Мы продолжаем тему направлений, по которым будут развиваться IT-технологии в обозримом будущем. Своим видением ситуации с нашим порталом поделился один из ведущих экспертов Новосибирска в этой области - замдиректора Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН и член совета директоров НП "СибАкадемСофт" Юрий Михайлович Зыбарев.

– Юрий Михайлович, практически во всех прогнозах технологического развития человечества немало внимания уделяется IT-технологиям. Видимо, это не случайно.

– Совершенно верно. Информационное общество и экономика знаний, о которых раньше говорили футурологи, сегодня становятся одним из основных источников долговременного устойчивого развития экономики и общества. Эксперты сходятся в мнении, что основу грядущего 6-го технологического уклада (той самой «экономики знаний») составит технологическая среда, которая будет базироваться на т.н. NBIC-конвергенции (развитии и взаимовлиянии информационных технологий, биотехнологий, нанотехнологий и когнитивной науки). То есть, Интернет становится не просто быстро развивающимся субъектом экономики, но и одним из ее базовых инструментов. Поэтому, когда мы начинаем рисовать картину развития цивилизации в ближайшие десятилетия, без Интернета и IT-технологий не обойтись.

– Интернет не только меняет нашу жизнь, он и сам динамично развивается. Является ли это развитие хаотичным или можно говорить о каких-то векторах?

– IT-технологии развиваются быстро, но отнюдь не беспорядочно. Если говорить об Интернете, то можно говорить о двух основных направлениях, по которым идет это развитие. Первое – это развитие самих сетей. Само «рождение» Интернета как глобальной компьютерной сети, произошло в 1983 году, в результате разработки и внедрения семейства протоколов TCP/IP. Первый (ТСР – Transport Control Protocol) отвечает за то, как представлены данные в сети, а второй (IP – Internet Protocol) определяет, как данные отправляются и как доставляются. Именно на основе этих протоколов стали работать локальные сети, которые стали быстро расти. А с начала 1990-х они стали опираться на выделенные каналы связи, и мы можем говорить о том, что Интернет стал настоящей глобальной информационной сетью планетарного масштаба.

Технологии связи не стояли на месте. На протяжении 1990-х – начала 2000-х годов развивались и сотовая телефония, и технология передачи данных по радиоканалам (Wi-Fi). Но это развитие шло параллельными путями.

А в середине «нулевых» произошла интеграция: возможность работы в Интернет стала неотъемлемой функцией смартфонов, планшетов и прочих мобильных «девайсов». С этого времени мы можем говорить о новом этапе развития сети – мобильном Интернете. Это сегодняшняя стадия развития технической инфраструктуры Интернета.

Второй вектор развития глобальной Сети – это то, как Интернет выглядит для потребителя. Ведь человеку важнее, каким образом и какие сервисы он может получить посредством Интернета, а не то, как выглядят каналы передачи информации. Первым этапом можно считать появление службы World Wide Web (www) и ее производных - Web1-технологий. Они основаны на особом формате преставления данных – html, который позволял пользователю в одностороннем порядке интегрироваться в Интернет. В результате работа в компьютерных сетях, бывшая до того уделом узкого круга профессионалов, стала доступной миллионам людей. Эти технологии характеризуются невысокой скоростью передачи данных и статичными сайтами. То есть, подключаясь к какому-то интернет-ресурсу, вы получали на своем мониторе статичную картинку и никак не участвовали в работе самого ресурса. Пользователю отводилась роль чисто потребителя информации. Этот этап продлился примерно до конца 1990-х годов.  Затем его сменили Web2-технологии (информационные порталы с аутентификацией пользователей и возможностью интерактивной работы с информацией). Пользователь из зрителя стал полноправным участником процесса. Одним из результатов развития этих технологий стало появление социальных сетей.

Итак, на сегодня Интернет стал мобильным (благодаря чему мы можем выйти в Сеть в любое время почти из любого места), доступным и интерактивным (web-технологии стали инструментом взаимодействия людей). Именно эти свойства позволяют ему претендовать на роль одной из системообразующих инфраструктур современного общества.

– С сегодняшним днем понятно, а что нам можно ждать от дня завтрашнего? Каким может стать Интернет лет через пять-десять?

