Фонд перспективных исследований: на пути к шестому технологическому укладу

События конца XX века значительно затормозили развитие науки и технологии в России, создав многовекторную угрозу существованию страны. Преодолеть растущую пропасть, отделяющую нас от успехов крупнейших мировых держав, создать научно-технологический задел на ближайшие 30–50 лет призвана новая, не имеющая аналогов в оте-чественной истории организация: Фонд перспективных исследований. 27 Апрель 2015, 14:23

Развитие современной цивилизации сложно представить без развития соответствующих технологий. Сегодня все чаще в контексте обсуждения достижений научно-технического прогресса (НТП) и связанных с ним перспектив можно услышать термин «технологический уклад», означающий совокупность сопряженных производств, имеющих единый технический уровень и развивающихся синхронно, и в целом обозначающий этапы развития цивилизации, обуславливающие неравномерность хода НТП.

Одним из ведущих исследователей технологических укладов является Сергей Глазьев. Термин «технологический уклад» был предложен Глазьевым и Львовым в статье «Теоретические и прикладные аспекты управления НТП» (1986 г.).
Этот термин был введен в отечественную науку экономистами Д. С. Львовым и С. Ю. Глазьевым в 1980-х. Однако о дискретности развития инноваций заговорили еще в первой половине XX века. Интересно, что толчком к научным дискуссиям в этом направлении послужили работы нашего соотечественника — специалиста в области экономики Николая Кондратьева, описавшего в 1920-х годах свои наблюдения за динамикой ряда экономических индикаторов, которые позже привели к появлению теории 50-летних циклов («циклы Кондратьева»).

Сегодня понятие «технологический уклад» можно считать общепринятым (за рубежом применяются синонимичные термины — английский „waves of innovation”, немецкий „Techniksysteme”). Более того: устоялась и широко используется периодизация технологических укладов, согласно которой ведущие мировые державы уже вступили в гонку, соответствующую так называемому шестому технологическому укладу. Этот этап достигнет своего пика в 2040-х годах и закончится ориентировочно в 2060 году. Его основными направлениями — ядром уклада — считаются наноэлектроника, нано- и молекулярная фотоника, наноматериалы и наноструктурированные покрытия, наносистемная техника, биотехнологии, нанобиотехнологии, информационные технологии, когнитивные науки, социогуманитарные технологии, а также конвергенция нано-, био-, инфо- и когнитивных технологий (НБИКС-конвергенция).

Актуальным на сегодня является 6-й техноуклад, основа которого — нано-, био-, инфо- и когнитивные технологии

Согласно прогнозу Сергея Глазьева, ключевыми факторами шестого технологического уклада являются нано- и клеточные технологии, а его преимущество по сравнению с предыдущим укладом будет состоять в резком снижении энерго- и материалоемкости производства, а также в конструировании материалов и организмов с заранее заданными свойствами.

Считается, что лидерами четвертого технологического уклада были СССР, США и страны Западной Европы (ядро 4-го уклада — автомобилестроение, самолетостроение, нефтехимия). К сожалению, имеющийся потенциал Советского Союза, благодаря которому государство имело все перспективы полноценного освоения пятого техноуклада, так и не был реализован. Именно поэтому перед руководством страны и российским обществом в целом так остро стоит вопрос освоения научных дисциплин и практического применения соответствующих технологий, являющихся ключевыми для шестого технологического уклада. В противном случае мы рискуем оказаться на «обочине» цивилизации, что в итоге может привести к весьма печальным последствиям.

Задача-максимум для России на ближайшее десятилетие — не только переход к преимущественному развитию в рамках шестого техноуклада, но и работа на опережение, что подразумевает разработку технологий, не имеющих аналогов в мире. По сути, речь идет о новой индустриализации страны. Впрочем, у государства уже имеется подобный опыт — вспомним такие научно-технологические прорывы нашей страны как запуск первого искусственного спутника Земли, полет в космос первого человека, реализация советского атомного проекта.

У нас еще с советских времен была и остается проблема в отсутствии прочной связи между фундаментальной наукой, прикладными исследованиями и промышленностью. Поэтому мы создали Фонд перспективных исследований — аналог американского DARPA. Если удастся сделать все, что задумано, то новая индустриализация не только пройдет успешно, но и принесет плоды, о которых мы сегодня даже и не мечтаем. Может произойти настоящая научно-техническая революция и качественно революционный скачок в развитии России
Дмитрий Рогозин, председатель попечительского совета Фонда перспективных исследований
Естественно, новая парадигма развития России касается всех сфер жизнедеятельности государства, но вряд ли кто-то будет опровергать тот факт, что именно оборонно-промышленный комплекс может и должен стать катализатором научно-технического прорыва, так как именно здесь сосредоточен основной модернизационный потенциал.

Председателем попечительского совета Фонда перспективных исследований является Дмитрий Рогозин, занимающий пост заместителя председателя правительства Российской Федерации
Как следствие ситуации, описанное выше, в конце 2012 года руководством страны было принято решение о создании новой организации, которая взяла бы на себя ответственность по консолидации всех имеющихся ресурсов с целью содействия осуществлению научных исследований и разработок в интересах обороны страны и безопасности государства — 16 октября 2012 года вступил в силу Федеральный закон №174-ФЗ, описывающий правовое положение, цели деятельности и основные функции Фонда перспективных исследований (ФПИ).

Создание ФПИ — системный ответ на нарастающие современные угрозы и вызовы для нашей страны. Фонд является уникальным образованием, не имеющим аналогов ни в современной России, ни в других исторических периодах существования нашего государства. Его деятельность связана с высокорисковыми проектами и достижением качественно новых результатов в военно-технической, технологической и социально-экономических сферах, в том числе в интересах модернизации Во­оруженных сил Российской Федерации.

Уникальность Фонда перспективных исследований состоит, прежде всего, в том, что ФПИ свободен от многих ограничивающих факторов, которые зачастую присущи органам и структурам государства, решающим задачи обороны и безопасности страны.

Реализуя свои основные задачи, Фонд отслеживает современные и перспективные технологические решения, глобальные тенденции, а также доказывает и демонстрирует техническую реализуемость того или иного проекта — благодаря такому подходу ФПИ играет роль своеобразного навигатора для конструкторских бюро и научно-исследовательских структур, информируя все предприятия-партнеры о разрабатываемых технологиях мирового уровня.

По словам генерального директора ФПИ Андрея Григорьева, Фонд призван изменить существующую систему реализации НИОКР, которая не отвечает потребностям страны, и рассматривается как экспериментальная площадка, цель которой — организация научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на современном уровне: «Исходя из анализа перспективных угроз безопасности страны, мы намерены разрабатывать технические и иные средства, способные эти угрозы предотвратить, нивелировать или сформировать на них ассиметричный ответ».

Принципы деятельности ФПИ

В своей деятельности Фонд перспективных исследований gридерживается нескольких принципов, описывающих основополагающие для организации установки:
• высокорисковость — исследования Фонда нацелены на получение результата в зоне высокого научного риска с горизонтом планирования перспективных угроз в сфере обороны страны и безопасности государства от 15 до 30 и более лет;

• интегративность — Фонд обеспечивает непрерывную связь между фундаментальными научными исследованиями, прикладными изысканиями и конечным потребителем новых технологий — промышленностью; 

• эффективность — ФПИ адресно направляет финансовые ресурсы на обеспечение деятельности своих научных лабораторий, избегая непрофильных и минимизируя сопутствующие расходы, обеспечивая действенный контроль за расходованием средств; 

• долгосрочное сотрудничество — Фонд обеспечивает комплексную защиту результатов интеллектуальной деятельности и научных разработок партнеров, гарантируя им долговременные комфортные условия для интеллектуального труда; 

• создание условий для передовых научных исследований — ФПИ создает новые высококвалифицированные рабочие места, обеспечивающие достойную оплату труда, комфортные условия и все необходимое для специалистов, реализующих проекты Фонда; 

• открытость — Фонд работает открыто, ежегодно предоставляя отчет о результатах своей деятельности и расходовании бюджетных средств с учетом ограничений, установленных законом РФ «О государственной тайне». Экспертиза идей и предложений ученых, принятие решений по проектам Фонда и их реализация осуществляются на основе прозрачных процедур.


ФПИ: ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования ФПИ призваны реализовать три комплексных проекта — «Оружие будущего», «Защитник будущего» и «Кибероружие будущего». Эти проекты нацелены на поиск решений особо значимых научно-технических проблем, которые будут определять облик средств вооруженной борьбы и систем двойного назначения через 20–30 лет. По своему содержанию и горизонту планирования они дополняют мероприятия Государственной программы вооружения, а также федеральных целевых программ в области обороноспособности и безопасности страны. 
В рамках первого из них, «Оружия будущего», создаются все новейшие виды вооружений — от стрелкового оружия до ракетных двигателей и космических аппаратов.

Второй комплексный проект, «Защитник будущего» — новый взгляд на то, как должен выглядеть и какие функции выполнять военнослужащий в перспективе, какими техническими средствами и вооружениями он должен быть оснащен. По словам Андрея Григорьева, генерального директора и председателя правления Фонда, «концептуальный подход здесь такой: в будущем солдат должен сидеть в условных кустах, пить условный чай и быть готовым вести боевые действия, находясь максимально далеко от зоны огневого поражения и управляя воюющими за него роботизированными устройствами».

Наконец, третий проект — «Кибероружие будущего» — призван помочь в разработке необходимых средств противодействия возможным угрозам в связи с превращением информационного пространства и Интернета в частности в новый театр военных действий.

Все эти комплексные проекты реализуется в рамках трех основных направлений деятельности Фонда перспективных исследований: физико-технического, химико-биологического и медицинского, а также информационного.

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Физико-техническое направление исследований ФПИ включает в себя четыре основных области разработки методов и технологий: высокоскоростные средства, цифровое производство, перспективные подводные технологии, интеллектуальное оружие.

