе не решаема. В чем тут дело?

Устойчивая структура, то есть структура, обладающая наименьшей энергией, казалось бы, должна находиться достаточно просто. Вы перебираете различные возможные положения атомов в пространстве, находите то, которое обладает наименьшей энергией или же наибольшей стабильностью, что то же самое. Но решить эту задачу вот так вот в лоб, просто перебирая, невозможно, потому что комбинаторно она экспоненциально сложная. Это так называемые NP-сложные задачи, non-polynomial задачи. То есть если вы берете систему даже небольшой сложности, где-то 10 атомов вот в этом параллелепипеде, в элементарной ячейке, то существует порядка ста миллиардов вариантов расположения атомов в пространстве, и вам потребуются сотни лет, чтобы просчитать энергии всех этих вариантов и найти наиболее стабильный. Но хуже всего то, что сложность этой задачи растет экспоненциально, с увеличением числа степеней свободы. И для 20–30 атомов сложность задачи такова, что вам потребуется время, больше времени жизни вселенной, чтобы эту задачу решить. Ну согласитесь, для чтобы просто предсказать структуру одного материала — это абсолютно бредовая сложность. Сверхвысокая сложность. Причем эти 20–30 атомов — это все еще задача довольно низкого уровня сложности. Достаточно простые кристаллические структуры будут требовать у вас больше времени, чем время жизни вселенной, чтобы их предсказать. Поэтому для любых практических целей эта задача считалась не решаемой. И понятно, что даже если вычислительная мощь наших компьютеров вырастет в триллион раз, даже в триллион триллионов раз, все равно эта задача будет не решаемой.

Вот именно поэтому люди писали статьи, именно поэтому люди говорили вслух и про себя, что задача предсказания кристаллических структур, а потому и задачи дизайна материалов, опирающиеся на предсказания структуры, не решаемы в принципе.

Посмотрите, например, вот эта статья. Замечательно написанная статья, озаглавленная «Предсказуемы ли простые кристаллические структуры?». И первое слово этой статьи — «нет». А затем следует довольно любопытное предложение, что можно было бы написать первую в химической литературе статью, состоящую просто из одного слова «нет». И это было бы правильным описанием состояния дел в этой области.

Тем не менее решение у этой задачи нашлось. Было сформулировано несколько методов. Самый широко используемый метод — это тот метод, который я и мои студенты придумали. Метод, основанный на эволюционных алгоритмах, то есть опять же связанный с бионическим дизайном, с предыдущей темой. Мы знаем из своего собственного существования, что эволюционные алгоритмы, придуманные природой, крайне эффективны в решении задач исключительной сложности и большого числа степеней свободы. Вот такие, казалось бы, не решаемые задачи, уж точно перебором не решаемые, решаются эволюцией. И мы решили попробовать сконструировать свой эволюционный алгоритм для предсказания кристаллических структур.

Вообще, если сказать «эволюционный алгоритм», то на самом деле это все равно что ничего не сказать, потому что существует бесконечно большое множество эволюционных алгоритмов, и для каждого типа задач вы должны сконструировать свой алгоритм. Можно сконструировать миллион разных алгоритмов: какие-то из них не будут работать вообще для вашей задачи, какие-то будут работать шикарно.

И вот мы с моими ребятами стали конструировать такой алгоритм. Примерно год у нас ушло, чтобы понять примерные принципы, по которым успешный алгоритм может работать. И мы такой алгоритм создали, и назвали его «Успех». Ну, это значит universal structure predictor evolution xstallography, но понятно, что это от русского слова с понятным нам значением «успех». И вскоре был опубликован обзор наших коллег, которые, рассказывая о наших работах, говорили, что они не только эволюционные, но и революционные, потому что решается вот эта нерешаемая задача.

А вот начиналось с того, что никто не верил, включая нас, в то, что это увенчается успехом, но увенчалось, и получилась программа, которая разрабатывается десятками исследователей под моим руководством, многомиллионные вложения в долларах, тысячи пользователей, включая крупные компании, и очень многообразный функционал.

Мы можем предсказывать не только кристаллические структуры, но структуры поверхностей, межзеренных границ, двумерных кристаллов, полимеров, наночастиц, оптимизировать не только стабильность, но и физические свойства, в том числе в достаточно сложно поставленных задачах, о чем я чуть позже скажу.

Итак, немножко расскажу о том, как мы предсказываем кристаллические структуры и как мы осуществляем дизайн материалов на этой основе, и о том, какие материалы и явления были предсказаны с помощью этого метода.