– Что касается инфокоммуникационной инфраструктуры, то эксперты ожидают развития Интернет за счет сегмента беспроводных сенсорных сетей (wireless sensor networks - WSNs) с новой версией протокола IP-IPv6. Данный протокол решает проблему расширения адресного пространства, что составляет предпосылки для зарождающегося направления  «Интернета вещей», о котором я скажу чуть позже.

Одновременно будет дальше развиваться и инструментарий взаимодействия пользователей с информационной средой. Одним из перспективных направлений считаю работы в области Web3-технологий. Первые шаги в этом направлении уже делались, но пока задача не решена. Они обеспечат переход от информационных порталов к семантическим порталам (порталам знаний).

– А в чём их отличие от современного портала?

– Это, по сути, порталы, которые основаны на технологиях представления и обработки знаний. Формирование проблемно ориентированных онтологий создаёт предпосылки перехода от информационных энциклопедий (например, таких как Wikipedia) к электронным энциклопедиям знаний с новыми технологиями получения информации пользователями. Как сегодня происходит поиск информации в Интернете: вы задаете поисковой системе ключевые слова, получаете огромный набор ссылок и начинаете их просматривать, часть нужной информации находите на одном ресурсе, часть на другом. Все это требует немалого времени и усилий.

Если говорить упрощенно, то портал, созданный на основе Web3-технологий, должен проделать всю эту работу за вас и предоставить по вашему запросу не перечень ссылок, а готовый справочник знаний на заданную тему.

Причем, если сейчас перед пользователем стоит задача самостоятельно сформулировать правильный запрос, то на портале знаний ему будет предложена готовая система классификации понятий. Это будет совершенно иной принцип извлечения информации и работы с ней.

– Вы упоминали Интернет вещей, что это такое?

– Этот тренд только зарождается, но ему прочат большое будущее. Он основывается на использовании микросенсоров. Изначально они были пассивными, не имеющими своего источника питания, их активизировали радиосигналом и они могли только фиксировать что-либо. Но появление микроаккумуляторов сделало возможным производство активных сенсоров, которые являются, по сути, микропроцессорами и работают в соответствии с заложенной программой. А новая версия протокола IP-IPv6, о которой я говорил, позволяет включить в интернет-пространство практически все мыслимые объекты. Что получается в результате. В нашем обиходе будет появляться все больше вещей с встроенными активными сенсорами, от бытовой техники до одежды и зубной щетки, и все они будут иметь самостоятельный доступ в Интернет. Один датчик в холодильнике отслеживает наличие продуктов и шлет вам напоминания о том, что надо закупить. Другой в одежде проводит регулярные анализы, например, на наличие сахара у вас в крови, а результаты отправляет на специализированный медицинский сервер. Зубная щетка «отслеживает» признаки зарождающего кариеса, а датчики в ковровом покрытии активируют пылесос по мере необходимости.

Направления развития «Интернета вещей» часто коррелируется с концепциями smart systems («умных систем»): «умный дом», «умная энергетика», «умная территория» и т.д. Пока это звучит как фантастика, но надо понимать, что большая часть инструментария уже разработана и появление таких технологий в виде массового продукта – дело близкого будущего.

– А если говорить не о массовом производстве, а о высоких технологиях?

– Качественной предпосылкой для рождения прорывных технологий практически во всех сферах экономики, промышленности, социальных процессов и науки становится интеллектуализация информационных систем. За последние четверть века мы научились строить информационные системы, которые обеспечивают ввод, систематизацию и визуализацию информации в компьютеризированных системах. Но сейчас становится востребованным (в том числе и благодаря развитию технологий высокопроизводительных вычислений и современных суперкомпьютеров, облачных технологий, мобильного сегмента в интернете и т.д.) математическое моделирование более сложных систем, явлений и проблемных ситуаций. От информационной системы ждут умения давать динамическую оценку ситуации, осуществлять планирование и делать прогнозы. Например, оптимизировать стратегию и траекторию функционирования различных систем с учетом имеющихся ресурсов и возможностей, предоставлять долгосрочный прогноз погоды и др. А если говорить о развитии высоких технологий, то все они – физика, биоинформатика, нанотехнологии, медицина и прочие – требуют не только прямых методов обработки огромного объема данных, но и активного применения сложных математических методов (математического моделирования) при оценке проблемных ситуаций (явлений) и выработке в рассматриваемых ситуациях конструктивных решений. Таким образом, математические модели различной сложности становятся эффективным инструментом развития информационных систем. Вот это и есть интеллектуализация информационных систем. Уже сейчас мы можем говорить, что потребность в ней формируется, а значит, работы в этом направлении будут активно вестись.