По словам руководителя физико-технического направления Игоря Денисова, проекты Фонда в этих областях «нацелены на создание опережающего научного задела — прежде всего в области перспективных образцов военной и специальной техники, являющихся базой для новых разработок и производств».

Руководитель направления:
Денисов Игорь Иванович, полковник запаса, действительный государственный советник Российской Федерации 3 класса.

Родился 16 апреля 1965 года. В 1987 году окончил Военный инженерный Краснознаменный институт имени
А. Ф. Можайского. Проходил службу в рядах Вооруженных сил на научных должностях. После окончания службы работал в Министерстве обороны Российской Федерации. С февраля 2013 г. — заместитель генерального директора Фонда перспективных исследований. 

Выбор основных областей в этом направлении деятельности ФПИ нельзя назвать случайным. Одни из них довольно активно развивались еще в советские годы, а затем по разным причинам были приостановлены, другие — продиктованы стремлением соответствовать общим тенденциям шестого техноуклада. Но все они так или иначе призваны соответствовать задачам, реализуемым в ходе выполнения комплексного проекта «Оружие будущего».

Если говорить о высокоскоростных средствах, то в свое время ценный опыт был приобретен отечественными конструкторами и инженерами в ходе реализации проектов, имеющих отношение к гиперзвуку — «Холод», «Игла», «Клипер». Естественно, что с учетом активного интереса к данной тематике зарубежных военно-промышленных корпораций разработка высокоскоростных решений имеет повышенную актуальность и для России.

Для испытаний гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей в СССР была создана специальная лаборатория «Холод» — по существу, летающий стенд со всеми необходимыми автоматическими системами: подачи топлива, управления режимами испытаний, измерения параметров ГПВРД.
Немалый интерес к подводным технологиям обусловлен прежде всего российскими амбициями в Арктике. Огромный задел в этой научно-технической области был также осуществлен в СССР в 1960–70-х гг. Причем соответствующие НИОКР велись и в гражданском, и в оборонном направлении.

Непосредственное отношение к шестому технологическому укладу имеют методы и технологии, связанные с интеллектуальным оружием и цифровым производством. Эти же области пользуются особенной «популярностью» в зарубежных военных ведомствах — в бюджетах таких организаций сегодня все чаще можно увидеть строки расходов, связанные с соответствующими программами и проектами.

Высокоскоростные средства

Увеличение скорости средств поражения и носителей — приоритетное направление развития систем вооружения. В рамках комплексного проекта «Оружие будущего» Фондом разрабатываются и интегрируются передовые технологии, направленные на создание новых одно- и многосредных средств, отличающихся от аналогов кардинальным превосходством в скорости.

В рамках направления «Высокоскоростные средства» планируется разработать инновационные методы и технологии с учетом новейших тенденций в физических науках. Так, к примеру, ожидаются прорывные решения, имеющие отношение к повышению аэро- и гидродинамических характеристик скоростных воздушных, надводных и подводных аппаратов, перспективных многосредных систем, которые тесно связаны с разработками математических моделей газодинамических процессов, а также появлением новых инструментов и технологий проведения численного и натурного эксперимента для гиперзвуковых скоростей полета.

Среди важнейших задач направления — разработка новых эффективных двигательных установок и средств высокоскоростного метания макротел.
 
Кроме того, ученым и инженерам предстоит решить целый ряд вопросов, связанных с изготовлением материал-конструкций для применения в экстремальных условиях работы систем высокоскоростных изделий, бесшовным выращиванием крупногабаритных изделий для гиперзвуковых летательных аппаратов, созданием новых типов высокотемпературных материалов и принципов охлаждения элементов конструкций реактивных двигателей.

В начале прошлого года руководство ФПИ приняло решение о финансировании работ по созданию двигателей с детонационным горением — использование подобного принципа может привести к прорыву в разработках гиперзвуковых летательных аппаратов. В число разработчиков вошли НПО «Энергомаш», Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ), лыткаринское КБ «Союз». Всего на подобный проект может быть выделено до 2 млрд рублей. По словам заместителя генерального директора Фонда и председателя научно-технического совета Виталия Давыдов, несмотря на то, что идея использования принципа детонационного горения не нова, ФПИ считает ее перспективной: «В последнее время появились серьезные теоретические проработки и математические модели, которые позволили нам перейти к практической реализации процесса непрерывного детонационного горения. Надеемся, что это позволит добиться качественного роста характеристик также и ракетных двигателей».

Не секрет, что за рубежом программы и проекты в области высокоскоростных средств ведутся довольно интенсивно: активно изучается взаимодействие с окружающей средой как пилотируемых и беспилотных воздушных и наземных платформ, так и микроскопических устройств, а также взаимодействие их внутренних узлов между собой. Исследования включают в себя работы в области динамики потоков и в частности в аэродинамике, где для разрабатываемых платформ важны управление потоками, влияние различных аэродинамических эффектов и движение в средах различного фазового состояния.

Западные научные центры работают над созданием самолетов, для которых принципиальное значение имеют низкий вес при высоких летных характеристиках, проектируют турбины с повышенной эффективностью, эрозионностойкие лопатки, ищут высокотемпературные материалы для использования в условиях гиперзвукового потока. Кроме того, прорабатывается концепция гиперзвукового воздушно-реактивного оружия и запланированы демонстрационные испытания новых образцов гиперзвукового реактивного оружия с существующих воздушных транспортных платформ.

Широкую известность получили программа Falcon HTV-2, в рамках которой начиная с 2003 года разрабатывается гиперзвуковой летательный аппарат, и проект суборбитального самолета Experimental Spaceplane One (XS-1), как средства выведения на низкую орбиту полезных грузов, а также проведения экспериментов на гиперзвуковой скорости. 

Высокоскоростные средства. Зарубежные проекты.

Компания BAE Systems подписала с Управлением военно-морских разработок (Office of Naval Research, ONR) контракт на продолжение разработки электромагнитной пушки по программе «Передовой военно-морской прототип» (Innovative Naval Prototype, INP). Основной задачей в рамках второго этапа программы станет дальнейшее совершенствование технологии ЭМ-пушки: ожидается эволюция пусковой установки из однозарядной в многозарядную, а также разработка систем автоматического заряжания снарядов и охлаждения конструкции.

В идеале электромагнитное орудие должно обеспечивать возможность стрельбы на длинные дистанции за счет использования мощных электромагнитных полей, способных выстреливать снаряды с гораздо более высокой начальной скоростью и на значительно большие расстояния, чем могут обеспечить химические метательные заряды в современных артиллерийских снарядах.

Прототип электромагнитной пушки от BAE Systems

В мае 2013 года гиперзвуковая крылатая ракета Boeing X-51 была запущена с борта самолета B-52, вылетевшего с авиабазы Эдвардс, и достигла высоты 18200 метров, где развила скорость, соответствующую числу Маха 5,1. Полет продолжался шесть минут, за которые ракета пролетела расстояние в 426 километров. Этот испытательный полет оказался наиболее продолжительным и успешным из всех проведенных.

Не все испытания Boeing X-51A Waverider закончились удачно. При испытаниях в 2010 г. выявились нарушения в системе связи, а также нестабильное поведение аппарата, вследствие чего была отдана команда на его самоуничтожение. В 2011 г. не запустился разгонный блок, а в 2012 г. из-за резонанса корпуса отказали ограны управления прототипа. 

11 февраля 2015 года Европейское космическое агентство провело успешный испытательный полет экспериментального космического аппарата Intermediate eXperimental Vehicle (IXV). Он представляет собой суб­орбитальный космический «беспилотник» многоразового использования, созданный в рамках «Программы подготовки будущих стартов» (FLPP). Одно из предназначений IXV — сбор информации, связанной со сверхзвуковой скоростью полета и особенностями орбитальных маневров.
Intermediate eXperimental Vehicle (IXV) — суб­орбитальный космический «беспилотник» многоразового использования, созданный в рамках «Программы подготовки будущих стартов» (FLPP)

Цифровое производство

Появление современных и прорывных решений в области вооружения и военной техники невозможно без появления принципиально новых технологий производства. По оценкам специалистов Фонда и ведущих мировых экспертов, в ближайшие несколько лет мы окажемся на пороге очередной промышленной революции, базовым элементом которой станут технологии цифрового производства.

Беспилотные летательные аппараты, ракетное вооружение, индивидуальное оружие, робототехника, перспективная экипировка, самособирающиеся микроспутники — это только краткий перечень возможного применения цифровых технологий.

Кроме того, в современных условиях критически важно применение цифровых технологий в производстве вооружения, что позволит серьезно снизить временные и стоимостные затраты на проектирование и производство как существующих, так и принципиально новых образцов вооружения и военной техники, а также кардинально изменит логистику складских запасов вооружения, а в условиях ведения боевых действий позволит обеспечить оперативный ремонт техники непосредственно вблизи театра военных действий.

По мнению Дмитрия Рогозина, воспользовавшись научной площадкой ФПИ, ведущие ученые, конструкторы и специалисты могли бы объединить свои усилия по созданию национальной концепции цифрового производства — в том числе программных кодов, технологического оборудования, а также единых подходов и стандартов, позволяющих обеспечить сквозной цикл проектирования и производства перспективных типов вооружения и военной техники, кардинального сокращения сроков проектирования новых образцов вооружений, исключения зависимости отечественных разработчиков от иностранных поставщиков.

Если конкретизировать, то в ходе реализации намеченных планов ФПИ совместно с партнерами собирается разработать компактные технологические линии быстрого малосерийного производства электронной компонентной базы с топологическими нормами до 8 нанометров, создать технологии объемного синтеза полиматериальных изделий сложной геометрии и инструменты виртуального цифрового производства, а также приступить к разработке новых «самособирающихся», структурных и композиционных материалов.