Итак, эволюция. Чем эволюционные алгоритмы берут, как они побеждают? Эволюционные алгоритмы берут тем, что они учатся на своей собственной истории. Это самообучающийся алгоритм. Это расчет, который учится на своих собственных результатах. Учится так, чтобы следующая попытка имела больший шанс на успех, чем предыдущая. Ну, собственно, так же, как и мы. Мы обожжемся и знаем, что руку, скажем, на плиту класть не надо. Вот это увеличивает шансы нашего успеха в следующий раз, когда мы думаем, куда нам положить руку, правильно? На плитку не кладем, в розетку не запихиваем. А эти самообучающиеся алгоритмы относятся по определению к области искусственного интеллекта. То есть этот алгоритм можно квалифицировать как искусственный интеллект. Алгоритм, который сам принимает решения.

Можно немножко по-другому описать, как действуют эволюционные алгоритмы. Представьте себе поверхность энергий. Вообще-то говоря, это поверхность многомерная, она функция многих переменных, но для простоты спроецируем на два измерения, на плоский лист бумаги. Это, кстати, мы разработали технику, как это делать. И вот вы видите синие области, соответствующие низким энергиям, и красные области, соответствующие высоким энергиям. Промежуточные цвета обозначают промежуточные энергии. Вам нужно найти самую синюю точку на этой поверхности, то есть самую устойчивую структуру, самую низкую энергию. Что мы делаем? Мы начинаем со случайного опробования этой поверхности. Мы же не знаем изначально, где синее, а где красное. Случайно опробуем эту поверхность, и достаточно быстро расчет понимает, что есть некоторая область, которая более перспективна, чем другие области, и фокусируется на этой области, все более и более подробно исследует область и все более и более сужает область поиска. До тех пор, пока оптимальное решение не будет найдено. То есть мы отказываемся от идеи прощупывать все возможные решения. Эта идея непрактична. Вместо этого расчет учится на своих собственных попытках, как достичь оптимального решения в разумное конечное время.

Итак, что мы делаем? Мы придумываем кристаллические структуры, ну, например, просто случайно помещаем атомы как-то в пространстве. Затем мы их релаксируем, то есть находим локальный оптимум, локальный минимум энергии, смещая атомы вдоль направления сил, пока сила не исчезнет и атомы не окажутся в локальном равновесии. Затем для всех такого рода локально-оптимизированных структур мы рассчитываем энергию, ну, или какое-то другое физическое свойство, по которому мы хотим ранжировать их. Отбрасываем наименее перспективные. А из наиболее перспективных решений производим детей. Производим детей разными методами. Либо наследственностью, скрещиванием, берем двух родителей, случайно или неслучайно найденных, вырезаем из них кусочки и совмещаем их вместе. Получается некий такой слоистый пирог, если хотите. Это наследственность или скрещивание. Или в операторе скрещивания мы одного ребенка получаем от двух родителей. Ну, примерно, как в Китае, когда у них был один ребенок на одну семью. Есть еще другие рецепты — мутации, когда одного ребенка мы получаем от одного родителя. Это также существует в биологическом мире. При мутации мы должны какую-то часть структуры, какую-то часть ее описания изменить резким, более или менее случайным образом, оставляя, по возможности, другие части нетронутыми.

А вообще, можно задаться вопросом, можно ли производить одного ребенка, скажем, не от двух родителей, а от трех или от четырех. Где-то, в Газете.ру, кажется, я читал, что британский парламент узаконил создание человеческого эмбриона от трех родителей. Я не знаю, как это они в Великобритании делают. Но на компьютере мы это сделать можем, и мы попытались это сделать и протестировать. Так вот, оказалось, что если производить более чем от двух родителей, то возникает слишком много дефектов, и потомство получается нежизнеспособным. Так что если бы британские парламентарии со мной проконсультировались, то этот закон принят бы не был. Причем я думаю, что этот вывод вполне переносим от кристаллических структур также на геном человека.

А вот вкратце, как этот метод работает. Вот подтверждение того, что энергетические поверхности действительно имеют вот эту вот структуру, эту топологию, где есть целые области перспективных решений. Дело в том, что ни один метод предсказания кристаллических структур никогда не достиг бы успеха, если бы вот эти энергетические поверхности носили какой-то случайный характер, если бы не было вот этих вот бассейнов, как бы, притяжения, да, если бы не было вот этих областей повышенной стабильности. Ну, вот мы видим, что во всех реальных и даже модельных системах такого рода области существуют, что согласуется с химической интуицией. И именно это является причиной успеха эволюционных алгоритмов.

Я сейчас хотел бы показать вам, как это работает визуально. Говорят, одна картинка лучше, чем 1000 слов, одно видео, наверное, лучше, чем 1000 картинок. И вот сейчас я вам покажу, как работает предсказание структуры углерода при давлении в миллион атмосфер. Мы знаем из эксперимента, что стабильная структура — алмаз под давлением. При обычных условиях более устойчив графит, под давлением — алмаз. Но компьютер этого не знает. Компьютер только лишь знает мой поисковый алгоритм, который быстрый, надежный и так далее, и квантово-механические расчеты. Он знает законы квантовой механики и мой поисковой алгоритм, больше он ничего не знает. Он ничего не знает про химию. И вот мы начинаем со случайных разупорядоченных структур, которые выглядят, ну, совсем не как алмаз. Но затем последовательно улучшается структура, мы получаем алмаз. Можно нажать на это видео. Вот сейчас вы увидите, как возникают все более упорядоченные красивые структуры, и до того, как я закончил предложение, уже готов алмаз. Вот так работает этот метод.

