SlideShare a Scribd company logo
1 of 38
Download to read offline
Сценарное пространство
в робототехнике, квантовых
коммуникациях и технологическая
инфраструктура будущего
Сценарное пространство
в робототехнике, квантовых
коммуникациях и технологическая
инфраструктура будущего
Центр научно-технологического форсайта
Университет ИТМО
Санкт-Петербург, 2015 г.
Содержание
Введение
Сингулярность и технологическая
инфраструктура будущего
Сценарный анализ развития робототехники
Технологическая инициатива
Квантовые коммуникации
6-7
8-13
14-19
20-36
6
7
Введение
Сегодня стоит задача формирования разделенного образа будущего
и выработки стратегии развития для компаний, научно-исследовательского
сектора, государства.
Последние события в области информационной безопасности в мире,
достижения и противоречия в искусственном интеллекте и робототехни-
ке, транфсормации высокотехнологичных рынков предъявляют новые тре-
бования к технологическим, инженерным, организационным, рыночным
и финансовым решениям для ключевых игроков.
Возникающие проблемы и противоречия, с одной стороны, и возможно-
сти, с другой, очевидно, приведут к смене социальных, технологических
и рыночных основ области высоких технологий.
На сегодняшний день существует острая необходимость совершенство-
вания процедуры поиска российских поставщиков, решений и технологий,
а также целесообразность сокращения закупок технологий зарубежно-
го производства. В настоящее время для этого имеются все основания,
т.к. российские компании имеют достаточные компетенции и технологиче-
ские возможности для обеспечения разносторонних потребностей спец-
служб.
Поэтому важными задачами являются: проведение научно-технического
прогнозирования, поиск и экспертиза новых разработок и определение
перспективных направлений, технологическая разведка, обеспечивающие
развитие технологического потенциала спецслужб, государственных кор-
пораций, бизнеса и науки, поиск эффективных финансовых механизмов,
проведение необходимых опытно-конструкторских работ и продвиже-
ния для новых видов информационных систем, систем информационной
безопасности, телекоммуникационного оборудования. При этом важной
особенностью является использование механизма государственно-частно-
го партнёрства при финансировании проектов, что позволяет значительно
сократить государственные расходы на достижение вышеуказанных целей.
Данный сборник является результатом исследовательской и экспертной
деятельности Центра научно-технологического форсайта Университета
ИТМО и включает в себя сценарный анализ робототехники, описание тех-
нологической инициативы в области квантовых коммуникаций, а также ана-
лиз сценарного пространства технологического развития в мире.
8
Сингулярность и технологическая
инфраструктура будущего
Введение
Мировой кризис глобализации диктует России необходимость перехода
от модели догоняющего развития к прорывному развитию в логике «обо-
гнать не догоняя». На данный момент основным сценарием развития, при-
нятым в мире и доминирующим в информационном пространстве, являет-
ся сценарий технологической сингулярности на базе NBIC конвергенции
и стремлением к трансгуманизму.
Сценарий технологической сингулярности вошел в противоречие с законо-
мерностями экономического развития и набор технологических барьеров,
которые трудно разрешимы в рамках действующей парадигмы. К таким
технологическим можно отнести: информационный кризис; кризис эконо-
мики расширенного воспроизводства; кризис когно- и биосовместимости.
Следующий технологический уклад должен строиться на новой инфра-
структуре, технологическое ядро которой будет решать фундаментальные
проблемы текущего уклада, то есть строиться на новых технологических
принципах. К таким технологиям относятся: квантовые технологии; замкну-
тые, локальные, самодостаточные технологии и экономика; технологии
принятия решений на основе своевременность вместо эффективности.
Для опережающего развития новые технологии инфраструктуры будущего
должны сегодня тестироваться на полигонах «нового» и поддерживаться
специализированными финансовыми инструментами.
Технологические уклады и фазовые переходы
Сегодня геополитическая ситуация и тупик мирового экономического раз-
вития в рамках глобализации ставит вопрос о реализации собственной
независимой экономической и научно-технической политики в России,
а также от перехода от догоняющего развития к альтернативным моделям
управления.
Модель технологических укладов и других похожих концептов (например,
фазовых барьеров, длинных циклов Кондратьева) хорошо применима для
ретроспективного анализа предыдущих циклов (фаз), поскольку имеется
собранная статистика и фактический набор реализованных технологий.
В середине цикла при развернутой технологической инфраструктуре про-
гнозирование технологического развития и инвестиционный анализ опира-
ются на установленные базовые технологии ядра уклада, спектр их приме-
нений и скорость разворачивания углубления разделения труда в рамках
технологического контура.
Луковникова Н., Разгуляев К., Хан Д.
9
Однако при приближении к границе циклов (фазовому барьеру) горизонт
прогнозирования значительно сокращается, так как потенциал углубления
разделения труда в рамках заданного технологического контура исчерпан,
а технологическое ядро и инфраструктура следующего уклада не могут
быть описаны на базе научных, технических, экономических и социальных
принципов, стандартов, правил, что задает контур текущего уклада.
Поэтому при управлении технологическим развитием на границах техноло-
гических укладов важно выходить за рамки устоявшихся управленческих
методик, сформированной технологической инфраструктуры и набора
ключевых технологий. Однако основной проблемой является то, что момент
наступления фазового кризиса, кризиса технологической инфраструктуры
и предела эффективности используемого набора базовых технологий про-
ходит незаметно для управляющих центров.
Технологическая сингулярность
В теории относительности горизонт событий - граница черной дыры, в ко-
торой свет полностью удерживаются тяготением и не может выйти в бес-
конечность во внешнем пространстве. Для внешнего наблюдателя падение
тела в черную дыру вблизи горизонта событий будет выглядеть как беско-
нечно замедляющийся и никогда не оканчивающийся процесс, для самого
тела момент перехода через горизонт событий окажется незаметным, од-
нако выбраться обратно будет уже невозможно даже со скоростью света.
Именно за горизонтом событий лежит сингулярность.
Идея технологической сингулярности представляет собой концепцию тех-
нологического развития, при которой в результате количественного роста
технических возможностей возможен качественный переход от управляемого
человеком научно-технического прогресса к состоянию, когда прогресс будет
определяться искусственным интеллектом и самособирающимися машинами,
а скорость технологических изменений станет быстрее возможности челове-
ческого восприятия.
С технологической сингулярностью связана также идея трансгуманизма
– улучшение возможностей человека с помощью технических устройств,
а также создание искусственного человека, включая перенос сознания
на физический носитель и достижение бессмертия.
Таким образом, технологическая сингулярность имеет дело с искусствен-
ным интеллектом, ростом вычислительных мощностей, интеграцией тех-
нических устройств и человека и увеличением биологических свойств
и возможностей человека (в том числе мозга) за счет киборгизации, биомоди-
фикаций и т.д.
Технологической основой для концепции технологической сингулярности слу-
жит NBIC конвергенция, а ключевой датой является 2045 год, когда будет прой-
дена точка невозврата и технический прогресс станет неконтролируемым.
Поскольку в данной теоретической модели для обоих наблюдателей момент
достижения горизонта и падение в сингулярность остаются незаметными,
то наступление технологической сингулярности, намеченную на 2045 год, си-
стема, скорее всего, не заметит.
10
При этом реализация на практике искусственного интеллекта, самовоспро-
изводящихся машин и нанороботов, интернета вещей и других призна-
ков наступления технологической сингулярности не является критерием
для понимания и фактором потери управления технологического развития
и превышения скорости развития возможностей человеческого восприятия.
С точки зрения экспертов и прогнозистов (внешний наблюдатель) в техно-
логическом плане сегодня происходит довольно медленное и долгое (как
минимум до 2045 года) развитие вычислительной техники, приближение
к созданию настоящего искусственного интеллекта, увеличение количества
датчиков, данных, миниатюризация, рост скоростей и т.д., при кажущей-
ся возможности достичь качественного успеха уже на следующем шаге
при постоянно возникающих на пути технологических проблемы, решение
которых и должно приблизить человечество к сингулярности.
А с точки зрения компаний, разработчиков и потребителей (наблюдатель,
падающий за горизонт событий черной дыры) происходит быстрая и непре-
кращающаяся смена технологических платформ, товарных линеек, рынков
с ускоряющимся движением.
Ключевым аспектом удержания управления технологическим развитием
является вопрос понимания или потери понимания сути, формы и содер-
жания происходящих процессов в зоне технологической сингулярности,
а истинным признаком наступления технологической сингулярности будет
достижение момента, когда невозможно преодолеть возрастающие техно-
логические проблемы в рамках текущей технологической парадигмы и те-
кущими техническими средствами.
Некоторые признаки мирового технологического развития позволяют сде-
лать вывод о том, что указанный момент уже наступил, а модель техноло-
гическая сингулярность NBIC конвергенция трансгуманизм используется
как безальтернативная в качестве управленческой технологии в конкурент-
ной борьбе в глобальном пространстве как способ ведения борьбы за бу-
дущее.
При этом реализация сценария NBIC конвергенции в условиях экономи-
ческого кризиса преследует цель новой индустриализации (прежде всего
в странах запада) на принципах полностью автоматизированного про-
изводства и замены человека машиной как в производстве (работа),
так и в потреблении (виртуализация).
В стратегическом плане е область NBIC конвергенции уже размечена
на западе в технологическом и рыночном плане, а стремительное развитие
собственных технологий в России приведет лишь к встраиванию их в более
развитую инфраструктуру стран запада.
Технологические барьеры в зоне сингулярности
Для понимания технологического выбора необходим анализ проблем, ре-
шение которых предполагает создание принципиально новой технологиче-
ской инфраструктуры будущего.
11
К некоторым таким проблемам (барьерам) относятся:
•	 Представление информации: хранение и копирование информа-
ции, скорость передачи, двоичная логика. Барьер ошибок BigData:
количество ошибок критически растет при росте обрабатываемых
данных.
•	 Кризис информационной безопасности.
•	 Кризис когно- и биосовместимости: несовместимость сенсоров,
чипов, устройств, машин и проч. с человеком. Невозможность об-
работки и интерпретации получаемой информации.
•	 Отсутствие моделей работы мозга и организма помимо вычисли-
тельной модели.
•	 Проблема искусственного интеллекта.
•	 Робототехника: Несоответствие развития вычислительных систем
(алгоритмистики) и «железа» (мехатроники).
•	 Энергетическая проблема (глобальный энергетический дефицит
в рамках индустриального уклада).
•	 Кризис экономики расширенного воспроизводства.
Экономка расширенного воспроизводства и производство
средств производства
Экономика индустриальной фазы является экономикой расширенного вос-
производства, основанной на постоянном углублении разделения труда,
формой выражения которого является научно-технический прогресс.
Ядром технологического уклада является производство средств производ-
ства, которые связаны с вопросами «что производить» и «как производить».
Индустриальная фаза работает на расширяющихся рынках конечных това-
ров потребления. Соответственно, средства производства индустриальной
эпохи должны производить массовые крупносерийные товары с возраста-
ющей эффективностью.
Глобальный экономический кризис – кризис эффективности капитала, свя-
занный с ограничением рынков сбыта и исчерпанностью расширения спро-
са как с точки зрения пространства, так и с точки зрения времени (кредит-
ный кризис).
С технологической точки зрения сегодняшний день характеризуется уско-
рением смены продуктовых и упаковочных выражений научно-техническо-
го прогресса, сокращением цикла смены продуктовых представлений раз-
вивающихся технологий.
Конвейерные производства и инновации в вертикально интегрированные
корпоративные производственные структуры характеризуются длительны-
ми жизненными циклами на рынках сбыта производимой ими продукции.
А современные инновации связаны с внедрением новых технологий произ-
водства продукции с коротким жизненным циклом.
Поэтому основой технологического обеспечения инновационного проек-
та становятся не материальные технологии производства, а технологии
12
производства новых решений и управления поведением потребителя и со-
вершением выбора (когнитивные технологии).
То есть управление инновационными процессами в постиндустриальном
обществе на рубеже укладов есть управление на основе технологий управ-
ления поведением выбора. Ключевой технологией управления текущего
уклада являются когнитивные технологии – технологии управления поведе-
нием и потребительским выбором.
А цепочка добавленной стоимости как выражение разделения труда
при производстве сменится замкнутым, локальным, самодостаточным про-
изводством. Средства производства будущего, вероятно, будут удовлетво-
рять этим требованиям. А ключевым критерием управления будет являться
не эффективность, а своевременность.
Инфраструктура будущего и рынки
Технологии на новых принципах, преодолевающие технологические
барьеры, являются ядром новой инфраструктуры. Рынки будущего
будут возникать на новой инфраструктуре. Инфраструктура имеет се-
тевой характер. Сетевая инфраструктура будущего изменит способ
формирования рынков и доставки ценности до потребителя.
Вместо модели цепочки добавленной стоимости, растянутой во вре-
мени и пространстве, должна появиться модель получения ценности
«здесь и сейчас».
Технологическое ядро новой инфраструктуры должно сегодня отра-
батываться на специализированных полигонах – выделенных про-
странствах, где тестируются приложения новых технологий.
Кроме того, могут быть использованы специализированные финан-
совые инструменты (фонды) для поддержки стартапов и проектов,
которые являются частью инфраструктуры будущего. Специализиро-
ванные фонды необходимы по той причине, что традиционные финан-
Технологические барьеры экономики и
производства
•Кризис глобализации в пространстве (рынки) и времени (кредитный
кризис)
•Кризисэффективности капитала
•Кризисмассовогопроизводства
•Рост нагрузки на природу и рост экологическихтребований
•Освоение труднодоступных территорий, включая северные
территории
•Энергетический кризис
Принципы производства и хозяйства
будущего
•Производствоединичногоизделия за цикл
•Индивидуальноепроизводство
•Быстрая разворачиваемость и сворачиваемость
•Экологическая безопасность
•Самодостаточность и локальность
•Замкнутость цикла
•Принципсвоевременности, а неэффективности
Новые производственные технологии и экономика
Смена инфраструктуры в области, занимаемой современной металлургией, в частности:
• Переход к новым материалам («умные материалы», материалы с заданными свойствами, наноматериалы, нанонити,нанокерамика);
• Развитиемеханохимии, как одной изверсий развития нанотехнологий.
Смена инфраструктуры в области, занимаемой современным машиностроением, в частности:
• Переход к так называемым «аддитивным технологиям»(3D-принтинг и т.д.);
• Развитиепромышленной робототехники, то есть систем производства с искусственным интеллектом.
Новые формы организации хозяйствования
• Производствошаговой доступности (локальная генерация электроэнергии и тепла, локальноепроизводство, 3D-принтинг, «Интернет вещей»);
• «Облачноепроизводство» (как альтернативный подход );
• Развитиевертикальныхкластеров, то есть, сложных взаимообусловленныхорганизованностей на территориях;
• Изменениефинансовой системы, широкоеиспользованиеновыхфинансовыхтехнологий, такихкак «биржа технологическихукладов»,
«длинныеденьги».
13
совые инструменты не имеют базовых критериев оценки технологий
ядра будущей инфраструктуры.
Критерии НТИ:
•	 Создание новой технологической инфраструктуры, основанной на но-
вых принципах.
•	 Использование нового технологического принципа или подхода (ис-
следовательские фронты).
•	 Преодоление существующих технологических проблем (барьеров)
•	 Новая инфраструктура должна стать основной к 2035 г.
•	 Новая технологическая инфраструктура дает возможность форми-
рования большого числа рынков будущего (механизм формирова-
ние «полигонов нового»).
•	 Новая технологическая инфраструктура оказывает значительное
влияние на классические отрасли .
•	 Принципиальная возможность к реализации ядра технологий явля-
ющуюся основой технологической инфраструктуры к 2035 году.
•	 Наличие ключевых участников, включая научно-технологическую
и предпринимательскую часть для создании новой индустрии.
14
Сценарный анализ
развития робототехники
Бахтияров О., Луковникова Н., Переслегин С., Разгуляев К., Хан Д.
Постановка задачи
Одним из ключевых трендов, оказывающих влияние на все области ИКТ,
является кризис и смена архитектур информационной безопасности. Авто-
матизированные системы, робототехника, системы управления в этих усло-
виях требуют новых подходов и применения перспективной элементной
базы. В связи с этим значительное место в анализе перспектив робототех-
ники занимают перспективная элементная база на оптических и квантовых
принципах, а также альтернативные системы и архитектуры информацион-
ной безопасности.
В целом актуальность темы «Робототехника» обусловлена двумя основны-
ми причинами:
•	 Развитием технологического пакета «ИКТ», что создает ряд новых
возможностей как для компьютерного моделирования человече-
ского интеллекта, так и для разработки искусственного интеллекта;
•	 Углубленной проработкой, прежде всего, в Японии, социальных
вопросов роботизации, в частности, изучение проблемы включения
человекоподобных роботов (андроидов) в человеческое общество.