На сегодняшний день руководство Фонда подписало соглашение о сотрудничестве с Нижегородским государственным университетом им. Н. И. Лобачевского, которое предусматривает взаимную координацию работ в области научных исследований и, в частности, создание на базе университета лаборатории аддитивных технологий и проектирования материалов. Основной задачей сотрудников лаборатории станет создание многопорошковой машины для моделирования и конструирования материалов с различными физическими свойствами.
По словам Андрея Григорьева, Фонд ставит задачу разработать технологию в течение 3 лет. «Мониторинг работ будет проводиться каждые три месяца. Нужно создать технологический задел для выполнения госпрограммы вооружения на 2016-2025 годы», — рассказал он. Финансирование лаборатории в Нижнем Новгороде будет вестись за счет средств Фонда и бюджета Минобрнауки РФ.

Актуальность ведущихся ФПИ научно-исследовательских работ подтверждается большим количеством иностранных проектов аналогичной тематики. Исследования в области материаловедения включают такие перспективные направления как управляемая пространственная сборка материалов, функциональная интеграция материалов, создание механически саморегулирующихся материалов, а также разработка новых композитов посредством компьютерных вычислений.

Помимо фундаментальных исследований, за рубежом проводятся практические изыскания, касающиеся разработки инновационных технологий и способов производства материалов, которые снизят стоимость армейских систем. В рамках поиска новейших производственных процессов рассматривается влияние энергетических полей на синтезирование, технологию производства и применение материалов — современные исследования касаются влияния электромагнитных и акустических полей на уплотнение разнородных материалов и улучшение плотности сцепления компонентов при аддитивном производстве (сварка трением, ультразвуковое наращивание, холодный спрей).

Необходимо добавить, что западные исследователи уделяют большое внимание вопросам снижения барьеров для внедрения производственных новшеств и разработке доступных, высокопроизводительных, адаптивных и энергосберегающих производственных технологий, имеющих отношение к проектам, описанным выше.

Цифровое производство. Зарубежные проекты.

Что получится, если объединить космические технологии и цифровое производство? У инженеров и ученых, работающих в рамках одно из программ НАСА, есть свой ответ: SpiderFab, комплексная технология, которая позволит создавать на орбите Земли космические объекты с размерами в сотни и даже тысячи метров. Сегодня создание таких конструкций в космосе невозможно по целому ряду причин — от финансовых до технологических.

В июле 2014 года BAE Systems представила ряд концепций, которые, по мнению представителей компании, наиболее ярко отражают перспективы дальнейшего развития военной авиации. Среди них — возможность аддитивного производство небольших БПЛА прямо на борту специально оборудованных транспортных самолетов. Такой подход позволит командованию оперативно развертывать в заданном районе целую эскадру «беспилотников» разного назна­чения.

Двигательная установка MPS-120 от Аerojet Rocketdyne, изготовленная с помощью аддитивных технологий
Аerojet Rocketdyne (GenCorp) провела успешные огневые испытания двигательной установки MPS-120 для спутников формата CubeSat. Система CHAMPS (CubeSat High-Impulse Adaptable Modular Propulsion System) представляет собой первую двигательную установку для сверхмалых искусственных спутников, работающую на гидразине и созданную с помощью аддитивных технологий (3D-печати).

«Космический 3D-принтер» — возможно, так будет выглядеть робот, созданный по программе SpiderFab
Особые подразделения Армии США — Rapid Equipping Force (REF) — специализируются на срочном обеспечении войск инновационными технологическими решениями по запросу. Летом 2012 года REF начала поставки экспедиционных мобильных лабораторий (Expeditionary Lab Mobile) армейским подразделениям, несущим службу в Афганистане. В стандартном 20-футовом контейнере помимо обычных газовых резаков, сварочных аппаратов и слесарных электроинструментов имеются самые последние модификации станков с ЧПУ и 3D-принтеры. К каждой из лабораторий приписана группа опытных инженеров. Кроме того, все комплексы оснащаются системой спутниковой связи, которая позволяет «лаборантам» обмениваться информацией с экспертами из REF. 
Expeditionary Lab Mobile

Перспективные подводные технологии

Необходимо признать: практически на все вызовы, связанные с подводными угрозами, у ФПИ имеется свой ответ. В список ожидаемых результатов по направлению «Перспективные подводные технологии» входит разработка новых технологий подводной связи и навигации, необслуживаемых систем энергообеспечения, алгоритмов распознавания и группового взаимодействия подводных систем. В планах также разработка перспективных гидрофизических, гидроакустических и неакустических методов и средств обнаружения, распознавания и определения координат морских объектов и поиск прорывных технологий снижения шумности подводных средств.

Военные конфликты, разворачивающиеся под водой, давно уже не являются уделом фантастов. DARPA, к примеру, несколько лет инвестирует немалые деньги в развитие и наступательных, и оборонительных технологий. Так, с начала 2010-х ведутся работы по созданию необитаемых аппаратов ACTUV для борьбы с подлодками, а в планах Агентства на 2015-й финансовый год — старт проекта по созданию уникального подводного аппарата Blue Wolf.

Помимо создания новейших подводных мобильных платформ финансируются за рубежом и комплексные программы, предусматривающие разработку универсальной адаптивной инфраструктуры для обеспечения длительных автономных миссий подводных судов и оптимизации их взаимодействия — реализация единой гибкой архитектуры обеспечения обмена распределенной информацией и согласования процессов ремонта, возобновления ресурсов и источников питания позволит существенно повысить эффективность и согласованность коллективных действий мобильных подводных комплексов (включая малые необитаемые субмарины) во время боя и планировании специальных операций.

Кроме того, интересны западные проекты, касающиеся значительного повышения точности приборов для навигации под водой. Так, в Великобритании одна из военных лабораторий уже приступила к разработке таких систем, объединяющих возможности современных атомных часов, акселерометров и гироскопов.

Развитие перспективных подводных технологий при поддержке ФПИ — классический пример исследований, результаты которых будут воплощены в технологиях двойного назначения. С одной стороны, для добычи полезных ископаемых мирового океана необходима разработка новых методов разведки и освоения подводных месторождений, в том числе в арктическом регионе, с другой — не исключено, что в условиях жесткой конкуренции за доступ к природным ресурсам Арктики российские объекты нефте- и газодобычи могут стать объектами скрытых диверсий. Направление исследований предусматривает разработку и интеграцию функциональных автономных технологий для освоения подводных ресурсов и ведения боевых действий под водой.

На сегодняшний день в рамках направления осуществляется проработка аванпроекта «Технологии подводного (подледного) освоения месторождений полезных ископаемых арктических морей». Начиная с июня 2013 года им занимаются Фонд перспективных исследований, Центральное конструкторское бюро морской техники «Рубин», ОАО «Газпром», ОАО НК «Роснефть» и Дальневосточное отделение РАН.

Еще одним подтверждением актуальности исследований в области перспективных подводных технологий является организация силами ФПИ мероприятий, на которые приглашаются ведущие ученые страны. К примеру, в списке тем состоявшегося в начале прошлого года семинара «Бионические системы и оценка возможности их использования в интересах обороноспособности и безопасности государства» были две, имеющих прямое отношение к теме рассматриваемого направления: «Перспективы подводных бионических роботов с двигателями на основе искусственных мышц» и «Бионические аспекты использования возможностей дельфинов при обнаружении донных морских объектов».

Перспективные подводные технологии. Зарубежные проекты.

Программа DARPA: Anti-Submarine Warfare (ASW) Continuous Trail Unmanned Vessel (ACTUV), «Средство автоматического сопровождения противолодочных операций». Современные аккумуляторные батареи, имеющие повышенную емкость, позволяют малошумным дизель-электрическим подводным лодкам находиться под водой длительное время, и, несмотря на относительно малый радиус действия, такие лодки могут работать в мелких прибрежных водах. Подобные лодки недороги и могут быть приобретены крупными наркокартелями или правительствами развивающихся стран. Основной задачей создаваемого робота ACTUV является обнаружение, отслеживание и сопровождение современных субмарин. Ожидается, что судно ACTUV сможет автономно выполнять задачи в море в течение 60–90 суток. Периодически ACTUV будет требоваться возвращение в порт для проведения дозаправки, ремонта и технического обслуживания его систем.
 
Эскиз аппарата по программе DARPA ACTUV
Один из получивших широкую огласку проектов DARPA прошлых лет — сверхбыстрая субмарина Underwater Express. Работающий в режиме суперкавитации подводный аппарат по данным выигравшей конкурс General Dynamics Electric Boat Division должен был развивать скорость до 100 узлов.
Программа DARPA Blue Wolf изучает адаптивные гидродинамические свойства многоцелевых субмарин. Blue Wolf предусматривает разработку и испытания прототипа уникального подводного транспортного средства с недостижимыми для обычных субмарин тактико-техническими (скрытность и фактор внезапности) и гидродинамическими характеристиками (адаптивный профиль лобового сопротивления в зависимости от скорости движения и режима работы двигателя) для заданного класса подводного судна. Реализация программы направлена на устранение противоречия в эксплуатационном гидродинамическом профиле для необитаемых подводных транспортных средств (низкая скорость движения, средняя маневренность, относительно большая продольная протяженность) и систем подводного вооружения (высокая скорость движения, высокая маневренность, относительно малая продольная протяженность), что позволит рассчитать и спроектировать универсальное адаптивное решение.

Интеллектуальное оружие

По существующим прогнозам, основанным на анализе последних вооруженных конфликтов, войны будущего будут носить пространственно-распределенный, высокоманевренный и скоротечный характер. Для обеспечения военного превосходства в таких конфликтах необходимы качественно новые, интеллектуальные системы оружия. Основными требованиями к ним станут высокая и независимая от внешних систем автономность, возможность самостоятельного поиска и уничтожения целей, повышенная дальность действия, универсальность, простота и оперативность применения.

В рамках данного направления Фондом разрабатываются и нтегрируются передовые технологии, направленные на создание систем оружия, обеспечивающих возможность эффективного решения боевых задач в условиях войн будущего.

Высокоточные автономные системы навигации, миниатюрные гироскопы нового поколения, гиперспектральные системы наблюдения, новейшие алгоритмы синтеза и обработки изображений, высокопроиз­водительные малогабаритные бортовые вычислители, перспективные алгоритмы управления, самонаведения, распознавания и группового взаимодействия, фотонные радиоэлектронные устройства широкого спектра применения, новая элементная база перспективных информационных систем — проекты Фонда, касающиеся «Интеллектуального оружия», в своей совокупности, пользуясь западной военной терминологией, вполне соответствуют концепции C5ISR — «Командование, контроль, каналы связи, компьютеры, вооружение, разведка, наблюдение и рекогносцировка».