А можно сделать один шаг вперед. На самом деле теоретически тут очень мало что делается. Программа эта на полстранички, программка — маленькое дополнение к предсказанию кристаллических структур. Мы можем научить программу предсказывать не только структуры, это было реально сложной частью, а мы можем небольшим кусочком программы научить ее предсказывать также химический состав. То есть решается гораздо более амбициозная задача. Вы мне даете не химическую формулу, как раньше, а вы мне даете просто название элементов. Например, водород, кислород. Вы мне не говорите химический состав, мой расчет должен предсказать H2O со структурой льда. Или, например, вы мне даете натрий и хлор. Вы мне ничего не говорите про каменную соль, поваренную соль. Расчет сам должен будет предсказать правильный химический состав всех устойчивых соединений и правильную кристаллическую структуру. На самом деле, как ни фантастически это звучит, все, что для этого требуется, — это полстранички программы и применение элементарных термодинамических понятий, связанных с термодинамикой многокомпонентных систем. Это было нами осуществлено и работает очень хорошо.

Вот иллюстрация, как это было сделано моим московским аспирантом, китайцем из Института металловедения Китайской Академии наук. У нас здесь, на этом форуме, большая делегация из этого института. Вот у меня был аспирант из этого института здесь, в МФТИ. И блестящий молодой ученый Хай Аг Ниу. И вот расчет для системы марганец-бор. Все, что вводится — это имена, названия химических элементов: марганец, бор. И все стабильные соединения в этой системе оказываются предсказанными и лежат вот на этой выпуклой поверхности, они показаны красными точками. MnB, Mn2B, известные соединения марганец MnB4. Но есть два сюрприза. Вот смотрите, эту систему изучали люди, в особенности советские ученые, десятилетиями. Там все, казалось бы, до дыр изучено. Тем не менее расчет предсказывает, что структура MnB4, между прочим, ультратвердый материал с очень интересными свойствами, структура несколько отличается от экспериментальной. Так кто же прав, расчет или эксперимент? Структуры похожие, но наша структура менее симметричная. Если смотреть на рентгеновскую дифракцию, то большинство пиков будут те же, но у нашей структуры будут дополнительные. Вот мы попросили экспериментаторов синтезировать это вещество еще раз и посмотреть, какая структура правильная. И вот оказалось, что наша структура правильная, что экспериментаторы ошиблись в определении кристаллической структуры. Более того, есть еще один сюрприз. Мы предсказали существование соединения MnB3. За 60 с чем-то лет исследования, интенсивного исследования этой системы никто никогда такого соединения не видел. Согласно нашему расчету оно должно существовать. Может быть, теория предсказывает что-то лишнее? А, может быть, экспериментаторы почему-то не увидели это соединение? Вот мы попросили экспериментаторов… Ну, мы, теоретики, — люди наивные, мы всегда прямолинейно действуем. Мы попросили сделать следующую вещь — взять один моль марганца, 3 моля бора, смешать, расплавить, закристаллизовать, проанализировать. Они это сделали. И, к своему и нашему изумлению, получили соединение с составом MnB3 со структурой, в точности соответствующей нашему предсказанию. Вот, пожалуйста, еще одно ультратвердое соединение, причем на этот раз соединение, которого экспериментаторы почему-то десятилетиями не замечали.

Вообще, есть основания полагать, что в такого рода простых двойных системах примерно половина соединений почему-то оказываются не увиденными. Примерно половина почему-то оказывается до сих пор не синтезирована. Примерно 99% тройных стабильных соединений до сих пор не синтезировано и не исследовано. Представляете себе, насколько интересная наука химия! Совсем далека от того, чтобы быть полностью такой картированной местностью, там много-много белых пятен. При обычных условиях, подчеркиваю, при обычных атмосферных условиях вот эти вот спрятанные соединения проявляются. Если же мы повышаем, например, давление, то возникает химия, которую очень трудно объяснить в классических терминах. Ну, например, натрий — это элемент, относящийся к какой группе? Подсказывайте. Щелочные металлы. Так вот, под давлением в два миллиона атмосфер предсказание говорит, что натрий не будет металлом. А натрий будет диэлектриком, причем прозрачным, примерно красноватый такой вот цвет у него будет, красновато-оранжевого цвета. Когда мы это предсказание сделали, нам не поверил вообще никто. Мы попросили экспериментаторов это предсказание проверить. Экспериментаторы захохотали. Они сказали: «Натрий? Под давлением? Прозрачный? Как красное стеклышко? Ха-ха-ха!». Прошло несколько недель, они возвращают нам результаты своих экспериментов. Email имел заглавие «no comments». Ну, в email-е была фотография прозрачного натрия, все экспериментальные данные, которые полностью подтвердили наши предсказание. Это было опубликовано в журнале Nature, самом престижном научном журнале мира.