Для России тема роботизации дополнительно весьма значима в связи с за-
дачей перехода страны к 6-му технологическому укладу, что подразумевает
необходимость развития безлюдных производств.
Кроме того, не потерял и не потеряет своего значения основной вопрос
робототехники: искусственный интеллект, как форма рефлексии естествен-
ного интеллекта, сообщество роботов, как форма рефлексии человеческих
сообществ.
Исследование, однако, затруднено предельной интердисциплинарностью
проблемы. С одной стороны, необходимо прогнозировать возможности
развития сугубо инженерных решений в области привода, источников
энергии, органов чувств и т.д., в том числе, с учетом возможностей созда-
ния конструкционных материалов с принципиально новыми свойствами.
С другой стороны, необходимо определить возможности – и пределы –
решения математических, логических, семиотических, лингвистических
задач, связанных с созданием искусственного интеллекта, понимаемого
как некоторая совокупность алгоритмов.
15
Базовые тренды робототехники
Главной особенностью технологического пакета «Робототехника» являет-
ся крайняя неравномерность его развития. Значительные достижения ИT
привели к ускоренному развитию машинного интеллекта. Уже созданы
компьютерные системы, способные проходить тест Тьюринга и выигрывать
шахматный матч у белкового чемпиона мира. Следует с уверенностью ска-
зать, что граничный уровень «искусственного интеллекта» уже превзойден,
и машины начали восхождение к «искусственному разуму». Можно спорить,
будет ли эта задача решена за пять лет или за пятьдесят, но уже понятно,
что она будет решена в обозримое время.
В настоящее время мировая робототехника находится между стадиями ли-
нейного автомата (гомеостата) и нелинейного автомата. Содержательное
изменение ситуации произойдет с появлением компьютерных систем, спо-
собных к общению с человеком на естественном языке, что, по мнению
специалистов в ИКТ, произойдет в течение 5 – 8 лет.
В то время как ИКТ-составляющая вырвалась вперед, механическая со-
ставляющая «робота» (шасси, «привод», сенсоры) отстает, и отставание со
временем лишь возрастает. Хотя удалось найти ряд адекватных решений,
и даже создать робота-танцовщицу, робота-футболиста и, едва ли не робо-
та-гейшу, «тело» робота продолжает оставаться дорогостоящим, не вполне
надежным (ну, во всяком случае, начисто отсутствуют функции регенера-
ции) и уступающим по своим функциональным возможностям человеческо-
му телу. Маловероятно, что ситуация изменится даже с появлением нового
поколения материалов.
Механизм
Самодвижущийся механизм
Механическая саморегулируемая система		
Механическая регенерирующая система
Искусственный организм
Искусственный организм, способный к редупликации
Искусственный организм, способный эволюции
Техноорганика
По этой схеме робототехника находится, в основном, на стадии механиче-
ских саморегулируемых систем.
Противоречие между ускоренным развитием ИКТ и замедленным развити-
ем робомеханики может быть решено несколькими способами, например,
отказом от человекоподобности робота, отказом от организменности ро-
бота, переходом от роботов к робосистемам (базовый вариант), переходом
к человеко-машинным системам. Каждый из этих способов создает свои
трудности и порождает свои риски.
Основным образцом, на который ориентированы робототехнические
разработки, до сих остаются живые организмы. Моделируются спосо-
бы перемещения (перемещение на механических аналогах конечностей,
ползание,имитирующее передвижение змей, полет, имитирующий полет
насекомых, медузообразные перемещения и использование аналогов
16
щупальцев осьминога), принятия решений человеком, ориентация организ-
мов в пространстве и т.д. Интеллект робототехнического устройства моде-
лируется как подобие человеческого интеллекта. Мультиагентные системы
отражают стайное поведение и взаимодействие животных и людей. Если
мы фиксируем такое положение дел, то в дальнейшем следует ожидать
продвижение разработок: а) в рамках указанного тренда (назовем это трен-
дом развития); б) в направлении принципиально новых решений, не имею-
щих аналогов вокружающей среде и предыдущих технических решениях.
Наконец, наиболее отстает гуманитарная робототехника: изучение соци-
альных, философских, теологических, лингвистических, экономических
проблем, связанных с созданием искусственного интеллекта и, в перспек-
тиве, искусственного организма. Между тем, эти проблемы крайне важны,
по крайней мере, для решения проблемы самоидентификации человека,
человеческих сообществ, Человечества. Игнорирование их, по-видимо-
му, приведет к социальным потрясениям, масштаб которых будет сравним
с мировыми войнами.
Отдельным направлением, отчасти гуманитарным, отчасти механическим,
отчасти связанным с развитием ИКТ, отчасти связанным с проблемами вза-
имодействия роботов и людей, является робопсихология. В настоящее вре-
мя этой теме не уделяется должного внимания.
Неизбежное будущее компьютерных технологий – переход от линейных ав-
томатов к нелинейным и затем – к роботам, обладающим полным синдро-
мом качеств, образующих «искусственный разум».
Неизбежное будущее гуманитарной робототехники состоит в том, что она
появится и начнет бурно развиваться, причем ее развитие окажет замет-
ное влияние не только на остальные области робототехники, но также на
философию, политику, искусство. Наиболее важной, по-видимому, станет
проблема роботехнической эволюции естественных языков, что окажет
воздействие, как на когнитивную, так и на социальную сферу.
В изменениях в языках можно выделить группу, происходящую как след-
ствие постановки технических требований к конструируемым системам,
например:
•	 Сокращение семантического спектра отдельных слов.
•	 Определение четких правил построения контекста для выбора ва-
рианта из семантического спектра.
•	 Сокращение использования и разрыв ассоциативных связей.
•	 Образование замкнутых групп арго.
•	 Образование на одном языковом субстрате нескольких замкнутых
групп по семантическим спектрам, вследствие чего возникает не-
обходимость перевода «с русского на русский».
•	 Проблема выявления и сравнения онтологем в пределах одного ес-
тественного языка.
Интересным выводом является «овеществление» информации. Вероятно,
что на следующем этапе мы столкнемся не только с происходящим сейчас
возрастанием количества информации, в большинстве своем мусорной,
17
но и с комплексом логистических проблем, характерных на данной стадии
для транспортных потоков. Необходимость шин-переводчиков и их реаль-
ное количество будут определять узкие места в переносе онтологем и иных
структур из робототехнических систем, работающих со специализирован-
ными арго. Важным параметром эффективности процессов будет время,
затраченное на изменение структуры информации. Отсюда необходимость
развития методов сравнения структур, развития теории структур в матема-
тике, математической лингвистики.
Другой вывод состоит в том, что даже квантовая криптография как над-
ежный метод защиты передаваемой информации окажется недостаточен,
но более надежен, чем обычные, поскольку методы взлома робототехниче-
ских систем будут носить языковой, семантический характер, позволяя, ис-
пользуя знакомый системе язык, задействовать ее иначе, чем предполагало
предназначение. Можно предсказать появление такой области математики
как вероятностная семантика, квантовая семантика естественного языка.
Неизбежное будущее робопсихологии состоит в полном изменении наших
представлений об информации, уход от шенноновского ее определения.
После этого изменится наше понимание систем представления информации –
в сторону единых форм такого представления для роботов и для людей.
Робомеханика находится в кризисе, и поэтому неизбежное будущее для нее
отсутствует, необходимо смотреть сценарные варианты.
Сценирование робототехники
Бизнес-сценирование рассматривает простейшую матрицу сценариев 2х2.
В «норме» элементами этой матрицы являются «инерционный», «прорыв-
ной», «реалистический» и «чудесный» сценарий. В условиях кризиса ве-
роятность реализации инерционного и прорывного сценариев стремится
к нулю, а реалистический и чудесный сценарии претворяются в симметрич-
ные «правый» и «левый».
В настоящее время нет никаких оснований диагностировать кризис робо-
тотехники, но такой кризис может быть спровоцирован внешними по отно-
шению к этой дисциплине обстоятельствами, например, войной.
Инерционным сценарием является развитие робототехники, как бизнес-на-
правления («Золотая клетка»). Движущей силой сценария являются интере-
сы бизнеса. Роботы и роботизированные устройства навязываются потреби-
телю (как сегодня айфоны). Создается товарная линейка, сегментированная
18
по возрастам, социальным группам, образованию и т.д. Выделяется но-
вый «богатый класс», включающий производителей робототехнических
устройств: US-Robots сменяет Apple и Microsoft.
Такой сценарий с неизбежностью тормозит неизбежный переход компью-
терных систем от искусственного интеллекта к искусственному разуму.
Его главным достоинством, как и главным недостатком является привя-
занность к современной картине человеческого общества – глобализации
и мировому рынку.
Отрицанием инерционного – прорывным сценарием является «Великая
этическая революция». В этом сценарии робототехника развивается, пре-
жде всего, как интеллектуальное направление. Роботы рассматриваются,
сначала, как искусственные исследовательские среды, затем – как рефлек-
тивное зеркало человека и Человечества. В этом сценарии происходят си-
стемные изменения форматов жизни, мысли и деятельности, человеческих
практик. Направление требует активного развития гуманитарной робото-
техники и робопсихологии, может рассматриваться, как форма постинду-
стриального фазового перехода.
Базовой проблемой сценария является отсутствие акторов, политически
и экономически значимых сил, заинтересованных в его реализации.
Реалистическим является сценарий развития робототехники под жестким
государственным контролем в военных целях и в целях обеспечения без-
опасности («Военные боевые машины»). Этот сценарий уже реализуется
через концепцию беспилотных летательных аппаратов, неизбежны и безэ-
кипажные танки, роботы-пехотинцы и т.д. Движущей силой являются сило-
вые ведомства.
Базовой проблемой сценария является безработица среди высококвали-
фицированных военных, а также создание общества тотального киберне-
тического контроля. При этом нужно учесть, что точно описать и запро-
граммировать требования к такому контролю не удастся.
В качестве чудесного следует рассматривать сценарий «Техноной» с пре-
имущественным развитием роботов-сред: исследовательской, социальной,
обучающей. Понятно, что у чудесного сценария акторов быть не может,
и вероятность его реализации мала, но не равна нулю.
В условиях кризиса развитие робототехники ведет к двум сценариям: «пра-
вому» сценарию «Шанс» и «левому» сценарию «Космос». В первом из них
робототехника оказывается инвестиционной нишей, не занятой ведущими
державами и дающий шанс на обретение технологического лидерства госу-
дарствами с высоким интеллектуальным, но сравнительно низким техноло-
гическим развитием, например, Россией. В этом сценарии робототехника
рассматривается, как локомотив перехода от 4-го к 6-му технологическому
укладу.
В сценарии «Космос» вместо конкуренции на Земле разворачивается зна-
чимая экспансия (космос, океаны), в которой широкое применение получа-
ют роботы и человеко-машинные системы.
19
Человеко-машинные системы будут развиваться в двух очевидных
направлениях – киборгизации людей и создания все более и более сложных
и «встроенных» интерфейсов между человеком и роботами. По-видимому,
между киборгами и интерфейсниками возникнет серьезный конфликт.
Не следует, впрочем, относится к развитию робототехники трагически.
Речь идет о коэволюции, причем именно благодаря рефлексивному зерка-
лу роботов человек не только останется человеком, но даже станет более
человеком, чем в предшествующей истории.
Вполне очевидны прогнозы распределенного робот, распределенного че-
ловеко-робота, роя, жидкого робота, робота-среды. Менее очевидны кон-
цепции робота-языка и робота-знания (воплощенной гносеологемы).
20
Технологическая инициатива
Квантовые коммуникации
Глейм А., Разгуляев К., Хан Д., Яныкина Н.
Актуальность
Квантовые коммуникации как область технологического прорыва
Развитие инфраструктуры квантовых коммуникационных является отве-
том на необходимость поиска принципиально новых подходов к архитекту-
ре криптографических и информационных систем в свете новых вызовов,
связанных со структурными проблемами представления информации в гло-
бальной системе управления и безопасности:
•	 Число разработчиков уникальных форматов представления ин-
формации и специальных, несовместимых друг с другом программ
для ее обработки, хранения, сжатия и т.д. растет год от года.
•	 Большое количество копий, зачастую одной и той же информации,
у огромного количества пользователей.
•	 Ограниченное время работоспособности носителей информации.
•	 Угрозы доступности информации, связанные с воздействием ан-
тропогенных, техногенных и стихийных факторов.
•	 Применение неправильно сформированной двоичной логики
при построении современного парка вычислительных машин.
•	 Каждый «приемник» в существующей системе телекоммуникации
стремится стать локальным хранилищем и обработчиком информа-
ции, или, как минимум ее ретранслятором.
•	 Применение алгоритмов сжатия с потерей информации, что явля-
ется прямым следствием неумения работать с файлами большого
объема.
•	 Результат работы ЭВМ считается вероятностной величиной. Барь-
ер ошибок BigData.
Сегодня в России существует запрос на обновление элементной базы, при-
менение фотоники и квантовых технологий в высокотехнологичных отра-
слях и готовность к смене технологической инфраструктуры в ближайшие
5-7 лет. Большой задел в области квантовых технологий и фотоники в Рос-
сийской Федерации позволяет ставить и решать в среднесрочной перспек-
тиве задачу технологического превосходства в области систем управления
между сложными объектами:
•	 Транспортные системы (автотранспорт, морские и воздушные суда,
железнодорожный транспорт).
21
•	 Инфраструктура умного города и интернета вещей.
•	 Робототехника.
•	 Телекоммуникационная инфраструктура с повышенным уровнем
безопасности (государственный сектор, финансовый сектор, кор-
порации).
•	 Спутниковые системы связи и управления.
Квантовые протоколы обмена информацией являются средствами, раз-
работанными на основе квантовой теории информации и обладают повы-
шенной защищенностью от применения средств пассивного наблюдения
за трафиком вычислительных сетей и частично криптоанализа.
На данный момент происходит конвергенция квантовых технологий, ИКТ,
биотехнологий и когнитивных технологий. В будущем такая конвергенция
позволит квантовым технологиям стать инфраструктурными технология-
ми для новых систем управления, передачи и обработки данных. Переход
от электроники к фотонике как содержанию инфраструктурной технологии
предполагает использование особых свойств света в сложных системах
внутри технических объектов (например, транспорт), в биосовместимых си-
стемах, интегрированных с человеком (например, при создании оптических
нейронных интерфейсов).
Одним из ключевых требований к таким системам управления является тре-
бование глобальной информационной безопасности, так как от этого зави-
сит жизнедеятельность управляемых ими систем.
Последние события в области информационной безопасности ставят но-
вые требования к системам коммуникаций на разных уровнях: программ-
ном, физическом, социальном. Очевидно, что существующие технологии
и стандарты не удовлетворяют современным требованиям и будут в скором
времени заменены.
К актуальным примерам кризиса современной системы информационной без-
опасности и грядущей смены применяемых в ней технологий можно отнести:
1.	 Тесные связи телекоммуникационных, ИКТ компаний, а также ком-
паний, обеспечивающих системы безопасности, с западными спец-
службами.
2.	 Тотальные взломы и внедрения в правительственные и частные си-
стемы передачи информации.
3.	 Обнаружение вирусов Stuxnet, Duqu, Flame и др., используемых как
кибероружие.
4.	 Первые хакерские взломы автомобильных электронных систем;
5.	 Дело Э.Сноудена.
6.	 Проект создания внутриевропейской коммуникационной сети.
7.	 Проект создания защищенного государственного сегмента интер-
нета в России.
22
На социально-организационном уровне существуют следующие проблем-
ные места:
•	 Сбора и анализа индивидуальной информации; защиты частной ин-
формации, защищенность индивида от крупных акторов (государ-
ство, корпорации).
•	 Кому принадлежит и где хранится информация и интеллектуальная
собственность.
•	 Управление информационной средой и криптографией в условиях
почти полной доступности всей информации и наличия почти пол-
ной информации обо всех объектах и событиях.
Суть проблемы кроется в технологических факторах риска, содержащихся
в самом подходе к обеспечению информационной безопасности, базовый
постулат которого следующий: расшифровка криптографических ключей ве-
личиной от 1024 бита и более на ЭВМ занимает время, значительно превы-
шающее срок актуальности информации. Тем не менее, безопасность зашиф-
рованных с использованием таких ключей систем не является абсолютной
и связана напрямую с вычислительными возможностями криптоаналитика.
Уже сообщается об успешном съеме данных, зашифрованных при помощи
криптографического ключа стандарта RSA длиной 768 бит. От шифрования
ключом длиной в 1024 бит предстоит отказаться в ближайшее время.
Вычисления, основанные на законах квантовой механики или процессы
манипулирования квантовой информацией могут быть гораздо (экспо-
ненциально) быстрее и эффективнее, чем для классической информации.
Уже продемонстрирована возможность эффективного применения кванто-
вого алгоритма факторизации чисел (алгоритма Шора) при помощи кванто-
воговычислителядлявзломакриптографическихсистемсоткрытымключом
со скоростью, близкой к скорости шифрования, сделав такие системы бес-
полезными.
Еще несколько лет назад создание квантового компьютера представлялось
невозможным. Однако квантовая вычислительная система канадской ком-
пании D-Wave, насчитывающиая 500 кубит, является коммерческим про-
дуктом, поставка которого осуществлена в NASA и Google.