Если информация о проектах ФПИ по разработкам «интеллектуального оружия» является полностью закрытой, а в прессу просачиваются лишь самые общие сведения — к примеру, в одном из своих интервью председатель научно-технического совета Фонда Виталий Давыдов рассказал об отборе предложений по созданию «умной» пули, которая способна корректировать свой полет на дальних дистанциях, — то в отчетах все того же DARPA можно найти немало ссылок на программы, которые наверняка имеют аналоги среди проектов ФПИ (к слову, собственный сверхминиатюрный корректируемый боеприпас Агентство уже успело испытать в середине прошлого года).

Многие из разработок в этой области DARPA связаны с использованием новейших материалов и явлений. К примеру, так называемые холодные атомы (атомы, охлажденные до сверхнизких температур с помощью точно настроенных лазеров с высокой спектральной чистотой) имеют большую практическую ценность в задачах навигации, в частности — для создания сверхточных часов и атомных интерферометров, и поэтому являются объектом изучения партнеров Агентства, работающих по программе Cold-Atom Microsystems (CAMS). Программа CAMS решает проблему размещения компонентов на основе холодных атомов на микросхеме, включая проблемы уменьшения энергопотребления и массогабаритных характеристик атомных часов, гироскопов и акселерометров на основе новых физических принципов.

Все смелее в новых проектах Агентства говорится об использовании фотоники и принципов квантовой физики (программы Enabling Quantum Technologies и Basic Photon Science), а целый ряд изысканий связан с поиском «заменителей» глобальной системы позиционирования GPS. Например, программа Adaptable Navigation Systems (ANS) призвана обеспечить военнослужащих возможностью эффективно ориентироваться в любой ситуации, включая моменты, когда сигнал GPS недоступен в результате действий средств радиоэлектронного противодействия, особенностей ландшафта или географической точки (например, в условиях Арктики или Антарктики). ANS основана на разработке трех основных технологических новшеств. Во-первых, будет разработан инерциальный измерительный блок нового типа, которому требуется меньше фиксаций координат от системы GPS — например, за счет использования сверхкомпактных атомных часов, использующих холодные атомы. Во-вторых, будут созданы методов использования радиосигналов (SoOp) от различных источников (наземных, воздушных и космических, а также природных SoOp — навигация по геофизическим полям) в целях уменьшения потребностей коррекции положения по данным GPS. В-третьих, разрабатываются методы сочетания данных от SoOp-источников с данными от инерциальных и иных датчиковс целью получения многоцелевых навигационных систем, которые могут изменять конфигурацию в полевых условиях для обеспечения действий произвольного оборудования при любых условиях.

Интеллектуальное оружие. Зарубежные проекты.

Средства РЭБ и зоны затрудненного приема могут помешать работать вооружению, которое требует для работы непрерывного контакта с системой GPS. Проект DARPA Micro-Technology for Positioning, Navigation, and Timing (Micro PN&T, «Микротехнологии позиционирования, навигации и точного времени») предусматривает создание высокоточных инерциальных навигационных систем, позволяющих обходиться без приема сигналов GPS. В рамках программы должен быть создан микроядерный магнитно-резонансный гироскоп, использующий гироскопическое вращение микрочастиц в магнитном поле для определения местоположения. Отсутствие у гироскопа движущихся частей делает его устойчивым к воздействию таких факторов как сильные перегрузки и вибрация.

Микрогироскоп, разработанный в рамках программы Micro PN&T

Снайперская винтовка TrackingPoint XS1 оснащена следящим прицелом, позволяющим захватить и сопровождать цель, баллистическим компьютером, получающим данные о расстоянии до цели, ветре и других важных параметрах от различных датчиков, и самостоятельно производящая выстрел в момент совмещения вычисленной точки прицеливания с целью. Изображение в прицеле может выводиться через беспроводную связь на контрольный планшетный компьютер второго номера снайперской пары. 
TrackingPoint XS1

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали новую систему формирования изображения, принцип действия которой очень похож на применяемый в лидарах, но имеет более высокую чувствительность — для формирования одного пикселя изображения требуется один фотон, что, по сути, на два порядка ниже, чем в случае применения традиционного лидара. По мнению исследователей, однофотонное формирование изображения может пригодиться в самых разных областях — например, при создании дистанционных систем зондирования или систем наблюдения, способных работать в полной темноте.

ХИМИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕДИЦИНСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Направление химико-биологических и медицинских исследований ФПИ включает в себя пять основных областей разработки методов и технологий: перспективная медицина, перспективные материалы, перспективные источники энергии, интегральные биосистемы и бионика. Все они одновременно являются составляющими реализуемого Фондом комплексного проекта «Защитник будущего».

«Передовые исследования в медицине нацелены на обострение сверхспособностей человека в экстремальных условиях — это сверхвнимательность, сверхвыносливость, сверхинтеллект. Для этого разрабатываются соответствующие медицинские и биологические препараты. Разработки в материалах имеют целью обеспечить российского военнослужащего обмундированием и амуницией, способными выдерживать значительные нагрузки и при этом быть легкими и удобными в использовании, — рассказывает о деятельности вверенного ему направления Александр Панфилов. — В рамках нашего направления мы занимаемся разработкой передовых, не имеющих мировых аналогов систем энергообеспечения „Защитника будущего”, позволяющих российскому воину действовать абсолютно автономно на протяжении длительного периода».

Руководитель направления:
Панфилов Александр Вячеславович, генерал-майор запаса, доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки. Герой России.

Родился 3 июня 1959 года. В 1986 году окончил Саратовское высшее военно-инженерное училище. Проходил службу в рядах Вооруженных сил на научных должностях. После окончания службы работал в Министерстве обороны Российской Федерации. С февраля 2013 г. — заместитель генерального директора Фонда перспективных исследований.

Сегодня невооруженным глазом заметен повышенный интерес к новейшим достижениям, связанными с химией, биологией, медициной, а также технологиям, полученным на стыке этих и других научных областей. Последние годы ознаменовались рядом если не прорывных, то весьма значимых открытий и разработок, которые не только коренным образом изменяют наше представление о пределах человеческих возможностей, но и дают мощный импульс к дальнейшим исследованиям.

Не менее радужные перспективы ожидают и современное материаловедение, которое на наших глазах превращается в алхимию XXI века: двумерные материалы, моделирование новейших композитов с помощью компьютеров, нанотехнологии — уже в ближайшие годы инженеры и конструкторы при разработке новых проектов смогут не ограничивать себя имеющимися материалами и создавать инновационные композиты и сплавы «на заказ».

Результаты в области разработки перспективных источников энергии не так грандиозны — здесь революционные преобразования менее ожидаемы. Но отчетливое поступательное развитие отрасли и успехи в междисциплинарных изысканиях вполне могут привести к синергетическому эффекту.

Если вспомнить ключевые факторы и преимущества 6-го техноуклада, описанные во вводной части статьи, выбор исследовательских направлений специалистами Фонда становится очевидным — все они находятся на переднем крае научно-технического прогресса и требуют самой активной реализации.

Интегральные биосистемы

Одно из активно развивающихся направлений в современных научных исследованиях находится на стыке нескольких областей знаний — нейробиологии, психофизиологии, когнитивной психологии, робототехники, компьютерных технологий. В документах ФПИ это направление получило название «Интегральные биосистемы» — соответствующие исследования проводятся в рамках комплексного проекта «Защитник будущего».

Современные достижения в этой междисциплинарной области позволят разработать научно обоснованную программу исследований, успешная реализация которой не только увеличит качество жизни человека, но и расширит его предельные психофизиологические способности, в том числе в боевых условиях.

Документы Фонда перспективных исследований содержат и более подробное описание результатов, которые планируется реализовать в ходе выполнения проектов «Интегральные биосистемы». Ожидается, что основные цели и задачи будут распределены по четырем направлениям. Во-первых, ФПИ рассчитывает создать демонстрационные образцы нейроинтерфейсов с возможностью обратной связи и персонифицированным усилением когнитивных способностей для управления роботизированными боевыми, разведывательными, транспортными и другими модулями, а также для улучшения качества подготовки личного состава. Во-вторых, планируется получить новые экспериментальные данные о механизмах когнитивных функций головного мозга человека и животных с проверкой гипотезы о связи вариативности отделов коры с индивидуальными различиями способностей. В-третьих, Фонд осознает высокую востребованность цифровых моделей головного мозга и моделирования его работы в системах искусственного и гибридного интеллекта с использованием в когнитивных технических системах (когнитивные человеко-машинные интерфейсы, интерфейсы «мозг — компьютер» и «глаз — мозг — компьютер», антропоморфные и нейроморфные роботы). Наконец, ФПИ готовится к реализации проектов, связанных с разработкой новых технологий и программно-аппаратных комплексов для проведения последующих исследований и визуализации данных в области нейрохирургии, нейробиологии, психофизиологии, когнитивной психологии и нейроэргономики.

В настоящее время Фонд перспективных исследований проводит выбор головного исполнителя и формирование кооперации исполнителей по созданию интегральных биосистем, что, впрочем, не мешает руководству ФПИ участвовать в реализации довольно смелых разработок.

Демонстрация применения интерфейса «мозг — компьютер» для управления квадрокоптером в лаборатории ФПИ

Так, в сентябре 2014 года прошла демонстрация промежуточных результатов проекта, основной целью которого является экспериментальная оценка принципиальной возможности практической реализации интерфейса «мозг — компьютер» в рамках человеко-машинных систем для управления приданным устройством в «фоновом режиме», т. е. без отрыва от выполнения основной деятельности. В ходе показа операторы с помощью биопотенциалов головного мозга управляли движением квадрокоптера в условиях лабиринта и свободного пространства, сохраняя при этом возможность свободно перемещаться и общаться с наблюдателями.