Вот предсказание новой сверхтвердой формы бора, в которой довольно парадоксально оказывается, что атомы бора, одного и того же элемента в одной и той же структуре, играют разные роли. Одни атомы, оказывается, положительно заряжены, а другие отрицательно заряжены. И вот это вещество, странное вещество. Эта форма элемента бор является примерно пятым по твердости известным веществом для человечества. То есть входит в пятерку самых твердых материалов.

Вот, пожалуй, даже еще более интересная история о том, как ломаются правила классической химии при нестандартных условиях. Скажите мне, какой химический состав хлорида натрия? NaCl. Если я вам скажу Na3Cl или NaCl7, что вы мне скажете? Вы мне скажете, что любой школьник за такое будет оставлен на второй год. Ну, в общем-то, правильно. При обычных условиях действительно натрий хлор является единственным устойчивым соединением. Посмотрите, вот мы провели расчеты с таким переменным составом, которыеспособны предсказывать все устойчивые соединения. Вот фазовая диаграмма, в осях давление, состав. Мы видим, эти вот жирные линии означают область устойчивости каждого состава. Вот вы видите, что при низких давлениях действительно NaCl — это единственное устойчивое соединение. Но повысьте давление примерно до 22 гигапаскалей, и возникнет NaCl3. И это будет устойчивое соединение. Повысьте давление еще немножко, и возникнет Na3Cl, потом Na2Cl, Na3Cl2, Na4Cl3 и NaCl7, это все устойчивые соединения. 22 гигапаскаля, много это или мало? Это 220 тысяч атмосфер. Казалось бы, много, а, с другой стороны, когда я ногтем давлю на стол, то я оказываю давление порядка десяти тысяч атмосфер, то есть один гигапаскаль. Это всего лишь в 20 раз больше, чем давление, которое я только что воспроизвел здесь, на столе. То есть при давлениях не слишком высоких на самом-то деле, правила классической химии начинают достаточно сильно нарушаться.

А еще более удивительным, наверное, является факт, что большая часть вот этих вот новых хлоридов натрия является металлическими. Причем некоторые из них являются двумерными металлами. Например, Na3Cl проводит ток только в направлениях слоев структуры, но не между слоями. И, опять же, когда это предсказание было сделано, экспериментаторы не могли поверить, что они смогут получить такой же результат опытом. Тем не менее эти соединения были синтезированы, были подтверждены экспериментально, и вот даже какие-то экспериментальные данные я тут привел. Но экспериментальных данных они сделали, на самом деле, очень много. Я провожу только так, для иллюстрации.

Итак, хлориды натрия, которых не должно быть, возникают при нестандартных условиях, при высоких давлениях. В системе натрий хлор нет ничего особенного, есть все основания ожидать, что такого рода, если хотите, запрещенные, неклассические соединения, будут возникать в любой системе при достаточно высоких давлениях. Это действительно, оказывается, так. Вспомним, что вещество планет содержится при условиях высоких давлений. Внутри Земли давление достигает почти 4 миллиона атмосфер. При этих условиях такие нестандартные соединения, скорее всего, будут образовываться. И наши предсказания действительно свидетельствуют именно об этом. Например, при сверхвысоких давлениях оксид кремния — это будет не только SiO2, но также SiO и SiO3. Оксид магния — это будет не только MgO, единственный разрешенный классической химией, но также MgO2, MgO3 и Mg3O2. Такие соединения могут играть роль в недрах планет. Ну, например, по существующим моделям примерно 10% объема Земли — это оксид магния, MgO, с примесью железа. Теперь можно задать вопрос: а как насчет MgO2 или MgO3. Может быть, на Земле, не на Земле — так на какой-то другой планете такого рода соединения действительно будут присутствовать в недрах. Такого рода необычные соединения могут проявляться, на самом деле, даже при обычных условиях.

Я вам немножко рассказал про экзотическую химию, высокие давления, а теперь давайте вернемся обратно, к обычным давлениям. Вот, оказывается, что фторид цезия, по классической химии его состав должен быть CsF, он действительно существует, это хорошо известное вещество. Но также должны быть устойчивы CsF2, CsF3 и CsF5. Этих соединений пока что никто никогда не видел. Но если они будут синтезированы, то им может найтись интересное применение, и мы уже запатентовали эти соединения для хранения фтора.