Итак, ожидаемые перспективы связаны, на мой взгляд, с согласованным развитием мобильного сегмента Интернета за счет сенсорных сетей с соответствующими инструментальными средствами и сервисами – с одной стороны, а с другой – интеллектуализация информационных систем и сервисов. И, как показывает опыт развития IT-технологий, все изменения, о которых мы говорили, могут происходить достаточно динамично.

Химики СО РАН с помощью материаловедческих решений делают лекарственные препараты эффективнее.

В начале XXI века одна крупная фармацевтическая компания практически разорилась из-за того, что лишь на этапе продаж выяснилось: подготовленный к выпуску препарат, в который были вложены миллионы долларов, имеет неустойчивую форму. Это означало, что средство не может быть биологически доступным, то есть не обладает терапевтическим эффектом. Попытки сделать вещество более стабильным провалились, и разработчикам пришлось начинать всё сначала.

Для того чтобы подобные ситуации не повторялись, химики-материаловеды обратились к руководствам фармкомпаний через журнал Nature. Они объясняли: то, как вещество проникает в организм и каково там будет его поведение, сильно завит от его свойств как материала и от той физической формы, в которой оно будет использоваться. Учёные в своём манифесте под названием «Лекарства как материалы» заострили внимание на том, что в области развития новых технологий фармацевтическая сильно отстаёт от остальных видов химической промышленности. 

Так же как была озаглавлена публикация зарубежных коллег, назвала свой доклад доктор химических наук, заведующая кафедрой химии твёрдого тела НГУ, ведущий научный сотрудник Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН Елена Владимировна Болдырева. На общем собрании Сибирского отделения РАН исследователь говорила о необходимости пересмотреть отношение к некоторым стадиям производства лекарств:
— Что значит оптимизация лекарственной формы? Это совершенствование терапевтической активности, технологичности, устойчивости при хранении и транспортировке. В последние годы очень большое внимание стало уделяться ещё одному пункту — удобство употребления. Конечно, пациент ради выздоровления готов подвергаться мучительным процедурам. Но в любом случае человек выберет приклеить пластырь, нежели делать инъекции каждый два часа, — пояснила Елена Владимировна. 

Ранее господствовал такой подход в производстве лекарств: сначала шёл компьютерный дизайн, испытания in vitro и in vivo, а лишь затем разработка технологии производства. Изменения, предложенные материаловедами, сводятся к тому, что скриниг, оптимизация формы должны идти не после, а параллельно с дизайном. 

— Такая парадигма используется на протяжении последних десяти лет за рубежом, — объясняет исследовательница. — Ведь, если на заключительном этапе по какой-то причине потребуется замена формы, всё придётся начинать сначала. А это очень дорого! Поэтому нужно учитывать свойства лекарства как материала. 

Очевидно, чем раньше выяснится, с каким веществами бесперспективно работать, тем меньше будут затраты на развитие формы. Учёный проиллюстрировала решение такой проблемы на примере разработки учёных СО РАН:

— Пока не могу назвать соединение, о котором пойдёт речь, так как подготовленный препарат находится на стадии патентования. Скажу только, что это совместная работа Институтов органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН. Вещество, которое разработали химики, не удавалось использовать в испытаниях в качестве противоракового препарата, потому что оно не растворялось ни в каких биологических жидкостях или растворителях, совместимых с живыми организмами. В результате чисто материаловедческой работы (использование криотехнологий) соединение удалось перевести в биодоступную форму. Теперь из него можно готовить коллоидный раствор, который далее вводить в виде инъекций подопытным животным. Кроме того, оно показало низкую токсичность и высокую биологическую активность. 