Таким образом, в ближайшее время использование классических крип-
тографических шифров не сможет обеспечить конфиденциальности ин-
формационного обмена и становятся актуальными вопросы поиска других
шифровальных криптографических систем.
Альтернативой классическому шифрованию являются системы квантовой
криптографии. Процесс отправки, передачи и приема информации выпол-
няется физическими средствами, в частности, при помощи фотонов в лини-
ях волоконно-оптической связи, а подслушивание может рассматриваться
как измерение физических объектов — носителей информации.
Принципиально применение квантовых технологий связано с двумя сце-
нариями. Инерционный сценарий связан с невозможностью сохранения
темпов роста производительности современной вычислительной техники
в рамках существующей электронной компонентной базы, что может обес-
печить применение фотоники.
23
Структурный сценарий подразумевает под собой смену архитектур ИКТ,
а также технологических платформ в сложных устройствах и системах (ав-
томобиль, компьютер самолет и др.), использующих вычислительные воз-
можности ИКТ на новых принципах, основанных на использовании кванто-
вых технологий.
Инерционный сценарий подразумевает дальнейший рост производитель-
ности процессоров, пропускной способности каналов связи и т.д. при со-
хранении существующих архитектур и стандартов, продвигаемых крупными
игроками на рынке и делающих невозможным появление принципиально
иных устройств, использующих альтернативные свойства квантовых тех-
нологий.
В ситуации доминирования сложившейся парадигмы ИКТ основными драй-
верами развития квантовых технологий является тренд big data, который
приобретает характер накопления, хранения, структурирования и анализа
больших объемов данных в разных областях от медицины до государствен-
ной безопасности, в частности разведданных, а также разворачивающееся
освоение ближнего космоса государственными системами вооружений.
Кроме того, в России и в мире запускаются крупные системные и инфра-
структурные проекты (в военной сфере, биомедицине и др.), требующие
значительной производительности и безопасности при обработке и пе-
редаче данных. Базовым путем решения данных задач является переход
от электроники к оптоэлектронике и применению квантовых технологий.
Для перехода к квантовым технологиям информационной безопасности
как инфраструктурной технологии в целом готова как материально-техни-
ческая база (новые материалы, производственные технологии, элементная
база), так и инфраструктурная и экономическая (устаревание существу-
ющих техплатформ и приближение к срокам их смены, скорое достиже-
ние пределов развития электроники, готовность бизнеса к новым рынкам).
По экспертным оценкам переход на квантовые системы безопасности бу-
дет совершен в ближайшие 5-8 лет.
Проблемными зонами в данном сценарии являются ряд критических тех-
нологий, требующих доработки, а также необходимость интеграции новых
технологий и разработок в имеющуюся инфраструктуру ИКТ (линии связи,
приемо-передающие устройства и т.д.).
Прорывной сценарий развития квантовых технологий предполагает экс-
плуатацию уникальных свойств квантовых технологий. Проведение концеп-
туальных исследований в области аналоговых моделей, использования ког-
нитивного и бионического подхода при конструировании систем ИКТ могут
привести к созданию альтернативной архитектуры вычислительных систем
и сетей, в том числе, в пользу отказа от универсальных и централизованных
устройств. Данный сценарий предполагает широкое развитие автономных
замкнутых систем, развитие IoT (Интернет вещей) и трансформация в ав-
тономные смарт устройства, развитие систем искусственного интеллекта.
В связи с этим проект «Квантовые коммуникации как основа глобальной
информационной безопасности» может стать драйвером развития мно-
гих высокотехнологичных отраслей. Решение задачи создания квантовой
24
информационной инфраструктуры является проектом национального мас-
штаба, отвечающим на вызов информационной безопасности всего госу-
дарства. Проект охватывает несколько отраслей промышленности: произ-
водство оптических и электронных компонент, измерительных устройств,
сенсоров, устройств проводной и беспроводной связи, спутниковых сис-
тем, устройств защиты информации.
Цели и ожидаемые результаты
Целью проекта является создание к 2025 году в России информационной
инфраструктуры нового поколения, основанной на принципах квантовых
коммуникаций, предоставляющей продукты и сервисы, которые обеспе-
чивают новое качество в области передачи, обработки и защиты данных,
с суммарным объемом 3 трлн. рублей в год.
Результатом реализации проекта будет являться достижения следующих
эффектов:
•	 Создание программно-аппаратных комплексов квантовой рассыл-
ки криптографического ключа, функционирующих в существующих
линиях оптической связи телекоммуникационного стандарта.
•	 Создание систем квантовой рассылки криптографического клю-
ча для безопасного обмена данными по беспроводным, в том чи-
сле спутниковым, линиями связи, и их сопряжение с устройствами
позиционирования.
•	 Разработка и утверждение сетевых протоколов взаимодействия
устройств квантовых коммуникаций.
•	 Разработка и утверждение модели интеграции квантовых коммуни-
кационных устройств в существующую инфраструктуру информа-
ционных сетей.
•	 Создание квантовой информационной инфраструктуры для предо-
ставления сервисов и услуг безопасной связи на площадках ключе-
вых телекоммуникационных операторов.
Технологические барьеры информации
•Применение двоичной логики и вычислительного
принципа при построении современного парка
машин
•Результат работы ЭВМ считается вероятностной
величиной. Барьер ошибок BigData
•Кризис информационной безопасности
•Число уникальных форматов и несовместимых
программ растет год от года
•Большое количество копий одной и той же
информации у огромного количества пользователей
•Ограниченное время работоспособности носителей
информации
•Угрозы доступности информации, связанные с
антропогенными, техногенными и стихийными
факторов
•Каждый «приемник» стремится стать хранилищем и
обработчиком информации, или, как минимум, ее
ретранслятором
•Применение алгоритмов сжатия с потерей
информации
Принципы квантовых технологий
•Квантовая запутанность
•Передача состояния вещества
•Выделениеинформации на приемной сторонетолько той станцией,
которая находится в запутанном состоянии с передающей;
•Невозможность несанкционированной передачи информации
троянскими программами в линиюсвязи сэффектом запутанности;
•Возможность реализации передачи информации сигналами,
содержащими толькоединицыили только нули;
•При объединении суказанным вышеметодом сжатия информации
возможна реализация телекоммуникационныхсистем с
минимальным объемом передаваемой информациии надежным
восстановлением или заменой любых элементов системы
Квантовыетехнологии
Квантовые коммуникации
Квантоваякриптография;Квантоваятелепортация;Сверхплотное
кодирование;Квантовыйимпринтинг
Квантовые вычисления
Квантоваяпамять;Оптические твердотельные технологии;Работа
сбазами данных
Квантовое сверхразрешение
Распознавание образов
25
•	 Создание технологий производства элементов квантовых вычисли-
тельных устройств.
•	 Развертывание индустрии высокоточных и высокопроизводитель-
ных оптических и электронных компонентов, используемых при со-
здании квантовых коммуникационных устройств и сетей.
•	 Переподготовка гражданских и военных специалистов в области
информационной безопасности и компьютерных сетей.
Инфраструктура квантовых коммуникаций
Основные задачи
Создание в национальном масштабе инфраструктуры коммуникаций и ин-
формационной безопасности, основанной на новых квантовых методах,
требует решения следующих задач:
1.	 Выполнение научно-исследовательской и опытно-конструкторской
программы в части:
•	 ­разработки систем квантовой криптографии для волокон-
но-оптических линий связи и открытого пространства;
•	 ­организации многоузловых квантовых коммуникационных
сетей;
•	 ­разработки внутренних сетевых протоколов для квантовых
коммуникаций;
•	 ­разработка протоколов взаимодействия систем квантовых
коммуникаций с существующей сетевой инфраструктурой;
•	 ­разработки методов квантового кодирования и обработки
информации квантовыми методами;
•	 ­разработки новых методов манипуляции квантовыми носи-
телями информации и устройств на их основе (в частности,
источников и приёмников однофотонного излучения).
2.	 Стандартизация и сертификация квантовых коммуникационных си-
стем.
3.	 Ввод в эксплуатацию новых промышленных мощностей для про-
изводства прецизионных оптических и электронных компонентов
и сборки устройств квантовых коммуникаций.
Инфраструктура квантовых коммуникаций
Новые рынки
Рынок устройствнаквантовых
принципах
Оператор квантовойсвязи
Сервисы
Области применения
Робототехника
Транспорт
Связь
Информационнаябезопасность
Интернет вещей
26
4.	 Трансляция результатов научных исследований путём интеграции
квантовых коммуникаций в существующую инфраструктуру инфор-
мационных сетей и компьютерных систем.
5.	 Научно-прикладное сопровождение новых производственных мощ-
ностей и конечных пользователей.
6.	 Подготовка кадров высшей квалификации для объектов новой ин-
дустрии: лабораторий, производства, сервисных предприятий.
7.	 Переподготовка специалистов по дополнительной специальности
«Квантовая информатика и коммуникации».
8.	 Финансовое обеспечение реализации программы.
Ключевые участники и их роли
Создание новой индустрии потребует вовлечение следующих групп участ-
ников:
•	 Координация проекта: Университет ИТМО.
•	 Исследователи и разработчики: Университет ИТМО, НИЦ «Курча-
товский институт», СПбГУ, МГУ им. Ломоносова, Институт инфор-
матики АН РТ, КазНЦ РАН, МГПУ). Их задача – разработка и сопро-
вождение устройств квантовых коммуникаций.
•	 Производство: (ООО «Квантовые Коммуникации», ЗАО «Би Питрон»,
ОАО «Ленполиграфмаш») – промышленное производство оптиче-
ских и электронных компонент, сборка квантовых коммуникацион-
ных систем.
•	 Интеграторы ( ООО «Квантовые Коммуникации», ООО «Дигитон») –
трансляция результатов разработок конечному потребителю.
•	 Телекоммуникационные операторы (ОАО «Ростелеком», ОАО «МТС»,
корпорация «General satellite») – апробация сервисов, интеграция
квантовых коммуникаций в существующую инфраструктуру инфор-
мационных сетей.
•	 Разработчики спутниковых систем связи (ОАО Информационные
спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнёва).
•	 Высшие учебные заведения (Университет ИТМО, СПБГЭТУ, СПбПУ,
МГУ им. Ломоносова, СПбГУ, КФГУ и т.д.) – подготовка научно-тех-
нических кадров высшей квалификаций.
•	 Разработчики программного и аппаратного обеспечения и элемент-
ной базы (Ассоциация производителей программного обеспече-
ние НП «РУССОФТ», ЗАО «МЦСТ», ОАО «ИНЭУМ им. И.С. Брука»,
ЗАО «Эльбрус-2000»).
•	 Спецслужбы и военные организации (Служба специальной связи
и информации Федеральной службы охраны Российской Федера-
ции, Федеральная служба безопасности РФ).
•	 Технологические брокеры и институты развития (РВК, Ernst & Young,
Сколково)
27
Рыночные перспективы
В 2013 году объем мирового рынка программных средств безопасности
вырос до 19,9 млрд долл., что на 4,9% больше, чем в 2012 году.
В 2013 году угрозы безопасности демократизировались. Вредоносные
программы и инфраструктура для их применения теперь легко доступны.
Осознание недостатков традиционных подходов к обеспечению безопас-
ности привело к повышению роли бизнеса в принятии решений о закупке
средств безопасности, что оказывает как положительное, так и отрица-
тельное влияние на доходы производителей, отмечают аналитики.
По оценкам Markets and Markets, объем мирового рынка кибербезопасности
в 2011 году составил $63,7 млрд. По оценке ASDReports, в 2014 году этот
показатель достиг $77,7 млрд. Процент роста составляет в среднем 11,8%.
Ключевыми игроками сектора кибербезопасности стали Cisco Systems,
Check Point Software Technologies, «Лаборатория Касперского», Fortinet,
IBM, CA Technologies, McAfee и Symantec.
Рост киберпреступности стимулирует рост рынка решений по обеспечению
кибербезопасности. Например, создание вируса Stuxnet или кибератака
на Saudi Aramco, которая лишила рабочих мест 30 тыс. человек, стали при-
чиной роста актуальности вопроса национальной безопасности. Кибер-
преступность становится популярным средством сбора разведывательной
информации и создания политической активности, следовательно, коли-
чество атак продолжит расти. По прогнозу MarketsandMarkets, в период
с 2012 по 2017 гг. мировой рынок кибербезопасности будет расти в сред-
нем на 11,3% и к концу рассматриваемого периода достигнет $120,1 млрд.
На отечественном рынке средств сетевой безопасности существует много
флагманских разработок. В отличие от других рынков приложений, сегмент
сетевой безопасности в России не контролируется полностью западными
вендорами. Российские разработки успешно выдерживают конкуренцию
западным решениям по части функциональности и стоимости внедрения.
Прогнозируемый высокий рост рынка сетевой безопасности и наличие
на отечественном рынке большого количества специализированных реше-
ний указывает на большой потенциал для экспорта.
28
Наибольшие объемы поставок средств защиты информации приходятся
на силовые ведомства РФ, а также ведущие министерства, такие как ФНС,
ФТС, банковская сфера, и ряд других. Главным сегментом в настоящее вре-
мя является формирование ведомственных облачных структур.
Рынок средств защиты информации традиционно считается по двум осно-
ваниям:
•	 исходя из общей стоимости поставленных продуктов и услуг;
•	 исходя из показателей количества внедренных средств защиты;
По данным компании Infotecs в 2014 году ожидается поставка более 5500
тысяч продуктов VipNet (характерный для средств сетевой защиты про-
дукт), на 18% больше по сравнению с 2013 годом [9]. На рубеже 2015-2017
годов среднегодовые темпы роста рынка составят около 13% в год.
Наибольший рост (27%) приходится на азиатские страны и, особенно,
на США, занимающие лидирующее положение на данном рынке (70,6%
от глобального рынка по состоянию на 2012 год.
Темпы роста рынка в США и странах других странах Северной и Южной
Америки составят 11%, темпы роста рынка в Европе составят 8%.
В конце 2017 года ожидается создание более 1 млн. новых защищенных
телекоммуникационных линий во всем мире.
Стремительные темпы роста рынка ожидаются в Китае. В 2014 году ко-
личество индивидуальных и коллективных средств защиты, установленных
на предприятиях Китая, составит более 350 тысяч. На рубеже 2015-2017
годов темпы роста китайского рынка составят не менее 25%. Доля китай-
ского рынка собственных средств защиты информации в целом невелика
и составляет в общем объеме продаж составляет не более 2%, импортные
поставки в Китай средств защиты достигают 79%.
К 2020 году общий объем рынка ожидается между 70 и 100 млрд долларов
США. Ключевые характеристики и области применения защищенных ин-
формационно-телекоммуникационных систем различных стран к 2020 году
будут существенно пересекаться, стирая различия между требованиями
к защите информации и применяемым технологиям, большой вклад будут
вносить квантовые технологии.
70% общего количества продаж услуг в области защиты информации
в 2013 году приходится на США, Россию, Китай, Корею и Германию.
Ключевые игроки-компании (по состоянию на 2011 год более 90% рынка
средств защиты информации новых типов):
•	 IBM;
•	 Cisco;
•	 Nokia;
•	 Motorolla;
•	 Samsung;
•	 Фактор-ТС (Россия)
29
•	 Университет ИТМО (Россия)
•	 Санкт-Петербургский государственный электротехнический уни-
верситет (Россия)
•	 Квантовые коммуникации
Инновационный потенциал
Разработки в области квантовых коммуникаций ведутся по нескольким
основным направлениям, каждое из которых обеспечивает создание уни-
кальных продуктов и услуг, демонстрирующих новое качество и имеющих
широкий спектр применений в различных отраслях.
Основные направления развития продуктов данного рынка связаны с со-
зданием:
•	 квантовых линий связи;
•	 квантовой криптографии;
•	 облачных инфраструктур для информационного обмена;
•	 квантовых вычислительных систем;
Главные усилия ведущих производителей и потребителей средств защиты
информации связаны с развитием концепции единого информационно-
го пространства планеты в целом и защищенных от типовых воздействий
средств создания информационно-телекоммуникационных систем.
Предполагается массовое внедрение в РФ начиная с 2016 г. В США в насто-
ящее время эксплуатируются коммерческие протоколы BB84, B92, прото-
кол Экерта и ряд протоколов военного назначения.
Разработка планов запуска спутников квантовой связи уже началась в Ка-
наде, Японии и Европейском Союзе. Спутники cмогут безопасно переда-
вать цифровые ключи с помощью элементарных частиц благодаря «кванто-
вой запутанности», что позволяет двум связанным частицами влиять друг
на друга даже если они находятся на разных концах галактики.
Канадское космическое агентство работает над своими планами кванто-
вого шифрования и создания научного спутника, в то время как Европей-
ский Союз совместно с китайской Академией Наук тестируют квантовое
распределение межконтинентального ключа. Европейский союз также про-
должает работать над использованием космической станции для передачи
квантового ключа между наземными станциями, отстоящими друг от друга
на 870 миль (1400 км).
1.	 Системы квантовой рассылки криптографического ключа вопло-
щают новый подход к организации информационной безопасности,
альтернативный математическому шифрованию. Их эффективность
определяется фундаментальными законами физики и не зависит
от вычислительных возможностей криптоаналитика. Преимуще-
ство перед мировыми аналогами достигается за счёт применения
разработанного в России метода формирования квантового канала
на боковых частотах (SCW QKD), реализующего в себе лучшие ка-
чества других схем (сравнение приведено в таблице).
Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф
Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф
Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф
Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф
Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф
Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф
Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф
Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф
Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф

More Related Content

Similar to Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф

Технологическое пространство
Технологическое пространствоТехнологическое пространство
Технологическое пространствоITMO University
 
Занятие 1. Пространство
Занятие 1. ПространствоЗанятие 1. Пространство
Занятие 1. Пространствоlukoshka
 
Д.Песков, П.Лукша- Мир, в котором нужны форсайты 03.02.14
Д.Песков, П.Лукша- Мир, в котором нужны форсайты 03.02.14Д.Песков, П.Лукша- Мир, в котором нужны форсайты 03.02.14
Д.Песков, П.Лукша- Мир, в котором нужны форсайты 03.02.14Yulia Gudach
 
Мир, в котором нужны форсайты
Мир, в котором нужны форсайтыМир, в котором нужны форсайты
Мир, в котором нужны форсайтыPavel Luksha
 
Концепция ДК "Кружковое движение"
Концепция ДК "Кружковое движение"Концепция ДК "Кружковое движение"
Концепция ДК "Кружковое движение"Dmitry Zemtsov
 
Брошюра Skolkovo Robotics Center русский язык
Брошюра  Skolkovo Robotics Center русский языкБрошюра  Skolkovo Robotics Center русский язык
Брошюра Skolkovo Robotics Center русский языкSkolkovo Robotics Center
 
Инновационные ниши для малого бизнеса на примере Национальной технологической...
Инновационные ниши для малого бизнеса на примере Национальной технологической...Инновационные ниши для малого бизнеса на примере Национальной технологической...
Инновационные ниши для малого бизнеса на примере Национальной технологической...Кошелев Дмитрий
 
Лекция В. Княгинина из цикла "13 лекций о будущем"
Лекция В. Княгинина из цикла "13 лекций о будущем"Лекция В. Княгинина из цикла "13 лекций о будущем"
Лекция В. Княгинина из цикла "13 лекций о будущем"ASIMP
 
Об инновациях и технологическом предпринимательстве в техническом вузе
Об инновациях и технологическом предпринимательстве в техническом вузеОб инновациях и технологическом предпринимательстве в техническом вузе
Об инновациях и технологическом предпринимательстве в техническом вузеNikolay Surovikin
 
Инновации лучшее будущее сегодня 20 мая 2010 ведомости
Инновации  лучшее будущее  сегодня 20 мая 2010 ведомостиИнновации  лучшее будущее  сегодня 20 мая 2010 ведомости
Инновации лучшее будущее сегодня 20 мая 2010 ведомостиDmitry Tseitlin
 
Инновации лучшее будущее сегодня 20 мая 2010 ведомости
Инновации  лучшее будущее  сегодня 20 мая 2010 ведомостиИнновации  лучшее будущее  сегодня 20 мая 2010 ведомости
Инновации лучшее будущее сегодня 20 мая 2010 ведомостиDmitry Tseitlin
 
промфорсайт доклад версия 2
промфорсайт доклад   версия 2промфорсайт доклад   версия 2
промфорсайт доклад версия 2asi_mp
 