Дело в том, что проблема хранения фтора до сих пор является технологически нерешенной. Фтор — это газ, который корродирует практически любой контейнер. Это газ, поэтому плотность хранения его низкая. Он корродирует практически все, и он невероятно токсичен. Поэтому когда нужно иметь дело с фтором, ну, например, при производстве пластика, обычно его синтезируют прямо там же, где и пластик, чтобы не рисковать с его перевозкой. Наши материалы позволяют хранить фтор в твердом виде, с огромной плотностью, и все, что вам нужно, — это слегка подогреть материал. Эти материалы разлагаются при температурах от 250 до примерно 400 Кельвин. CsF5, например, при 250 Кельвин, значит, надо в холодильнике его просто хранить, вынеси его в комнатную температуру — он сам собой разлагается и выделяет огромное количество фтора. Какие-то, CsF2, будут разлагаться при небольшом нагреве, до 400 Кельвин, то есть сто с небольшим градусов по Цельсию. Вот это было бы любопытно, любопытное применение.

Недавно по-настоящему революционная работа была опубликована теоретиками из Китая, которые используют мою программу, мой метод. Эта работа не имеет ко мне прямого отношения, они просто используют мой метод. И вот с помощью этого метода случайно они обнаружили, что сероводород H2S, оказывается, неустойчив под давлением. А устойчивым оказывается вещество, которого по идее в классической химии не должно быть — H3S, с такой вот структурой. И вот это вещество H3S оказывается исключительно высокотемпературным сверхпроводником. Рекорд сверхпроводимости был поставлен российским химиком Евгением Антиповым из МГУ в далеком 1993 году, и с тех пор этот рекорд был непобиваем. 135 Кельвин, то есть минус 138 градусов по Цельсию. Выше этой температуры сверхпроводимости никому не удавалось достичь. Так вот, H3S, согласно теоретическому предсказанию, дол- жен быть проводником до 200 Кельвин. Ну, правда, есть один недостаток: для этого требуется давление в 2 миллиона атмосфер. Но все же. Вот такой рекорд был предсказан. Это была настолько шокирующая новость, что никто даже всерьез это не воспринял, кроме одной группы экспериментаторов, российских экспериментаторов, работающих в Германии, которые решили это проверить. И спустя год после теоретического предсказания была опубликована экспериментальная работа, в которой слово в слово было подтверждено все то, что было предсказано. Теоретики предсказали сверхпроводимость до 2000 Кельвин, экспериментаторы нашли ее до 203 Кельвин. Совпадение потрясающее, сильное. И вот сейчас публикуется просто шквал работ, нацеленных на лучшее понимание природы этой сверхпроводимости, на дизайн новых сверхпроводников, которые были бы более высокотемпературными или для которых потребовалось бы меньшее давление. И уже есть предсказание сверхпроводимости при комнатной температуре за счет введения фосфора в структуру этого вещества. Если ввести туда порядка 10% фосфора, то, похоже, что это будет комнатная сверхпроводимость. Мы не знаем, чего ожидать от дальнейшего продолжения этих работ, но вполне возможно, что это приведет к настоящей не только научной уже, но и технологической революции.

Вы знаете, есть такая любопытная дилемма. Вообще, сверхпроводниками обычно становятся те вещества, которые не очень хорошие металлы. Есть на это свои причины. Вот, бор является элементом, очень многообещающим для сверхпроводимости. Ну, на самом деле, диборид магния — один из замечательных сверхпроводников, основан именно на этом свойстве. Бор очень близок к металличности, но при этом он все-таки по другую сторону. Если каким-то образом заставить бор перейти в металлическое состояние, то есть очень хорошая надежда получить высокотемпературный сверхпроводник. Ну, вот, диборид магния — это один из способов борной, если хотите, сверхпроводимости.

А мы нашли, совместно с экспериментаторами, что двумерная форма бора является металлической. Мы знаем, что двумерная форма углерода это графен. Вот сейчас люди пытаются синтезировать разные двумерные формы других элементов, других соединений. Так вот, оказывается, что бор, если очень тщательно делать эксперимент, тоже можно сделать двумерным. В это еще недавно никто не верил. Но это возможно. Оказалось, и двумерный бор, оказывается, металлический. Вот эта структура, которую мы получили, является очень необычным металлом. Она проводит ток только вдоль цепочек, но не между ними. То есть, если хотите, это одномерный металл. Одномерная проводимость. Есть и другие формы двумерного бора, и для некоторых из них действительно предсказывается высокотемпературная сверхпроводимость. Возможно, этим двумерным формам бора будет найдено интересное приложение. Кстати, помимо интересных электронных свойств, двумерный бор имеет интересные механические свойства. В одном из направлений он является значительно более жестким, чем графен. И во всех направлениях он демонстрирует то, что называется отрицательный модуль Пуассона. Что это значит? Такого рода материалы редкие, но они известные, небольшое число таких материалов известно. Когда вы его растягиваете в одном направлении, в перпендикулярном направлении материал не истончается, а, наоборот, расширяется. Вот это значит, что у материала отрицательный модуль Пуассона. То есть двумерный бор, если вы его растягиваете в одном направлении, в другом будет только расширяться. Можно для двумерных состояний бора, как выясняется, получить даже магнитные состояния. Вообще надо сказать, что двумерные состояния бора могут существовать только на подложке. И структура, и свойства будут определяться целиком структурой подложки. Если вы будете применять разные субстраты, то вы будете получать разные двумерные формы бора. И некоторые из них, как выясняется, могут быть даже магнитными. Это также может иметь интересные приложения.