По словам Дмитрия Рогозина, ФПИ планирует реализовать комплексный проект по созданию базовой антропоморфной роботехнической платформы: «Российский андроид будет обладать рядом особенностей — это и управление при помощи копирующего костюма, и очувствленные манипуляторы, которые также будут дополнены эффективной системой 3D-зрения. Оператор сможет не только в точности передавать андроиду свои движения, но и получать силомоментную обратную связь, что позволит контролировать усилие при захвате. Эта система станет подобием „аватара”. Фактически оператор машины будет находиться в ее „реальности”. Ничего подобного в мире пока не создано».

Впрочем, уже сегодня у ФПИ есть что показать — вспомним демонстрацию антропоморфного робота, состоявшуюся в рамках обсуждения итогов первых полутора лет деятельности Фонда перспективных исследований. В январе этого года участникам мероприятия, среди которых был и Президент России, продемонстрировали «аватара», антропоморфного робота, разработанного НПО «Андроидная техника» при поддержке Фонда. Судя по демонстрации на полигоне ЦНИИТОЧМАШ — робот стрелял по мишеням и передвигался на квадроцикле, а всеми его движениями дистанционно управлял оператор, — Дмитрий Рогозин знает, о чем говорит.

Что касается зарубежных исследований, то в планах соответствующих организаций имеются как аналогичные проекты, так и программы, работающие «на опережение»: планируются работы в области мультимодальных интерфейсов, интуитивно-понятных и натуралистических интерфейсов, имплантируемых материалов и устройств, интеграции «мозг — компьютер», когнитивной робототехники и др.

Одно из свидетельств исключительности данного направления — решение руководства DARPA о создании специального подразделения, специализирующегося на биологических технологиях. Впрочем, исследования, связанные с этой междисциплинарной областью знаний, ведутся Агентством не первый год: достаточно упомянуть две ключевых программы — Quantitative Models of the Brain и Cortical Processor. В рамках первой из них предусматривается создание функциональной математической основы, на которой в дальнейшем могут строиться достижения в областях когнитивной неврологии, повышения вычислительных возможностей и обработки сигналов. В частности, планируется проведение количественных исследований пространственно-временных паттернов нейрохимической активности, лежащей в основе формирования памяти, а также использование полученных паттернов для моделирования иерархической организации памяти и демонстрация работоспособности схемы на клеточных моделях.

Целью второй программы является решение сложнейшей задачи распознавания образов в реальном времени за счет аппаратной имитации неокортекса. В ходе ее реализации планируется разработка «кортикального процессора», который сможет распознавать сложные пространственные и временные закономерности, а также адаптироваться к меняющимся условиям. Программа является составной частью исследований и разработок DARPA по созданию компьютера, аналогичного по функционалу мозгу млекопитающего. Такие «искусственные мозги» могут быть использованы для создания роботов, не отличающихся по уровню интеллекта от мышей и кошек.

Интегральные биосистемы. Зарубежные проекты.

Автономная платформа Qualcomm Pioneer
Современные технологии и методы, связанные с нейроэргономикой, позволят снимать электроэнцефалограмму и электрокардиограмму оператора, а также отслеживать движения его глаз в режиме реального времени. Технологии взаимодействия «мозг — компьютер» (Brain Computer Interaction Technologies, BCIT) позволят прогнозировать состояние оператора, используя передовые алгоритмы для отслеживания мозговой активности, с целью предотвращения переутомления. TARDEC и Лаборатория военных исследований планируют разработать технологии адаптивного обучения, применение которых поможет отслеживать состояния мозга, связанные с недостаточным уровнем обучения, и автоматически подстраивать стратегии обучения под индивидуальные особенности солдата.
Нейробиологи добились значительного прогресса за последнее время в понимании того, как функционирует головной мозг человека. В ближайшие годы участники европейского Human Brain Project попытаются создать его компьютерную модель, а в рамках американской программы BRAIN Initiative подготовят обширную карту мозговой активности. Оба эти амбициозных проекта попытаются извлечь максимум пользы из недавно появившегося ресурса — полных и детализированных карт структур мозга, а также его различных областей.

Одна из нейронных карт головного мозга, полученная в рамках программы BRAIN Initiative

Демонстрация возможностей новых чипов от Qualcomm выглядит пока более чем скромно — робот размером с мопса перемещает по площадке игрушечные фигурки супергероев, — но уже сейчас понятно, что за подобными системами будущее: миниатюрный Pioneer выполняет задания, которые под силу мощному, специально запрограммированному компьютеру. Робот может распознавать объекты, которые он раньше не «видел», сортировать их, отталкиваясь от похожести на другие предметы, а затем перемещать отобранное в заданную точку комнаты. И в этом нет заслуги программистов — роботу нужно лишь единожды показать, что и как нужно сделать. Pioneer может все это, потому что внутри его работает нейроморфный процессор, имитирующий работу человеческого мозга. 
Многочисленные современные разработки в области протезирования позволяют уже сейчас создавать манипуляторы, подключенные к нервным окончаниям ампутированных конечностей, с обратной связью, т. е. обладатель такого процесса может чувствовать свойства поверхности, к которой прикасается его искусственная рука

Бионика

Бионика — наука, решающая инженерные задачи на основе моделирования структуры и принципов жизнедеятельности биологических организмов. Применение бионических принципов при дизайн-проектировании систем и средств вооружения позволяет решать сложнейшие системные, технологические и компоновочные проблемы создания новой военной и специальной техники.

Нет никаких сомнений в том, что бионика — это один из новых научных фронтиров. Та же Лаборатория военных исследований Армии США проводит целый комплекс соответствующих изысканий. 

Фундаментальные исследования, нацеленные на понимание базовых свойств, принципов и механизмов, управляющих ДНК, РНК, белками, органеллами, клетками, организмами, межвидовыми взаимодействиями, а также нейрологическими и когнитивными системами, в долгосрочной перспективе могут привести к новым методам создания биоматериалов, систем распознавания и дезактивации токсинов. Вычислительная клеточная и молекулярная биология, предиктивные многомасштабные модели для биомедицинских и биологических исследований, вычисления на основе бионики, биоэлектроника, биоэнергетики, биомеханика и так далее — количество направлений исследований, предполагаемых ARL и напрямую или косвенно связанных с бионической отраслью, насчитывает несколько десятков.

Еще более интересные исследования планирует DARPA. Словно опасаясь возможных прорывов в методах и технологиях, связанных с биологическими науками и бионикой в том числе, Агентство запускает в 2015-м финансовом году программу SAEBR (Surprise Avoidance in Engineering Biology Research, «Предотвращение внезапного появления неизвестных ранее эффектов биологической инженерии») — предполагается привлечение ведущих специалистов по всем направлениям развития инженерной биологии для оценки потенциально непредсказуемых и непредвиденных приложений, включая новые свойства сложных систем, технологий и методологий, и их нераскрытый потенциал. Исследования будут направлены на понимание того, как нынешние инструменты и технологии могут быть защищены от возможных злоупотреблений.

Основные направления деятельности Фонда перспективных исследований в области бионики связаны с реализацией задач получения, передачи, переработки и использования информации, а также с проблемами биоэнергетики, биомеханики, биорецепции, навигации и т. д. При работе по всем этим направлениям ставится единая цель — выявление возможных принципов и путей их технической реализации.

Ожидается, что реализация проектов ФПИ в области бионики поможет получить новые экспериментальные данные о механизмах ориентации животных, птиц и рыб в пространстве, достижения максимальной скорости перемещения в различных средах при минимальных энергозатратах, устойчивости к радиационному воздействию, а также факторов химической и биологической природы, создать технические устройства детекции на основе механо- и химорецепции, а также демонстрационные образцы искусственных мышц и бионических систем органов чувств. Наиболее смелые проекты могут иметь отношение к созданию образцов вооружения и военной специальной техники на основе бионических принципов.

Бионика. Зарубежные проекты.

Искусственный мускул, созданный командой исследователей из Техасского университета в Далласе
Команда исследователей из Техасского университета в Далласе (США) разработала искусственные мышцы, которые сильнее человеческих на два порядка. Это достигается как использованием специальных полимеров, размеры которых зависят от температуры, так и конструкцией витой «мышцы». Изделие очень долговечно и не теряет свойств даже после нескольких миллионов сокращений.
Синтетическая биология — новейшее направление промышленной технологии на стыке информатики, электроники и биологии, которое объединяет передовые области исследований с целью анализа, проектирования и синтеза уникальных живых систем с набором новых, в том числе и не существующих в природе, функций. Программа DARPA Living Foundries («Живые фабрики») предусматривает применение инженерного подхода к биологии, чтобы использовать ее как технологию и развивать как производственную платформу ради производства по заказу Минобороны новых материалов и устройств, а также создания в США новой индустрии.

Устройство для измерения электрических свойств растений Эндрю Адаматски
Эндрю Адаматски (Andrew Adamatzky), исследователь из Института Западной Англии (Бристоль), работает над весьма смелым проектом. Его изыскания могут привести к созданию в буквальном смысле слова выращиваемой электроники (см. статью «Электроника из рассады» в Technowars #02/2014). Адаматски изучает электрические параметры растений, их реакцию на электрический ток и возможность использования отдельных представителей флоры в качестве элементов электрических цепей. Исследователь пока не получил заметных результатов, но интерес к работе Адаматски у военных кругов имеется — можно, например, представить себе датчики, реагирующие на определенные параметры и выросшие самостоятельно из миниатюрных зародышей, распыленных над охраняемой территорией. 

Перспективная медицина

Основные положения, заложенные в данное направление исследований, базируются на научных открытиях в областях биотехнологий, нанотехнологий, новых материалов, информационно-коммуникационных и когнитивных технологий.

В рамках комплексного проекта «Защитник будущего» Фонд приступил к разработке технологий повышения боеспособности, выживаемости и резистентности человека к экстремальным факторам. Соисполнителями проекта являются научные коллективы ведущих научно-исследовательских учреждений Минздрава России, ФМБА России и ФАНО России.