Инфраструктурные проекты_Российская технологическая инициатива
Инфраструктурные проекты_Российская технологическая  инициатива Инфраструктурные проекты_Российская технологическая  инициатива
Инфраструктурные проекты_Российская технологическая инициатива Ingria. Technopark St. Petersburg
 
BI Information Systems Directed Evolution
BI Information Systems Directed EvolutionBI Information Systems Directed Evolution
BI Information Systems Directed EvolutionIgor Kholkin
 
Аналитическая записка по глобальным трендам
Аналитическая записка по глобальным трендамАналитическая записка по глобальным трендам
Аналитическая записка по глобальным трендамAziz Soltobaev
 
Cloud Banking by Evgeniy Sen
Cloud Banking by Evgeniy SenCloud Banking by Evgeniy Sen
Cloud Banking by Evgeniy SenEvgeniy Sen
 
Обзор рынка дополненной реальности
Обзор рынка дополненной реальностиОбзор рынка дополненной реальности
Обзор рынка дополненной реальностиAndrei Mamontov
 

Similar to Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф (20)

ИНДУСТРИЯ 4.0: БУДУЩЕЕ ИТ-СФЕРЫ
ИНДУСТРИЯ 4.0: БУДУЩЕЕ ИТ-СФЕРЫИНДУСТРИЯ 4.0: БУДУЩЕЕ ИТ-СФЕРЫ
ИНДУСТРИЯ 4.0: БУДУЩЕЕ ИТ-СФЕРЫ
 
Технологическое пространство
Технологическое пространствоТехнологическое пространство
Технологическое пространство
 
Технологическое пространство
Технологическое пространствоТехнологическое пространство
Технологическое пространство
 
Занятие 1. Пространство
Занятие 1. ПространствоЗанятие 1. Пространство
Занятие 1. Пространство
 
Д.Песков, П.Лукша- Мир, в котором нужны форсайты 03.02.14
Д.Песков, П.Лукша- Мир, в котором нужны форсайты 03.02.14Д.Песков, П.Лукша- Мир, в котором нужны форсайты 03.02.14
Д.Песков, П.Лукша- Мир, в котором нужны форсайты 03.02.14
 
Мир, в котором нужны форсайты
Мир, в котором нужны форсайтыМир, в котором нужны форсайты
Мир, в котором нужны форсайты
 
Концепция ДК "Кружковое движение"
Концепция ДК "Кружковое движение"Концепция ДК "Кружковое движение"
Концепция ДК "Кружковое движение"
 
Брошюра Skolkovo Robotics Center русский язык
Брошюра  Skolkovo Robotics Center русский языкБрошюра  Skolkovo Robotics Center русский язык
Брошюра Skolkovo Robotics Center русский язык
 
Инновационные ниши для малого бизнеса на примере Национальной технологической...
Инновационные ниши для малого бизнеса на примере Национальной технологической...Инновационные ниши для малого бизнеса на примере Национальной технологической...
Инновационные ниши для малого бизнеса на примере Национальной технологической...
 
Лекция В. Княгинина из цикла "13 лекций о будущем"
Лекция В. Княгинина из цикла "13 лекций о будущем"Лекция В. Княгинина из цикла "13 лекций о будущем"
Лекция В. Княгинина из цикла "13 лекций о будущем"
 
«Умные» среды, «умные» системы, «умные» производства»
«Умные» среды, «умные» системы, «умные» производства» «Умные» среды, «умные» системы, «умные» производства»
«Умные» среды, «умные» системы, «умные» производства»
 
Об инновациях и технологическом предпринимательстве в техническом вузе
Об инновациях и технологическом предпринимательстве в техническом вузеОб инновациях и технологическом предпринимательстве в техническом вузе
Об инновациях и технологическом предпринимательстве в техническом вузе
 
Инновации лучшее будущее сегодня 20 мая 2010 ведомости
Инновации  лучшее будущее  сегодня 20 мая 2010 ведомостиИнновации  лучшее будущее  сегодня 20 мая 2010 ведомости
Инновации лучшее будущее сегодня 20 мая 2010 ведомости
 
Инновации лучшее будущее сегодня 20 мая 2010 ведомости
Инновации  лучшее будущее  сегодня 20 мая 2010 ведомостиИнновации  лучшее будущее  сегодня 20 мая 2010 ведомости
Инновации лучшее будущее сегодня 20 мая 2010 ведомости
 
промфорсайт доклад версия 2
промфорсайт доклад   версия 2промфорсайт доклад   версия 2
промфорсайт доклад версия 2
 
Инфраструктурные проекты_Российская технологическая инициатива
Инфраструктурные проекты_Российская технологическая  инициатива Инфраструктурные проекты_Российская технологическая  инициатива
Инфраструктурные проекты_Российская технологическая инициатива
 
BI Information Systems Directed Evolution
BI Information Systems Directed EvolutionBI Information Systems Directed Evolution
BI Information Systems Directed Evolution
 
Аналитическая записка по глобальным трендам
Аналитическая записка по глобальным трендамАналитическая записка по глобальным трендам
Аналитическая записка по глобальным трендам
 
Cloud Banking by Evgeniy Sen
Cloud Banking by Evgeniy SenCloud Banking by Evgeniy Sen
Cloud Banking by Evgeniy Sen
 
Обзор рынка дополненной реальности
Обзор рынка дополненной реальностиОбзор рынка дополненной реальности
Обзор рынка дополненной реальности
 

Cценарное пространство робототехники, квантовых коммуникаций и тех сингулярность цнтф