Говоря о более прикладных вещах, была одна работа, которую мы совместно с американскими учеными из Коннектикута делали на заказ. Нужно было предсказать полимерные материалы со сверхвысокой диэлектрической проницаемостью. Вообще, у полимеров обычно очень низкая диэлектрическая проницаемость, где-то порядка двух с половиной. Нужно было поднять как можно более высоко. Нам удалось предсказать 3 полимерных материала с диэлектрической проницаемостью порядка пяти. То есть улучшить примерно в 2 раза. Мы предсказали структуру и свойства, и затем эти полимеры по нашим указаниям были синтезированы, и их свойства и структура были подтверждены. Вот это пример работы по реальному индустриальному заказу для создания гибкой электроники.

Итак, я вам продемонстрировал несколько разных возможностей компьютерного дизайна новых материалов, а теперь естественный вопрос. А каковы же ограничения? Где сегодня находится та самая стена, через которую мы перейти не можем? Прежде всего, это сложность системы. Если правильное решение является слишком сложным, ну, скажем больше чем 150 атомов в элементарной ячейке, такие материалы довольно редкие, но они существуют, то предсказать их нет практически никакой возможности. Мы можем иметь дело только с периодическими упорядоченными структурами. Структуры с частичной занятостью атомов, атомных позиций непредсказуемы для нас на данный момент. Квазикристаллы на данный момент для нас пока еще тоже непредсказуемы. Скорость квантово-механических расчетов, то, что я вам показывал, — это результат квантовых расчетов, очень часто оказывается непреодолимым препятствием. Это слишком трудозатратно, слишком времяемко для компьютеров. Но есть способы преодоления, связанные, в частности, с применением других методов искусственного интеллекта, основанных на машинном обучении. Чуть позже я скажу об этом.

Можно ли предсказывать синтез материалов? Предположим, вы предсказали какой-то материал с уникальными свойствами. Можно ли предсказать, как его сделать? Иногда — да, иногда — нет. В случае с полимерами ответ был, конечно, «да». В случае со стабильными кристаллическими структурами ответ также обычно «да». А если материал не является наиболее устойчивым, если он является, что называется, метастабильным, то есть он может существовать продолжительное время, но он не является самой устойчивой формой для данного вещества. Как предсказать его синтез? В данном случае задача до сих пор не решена. Но иногда можно делать такого рода предсказания.

То, что я вам показывал до сих пор, — это были предсказания веществ с оптимальными свойствами, с оптимальной структурой, в какой-то небольшой области химических составов, ну, скажем, двойная система или тройная система. Реальной же задачей теоретика-материаловеда является предсказание наилучшего из всех возможных материалов среди всех возможных химических составов. Эта задача является на много порядков более сложной, чем то, что мы рассматривали до сих пор. Но, как ни странно, решить эту задачу тоже удалось. Очень вкратце я хотел бы вам это проиллюстрировать. По поводу предельной сложности системы. Экспериментаторы из Стэнфорда синтезировали новую фазу силицида лития — Li15Si4. Этот материал может быть очень интересным для применения в литий-ионных аккумуляторах. Именно эта фаза повышенного давления, она более плотная и она более прочная, она более устойчива к удалению и к внедрению атомов лития.

Решить структуру из экспериментальных данных им не удалось. И они попросили меня помочь им. Поначалу я хотел отказаться, но потом вспомнил, что, вообще-то, у меня есть один метод, который работает не всегда, но который очень хорош для работы именно с такими сверхсложными системами. Метод эволюционной метадинамики. Я про него сегодня не говорил ничего, оставлю его за скобками. Этот метод в течение примерно двух дней расчета смог найти новую структуру, и она оказалась полностью соответствующей экспериментальным данным. Вполне возможно, что вот этот материал найдет применение в литий-ионных аккумуляторах. С помощью этого метода эволюционной метадинамики можно также предсказывать, какие фазы можно синтезировать, а какие нельзя.