Российская научная школа располагает и фундаментальными, и практическими наработками в медицине, которые признаны во всем мире, но необходимо признать и отставание, которое связано как с технологическим разрывом, так и с отсутствием постоянных междисциплинарных изысканий, что является сильной стороной западных исследователей.

Впрочем, при должном развитии собственной научно-технической базы, отборе перспективных специалистов и их стажировке за рубежом, возобновлении прерванных в конце XX века исследованиях советских ученых отечественная перспективная медицина способна выйти на новый уровень. Имеются и весьма показательные результаты такого активного подхода: в конце 2010 года российские хирурги вырастили новую трахею прямо в теле пациентки — новейшей методике отечественные специалисты обучились у известного трансплантолога из Италии профессора Паоло Маккиарини (Paolo Macchiarini).

Список ожидаемых результатов в этом направлении перекликается со многими зарубежными исследованиями и включает создание индивидуализированных лекарственных средств, получение технологий регуляции генов и коррекции иммунитета, регенерации тканей и органов, самодонорства, а также повышение когнитивных способностей военнослужащих-операторов, а также физических, психофизиологических и когнитивных возможностей военнослужащих всех родов войск.

Пока Фонд перспективных исследований находится на этапе поиска партнеров и налаживании многосторонних связей между ФПИ и научными центрами. Так, в конце прошлого года ФПИ провел семинар на тему «Гибернация и гипобиоз», по результатам которого Фондом будет разработан научно-технический проект с целью реализации имеющихся наработок и проведения дальнейших исследований в этой области. В работе семинара приняли участие представители Института биофизики клетки РАН, НИИ медицины труда РАМН, Института эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН, Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова и других научных центров.

За рубежом наблюдается явный акцент на трансформационных фундаментальных исследованиях, критически-ориентированных перспективных прикладных исследованиях, избирательном развитии передовых технологий, которые, как ожидается, будут иметь революционные последствия для боевых возможностей солдат.
Огромное внимание уделяется восстановлению утраченных функций мозга в результате травм и ранений — используются последние достижения в области понимания механизмов и моделирования деятельности мозга для разработки новых подходов терапии черепно-мозговых травм. Некоторые исследовательские группы готовят научный задел для понимания языка мозга применительно к повышению эффективности на поле боя, реабилитации и возвращения на действительную военную службу после перенесенных травм. Создаваемые в ходе реализации таких работ решения в совокупности должны позволять восстанавливать сенсомоторные функции за счет использования устройств, запрограммированных на восполнение пробелов в поврежденном мозге.

Естественным можно считать и повышенный интерес западных исследователей к совершенствованию методов и технологий, применяемых в военно-полевой медицине. Так, планируется создать простые приборы для обнаружения маркеров болезней и их анализа на молекулярном уровне — причем речь идет о диагностировании и лечении в экстремальных условиях. Особое значение имеет возможность оказания экстренной медицинской помощи при кровотечениях (наиболее частая причина смерти в бою). Решением этой проблемы могут стать вещества, способствующие свертыванию крови — они будут вводиться в организм и «заделывать» области кровотечения.

Перспективная медицина. Проекты.

Одним из наиболее значимых направлений в перспективной медицине можно считать биоинженерию и в частности — создание искусственных органов с помощью технических средств или регенеративных методов. Профессор Владимир Миронов, работающий в Государственном университете штата Вирджиния, считается пионером в области 3D-печати органов — самая первая публикация о технологиях биопечати за его авторством вышла в 2003 году. В начале 2014 года Миронов был приглашен российской компанией «Инвитро» для участия в проекте по созданию биопринтера. Первым полностью готовым к трансплантации органом, напечатанном на таком устройстве, по мнению профессора, будет человеческая почка.

Ученые из Государственного университета штата Вирджиния под руководством профессора Владимира Миронова разрезали на фрагменты сердце цыпленка и успешно срастили заново, подтвердив, что из кусочков можно собрать целый орган
Серьезной проблемой, связанной с выживаемостью человека, является поздний ответ организма на некоторые, в том числе неизвестные ранее инфекции. Комплексная программа DARPA Adaptive Immunomodulation-Based Therapeutics (AIMBT, «Адаптивная иммуномодуляционная терапевтика») охватывает несколько подходов к решению этой задачи — исследуется связь нервной и иммунной системы человека, выявляются мишени для нервно-иммунной модуляции; проводятся прикладные разработки в области геномики адаптивного иммунитета для создания технологий направленной модуляции иммунного ответа; выявляются протеомные маркеры, характеризующие здоровое состояние, а также ранние состояния, сопровождающие травмы и инфекции; будет исследована эпидемиология и распространение инфекций (с особым акцентом на тяжелые респираторные инфекции и лекарственно устойчивые бактериальные) в изолированных коллективах.

Перспективные материалы

Разработка перспективных средств вооруженной борьбы предполагает создание новых материалов, обладающих уникальными свойствами. В современных зарубежных исследованиях изучению и разработке материалов отводится одно из приоритетных мест. Причем материаловедение нередко пересекается с другими научно-исследовательскими направлениями. Фотоника, электроника, производство и передача энергии, биологические и биосинтетические материалы, конструкционные материалы, высокопрочные эластичные материалы и баллистическая защита, технологии производства — все эти отрасли находят применение в исследованиях, связанных с перспективными материалами.

Экспортный вариант экипировки «солдата будущего» «Ратник» на стенде «ЦНИИТОЧМАШ» международной выставки вооружений IDEX 2015, Абу-Даби, ОАЭ (фото: Technowars)
Если говорить о более конкретных примерах, то сегодня создаются функциональные полимеры, которые смогут найти применение в фотонике и оптике. Особое внимание уделяется материалам, созданным с применением нано- и биотехнологий, а также метаматериалам; все чаще применяются компьютерные методы моделирования на микро- и наноразмерном уровне для новых сенсоров и устройств подачи сигналов, а также материалов, предназначенных для имитации функций биологических материалов от молекулярного до макроскопического масштабов. Полученные материалы будут применяться для создания самовосстанавливающихся материалов, интеллектуальных материалов, материалов для защиты от химического и бактериологического оружия.

Многие из проектов ФПИ, имеющие отношение к перспективным материалам, уже находятся в процессе реализации. К примеру, сотрудники Фонда совместно с Всероссийским институтом авиационных материалов и в кооперации с ведущими научно-исследовательскими организациями приступили к созданию комплекса экстремально жаростойких конструкционных и термозащитных материалов и покрытий.

Также начаты работы по созданию термоваккумно-импульсных технологий переработки растительного сырья в высококачественную гидролизованную целлюлозу — основу различных производств, в том числе производства однородных порохов.

В рамках комплексного проекта «Защитник будущего» совместно с Саратовским государственным университетом им. Н. Г. Чернышевского начаты работы по созданию новых композиционных материалов с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами на основе ультратонких волокон, сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и др. По сути, на базе СГУ была создана лаборатория, работающая по трем направлениям — «Маскировка», «Защита» и «Обеспечение жизнеспособности», в каждом из которых имеются свои приоритетные задачи.

Также имеется информация о старте еще одного проекта ФПИ — в Северо-Кавказском университете профинансирован проект по разработке основ синтеза оптической нанокерамики на основе редкоземельных элементов для создания твердотельных дисковых лазеров.

Но, пожалуй, самым глобальным можно считать совместный проект ФПИ и «ЦНИИ точного машиностроения», в ходе которого будет разработано новое поколение экипировки военнослужащих. «В настоящее время завершена работа над современным комплектом экипировки „Ратник”. Но мы с участием ЦНИИТОЧМАШ и ряда других организаций в рамках указанного проекта уже приступили к работе над элементами будущего оснащения российских солдат, — рассказал в интервью „Интерфаксу” заместитель генерального директора Фонда и председатель научно-технического совета ФПИ Виталий Давыдов. — Не обошли мы стороной и перспективное оружие. В частности, Фонд реализует проект, направленный на создание перспективного снайперского комплекса. Боец будущего должен уничтожать цели на дальности, не позволяющей противнику поразить его. Это расстояние на порядок большее, чем сегодня». Среди элементов перспективной экипировки — комплект защиты от отравляющих веществ, позволяющий вести боевые действия в течение суток, бронезащита из принципиально новых материалов, новые средства маскировки.

Перспективные материалы. Зарубежные проекты.

Одно из интересных направлений в исследованиях, связанных с перспективными материалами, имеет отношение к самовосстанавливающимся покрытиям. О работах в этой области уже заявляли автокомпании и даже производители гаджетов. Что касается военного использования подобного рода материалов, то в прошлом году BAE Systems включила это направление исследований в список четырех наиболее перспективных технологий. Среди наиболее вероятных претендентов на использование в качестве основы для самовосстанавливающихся покрытый — метаматериалы и углеродные трубки.

Метаматериал — это композит, уникальное поведение которого обуславливается преимущественно его искусственной созданной структурой, а не свойствами исходных веществ. Одно из необычных свойств некоторых метаматериалов — отрицательный показатель преломления — превращает их в идеальное средство для маскировки объектов. Исследованием только этого свойства новейших композитов сегодня занимаются десятки центров по всему миру. Несмотря на значительных потенциал такой маскировочной технологии, ее практическое воплощение все еще далеко от идеала.

Мягкая броня AR500 на основе углеродных нанотрубок

По мнению экспертов, в броне завтрашнего дня могут быть использованы углеродные нанотрубки благодаря уникальному сочетанию высокой упругости и «механической памяти». Углеродные нанотрубки, представляющие собой полые цилиндры со стенками толщиной всего в один атом, обладают высокой твердостью. Будучи связанными полимерным армированием в бронемодуль, такие трубки могут деформировать, разрушить попавшую пулю или благодаря высокой упругости вызвать ее рикошет. Последнее даже предпочтительнее, так как энергия пули не будет рассеиваться в броне (что в случае с бронежилетом привело бы к ударным травмам) и в то же время увеличит способность брони противостоять нескольким попаданиям. Недостатком углеродных нанотрубок является их плохая сопротивляемость высокой температуре.

