«На Форуме микроэлектроники мы покажем прототип 50-кубитного квантового компьютера»

Президент Российской академии наук Геннадий Красников — об отечественных открытиях и разработках в сфере создания технических систем будущего

Российские ученые создают разработки мирового уровня. В частности, на Форуме микроэлектроники покажут прототип отечественного 50-кубитного квантового компьютера и устройства энергонезависимой памяти. Об этом в интервью «Известиям» сообщил президент РАН Геннадий Красников. Также он рассказал о достижениях в сфере доверенных технологий, новых архитектурах российских микропроцессоров, нейроморфных компьютерах и биоэлектронике.

«Микроэлектроника в России развивается широким фронтом»

— Геннадий Яковлевич, скоро 10-й Форум микроэлектроники. Станет ли юбилейное мероприятие прорывным для нашей науки?

— И организаторы, и участники тщательно готовятся к этому событию. Будет представлен целый спектр отечественных достижений мирового уровня. К примеру, на форуме мы покажем прототип 50-кубитного квантового компьютера на ионной платформе. Его разработали в Физическом институте имени Лебедева РАН. Другая новинка — это устройства энергонезависимой памяти, созданные в НИИ молекулярной электроники. Много инноваций будет в получении сверхчистых материалов, электронном машиностроении, доверенных технологиях.

Будут также представлены достижения в создании новых, «не-фоннеймановских» вычислительных архитектур. Их внедрение даст ускорение в обработке больших объемов данных, системах искусственного интеллекта.

Вместе с тем многие коллективы не раскрывают своих карт заранее. Поэтому ожидается много сенсаций.

— Насколько представительным будет форум?

— Заявленный формат — это объединение многих тем. В том числе в рамках форума пройдут мероприятия с участием представителей власти, науки и бизнеса. На них рассмотрят меры для организации опережающих темпов развития российской микроэлектронной отрасли. Также будут многочисленные тематические пленарные заседания и круглые столы.

Кроме того, на форуме будут работать 13 научных секций. Каждая из них по своему уровню сопоставима с крупной научно-практической конференцией. Всего заслушают более 1 тыс. докладов. Одновременно свыше 140 организаций, высокотехнологичных компаний и других участников расскажут о своих достижениях в рамках выставочной программы.

В целом в форуме примут участие более 3 тыс. человек. Также в его рамках пройдет Школа молодых ученых и несколько предконференций.

— Какие ориентиры заданы в отечественной микроэлектронике?

— Отрасль должна стать технологически независимой. Чтобы добиться этого, государство вкладывает в эту сферу значительные средства. Сейчас микроэлектроника в России развивается широким фронтом. Значительные усилия направлены на создание электронного машиностроения, автоматизированных линий производства, которые в дальнейшем помогут развернуть изготовление продукции. Другое важное направление — это создание новых технологий и особо чистых материалов для микроэлектронной промышленности.

Важно отметить создание «чистых комнат». Это огромные производственные пространства с жестким контролем нежелательных примесей. Такая инфраструктура необходима для изготовления современной микроэлектроники.

Расходы на создание «чистых комнат» — сотни миллиардов рублей. Поэтому в масштабах страны их требуются единицы. Но вокруг таких предприятий группируются другие высокотехнологичные производства. Подобные кластеры сформировались в Зеленограде, Санкт-Петербурге, Воронеже. Будут развиваться и в других городах.

— Станет ли микроэлектроника драйвером для других отраслей?

— Чтобы обеспечить окупаемость, микроэлектронное производство должно работать безостановочно 24 часа в сутки без выходных. Поэтому нужна вспомогательная промышленность. В частности, изготовление компонентов и материалов, чтобы гарантировать бесперебойное снабжение. Важно также создавать стратегические запасы ресурсов. С другой стороны, нужно выстроить сбыт, для чего следует удлинять производственные цепочки — развивать наукоемкие предприятия, которые используют микроэлектронику в более сложных переделах.

Таким образом, развитие отрасли способствует росту и в других высокотехнологичных сферах. Однако, чтобы добиться этого, как показывает опыт других стран, нужны преференции и льготы. Например, в Европе, когда строится фабрика микрочипов, власти выделяют на ее поддержку средства, исходя из расчета — около €1 млн на одно новое рабочее место.

«Копировать технологии в современной микроэлектронике — это как пытаться воспроизвести отпечатки пальцев»

— В нашей стране достаточно научной базы для рывка в микроэлектронике?