Например, было сделано нами предсказание: новая форма кремния, которая будет более эффективно поглощать солнечное излучение. Проблема обычной формы кремния состоит в том, что, имея правильную ширину запрещенной зоны, он является тем, что называется непрямозонным полупроводником. То есть эффективность поглощения очень-очень низкая. Новая форма кремния является как раз прямозонным полупроводником и имеет гораздо больше поглощения солнечного спектра. Как вы видите на этой картинке, пунктирные линии — это наша форма кремния и ее спектр поглощения, а сплошная синенькая линия — это традиционная форма кремния. Вы видите, что в области солнечной энергии, солнечного излучения на порядки более эффективное поглощение. И это могло бы быть полезным для применения, например, в солнечных батареях. В принципе, наш расчет показывает, что эту форму можно было бы синтезировать. Когда наша работа была опубликована, прямо вот буквально в тот же день вышла работа экспериментаторов, они ничего не знали про нас, мы ничего не знали про них, и в этой работе они как раз презентовали синтез вот именно этой самой формы кремния. Но делать его в больших количествах пока что непрактично. Но, по крайней мере, в каких-то количествах его уже сделали.

Машинное обучение позволяет вам избавиться от дорогостоящих квантово-механических расчетов. Этим способом мы можем повысить быстродействие наших расчетов на 2 или 3 порядка. Как это делается? Вы проводите небольшое число, относительно небольшое число реальных квантовых расчетов, и затем компьютер создает некую модель, слепую модель без предрассудков, которая описывает вот эти ваши квантовые данные. И затем способна делать предсказания. То есть вы даете ей, скажем, 1000 структур и тысячу энергий, соответствующих им, и затем машина создает модель, которая связывают структуру с энергией или с каким-то другим свойством. И когда вы ей даете 1001-ю структуру, машина уже знает, какая у нее энергия, даже если вы ей этого не сказали. Этот расчет очень быстрый. Если вы его правильно делаете, очень надежный. Но грань между надежностью и ненадежностью очень тонкая, тут нужно очень тщательно конструировать эти алгоритмы. Ну и пока что у нас есть достаточно хорошие успехи. Надо эти методы сделать более рутинными, скажем, но уже сейчас они показывают очень хорошую точность, примерно 99,9% точность по сравнению с квантовым исходным расчетом. То есть очень хорошо схватывается вот эта квантовая реальность.

Ну и последнее. Можно ли предсказывать оптимальные соединения, оптимальные материалы среди всех возможных химических составов? Казалось бы, эту задачу решить невозможно, существует миллион известных неорганических соединений, десять миллионов известных органических соединений. А число возможных гипотетических соединений на порядки больше. Тем не менее нам удалось создать метод, который, опять же, вместо того, чтобы опробовать все возможные составы, эволюционным или, точнее, ко- эволюционным путем, движется в направлении наиболее многообещающих химических составов и затем находит оптимум.

Вот мы решили попробовать найти с помощью компьютера наиболее твердый материал. Известно, что это алмаз. Время от времени публикуются сообщения о более твердых, чем алмаз, материалах. Потом всегда их опровергают, эти сообщения, с регулярностью 100%. Мы решили посмотреть, можно ли придумать что-то более твердое, чем алмаз. Компьютер нам говорит, что нельзя. Самое твердое вещество, которое находится, опять же, компьютером, без нашего какого-то эмпирического ввода, исходя из квантовой механики и поискового алгоритма, это, оказывается, действительно алмаз. Но огорчаться не нужно, потому что хотя алмаз является теоретически самым твердым веществом, существуют другие свойства, по которым алмаз можно побить. Например, алмаз очень хрупок. Если вам удастся создать вещество, которое пусть даже менее твердое, чем алмаз, но более трещиностойкое или более дешевое, то это будет огромный прорыв.

Вы видите в списке наиболее твердых соединений, которые были предсказаны нашим методом, некоторые известные вещества. А есть вещества, относительно которых людям до сих пор не приходило в голову, что могут быть сверхтвердыми. Вообще говоря, когда вы делаете такого рода оптимизацию, надо учитывать не только базовые свойства, скажем, энергию, твердость, но также и стабильность. Стабильность, ну, то есть энергию или какие-то связанные с ней свойства.

Таким образом, получается, что в общем случае нам нужно оптимизировать не одно свойство, а два или, может быть, три. Скажем, твердость, стабильность, может быть, еще трещиностойкость. Для этого существует математический аппарат, и Алексей Иванович Боровков, кстати, упомянул о нем несколько раз, оптимизация Парето. Многокритериальная оптимизация, которую мы также используем. Задача, с которой я, собственно, и начал свою лекцию — задача поиска диэлектрического материала с предельно низкой диэлектрической постоянной для микроэлектроники. Самая низкая диэлектрическая проницаемость у вакуума. Она равна единице. Но вакуум нас не устраивает. Нам нужен твердый материал, прочный материал, у которого была бы как можно более низкая диэлектрическая проницаемость. И вот мы провели такого рода расчет для разных сложных оксидов. Оказалось, что уже используемый материал SiO2 является одним из лучших материалов. Диэлектрическая проницаемость у него, может быть, не самая низкая, но одна из самых низких возможных. Но зато он является более устойчивым. Если вы понижаете диэлектрическую проницаемость, вы также понижаете стабильность. Сейчас мы исследуем другие возможности, другие химические системы, не оксиды, а, скажем, фториды, у которых диэлектрическая проницаемость будет ниже. И мы уже где-то достигаем величин порядка 2,5. Сравните с изначальной величиной 4, которая используется в микроэлектронике. Можно достаточно серьезно понизить. У обычного кремнезема 4, у не обычной формы кремнезема можно довести примерно до 3, а у фторидов даже до двух с половиной. Вполне возможно, что мы сможем тут сделать какой-то полезный вклад для микроэлектроники.