Перспективные источники энергии

В рамках комплексного проекта «Защитник будущего» Фонд совместно с ведущими научно-исследовательскими организациями страны приступает к созданию перспективных энергетических систем, основанных на принципах альтернативной энергетики, в том числе с использованием дешевого и возобновляемого альтернативного сырья. Найдены подходы для эффективного преобразования в электричество тепловых потоков низкой интенсивности.

Что касается планов Фонда перспективных исследований, то все они ориентированы преимущественно на решение практических задач, связанных с созданием конденсированных высокоэнергетических материалов, накопителей электроэнергии повышенной удельной энергоемкости, малогабаритных и носимых электрогенераторов, а также с разработкой технологий и соответствующих демонстраторов по использованию в качестве источника энергии биомассы, других возобновляемых видов альтернативного сырья и тепловой энергии организма человека.

За рубежом исследования в аналогичной от­рас­ли ведутся по трем основным направлениям: 
• аккумуляторы энергии для мобильных платформ: процессы хранения, интеграции, гибридизации, а также увеличения плотности хранения энергии; аккумуляторы малых размеров со сверхвысоким напряжением для питания высоковольтных систем; новейшие методы хранения энергии для возможной замены химических источников питания в будущем; передовые способы уплотнения материала; передовые способы хранения энергии для размещения в доступном пространстве устройств; гибридные аккумуляторы для специфических применений; разработка аккумуляторов и повышение плотности хранения энергии;

• преобразование энергии: сочетание физико-химического поведения; элементарная динамика механизмов горения; переходные термические процессы на пограничных состояниях горения; определение параметров и моделирование горения спреев из тяжелого жидкого топлива; количественная визуализация горения спрея из тяжелого жидкого топлива под большим давлением; снятие характеристик и физическое моделирование инжектора для топлива JP-8; компоненты компактных источников энергии для ТС; «интеллектуальные» и адаптируемые лопатки газовых турбин; новые концепции высокоэффективных компрессоров и камер сгорания;

• Интеллектуальная энергетика: малые и носимые энергосистемы; архитектура электросистем транспортных средств и платформ; защита с помощью энергетики; интеграция и управление энергетикой транспортных средств и платформ; архитектура энергосетей полевых лагерей.

Перспективные источники энергии. Зарубежные проекты.

Недавно ученые обнаружили, что димеры (молекулы, образованные из двух одинаковых молекул) пинена способны служить в качестве высокоэнергетического топлива, сравнимого по энергоемкости с авиационным JP-10. В природе это вещество вырабатывается целым рядом растений, в первую очередь хвойными породами деревьев. Однако следует учитывать, что вырастить столько деревьев, сколько было бы необходимо для удовлетворения потребности в топливе даже отдельных направлений в деятельности человека, не представляется возможным. Выход предложила команда американских исследователей из Технологического института Джорджии и Объединенного биоэнергетического института. Под руководством Памелы Пералта-Яхья (Pamela Peralta-Yahya) ученые вывели вид бактерий, синтезирующих пинен из глюкозы, — результаты исследования опубликованы в журнале ACS Synthetic Biology (2014).

Пехотинец демонстрирует сразу несколько устройств для сбора энергии и зарядки тактического снаряжения: комплект солнечных батарей, а также Knee Harvester

В сентябре 2014 года исследователи из Инженерного центра исследований и разработок для солдат в Натике продемонстрировали в рамках военно-учебных мероприятий Maneuver Fires Integration Experiment рабочий прототип устройства Knee Harvester, преобразующего кинетическую энергию, генерируемую при передвижении солдата, в электрическую. Шарнирное устройство-наколенник крепится одновременно к нижней части бедра и к верхней части голени — энергия вырабатывается при сгибе ноги в коленном суставе. С помощью специальных программных алгоритмов Knee Harvester анализирует походку солдата и включает генератор энергии только лишь в той фазе шага, при которой нога сгибается в колене под действием веса солдата («негативная работа»). 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Направление информационных исследований ФПИ включает в себя пять основных областей разработки методов и технологий — перспективные системы обработки и передачи информации, искусственный интеллект и когнитивные технологии, кибербезопасность, социальные сети, технологии обнаружения. Все они одновременно являются составляющими реализуемого Фондом комплексного проекта «Кибероружие будущего».

Руководитель направления:
Гарбук Сергей Владимирович, заместитель генерального директора, руководитель направления информационных исследований, член правления Фонда. Родился 7 сентября 1965 года. В 1987 году окончил факультет сбора и обработки информации Военного инженерного Краснознаменного института им. А. Ф. Можайского. После окончания института проходил службу в научно-исследовательских учреждениях Министерства обороны Российской Федерации. В 2004 году окончил Российскую академию государственной службы при Президенте Российской Федерации. С 2005 года работал в организациях оборонно-промышленного комплекса, с 2009 года возглавлял Центр информационных технологий ОПК (Минпромторг России).

Автор более 100 публикаций в области безопасности и информационных технологий, в том числе четырех монографий. 

По мнению Сергея Гарбука, руководителя направления «Информационные исследования», прогресс в области информационных технологий привел к тому, что в последние 20 лет сформировалась так называемая инфосфера, охватывающая технические объекты — объекты инфраструктуры, вооружений и военной техники, вплоть до бытовой техники — и социальные объекты (отдельных людей и сетевые сообщества). Появление инфосферы связано с резким возрастанием уровня автоматизации окружающих нас технических объектов, а в социальной среде это привело к появлению совершенно новых форм социальной коммуникации. «Важность этих объектов с точки зрения обеспечения безопасности государства и общества такова, что мы смело можем говорить об инфосфере, как новом театре военных действий. — говорит Гарбук. — Этот ТВД характеризуется своими уникальными формами, методами и средствами ведения военных действий, специфическими угрозами, а также своей „картой”, определяющей расстановку сил и средств».
Необходимо также учитывать тот факт, что информационные технологии сегодня являются неотъемлемой составляющей гибридных военных конфликтов и нередко играют в них существенную и даже решающую роль.

Отставание России, связанное с 5-м технологическим укладом, довольно сильно сказывается на качестве проводимых в стране исследований в информационной области. В особенности это касается разработок, имеющих отношение к аппаратным компонентам, и в меньшей степени связано с программным обеспечением.

В целом информационное направление в отечественной практике имеет ярко выраженную неравномерность развития: если в области кибербезопасности у нас имеются определенные успехи, то, к примеру, работа с социальными сетями находится лишь в зачатке.

Как бы то ни было, отрадно, что «Информационные исследования» были выделены руководством ФПИ в отдельное направление — это одна из приоритетных научно-технологических областей, требующих самого глубокого и интенсивного освоения.

Перспективные системы обработки и передачи информации

В условиях лавинообразного роста плотности информационных потоков возникает необходимость создания перспективных систем обработки и передачи информации, в том числе способных к устойчивой работе в экстремальных условиях.

Этой области знаний полностью посвящена одна из восьми кампаний Лаборатории военных исследований Армии США — «Вычислительные науки». Основные разделы, объединяющие более десятка исследовательских направлений — прогностические науки, потоковая обработка данных, передовые компьютерные архитектуры, компьютерные технологии. Помимо этого, ведутся и фундаментальные исследования в области высокопроизводительных вычислений.
Большое внимание в зарубежных исследованиях уделяется безопасности распределенных высокопроизводительных вычислений, сочетающих аспекты параллельных и облачных вычислений с динамическим наблюдением и адаптацией распределенных вычислительных систем к изменениям условий внешней среды. Также изыскиваются технологии и ресурсы для обеспечения киберзащиты и поддержания автономного функционирования высокопроизводительных систем обработки больших данных в области мониторинга состояния передового базирования вооруженных сил и поддержки принятия тактических решений на поле боя.

Выполнение специальных операций требует поиска ответа на вызов, связанный с постоянным ростом объема и скорости обработки данных распределенных информационно-коммуникационных систем (большие данные) при использовании сетевых протоколов и архитектур обмена, обработки и передачи информации, в том числе в задачах интеграции данных систем мониторинга обстановки и управления человеко-машинными системами в единое контролируемое информационное пространство.

Российский вычислительный кластер «Ломоносов», установленный в вычислительном центре МГУ — один из мощнейших в стране, однако в мировом рейтинге суперкомпьютеров находится лишь на 58-м месте

Среди основных направлений, на которых концентрируются усилия зарубежных исследовательских организаций — совершенствование бортовых систем связи транспортных средств и комплексов вооружений для снижения времени задержки и повышения удельной емкости протоколов обмена информацией; выработка требований на государственном уровне к информационным системам с учетом возможности интеграции коммерческой коммуникационной архитектуры с аппаратно-программными решениями с учетом специфики оборонной отрасли; обеспечение гибкости создаваемой архитектуры для обеспечения высокого модернизационного резерва и возможности замены функциональных компонентов.

Фонд перспективных исследований, в свою очередь, рассматривает возможность разработки широкого спектра технологий в области систем обработки и передачи данных. Среди прочих направлений ФПИ участвует в создании технологий управления в системах связи с произвольной маршрутизацией на основе динамической сети разнородных ретрансляторов, разработке технологий высокопроизводительных вычислений в распределенных гетерогенных сетях, а также 3D-технологий создания базовых интегрально-оптических компонентов для перспективных вычислительных платформ. Помимо этого Фонд возлагает немалые надежды на квантовые вычисления (в список ожидаемых результатов ФПИ входят создание элементной базы квантовых компьютеров и технологий квантовой криптографии) и нанотехнологии (планируется разработка элементов микроэлектроники на основе вакуумной наноэлектроники в системах обработки и передачи информации).

Перспективные системы обработки и передачи информации. Зарубежные проекты.