  • 1. Сценарное пространство в робототехнике, квантовых коммуникациях и технологическая инфраструктура будущего
  • 2.
  • 3. Сценарное пространство в робототехнике, квантовых коммуникациях и технологическая инфраструктура будущего Центр научно-технологического форсайта Университет ИТМО Санкт-Петербург, 2015 г.
  • 4.
  • 5. Содержание Введение Сингулярность и технологическая инфраструктура будущего Сценарный анализ развития робототехники Технологическая инициатива Квантовые коммуникации 6-7 8-13 14-19 20-36
  • 6. 6
  • 7. 7 Введение Сегодня стоит задача формирования разделенного образа будущего и выработки стратегии развития для компаний, научно-исследовательского сектора, государства. Последние события в области информационной безопасности в мире, достижения и противоречия в искусственном интеллекте и робототехни- ке, транфсормации высокотехнологичных рынков предъявляют новые тре- бования к технологическим, инженерным, организационным, рыночным и финансовым решениям для ключевых игроков. Возникающие проблемы и противоречия, с одной стороны, и возможно- сти, с другой, очевидно, приведут к смене социальных, технологических и рыночных основ области высоких технологий. На сегодняшний день существует острая необходимость совершенство- вания процедуры поиска российских поставщиков, решений и технологий, а также целесообразность сокращения закупок технологий зарубежно- го производства. В настоящее время для этого имеются все основания, т.к. российские компании имеют достаточные компетенции и технологиче- ские возможности для обеспечения разносторонних потребностей спец- служб. Поэтому важными задачами являются: проведение научно-технического прогнозирования, поиск и экспертиза новых разработок и определение перспективных направлений, технологическая разведка, обеспечивающие развитие технологического потенциала спецслужб, государственных кор- пораций, бизнеса и науки, поиск эффективных финансовых механизмов, проведение необходимых опытно-конструкторских работ и продвиже- ния для новых видов информационных систем, систем информационной безопасности, телекоммуникационного оборудования. При этом важной особенностью является использование механизма государственно-частно- го партнёрства при финансировании проектов, что позволяет значительно сократить государственные расходы на достижение вышеуказанных целей. Данный сборник является результатом исследовательской и экспертной деятельности Центра научно-технологического форсайта Университета ИТМО и включает в себя сценарный анализ робототехники, описание тех- нологической инициативы в области квантовых коммуникаций, а также ана- лиз сценарного пространства технологического развития в мире.
  • 8. 8 Сингулярность и технологическая инфраструктура будущего Введение Мировой кризис глобализации диктует России необходимость перехода от модели догоняющего развития к прорывному развитию в логике «обо- гнать не догоняя». На данный момент основным сценарием развития, при- нятым в мире и доминирующим в информационном пространстве, являет- ся сценарий технологической сингулярности на базе NBIC конвергенции и стремлением к трансгуманизму. Сценарий технологической сингулярности вошел в противоречие с законо- мерностями экономического развития и набор технологических барьеров, которые трудно разрешимы в рамках действующей парадигмы. К таким технологическим можно отнести: информационный кризис; кризис эконо- мики расширенного воспроизводства; кризис когно- и биосовместимости. Следующий технологический уклад должен строиться на новой инфра- структуре, технологическое ядро которой будет решать фундаментальные проблемы текущего уклада, то есть строиться на новых технологических принципах. К таким технологиям относятся: квантовые технологии; замкну- тые, локальные, самодостаточные технологии и экономика; технологии принятия решений на основе своевременность вместо эффективности. Для опережающего развития новые технологии инфраструктуры будущего должны сегодня тестироваться на полигонах «нового» и поддерживаться специализированными финансовыми инструментами. Технологические уклады и фазовые переходы Сегодня геополитическая ситуация и тупик мирового экономического раз- вития в рамках глобализации ставит вопрос о реализации собственной независимой экономической и научно-технической политики в России, а также от перехода от догоняющего развития к альтернативным моделям управления. Модель технологических укладов и других похожих концептов (например, фазовых барьеров, длинных циклов Кондратьева) хорошо применима для ретроспективного анализа предыдущих циклов (фаз), поскольку имеется собранная статистика и фактический набор реализованных технологий. В середине цикла при развернутой технологической инфраструктуре про- гнозирование технологического развития и инвестиционный анализ опира- ются на установленные базовые технологии ядра уклада, спектр их приме- нений и скорость разворачивания углубления разделения труда в рамках технологического контура. Луковникова Н., Разгуляев К., Хан Д.
  • 9. 9 Однако при приближении к границе циклов (фазовому барьеру) горизонт прогнозирования значительно сокращается, так как потенциал углубления разделения труда в рамках заданного технологического контура исчерпан, а технологическое ядро и инфраструктура следующего уклада не могут быть описаны на базе научных, технических, экономических и социальных принципов, стандартов, правил, что задает контур текущего уклада. Поэтому при управлении технологическим развитием на границах техноло- гических укладов важно выходить за рамки устоявшихся управленческих методик, сформированной технологической инфраструктуры и набора ключевых технологий. Однако основной проблемой является то, что момент наступления фазового кризиса, кризиса технологической инфраструктуры и предела эффективности используемого набора базовых технологий про- ходит незаметно для управляющих центров. Технологическая сингулярность В теории относительности горизонт событий - граница черной дыры, в ко- торой свет полностью удерживаются тяготением и не может выйти в бес- конечность во внешнем пространстве. Для внешнего наблюдателя падение тела в черную дыру вблизи горизонта событий будет выглядеть как беско- нечно замедляющийся и никогда не оканчивающийся процесс, для самого тела момент перехода через горизонт событий окажется незаметным, од- нако выбраться обратно будет уже невозможно даже со скоростью света. Именно за горизонтом событий лежит сингулярность. Идея технологической сингулярности представляет собой концепцию тех- нологического развития, при которой в результате количественного роста технических возможностей возможен качественный переход от управляемого человеком научно-технического прогресса к состоянию, когда прогресс будет определяться искусственным интеллектом и самособирающимися машинами, а скорость технологических изменений станет быстрее возможности челове- ческого восприятия. С технологической сингулярностью связана также идея трансгуманизма – улучшение возможностей человека с помощью технических устройств, а также создание искусственного человека, включая перенос сознания на физический носитель и достижение бессмертия. Таким образом, технологическая сингулярность имеет дело с искусствен- ным интеллектом, ростом вычислительных мощностей, интеграцией тех- нических устройств и человека и увеличением биологических свойств и возможностей человека (в том числе мозга) за счет киборгизации, биомоди- фикаций и т.д. Технологической основой для концепции технологической сингулярности слу- жит NBIC конвергенция, а ключевой датой является 2045 год, когда будет прой- дена точка невозврата и технический прогресс станет неконтролируемым. Поскольку в данной теоретической модели для обоих наблюдателей момент достижения горизонта и падение в сингулярность остаются незаметными, то наступление технологической сингулярности, намеченную на 2045 год, си- стема, скорее всего, не заметит.
  • 10. 10 При этом реализация на практике искусственного интеллекта, самовоспро- изводящихся машин и нанороботов, интернета вещей и других призна- ков наступления технологической сингулярности не является критерием для понимания и фактором потери управления технологического развития и превышения скорости развития возможностей человеческого восприятия. С точки зрения экспертов и прогнозистов (внешний наблюдатель) в техно- логическом плане сегодня происходит довольно медленное и долгое (как минимум до 2045 года) развитие вычислительной техники, приближение к созданию настоящего искусственного интеллекта, увеличение количества датчиков, данных, миниатюризация, рост скоростей и т.д., при кажущей- ся возможности достичь качественного успеха уже на следующем шаге при постоянно возникающих на пути технологических проблемы, решение которых и должно приблизить человечество к сингулярности. А с точки зрения компаний, разработчиков и потребителей (наблюдатель, падающий за горизонт событий черной дыры) происходит быстрая и непре- кращающаяся смена технологических платформ, товарных линеек, рынков с ускоряющимся движением. Ключевым аспектом удержания управления технологическим развитием является вопрос понимания или потери понимания сути, формы и содер- жания происходящих процессов в зоне технологической сингулярности, а истинным признаком наступления технологической сингулярности будет достижение момента, когда невозможно преодолеть возрастающие техно- логические проблемы в рамках текущей технологической парадигмы и те- кущими техническими средствами. Некоторые признаки мирового технологического развития позволяют сде- лать вывод о том, что указанный момент уже наступил, а модель техноло- гическая сингулярность NBIC конвергенция трансгуманизм используется как безальтернативная в качестве управленческой технологии в конкурент- ной борьбе в глобальном пространстве как способ ведения борьбы за бу- дущее. При этом реализация сценария NBIC конвергенции в условиях экономи- ческого кризиса преследует цель новой индустриализации (прежде всего в странах запада) на принципах полностью автоматизированного про- изводства и замены человека машиной как в производстве (работа), так и в потреблении (виртуализация). В стратегическом плане е область NBIC конвергенции уже размечена на западе в технологическом и рыночном плане, а стремительное развитие собственных технологий в России приведет лишь к встраиванию их в более развитую инфраструктуру стран запада. Технологические барьеры в зоне сингулярности Для понимания технологического выбора необходим анализ проблем, ре- шение которых предполагает создание принципиально новой технологиче- ской инфраструктуры будущего.
  • 11. 11 К некоторым таким проблемам (барьерам) относятся: • Представление информации: хранение и копирование информа- ции, скорость передачи, двоичная логика. Барьер ошибок BigData: количество ошибок критически растет при росте обрабатываемых данных. • Кризис информационной безопасности. • Кризис когно- и биосовместимости: несовместимость сенсоров, чипов, устройств, машин и проч. с человеком. Невозможность об- работки и интерпретации получаемой информации. • Отсутствие моделей работы мозга и организма помимо вычисли- тельной модели. • Проблема искусственного интеллекта. • Робототехника: Несоответствие развития вычислительных систем (алгоритмистики) и «железа» (мехатроники). • Энергетическая проблема (глобальный энергетический дефицит в рамках индустриального уклада). • Кризис экономики расширенного воспроизводства. Экономка расширенного воспроизводства и производство средств производства Экономика индустриальной фазы является экономикой расширенного вос- производства, основанной на постоянном углублении разделения труда, формой выражения которого является научно-технический прогресс. Ядром технологического уклада является производство средств производ- ства, которые связаны с вопросами «что производить» и «как производить». Индустриальная фаза работает на расширяющихся рынках конечных това- ров потребления. Соответственно, средства производства индустриальной эпохи должны производить массовые крупносерийные товары с возраста- ющей эффективностью. Глобальный экономический кризис – кризис эффективности капитала, свя- занный с ограничением рынков сбыта и исчерпанностью расширения спро- са как с точки зрения пространства, так и с точки зрения времени (кредит- ный кризис). С технологической точки зрения сегодняшний день характеризуется уско- рением смены продуктовых и упаковочных выражений научно-техническо- го прогресса, сокращением цикла смены продуктовых представлений раз- вивающихся технологий. Конвейерные производства и инновации в вертикально интегрированные корпоративные производственные структуры характеризуются длительны- ми жизненными циклами на рынках сбыта производимой ими продукции. А современные инновации связаны с внедрением новых технологий произ- водства продукции с коротким жизненным циклом. Поэтому основой технологического обеспечения инновационного проек- та становятся не материальные технологии производства, а технологии
  • 12. 12 производства новых решений и управления поведением потребителя и со- вершением выбора (когнитивные технологии). То есть управление инновационными процессами в постиндустриальном обществе на рубеже укладов есть управление на основе технологий управ- ления поведением выбора. Ключевой технологией управления текущего уклада являются когнитивные технологии – технологии управления поведе- нием и потребительским выбором. А цепочка добавленной стоимости как выражение разделения труда при производстве сменится замкнутым, локальным, самодостаточным про- изводством. Средства производства будущего, вероятно, будут удовлетво- рять этим требованиям. А ключевым критерием управления будет являться не эффективность, а своевременность. Инфраструктура будущего и рынки Технологии на новых принципах, преодолевающие технологические барьеры, являются ядром новой инфраструктуры. Рынки будущего будут возникать на новой инфраструктуре. Инфраструктура имеет се- тевой характер. Сетевая инфраструктура будущего изменит способ формирования рынков и доставки ценности до потребителя. Вместо модели цепочки добавленной стоимости, растянутой во вре- мени и пространстве, должна появиться модель получения ценности «здесь и сейчас». Технологическое ядро новой инфраструктуры должно сегодня отра- батываться на специализированных полигонах – выделенных про- странствах, где тестируются приложения новых технологий. Кроме того, могут быть использованы специализированные финан- совые инструменты (фонды) для поддержки стартапов и проектов, которые являются частью инфраструктуры будущего. Специализиро- ванные фонды необходимы по той причине, что традиционные финан- Технологические барьеры экономики и производства •Кризис глобализации в пространстве (рынки) и времени (кредитный кризис) •Кризисэффективности капитала •Кризисмассовогопроизводства •Рост нагрузки на природу и рост экологическихтребований •Освоение труднодоступных территорий, включая северные территории •Энергетический кризис Принципы производства и хозяйства будущего •Производствоединичногоизделия за цикл •Индивидуальноепроизводство •Быстрая разворачиваемость и сворачиваемость •Экологическая безопасность •Самодостаточность и локальность •Замкнутость цикла •Принципсвоевременности, а неэффективности Новые производственные технологии и экономика Смена инфраструктуры в области, занимаемой современной металлургией, в частности: • Переход к новым материалам («умные материалы», материалы с заданными свойствами, наноматериалы, нанонити,нанокерамика); • Развитиемеханохимии, как одной изверсий развития нанотехнологий. Смена инфраструктуры в области, занимаемой современным машиностроением, в частности: • Переход к так называемым «аддитивным технологиям»(3D-принтинг и т.д.); • Развитиепромышленной робототехники, то есть систем производства с искусственным интеллектом. Новые формы организации хозяйствования • Производствошаговой доступности (локальная генерация электроэнергии и тепла, локальноепроизводство, 3D-принтинг, «Интернет вещей»); • «Облачноепроизводство» (как альтернативный подход ); • Развитиевертикальныхкластеров, то есть, сложных взаимообусловленныхорганизованностей на территориях; • Изменениефинансовой системы, широкоеиспользованиеновыхфинансовыхтехнологий, такихкак «биржа технологическихукладов», «длинныеденьги».
  • 13. 13 совые инструменты не имеют базовых критериев оценки технологий ядра будущей инфраструктуры. Критерии НТИ: • Создание новой технологической инфраструктуры, основанной на но- вых принципах. • Использование нового технологического принципа или подхода (ис- следовательские фронты). • Преодоление существующих технологических проблем (барьеров) • Новая инфраструктура должна стать основной к 2035 г. • Новая технологическая инфраструктура дает возможность форми- рования большого числа рынков будущего (механизм формирова- ние «полигонов нового»). • Новая технологическая инфраструктура оказывает значительное влияние на классические отрасли . • Принципиальная возможность к реализации ядра технологий явля- ющуюся основой технологической инфраструктуры к 2035 году. • Наличие ключевых участников, включая научно-технологическую и предпринимательскую часть для создании новой индустрии.