Термоэлектрические материалы — тоже технология будущего. Эффективность таких материалов пока что достаточно невелика. Но если удастся ее повысить примерно в 2 раза, то это будет прорыв. Прорыв в энергетике, прорыв в разнообразных бытовых приложениях также. Например, можно будет тепло, рассеиваемое тепло, выбрасываемое в окружающую среду тепло теплоэлектростанций улавливать и переводить в электрическую энергию. Можно будет рассеиваемое тепло в автомобиле, автомобильного двигателя, также переводить в электричество и питать, скажем, электроприборы вашего автомобиля. Охладительные приборы от холодильников до каких-то приборов, которые позволяют, скажем, солдат в бронежилетах, во всех этих тяжелых доспехах охлаждать, чтобы эти самые солдаты могли себя комфортнее чувствовать на жаре. Это все можно делать с помощью термоэлектрических приборов. Или, например, самонаводящиеся ракеты, которые должны оставаться холодными. Чтобы они не разогревались, их можно охлаждать с помощью термоэлектрических элементов. То есть спектр приложения тут колоссальный, и мы сделали первые шаги в этом направлении, есть первые успехи. Известнейший термоэлектрический материал, теллурид висмута. Так вот, для него расчет правильно предсказал известную структуру, но также предсказал новый полиморф, который до сих пор не был известен, но имеет сопоставимые термоэлектрические свойства и очень интересную электронную структуру, соответствующую топологическому изолятору.

Итак, что я вам сегодня рассказал. Я сегодня рассказал о том, что существует класс методов, основанных на эволюционных алгоритмах, которые очень эффективно решают задачу, которая казалась нерешаемой. Мы можем предсказывать структуру вещества по известному химическому составу, мы можем предсказывать стабильный химический состав, просто зная список элементов. То есть мы можем предсказывать, что будет устойчивым в данной системе. Мы можем пред-сказывать материалы с оптимальными физическими свойствами. И что еще больше, мы можем предсказывать материалы с оптимальными физическими свойствами во всем пространстве химических составов, решая задачу, которая, казалось бы, совершенно нерешаемая. Я вам показал некоторые примеры приложения такого рода методов к сверхтвердым материалам. Вспомните, например, сверхтвердый бор или бориды марганца и так далее. Сверхпроводники рекордные. Рекордный сверхпроводник был найден именно с помощью этого метода. Материалы для литиево-ионных аккумуляторов, фотовольтаики. Вот эта новая форма кремния, которая была предсказана и синтезирована. И сделаны первые шаги по решению задачи поиска новых термоэлектриков. Целый ряд других задач, которые я даже не упоминал сегодня, решается так же в моей лаборатории здесь, в Москве. Это дизайн новых магнитных материалов, которые были бы более дешевыми, чем редкоземельные и, может быть, даже более эффективными. Это задача дизайна лекарственных препаратов. Вот уже есть у нас предсказанное полученное и запатентованное новое лекарственное вещество для борьбы с лекарственным склерозом. В данном случае мы не изобретаем лекарственную молекулу, я должен оговориться, лекарственная молекула должна быть уже опробованной, существующей. Но мы создаем новую кристаллическую форму, где эта молекула сочетается, например, с молекулой воды или с молекулой, там, глюкозы, или с молекулой, ну не знаю, какого-нибудь простейшего жира. И получаются препараты с модифицированной, например, растворимостью и модифицированной эффективностью, которая может превосходить изначальное лекарство. Также мы сейчас находимся, правда, в самом начале пути решения задачи предсказания структур белков. Это сама по себе очень сложная и важная задача. Если мы научимся предсказывать структуры белков, то мы сможем быстрее и эффективнее понимать, например, природу многих заболеваний и способы борьбы с ними.

Презентация эта была бы, наверное, неполной, если бы я не упомянул, что вся та работа, которую я сегодня вам рассказал, была сделана моими молодыми сотрудниками в моих московских лабораториях, в американской лаборатории и в китайской лаборатории. Для меня исключительная честь работать с такими замечательными аспирантами, студентами и постдоками. Спасибо за внимание.