Также Елена Болдырева рассказала о такой лекарственной форме, как порошки для вдыхания, изготовленные при помощи криотехнологий. Они позволяют осуществить адресную доставку вещества в нужный орган. При этом снимаются экологические вопросы: в таких средствах не используются фреоны.

— Мы вышли на это отчасти случайно. Наш коллектив изучал сравнительную активность полиморфных модификаций глицина. Выяснилось: в зависимости от того, какую его форму мы используем в качестве предшествующей обработки, меняется специфика проникновения наночастиц в мозг. Здесь адресная доставка через нос позволяет отменить неэффективную доставку через кровь. Я думаю, любому пациенту гораздо приятнее использовать капли, чем получать уколы. 

Несколько лет назад Елена Болдырева и коллеги также высказала гипотезу, которая стала перспективным направлением для терапии заболеваний головного мозга:

— Мы убедились, что можем готовить коллоидные растворы из нерастворимых в биологических жидкостях веществ. Именно тот факт, что они не растворимы позволит избежать их перевода в молекулярную форму и даст возможность вводить в организм сразу как наночастицы. Получается, минус стал плюсом! 

Директор Курчатовского института Михаил Ковальчук рассказал президенту РФ Владимиру Путину о международном сотрудничестве атомщиков, об очищении Арктики, принципиально новых природоподобных технологиях. Подробнее о том, что вошло в отчет главе государства, Михаил Ковальчук рассказал в интервью ТАСС.

Новые типы АЭС и очистка Арктики

"Я сказал президенту, что наша деятельность состоит из нескольких направлений, - сообщил Ковальчук. - Курчатовский институт фактически превратился в научно-экспертную базу Росатома. Помимо всего прочего, мы активно участвуем в новых разработках в качестве научного руководителя. Например, нами был создан принципиально новый вид атомной станции ВВЭР ТОИ".

По словам ученого, Курчатовский институт совместно с Росатомом и институтом "Прометей" разработали принципиально новые радиационно стойкие материалы, которые могут радикально изменить ситуацию на рынке атомной энергетики. Благодаря им срок работы станции будет продлен с 30-40 до 80-10 лет. При строительстве новых станций это дает существенную экономию и позволяет решить экологическую проблему.

Другая новая разработка - система радиационного термического отжига корпусов атомных станций. "Под действием нейтронов корпус станции, говоря простым языком, портится, становится хрупким, - объясняет директор Курчатовского института. - Мы разработали технологию и оборудование, которые позволяют, не разбирая, отжигать корпуса станций, восстанавливая их свойства. В том числе это еще и миллиарды долларов экономии".

"Надо понимать, что многие станции, которые построены 30-50 лет назад, должны выводиться из эксплуатации, - отметил Ковальчук. - Это сложнее и дороже, чем постройка нового. Мы всем этим занимались самым активным образом. Параллельно с этим такая же проблема существует с атомными подводными лодками".

Их утилизация, отметил ученый, является важнейшей задачей, которая реализуется в рамках озвученной президентом задачи очистки Арктики.

"За последние 5 лет мы построили не имеющий аналогов центр по утилизации и хранению радиоактивных отходов. Фактически

 в Арктике создан мощный экологический центр, который позволит развивать ядерные технологии, атомную энергетику в Заполярном круге для освоения Арктики", - подчеркнул он.

Освоению Арктики, считает Ковальчук, должно помочь производство нового типа атомных станций. "Они основаны на прямом преобразовании энергии, когда тепло ядерного реактора сразу преобразуется в электроэнергию", - сказал Ковальчук. Это дает возможность создавать портативные, передвижные станции, которые можно использовать в удаленных местах, в том числе и в Арктике.

Меганаучные проекты в России, Европе и странах БРИКС

Михаил Ковальчук также рассказал, что подробно проинформировал президента и о международном сотрудничестве Курчатовскрого института.