  • 14. 14 Сценарный анализ развития робототехники Бахтияров О., Луковникова Н., Переслегин С., Разгуляев К., Хан Д. Постановка задачи Одним из ключевых трендов, оказывающих влияние на все области ИКТ, является кризис и смена архитектур информационной безопасности. Авто- матизированные системы, робототехника, системы управления в этих усло- виях требуют новых подходов и применения перспективной элементной базы. В связи с этим значительное место в анализе перспектив робототех- ники занимают перспективная элементная база на оптических и квантовых принципах, а также альтернативные системы и архитектуры информацион- ной безопасности. В целом актуальность темы «Робототехника» обусловлена двумя основны- ми причинами: • Развитием технологического пакета «ИКТ», что создает ряд новых возможностей как для компьютерного моделирования человече- ского интеллекта, так и для разработки искусственного интеллекта; • Углубленной проработкой, прежде всего, в Японии, социальных вопросов роботизации, в частности, изучение проблемы включения человекоподобных роботов (андроидов) в человеческое общество. Для России тема роботизации дополнительно весьма значима в связи с за- дачей перехода страны к 6-му технологическому укладу, что подразумевает необходимость развития безлюдных производств. Кроме того, не потерял и не потеряет своего значения основной вопрос робототехники: искусственный интеллект, как форма рефлексии естествен- ного интеллекта, сообщество роботов, как форма рефлексии человеческих сообществ. Исследование, однако, затруднено предельной интердисциплинарностью проблемы. С одной стороны, необходимо прогнозировать возможности развития сугубо инженерных решений в области привода, источников энергии, органов чувств и т.д., в том числе, с учетом возможностей созда- ния конструкционных материалов с принципиально новыми свойствами. С другой стороны, необходимо определить возможности – и пределы – решения математических, логических, семиотических, лингвистических задач, связанных с созданием искусственного интеллекта, понимаемого как некоторая совокупность алгоритмов.
  • 15. 15 Базовые тренды робототехники Главной особенностью технологического пакета «Робототехника» являет- ся крайняя неравномерность его развития. Значительные достижения ИT привели к ускоренному развитию машинного интеллекта. Уже созданы компьютерные системы, способные проходить тест Тьюринга и выигрывать шахматный матч у белкового чемпиона мира. Следует с уверенностью ска- зать, что граничный уровень «искусственного интеллекта» уже превзойден, и машины начали восхождение к «искусственному разуму». Можно спорить, будет ли эта задача решена за пять лет или за пятьдесят, но уже понятно, что она будет решена в обозримое время. В настоящее время мировая робототехника находится между стадиями ли- нейного автомата (гомеостата) и нелинейного автомата. Содержательное изменение ситуации произойдет с появлением компьютерных систем, спо- собных к общению с человеком на естественном языке, что, по мнению специалистов в ИКТ, произойдет в течение 5 – 8 лет. В то время как ИКТ-составляющая вырвалась вперед, механическая со- ставляющая «робота» (шасси, «привод», сенсоры) отстает, и отставание со временем лишь возрастает. Хотя удалось найти ряд адекватных решений, и даже создать робота-танцовщицу, робота-футболиста и, едва ли не робо- та-гейшу, «тело» робота продолжает оставаться дорогостоящим, не вполне надежным (ну, во всяком случае, начисто отсутствуют функции регенера- ции) и уступающим по своим функциональным возможностям человеческо- му телу. Маловероятно, что ситуация изменится даже с появлением нового поколения материалов. Механизм Самодвижущийся механизм Механическая саморегулируемая система Механическая регенерирующая система Искусственный организм Искусственный организм, способный к редупликации Искусственный организм, способный эволюции Техноорганика По этой схеме робототехника находится, в основном, на стадии механиче- ских саморегулируемых систем. Противоречие между ускоренным развитием ИКТ и замедленным развити- ем робомеханики может быть решено несколькими способами, например, отказом от человекоподобности робота, отказом от организменности ро- бота, переходом от роботов к робосистемам (базовый вариант), переходом к человеко-машинным системам. Каждый из этих способов создает свои трудности и порождает свои риски. Основным образцом, на который ориентированы робототехнические разработки, до сих остаются живые организмы. Моделируются спосо- бы перемещения (перемещение на механических аналогах конечностей, ползание,имитирующее передвижение змей, полет, имитирующий полет насекомых, медузообразные перемещения и использование аналогов
  • 16. 16 щупальцев осьминога), принятия решений человеком, ориентация организ- мов в пространстве и т.д. Интеллект робототехнического устройства моде- лируется как подобие человеческого интеллекта. Мультиагентные системы отражают стайное поведение и взаимодействие животных и людей. Если мы фиксируем такое положение дел, то в дальнейшем следует ожидать продвижение разработок: а) в рамках указанного тренда (назовем это трен- дом развития); б) в направлении принципиально новых решений, не имею- щих аналогов вокружающей среде и предыдущих технических решениях. Наконец, наиболее отстает гуманитарная робототехника: изучение соци- альных, философских, теологических, лингвистических, экономических проблем, связанных с созданием искусственного интеллекта и, в перспек- тиве, искусственного организма. Между тем, эти проблемы крайне важны, по крайней мере, для решения проблемы самоидентификации человека, человеческих сообществ, Человечества. Игнорирование их, по-видимо- му, приведет к социальным потрясениям, масштаб которых будет сравним с мировыми войнами. Отдельным направлением, отчасти гуманитарным, отчасти механическим, отчасти связанным с развитием ИКТ, отчасти связанным с проблемами вза- имодействия роботов и людей, является робопсихология. В настоящее вре- мя этой теме не уделяется должного внимания. Неизбежное будущее компьютерных технологий – переход от линейных ав- томатов к нелинейным и затем – к роботам, обладающим полным синдро- мом качеств, образующих «искусственный разум». Неизбежное будущее гуманитарной робототехники состоит в том, что она появится и начнет бурно развиваться, причем ее развитие окажет замет- ное влияние не только на остальные области робототехники, но также на философию, политику, искусство. Наиболее важной, по-видимому, станет проблема роботехнической эволюции естественных языков, что окажет воздействие, как на когнитивную, так и на социальную сферу. В изменениях в языках можно выделить группу, происходящую как след- ствие постановки технических требований к конструируемым системам, например: • Сокращение семантического спектра отдельных слов. • Определение четких правил построения контекста для выбора ва- рианта из семантического спектра. • Сокращение использования и разрыв ассоциативных связей. • Образование замкнутых групп арго. • Образование на одном языковом субстрате нескольких замкнутых групп по семантическим спектрам, вследствие чего возникает не- обходимость перевода «с русского на русский». • Проблема выявления и сравнения онтологем в пределах одного ес- тественного языка. Интересным выводом является «овеществление» информации. Вероятно, что на следующем этапе мы столкнемся не только с происходящим сейчас возрастанием количества информации, в большинстве своем мусорной,
  • 17. 17 но и с комплексом логистических проблем, характерных на данной стадии для транспортных потоков. Необходимость шин-переводчиков и их реаль- ное количество будут определять узкие места в переносе онтологем и иных структур из робототехнических систем, работающих со специализирован- ными арго. Важным параметром эффективности процессов будет время, затраченное на изменение структуры информации. Отсюда необходимость развития методов сравнения структур, развития теории структур в матема- тике, математической лингвистики. Другой вывод состоит в том, что даже квантовая криптография как над- ежный метод защиты передаваемой информации окажется недостаточен, но более надежен, чем обычные, поскольку методы взлома робототехниче- ских систем будут носить языковой, семантический характер, позволяя, ис- пользуя знакомый системе язык, задействовать ее иначе, чем предполагало предназначение. Можно предсказать появление такой области математики как вероятностная семантика, квантовая семантика естественного языка. Неизбежное будущее робопсихологии состоит в полном изменении наших представлений об информации, уход от шенноновского ее определения. После этого изменится наше понимание систем представления информации – в сторону единых форм такого представления для роботов и для людей. Робомеханика находится в кризисе, и поэтому неизбежное будущее для нее отсутствует, необходимо смотреть сценарные варианты. Сценирование робототехники Бизнес-сценирование рассматривает простейшую матрицу сценариев 2х2. В «норме» элементами этой матрицы являются «инерционный», «прорыв- ной», «реалистический» и «чудесный» сценарий. В условиях кризиса ве- роятность реализации инерционного и прорывного сценариев стремится к нулю, а реалистический и чудесный сценарии претворяются в симметрич- ные «правый» и «левый». В настоящее время нет никаких оснований диагностировать кризис робо- тотехники, но такой кризис может быть спровоцирован внешними по отно- шению к этой дисциплине обстоятельствами, например, войной. Инерционным сценарием является развитие робототехники, как бизнес-на- правления («Золотая клетка»). Движущей силой сценария являются интере- сы бизнеса. Роботы и роботизированные устройства навязываются потреби- телю (как сегодня айфоны). Создается товарная линейка, сегментированная
  • 18. 18 по возрастам, социальным группам, образованию и т.д. Выделяется но- вый «богатый класс», включающий производителей робототехнических устройств: US-Robots сменяет Apple и Microsoft. Такой сценарий с неизбежностью тормозит неизбежный переход компью- терных систем от искусственного интеллекта к искусственному разуму. Его главным достоинством, как и главным недостатком является привя- занность к современной картине человеческого общества – глобализации и мировому рынку. Отрицанием инерционного – прорывным сценарием является «Великая этическая революция». В этом сценарии робототехника развивается, пре- жде всего, как интеллектуальное направление. Роботы рассматриваются, сначала, как искусственные исследовательские среды, затем – как рефлек- тивное зеркало человека и Человечества. В этом сценарии происходят си- стемные изменения форматов жизни, мысли и деятельности, человеческих практик. Направление требует активного развития гуманитарной робото- техники и робопсихологии, может рассматриваться, как форма постинду- стриального фазового перехода. Базовой проблемой сценария является отсутствие акторов, политически и экономически значимых сил, заинтересованных в его реализации. Реалистическим является сценарий развития робототехники под жестким государственным контролем в военных целях и в целях обеспечения без- опасности («Военные боевые машины»). Этот сценарий уже реализуется через концепцию беспилотных летательных аппаратов, неизбежны и безэ- кипажные танки, роботы-пехотинцы и т.д. Движущей силой являются сило- вые ведомства. Базовой проблемой сценария является безработица среди высококвали- фицированных военных, а также создание общества тотального киберне- тического контроля. При этом нужно учесть, что точно описать и запро- граммировать требования к такому контролю не удастся. В качестве чудесного следует рассматривать сценарий «Техноной» с пре- имущественным развитием роботов-сред: исследовательской, социальной, обучающей. Понятно, что у чудесного сценария акторов быть не может, и вероятность его реализации мала, но не равна нулю. В условиях кризиса развитие робототехники ведет к двум сценариям: «пра- вому» сценарию «Шанс» и «левому» сценарию «Космос». В первом из них робототехника оказывается инвестиционной нишей, не занятой ведущими державами и дающий шанс на обретение технологического лидерства госу- дарствами с высоким интеллектуальным, но сравнительно низким техноло- гическим развитием, например, Россией. В этом сценарии робототехника рассматривается, как локомотив перехода от 4-го к 6-му технологическому укладу. В сценарии «Космос» вместо конкуренции на Земле разворачивается зна- чимая экспансия (космос, океаны), в которой широкое применение получа- ют роботы и человеко-машинные системы.
  • 19. 19 Человеко-машинные системы будут развиваться в двух очевидных направлениях – киборгизации людей и создания все более и более сложных и «встроенных» интерфейсов между человеком и роботами. По-видимому, между киборгами и интерфейсниками возникнет серьезный конфликт. Не следует, впрочем, относится к развитию робототехники трагически. Речь идет о коэволюции, причем именно благодаря рефлексивному зерка- лу роботов человек не только останется человеком, но даже станет более человеком, чем в предшествующей истории. Вполне очевидны прогнозы распределенного робот, распределенного че- ловеко-робота, роя, жидкого робота, робота-среды. Менее очевидны кон- цепции робота-языка и робота-знания (воплощенной гносеологемы).
  • 20. 20 Технологическая инициатива Квантовые коммуникации Глейм А., Разгуляев К., Хан Д., Яныкина Н. Актуальность Квантовые коммуникации как область технологического прорыва Развитие инфраструктуры квантовых коммуникационных является отве- том на необходимость поиска принципиально новых подходов к архитекту- ре криптографических и информационных систем в свете новых вызовов, связанных со структурными проблемами представления информации в гло- бальной системе управления и безопасности: • Число разработчиков уникальных форматов представления ин- формации и специальных, несовместимых друг с другом программ для ее обработки, хранения, сжатия и т.д. растет год от года. • Большое количество копий, зачастую одной и той же информации, у огромного количества пользователей. • Ограниченное время работоспособности носителей информации. • Угрозы доступности информации, связанные с воздействием ан- тропогенных, техногенных и стихийных факторов. • Применение неправильно сформированной двоичной логики при построении современного парка вычислительных машин. • Каждый «приемник» в существующей системе телекоммуникации стремится стать локальным хранилищем и обработчиком информа- ции, или, как минимум ее ретранслятором. • Применение алгоритмов сжатия с потерей информации, что явля- ется прямым следствием неумения работать с файлами большого объема. • Результат работы ЭВМ считается вероятностной величиной. Барь- ер ошибок BigData. Сегодня в России существует запрос на обновление элементной базы, при- менение фотоники и квантовых технологий в высокотехнологичных отра- слях и готовность к смене технологической инфраструктуры в ближайшие 5-7 лет. Большой задел в области квантовых технологий и фотоники в Рос- сийской Федерации позволяет ставить и решать в среднесрочной перспек- тиве задачу технологического превосходства в области систем управления между сложными объектами: • Транспортные системы (автотранспорт, морские и воздушные суда, железнодорожный транспорт).
  • 21. 21 • Инфраструктура умного города и интернета вещей. • Робототехника. • Телекоммуникационная инфраструктура с повышенным уровнем безопасности (государственный сектор, финансовый сектор, кор- порации). • Спутниковые системы связи и управления. Квантовые протоколы обмена информацией являются средствами, раз- работанными на основе квантовой теории информации и обладают повы- шенной защищенностью от применения средств пассивного наблюдения за трафиком вычислительных сетей и частично криптоанализа. На данный момент происходит конвергенция квантовых технологий, ИКТ, биотехнологий и когнитивных технологий. В будущем такая конвергенция позволит квантовым технологиям стать инфраструктурными технология- ми для новых систем управления, передачи и обработки данных. Переход от электроники к фотонике как содержанию инфраструктурной технологии предполагает использование особых свойств света в сложных системах внутри технических объектов (например, транспорт), в биосовместимых си- стемах, интегрированных с человеком (например, при создании оптических нейронных интерфейсов). Одним из ключевых требований к таким системам управления является тре- бование глобальной информационной безопасности, так как от этого зави- сит жизнедеятельность управляемых ими систем. Последние события в области информационной безопасности ставят но- вые требования к системам коммуникаций на разных уровнях: программ- ном, физическом, социальном. Очевидно, что существующие технологии и стандарты не удовлетворяют современным требованиям и будут в скором времени заменены. К актуальным примерам кризиса современной системы информационной без- опасности и грядущей смены применяемых в ней технологий можно отнести: 1. Тесные связи телекоммуникационных, ИКТ компаний, а также ком- паний, обеспечивающих системы безопасности, с западными спец- службами. 2. Тотальные взломы и внедрения в правительственные и частные си- стемы передачи информации. 3. Обнаружение вирусов Stuxnet, Duqu, Flame и др., используемых как кибероружие. 4. Первые хакерские взломы автомобильных электронных систем; 5. Дело Э.Сноудена. 6. Проект создания внутриевропейской коммуникационной сети. 7. Проект создания защищенного государственного сегмента интер- нета в России.
  • 22. 22 На социально-организационном уровне существуют следующие проблем- ные места: • Сбора и анализа индивидуальной информации; защиты частной ин- формации, защищенность индивида от крупных акторов (государ- ство, корпорации). • Кому принадлежит и где хранится информация и интеллектуальная собственность. • Управление информационной средой и криптографией в условиях почти полной доступности всей информации и наличия почти пол- ной информации обо всех объектах и событиях. Суть проблемы кроется в технологических факторах риска, содержащихся в самом подходе к обеспечению информационной безопасности, базовый постулат которого следующий: расшифровка криптографических ключей ве- личиной от 1024 бита и более на ЭВМ занимает время, значительно превы- шающее срок актуальности информации. Тем не менее, безопасность зашиф- рованных с использованием таких ключей систем не является абсолютной и связана напрямую с вычислительными возможностями криптоаналитика. Уже сообщается об успешном съеме данных, зашифрованных при помощи криптографического ключа стандарта RSA длиной 768 бит. От шифрования ключом длиной в 1024 бит предстоит отказаться в ближайшее время. Вычисления, основанные на законах квантовой механики или процессы манипулирования квантовой информацией могут быть гораздо (экспо- ненциально) быстрее и эффективнее, чем для классической информации. Уже продемонстрирована возможность эффективного применения кванто- вого алгоритма факторизации чисел (алгоритма Шора) при помощи кванто- воговычислителядлявзломакриптографическихсистемсоткрытымключом со скоростью, близкой к скорости шифрования, сделав такие системы бес- полезными. Еще несколько лет назад создание квантового компьютера представлялось невозможным. Однако квантовая вычислительная система канадской ком- пании D-Wave, насчитывающиая 500 кубит, является коммерческим про- дуктом, поставка которого осуществлена в NASA и Google. Таким образом, в ближайшее время использование классических крип- тографических шифров не сможет обеспечить конфиденциальности ин- формационного обмена и становятся актуальными вопросы поиска других шифровальных криптографических систем. Альтернативой классическому шифрованию являются системы квантовой криптографии. Процесс отправки, передачи и приема информации выпол- няется физическими средствами, в частности, при помощи фотонов в лини- ях волоконно-оптической связи, а подслушивание может рассматриваться как измерение физических объектов — носителей информации. Принципиально применение квантовых технологий связано с двумя сце- нариями. Инерционный сценарий связан с невозможностью сохранения темпов роста производительности современной вычислительной техники в рамках существующей электронной компонентной базы, что может обес- печить применение фотоники.