— Во многих направлениях российские ученые добиваются результатов мирового уровня. Кроме того, у нас сильные научные школы. Об этом свидетельствует то, что многие наши специалисты сегодня работают за рубежом, занимают ключевые посты в научно-исследовательских центрах по всему миру.

Другое дело, что долгое время у нас не уделялось должного внимания внедрению научных разработок в промышленность. Многие процессы в этой сфере были переданы на аутсорсинг в другие страны. Сейчас накопленные пробелы закрываются, и мы уже чувствуем серьезные изменения.

— Что ограничивает развитие микроэлектроники в нашей стране?

— Главное — это малый размер рынка, что приводит к росту издержек и удорожанию продукции. Для современной микроэлектронной промышленности необходимы большие размеры рынка — и иногда одной страны для этого недостаточно. Решить проблему увеличения рынка можно, объединяясь в экономические союзы. К примеру, в рамках БРИКС+.

Во-вторых, нужна государственная защита отрасли. Например, пошлины на импорт, субсидии, госзаказы, льготное кредитование, разные налоговые послабления. Помимо прочего, если товар усиливает технологическую независимость страны, то для его поддержки можно включать нерыночные механизмы.

В-третьих, нужно иметь в виду, что копировать технологии в современной микроэлектронике — это как пытаться воспроизвести отпечатки пальцев. Один к одному — очень сложно. Поэтому копирование — это не стратегический путь. Тем более что уровень жизни и условия труда в нашей стране не позволяют создавать товары с минимальной стоимостью и нужно выигрывать, внося в продукцию значительный интеллектуальный вклад.

«Базы данных — это как природные ископаемые, национальное достояние каждой страны»

— Какие образцы отечественной продукции востребованы в мире?

— Таких областей много. Например, у российских компаний традиционно неплохие позиции в силовой электронике, системах с повышенным уровнем информационной защиты, разработке софта и машинном обучении.

Также есть хорошие наработки в проектировании микропроцессорной архитектуры. Правда, чтобы делать современные суперкомпьютеры, нужны чипы с топологией 5 нанометров и меньше. В этом аспекте мы отстаем, но зато наши алгоритмы дают выигрыш в производительности.

— Сколько суперкомпьютеров нужно российской науке?

— Таких мощностей всегда не хватает, но это — нормально. Современные базы данных — это как природные ископаемые, национальное достояние каждой страны. К таким банкам чувствительной информации относятся, например, сведения о здоровье людей, генетические коллекции, данные о минерально-сырьевой базе... Планомерное накопление, надежная защита и результативная обработка этих баз данных (в том числе с помощью искусственного интеллекта) позволит кратно увеличить богатства государства.

При этом считается, что каждые десять лет производительность для обработки информации необходимо увеличивать в тысячу раз. Такой ритм мы поддерживаем.

— В этом помогают альтернативные вычислительные системы?

— Отрасль развивается по определенным правилам, которые отражены в дорожных картах. Как минимум на 15 лет вперед мы понимаем, какие могут появиться возможности и какие интегральные схемы в конечном итоге будут давать выигрыш для суперкомпьютеров.

Существуют разные подходы — к примеру, квантовые вычисления. Их в нашей стране реализуют на разных платформах — есть ионные платформы, платформы на нейтральных атомах, фотонные платформы и другие.

Мы внимательно изучаем такие возможности. Но в ближайшей перспективе они не заменят классический компьютер и будут эффективны в качестве приложений для определенных видов вычислений. Говорить об альтернативе традиционной электронике рано, но ученые ищут синергию между классическими и новыми подходами.

— Можно то же самое сказать про биоэлектронику?

— Возьмем, к примеру, нейроморфные компьютеры. Они имитируют работу мозга, но в основе их работы — те же микрочипы. При этом 40% площади современных микропроцессорных систем занимают компоненты памяти. Поэтому энергонезависимые виды памяти, о которых шла речь выше, — один из перспективных элементов для таких систем.

Можно также отметить, что большие работы ведутся в исследовании новых материалов, которые можно использовать как буферы — между неорганической электроникой и органикой. Так, у нас ведутся исследования, где выращивается мозговая ткань, исследуются ее возможности. Или, например, выращивается мышечная ткань, которая позволяет испытывать воздействие лекарственных веществ на доклиническом этапе.