"Все научные прорывы совершаются на уникальных дорогостоящих мегаустановках, - указал он. - Это ускорители, синхротронные источники, нейтронные реакторы и токомаки, то есть термоядерные установки. Страны, которые участвуют в таких установках, образуют "элитный клуб". И Россия в нем всегда играла и играет ключевую роль". Так, по его словам, за последние 15 лет Россия стала участником всех крупных международных проектов. Например, международного проекта ИТЭР на Юге Франции на $10 млрд, а также ЦЭРНа и двух проектов в Германии.

"Два из этих проектов - еще советская идеология, советские идеи, - продолжил ученый. - Мы вложили $2 млрд в проекты в Европе. Мы крупнейший финансовый партнер этих проектов. При этом, и я говорил об этом президенту, мы равноправный партнер. Мы входим во все советы директоров, во все комитеты. Это полностью партнерское участие".

Директор Курчатовского института рассказал президенту и о том, что три года назад мегаустановки стали создаваться в России.

"Сейчас у нас четыре проекта, - сказал Ковальчук. - Первый в Гатчине на площадке Курчатовского института - самый мощный в мире полнопоточный реактор ПИК. В ближайшие годы, когда будет произведен энергетический пуск, у нас появится самая мощная в мире нейтронная исследовательская установка".

Помимо этого совместно с итальянцами разрабатывается принципиально новый токомак с сильным магнитным полем "Игнитор". Третий проект - тяжелоемный ускоритель в Дубне. "И, наконец, сейчас мы начинаем разворачивать работы по новому синхротронному ускорителю четвертого поколения; в мире таких еще нет", - отметил Ковальчук.

"Теперь, являясь неотъемлемой частью "ландшафта" европейской меганауки, мы разворачиваем этот опыт на страны БРИКС", - указал глава Курчатовского института.

Он напомнил, что недавно прошла встреча министров науки стран БРИКС, на которой было решено создать единую исследовательскую инфраструктуру мегаустановок стран БРИКС.

"Этот же опыт мы распространяем на ЕАЭС и СНГ. В свое время наши праотцы Курчатов и Александров построили практически во всех республиках институты ядерной физики", - отметил ученый.

Ковальчук также сообщил, что обратился к президенту с просьбой поддержать создание Национальной программы по термоядерному синтезу. "Участвуя в международных проектах, мы должны иметь свою мощную национальную базу, потому что приоритет в термоядерных исследованиях полностью принадлежит нашей стране", - подчеркнул он.

По словам Ковальчука, это было встречено с пониманием и ободрением.

"Но я хочу сказать, что помимо денег, еще важна координация. У нас всего в нескольких местах ведутся исследования по термоядерной физике: Курчатовский институт, площадка нашего бывшего филиала в Троицке, Сарове (ядерный центр Росатома) и в физико-техническом институте в Санкт- Петербурге. Задача - объединить эти центры единой программой, исключить параллелизм и внутреннюю конкуренцию. Сейчас Курчатовский институт инициативно готовит эту программу, и я обратился к президенту с просьбой ее поддержать", - сказал он.

Технологии будущего

"За последние 10 лет внутри Курчатовского института создали принципиально новый институт - НБИКС Центр - центр конвергентных, природоподобных технологий, которые обеспечат прорыв ХХI века, - продолжил Ковальчук. - Мы все видим, что в мире идет борьба за ресурсы, потому что ресурсы конечны. В конце концов, мы придем к первобытному существованию через череду кровавых войн за передел мира".

По мнению ученого, второй вариант - создать природоподобные технологии. "Борьба за экологию глобально не решает проблему. Фактически перед человечеством стоит задача не в экономии выбросов парникового газа, а в создании принципиально новых природоподобных технологий, которые восстановят естественный обмен веществ в природе. Об этом цивилизационном вызове в своем выступлении на Генассамблее ООН говорил и Владимир Путин".

"Мы создали при полной поддержке президента и правительства не имеющий мировых аналогов НБИКС-центр - нано-, био-, информационной когнитивной социогуманитарной науки. Поддерживая и развивая ядерные технологии, мы создали базу для атомно-космического прорыва - НБИКС- технологии", - резюмировал Ковальчук.

Сегодня стало известно, что директор Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" Михаил Ковальчук назначен президентом центра сроком на пять лет. Указ президента РФ вступит в силу с 31 декабря 2015 года.