  • 23. 23 Структурный сценарий подразумевает под собой смену архитектур ИКТ, а также технологических платформ в сложных устройствах и системах (ав- томобиль, компьютер самолет и др.), использующих вычислительные воз- можности ИКТ на новых принципах, основанных на использовании кванто- вых технологий. Инерционный сценарий подразумевает дальнейший рост производитель- ности процессоров, пропускной способности каналов связи и т.д. при со- хранении существующих архитектур и стандартов, продвигаемых крупными игроками на рынке и делающих невозможным появление принципиально иных устройств, использующих альтернативные свойства квантовых тех- нологий. В ситуации доминирования сложившейся парадигмы ИКТ основными драй- верами развития квантовых технологий является тренд big data, который приобретает характер накопления, хранения, структурирования и анализа больших объемов данных в разных областях от медицины до государствен- ной безопасности, в частности разведданных, а также разворачивающееся освоение ближнего космоса государственными системами вооружений. Кроме того, в России и в мире запускаются крупные системные и инфра- структурные проекты (в военной сфере, биомедицине и др.), требующие значительной производительности и безопасности при обработке и пе- редаче данных. Базовым путем решения данных задач является переход от электроники к оптоэлектронике и применению квантовых технологий. Для перехода к квантовым технологиям информационной безопасности как инфраструктурной технологии в целом готова как материально-техни- ческая база (новые материалы, производственные технологии, элементная база), так и инфраструктурная и экономическая (устаревание существу- ющих техплатформ и приближение к срокам их смены, скорое достиже- ние пределов развития электроники, готовность бизнеса к новым рынкам). По экспертным оценкам переход на квантовые системы безопасности бу- дет совершен в ближайшие 5-8 лет. Проблемными зонами в данном сценарии являются ряд критических тех- нологий, требующих доработки, а также необходимость интеграции новых технологий и разработок в имеющуюся инфраструктуру ИКТ (линии связи, приемо-передающие устройства и т.д.). Прорывной сценарий развития квантовых технологий предполагает экс- плуатацию уникальных свойств квантовых технологий. Проведение концеп- туальных исследований в области аналоговых моделей, использования ког- нитивного и бионического подхода при конструировании систем ИКТ могут привести к созданию альтернативной архитектуры вычислительных систем и сетей, в том числе, в пользу отказа от универсальных и централизованных устройств. Данный сценарий предполагает широкое развитие автономных замкнутых систем, развитие IoT (Интернет вещей) и трансформация в ав- тономные смарт устройства, развитие систем искусственного интеллекта. В связи с этим проект «Квантовые коммуникации как основа глобальной информационной безопасности» может стать драйвером развития мно- гих высокотехнологичных отраслей. Решение задачи создания квантовой
  • 24. 24 информационной инфраструктуры является проектом национального мас- штаба, отвечающим на вызов информационной безопасности всего госу- дарства. Проект охватывает несколько отраслей промышленности: произ- водство оптических и электронных компонент, измерительных устройств, сенсоров, устройств проводной и беспроводной связи, спутниковых сис- тем, устройств защиты информации. Цели и ожидаемые результаты Целью проекта является создание к 2025 году в России информационной инфраструктуры нового поколения, основанной на принципах квантовых коммуникаций, предоставляющей продукты и сервисы, которые обеспе- чивают новое качество в области передачи, обработки и защиты данных, с суммарным объемом 3 трлн. рублей в год. Результатом реализации проекта будет являться достижения следующих эффектов: • Создание программно-аппаратных комплексов квантовой рассыл- ки криптографического ключа, функционирующих в существующих линиях оптической связи телекоммуникационного стандарта. • Создание систем квантовой рассылки криптографического клю- ча для безопасного обмена данными по беспроводным, в том чи- сле спутниковым, линиями связи, и их сопряжение с устройствами позиционирования. • Разработка и утверждение сетевых протоколов взаимодействия устройств квантовых коммуникаций. • Разработка и утверждение модели интеграции квантовых коммуни- кационных устройств в существующую инфраструктуру информа- ционных сетей. • Создание квантовой информационной инфраструктуры для предо- ставления сервисов и услуг безопасной связи на площадках ключе- вых телекоммуникационных операторов. Технологические барьеры информации •Применение двоичной логики и вычислительного принципа при построении современного парка машин •Результат работы ЭВМ считается вероятностной величиной. Барьер ошибок BigData •Кризис информационной безопасности •Число уникальных форматов и несовместимых программ растет год от года •Большое количество копий одной и той же информации у огромного количества пользователей •Ограниченное время работоспособности носителей информации •Угрозы доступности информации, связанные с антропогенными, техногенными и стихийными факторов •Каждый «приемник» стремится стать хранилищем и обработчиком информации, или, как минимум, ее ретранслятором •Применение алгоритмов сжатия с потерей информации Принципы квантовых технологий •Квантовая запутанность •Передача состояния вещества •Выделениеинформации на приемной сторонетолько той станцией, которая находится в запутанном состоянии с передающей; •Невозможность несанкционированной передачи информации троянскими программами в линиюсвязи сэффектом запутанности; •Возможность реализации передачи информации сигналами, содержащими толькоединицыили только нули; •При объединении суказанным вышеметодом сжатия информации возможна реализация телекоммуникационныхсистем с минимальным объемом передаваемой информациии надежным восстановлением или заменой любых элементов системы Квантовыетехнологии Квантовые коммуникации Квантоваякриптография;Квантоваятелепортация;Сверхплотное кодирование;Квантовыйимпринтинг Квантовые вычисления Квантоваяпамять;Оптические твердотельные технологии;Работа сбазами данных Квантовое сверхразрешение Распознавание образов
  • 25. 25 • Создание технологий производства элементов квантовых вычисли- тельных устройств. • Развертывание индустрии высокоточных и высокопроизводитель- ных оптических и электронных компонентов, используемых при со- здании квантовых коммуникационных устройств и сетей. • Переподготовка гражданских и военных специалистов в области информационной безопасности и компьютерных сетей. Инфраструктура квантовых коммуникаций Основные задачи Создание в национальном масштабе инфраструктуры коммуникаций и ин- формационной безопасности, основанной на новых квантовых методах, требует решения следующих задач: 1. Выполнение научно-исследовательской и опытно-конструкторской программы в части: • ­разработки систем квантовой криптографии для волокон- но-оптических линий связи и открытого пространства; • ­организации многоузловых квантовых коммуникационных сетей; • ­разработки внутренних сетевых протоколов для квантовых коммуникаций; • ­разработка протоколов взаимодействия систем квантовых коммуникаций с существующей сетевой инфраструктурой; • ­разработки методов квантового кодирования и обработки информации квантовыми методами; • ­разработки новых методов манипуляции квантовыми носи- телями информации и устройств на их основе (в частности, источников и приёмников однофотонного излучения). 2. Стандартизация и сертификация квантовых коммуникационных си- стем. 3. Ввод в эксплуатацию новых промышленных мощностей для про- изводства прецизионных оптических и электронных компонентов и сборки устройств квантовых коммуникаций. Инфраструктура квантовых коммуникаций Новые рынки Рынок устройствнаквантовых принципах Оператор квантовойсвязи Сервисы Области применения Робототехника Транспорт Связь Информационнаябезопасность Интернет вещей
  • 26. 26 4. Трансляция результатов научных исследований путём интеграции квантовых коммуникаций в существующую инфраструктуру инфор- мационных сетей и компьютерных систем. 5. Научно-прикладное сопровождение новых производственных мощ- ностей и конечных пользователей. 6. Подготовка кадров высшей квалификации для объектов новой ин- дустрии: лабораторий, производства, сервисных предприятий. 7. Переподготовка специалистов по дополнительной специальности «Квантовая информатика и коммуникации». 8. Финансовое обеспечение реализации программы. Ключевые участники и их роли Создание новой индустрии потребует вовлечение следующих групп участ- ников: • Координация проекта: Университет ИТМО. • Исследователи и разработчики: Университет ИТМО, НИЦ «Курча- товский институт», СПбГУ, МГУ им. Ломоносова, Институт инфор- матики АН РТ, КазНЦ РАН, МГПУ). Их задача – разработка и сопро- вождение устройств квантовых коммуникаций. • Производство: (ООО «Квантовые Коммуникации», ЗАО «Би Питрон», ОАО «Ленполиграфмаш») – промышленное производство оптиче- ских и электронных компонент, сборка квантовых коммуникацион- ных систем. • Интеграторы ( ООО «Квантовые Коммуникации», ООО «Дигитон») – трансляция результатов разработок конечному потребителю. • Телекоммуникационные операторы (ОАО «Ростелеком», ОАО «МТС», корпорация «General satellite») – апробация сервисов, интеграция квантовых коммуникаций в существующую инфраструктуру инфор- мационных сетей. • Разработчики спутниковых систем связи (ОАО Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнёва). • Высшие учебные заведения (Университет ИТМО, СПБГЭТУ, СПбПУ, МГУ им. Ломоносова, СПбГУ, КФГУ и т.д.) – подготовка научно-тех- нических кадров высшей квалификаций. • Разработчики программного и аппаратного обеспечения и элемент- ной базы (Ассоциация производителей программного обеспече- ние НП «РУССОФТ», ЗАО «МЦСТ», ОАО «ИНЭУМ им. И.С. Брука», ЗАО «Эльбрус-2000»). • Спецслужбы и военные организации (Служба специальной связи и информации Федеральной службы охраны Российской Федера- ции, Федеральная служба безопасности РФ). • Технологические брокеры и институты развития (РВК, Ernst & Young, Сколково)
  • 27. 27 Рыночные перспективы В 2013 году объем мирового рынка программных средств безопасности вырос до 19,9 млрд долл., что на 4,9% больше, чем в 2012 году. В 2013 году угрозы безопасности демократизировались. Вредоносные программы и инфраструктура для их применения теперь легко доступны. Осознание недостатков традиционных подходов к обеспечению безопас- ности привело к повышению роли бизнеса в принятии решений о закупке средств безопасности, что оказывает как положительное, так и отрица- тельное влияние на доходы производителей, отмечают аналитики. По оценкам Markets and Markets, объем мирового рынка кибербезопасности в 2011 году составил $63,7 млрд. По оценке ASDReports, в 2014 году этот показатель достиг $77,7 млрд. Процент роста составляет в среднем 11,8%. Ключевыми игроками сектора кибербезопасности стали Cisco Systems, Check Point Software Technologies, «Лаборатория Касперского», Fortinet, IBM, CA Technologies, McAfee и Symantec. Рост киберпреступности стимулирует рост рынка решений по обеспечению кибербезопасности. Например, создание вируса Stuxnet или кибератака на Saudi Aramco, которая лишила рабочих мест 30 тыс. человек, стали при- чиной роста актуальности вопроса национальной безопасности. Кибер- преступность становится популярным средством сбора разведывательной информации и создания политической активности, следовательно, коли- чество атак продолжит расти. По прогнозу MarketsandMarkets, в период с 2012 по 2017 гг. мировой рынок кибербезопасности будет расти в сред- нем на 11,3% и к концу рассматриваемого периода достигнет $120,1 млрд. На отечественном рынке средств сетевой безопасности существует много флагманских разработок. В отличие от других рынков приложений, сегмент сетевой безопасности в России не контролируется полностью западными вендорами. Российские разработки успешно выдерживают конкуренцию западным решениям по части функциональности и стоимости внедрения. Прогнозируемый высокий рост рынка сетевой безопасности и наличие на отечественном рынке большого количества специализированных реше- ний указывает на большой потенциал для экспорта.
  • 28. 28 Наибольшие объемы поставок средств защиты информации приходятся на силовые ведомства РФ, а также ведущие министерства, такие как ФНС, ФТС, банковская сфера, и ряд других. Главным сегментом в настоящее вре- мя является формирование ведомственных облачных структур. Рынок средств защиты информации традиционно считается по двум осно- ваниям: • исходя из общей стоимости поставленных продуктов и услуг; • исходя из показателей количества внедренных средств защиты; По данным компании Infotecs в 2014 году ожидается поставка более 5500 тысяч продуктов VipNet (характерный для средств сетевой защиты про- дукт), на 18% больше по сравнению с 2013 годом [9]. На рубеже 2015-2017 годов среднегодовые темпы роста рынка составят около 13% в год. Наибольший рост (27%) приходится на азиатские страны и, особенно, на США, занимающие лидирующее положение на данном рынке (70,6% от глобального рынка по состоянию на 2012 год. Темпы роста рынка в США и странах других странах Северной и Южной Америки составят 11%, темпы роста рынка в Европе составят 8%. В конце 2017 года ожидается создание более 1 млн. новых защищенных телекоммуникационных линий во всем мире. Стремительные темпы роста рынка ожидаются в Китае. В 2014 году ко- личество индивидуальных и коллективных средств защиты, установленных на предприятиях Китая, составит более 350 тысяч. На рубеже 2015-2017 годов темпы роста китайского рынка составят не менее 25%. Доля китай- ского рынка собственных средств защиты информации в целом невелика и составляет в общем объеме продаж составляет не более 2%, импортные поставки в Китай средств защиты достигают 79%. К 2020 году общий объем рынка ожидается между 70 и 100 млрд долларов США. Ключевые характеристики и области применения защищенных ин- формационно-телекоммуникационных систем различных стран к 2020 году будут существенно пересекаться, стирая различия между требованиями к защите информации и применяемым технологиям, большой вклад будут вносить квантовые технологии. 70% общего количества продаж услуг в области защиты информации в 2013 году приходится на США, Россию, Китай, Корею и Германию. Ключевые игроки-компании (по состоянию на 2011 год более 90% рынка средств защиты информации новых типов): • IBM; • Cisco; • Nokia; • Motorolla; • Samsung; • Фактор-ТС (Россия)
  • 29. 29 • Университет ИТМО (Россия) • Санкт-Петербургский государственный электротехнический уни- верситет (Россия) • Квантовые коммуникации Инновационный потенциал Разработки в области квантовых коммуникаций ведутся по нескольким основным направлениям, каждое из которых обеспечивает создание уни- кальных продуктов и услуг, демонстрирующих новое качество и имеющих широкий спектр применений в различных отраслях. Основные направления развития продуктов данного рынка связаны с со- зданием: • квантовых линий связи; • квантовой криптографии; • облачных инфраструктур для информационного обмена; • квантовых вычислительных систем; Главные усилия ведущих производителей и потребителей средств защиты информации связаны с развитием концепции единого информационно- го пространства планеты в целом и защищенных от типовых воздействий средств создания информационно-телекоммуникационных систем. Предполагается массовое внедрение в РФ начиная с 2016 г. В США в насто- ящее время эксплуатируются коммерческие протоколы BB84, B92, прото- кол Экерта и ряд протоколов военного назначения. Разработка планов запуска спутников квантовой связи уже началась в Ка- наде, Японии и Европейском Союзе. Спутники cмогут безопасно переда- вать цифровые ключи с помощью элементарных частиц благодаря «кванто- вой запутанности», что позволяет двум связанным частицами влиять друг на друга даже если они находятся на разных концах галактики. Канадское космическое агентство работает над своими планами кванто- вого шифрования и создания научного спутника, в то время как Европей- ский Союз совместно с китайской Академией Наук тестируют квантовое распределение межконтинентального ключа. Европейский союз также про- должает работать над использованием космической станции для передачи квантового ключа между наземными станциями, отстоящими друг от друга на 870 миль (1400 км). 1. Системы квантовой рассылки криптографического ключа вопло- щают новый подход к организации информационной безопасности, альтернативный математическому шифрованию. Их эффективность определяется фундаментальными законами физики и не зависит от вычислительных возможностей криптоаналитика. Преимуще- ство перед мировыми аналогами достигается за счёт применения разработанного в России метода формирования квантового канала на боковых частотах (SCW QKD), реализующего в себе лучшие ка- чества других схем (сравнение приведено в таблице).