Датчики, процессорные устройства и пользователи массово передают данные, но развитие вычислительных возможностей их обработки существенно запаздывает, не справляясь со все возрастающими потоками данных. Результат — пропущенные предупреждения и запоздалая реакция. Например, совокупный мировой поток данных через оптоволоконные сети в настоящее время составляет более 100 Тбайт/с, и как ожидают, превысит 1 Пбайт/с к 2020 году. Программа DARPA Gargoyle разработает фотонные корреляторы для задач обработки критически значимых данных, обеспечивая почти нулевое время ожидания и обработку с высокой пропускной способностью как цифровых, так и аналоговых данных. Требования к этой технологии включают широкополосную модуляцию с прямым расширением спектра полосы пропускания более 10 ГГц и обеспечение киберзащиты в волоконно-оптических сетях с возможностью расширения на скорости передачи данных более 10 Тб/с.

Развитие методов точного управления частотой микроволнового излучения и в радиодиапазоне в 1940 году революционно изменило военные исследования. Регулирование частоты является технологией, используемой в радиолокационной, спутниковой и наземной связи, а также в технологиях зондирования и навигации. На сегодняшний день, однако, синтез оптических частот ограничен лабораторными условиями из-за большого размера, относительной хрупкости и высокой стоимости оптических синтезаторов. Программа DARPA DODOS (Direct On-Chip Digital Optical Synthesis) предусматривает решение задачи автоматизированного синтеза цифровых оптических систем на чипе. Планируется объединения нескольких разработок для создания универсального чипа с интегрированным синтезатором частот оптического диапазона волн, что позволит обеспечить возможность построения на его основе широкополосных когерентных систем оптических коммуникации, портативные высокоточные атомные часы, системы обнаружения сверхмалых концентраций опасных газов или токсичных веществ с высоким разрешением. 

Искусственный интеллект. Когнитивные технологии.

Работы по созданию искусственного разума, не уступающего человеческому в решении таких задач как распознавание изображений, осмысление текста и перевод речи, продолжаются непрерывно уже более полувека, но тем не менее далеки от своего завершения. 

Однако достижения последних лет позволяют говорить о как минимум значительном ускорении прогресса в этой области. Более того, видные ученые уже всерьез заговорили об опасностях, которые таит в себе искусственный разум при бездумном его развитии — раньше об этом можно было прочитать только в научно-фантастических романах.
Все большее количество современных разработок сегодня включают в свое название прилагательное «когнитивный» — когнитивные архитектуры роботов, когнитивное моделирование и поиск, когнитивное представление тактической информации. Что, в общем, неудивительно: одним из толчков к бурному развитию в области искусственного интеллекта послужили не менее активные научные исследования, связанные с познавательной деятельностью человека (лат. cognitio — познание).

Сегодняшний прорыв в качестве анализа разнородных данных может быть обеспечен за счет совмещения возможностей современных высокопроизводительных средств вычислительной техники и информационно-телекоммуникационных сетей с новыми эффективными методами обработки информации, в основу которых будут положены интеллектуальные подходы, в том числе имитирующие мыслительную деятельность человеческого мозга.

Подобные подходы помогут автоматизировать вычислительный интеллект применительно к таким областям как биология, виртуальное пространство, экономика, социальные науки и разведка. Освоение этих областей требует технологии создания абстрактных, прогнозных — а в идеале причинно-следственных моделей из массивных объемов разнородных данных, генерируемых человеком, сенсорами и сетевыми устройствами (DARPA, программа Big Mechanism).

Прогресс в области искусственного интеллекта и когнитивных технологий сможет революционизировать и более специфичные процессы. Например, изменить переводческую деятельность, упростив работу с редкими языками, что позволит быстро создавать системы автоматизированного перевода для кросс-языковой разведки и стратегических коммуникаций. Или буквально читать между строк — новейшие технологии помогут военнослужащим, работа которых связана с принятием решений на основе выводов, полученных из скрытой в текстах информации, фильтруя избыточные и соединяя подобные документы.

Фондом перспективных исследований запланирован ряд проектов, направленных на создание прототипов подобных интеллектуальных систем. В случае должной активности, касающейся разработок в области искусственного интеллекта и когнитивных технологий, ожидается прорыв в распознавании изображений (человеческие лица, объекты на изображениях, полученных с помощью ДЗЗ). Более амбициозные задачи — обучение и имитация мыслительного процесса человека, понимание техническими системами смысла и многозначного контекста информации, включая неполные, неточные или искаженные данные, а также высокоэффективное усвоение ими новых знаний и представление экспертной оценки.

Искусственный интеллект. Когнитивные технологии. Зарубежные проекты.

До последнего времени не существовало компьютерной модели, способной конкурировать с мозгом приматов в области быстрого визуального распознавания. Однако в ходе нового исследования ученые из Массачусетского технологического института (MIT) доказали, что одна из т. н. глубоких нейронных сетей последнего поколения сравнялась в этом отношении с возможностями человеческого мозга.
Программа DARPA Probabilistic Programming for Advancing Machine Learning (PPAML, «Технологии вероятностного программирования для самообучающихся машин») ставит целью построить машины, которые будут учиться с помощью алгоритмов вероятностного программирования, просеивать огромные базы данных и выбирать наилучшие варианты решения проблемы. В ходе этой работы искусственный интеллект будет учиться и спустя некоторое время сможет легко решать простые задачи. Технология PPAML поможет Минобороны более эффективно решать множество аналитических задач, которые сегодня требуют огромных людских ресурсов, таких как разведка, наблюдение, распознавание речи, вождение автомобиля, просеивание информации в поисках ценных данных и т. д. При этом аппаратное обеспечение может быть разнообразным — суперкомпьютеры на базе многоядерных процессоров, кластеры обычных ПК и облачные сети.

Сегодня солдаты и аналитики служб обеспечения страдают от избытка информации. Поступающий непрерывный поток данных от датчиков космических, воздушных и наземных сенсорных платформ обеспечивает непревзойденное представление о поле боя. Однако многие из этих платформ не могут легко обмениваться или сопоставлять такую информацию, как, например, видео- и радиолокационные данные. Недостатки современных платформ и систем ISR проявляются и в отсутствии автоматизированных средств для интерпретации, редактирования и представления потоков данных в удобной для восприятия форме. Жизненно важная информация часто теряется или вовсе не учитывается из-за большого потока входящих данных. Отсутствие комплексных инструментов человеко-машинного интеллекта ограничивает возможности операторов и затрудняет разбор и понимание сложных данных. Программа DARPA Insight предусматривает создание автоматизированной системы помощи аналитикам путем комплексирования датчиков различных платформ и источников, в частности, за счет разработки системы эксплуатации и управления ресурсами ISR нового поколения. 

Кибербезопасность

По мере повышения значимости информационных технологий в жизни современного общества все более актуальными становятся вопросы обеспечения информационной безопасности.

Наибольшее внимание в области исследований, связанных с кибербезопасностью, сегодня уделяется анализу сетевой инфраструктуры и психосоциальным аспектам действий противника. Кроме того, развиваются алгоритмы автоматического обучения для обнаружения угроз, изучаются когнитивные эффекты при киберанализе, улучшаются методы планирования кибердействий и управлениям ими, а также приемы оперативного восстановления сетевых систем. С развитием методов ведения гибридных войн особое внимание уделяется предотвращению финансовых мошенничеств как одного из инструментов атак на частный и государственный бизнес.

Весьма актуальным направлением является разработка инструментов и методов для выявления закладок в программном обеспечении и аппаратных средствах, которые закупаются военными ведомствами на открытом рынке. Подобные тенденции имеют отношение и к мобильным приложениям — активное использование портативных вычислительных платформ военными приводит к тому, что повышаются риски, связанные с использованием программного обеспечения, которое может содержать скрытую злонамеренную функциональность.

Помимо активных мер разрабатываются и решения, связанные с созданием технологий многоуровневой безопасности, избирательного управления доступом и подсистем обработки политик с целью доступа лишь к узкому набору необходимых данных, но не всей базе данных или файловой системе — такой подход особо важен в связи с формированием множественных разнородных соединений (весьма актуально для американских войск, которые все сильнее вовлекаются в гуманитарные операции, где одной из важнейших составляющих являются сетевые структуры, объединяющие информационные ресурсы союзников, партнеров по коалиции и других заинтересованных сторон).

В этом направлении Фондом перспективных исследований запланирована реализация научно-технических проектов, результаты которых будут способствовать устранению существующих и перспективных угроз информационной безопасности в сфере обороны страны и безопасности государства. Преимущество при этом остается за разработкой методов и автоматизированных средств проверки программного обеспечения на отсутствие недекларированных возможностей, в том числе в случае недоступности исходного кода, а также исследование вопросов защиты информации ограниченного доступа при ее обработке в недоверенных средах, включая вычислительные среды с облачной архитектурой и распределенные сети.
На сегодняшний день ФПИ уже запустил свой флагманский проект в этой области: на базе Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова была создана Лаборатория интеллектуальных систем кибербезопасности, в работе которой заняты более 10 человек, в т. ч. научные сотрудники и аспиранты факультета. Заведующий лабораторией — кандидат физико-математических наук Денис Гамаюнов.

В рамках проекта реализуется технология, которая позволит повысить защищенность российского сегмента Интернета за счет автоматического выявления логических ошибок дизайна и проектирования веб-приложений. «Проект в своем роде уникальный — в мире всего несколько научных групп, занимающихся подобными задачами. Нет сомнений, что амбициозность команды вместе с приобретенными ранее опытом и знаниями позволят достичь запланированных результатов», — считает руководитель проекта Фонда Сергей Животиков.

Кибербезопасность. Зарубежные проекты.

Чтобы стимулировать разработку систем киберзащиты, DARPA объявила соревнования Cyber Grand Challenge среди разработчиков подобных систем. Их финал должен состояться в 2016 году. Команда-победитель получит $2 млн, второе и третье место будут оплачены $1 млн и $750 тыс. соответственно.
Программа DARPA Network Defense («Сетевая защита») предусматривает создание технологии обнаружения сетевых атак, используя сводку данных по сети. Компьютерные сети США постоянно подвергаются атакам, и эти атаки, как правило, обрабатываются отдельными организациями по мере поступления информации об их совершении. Анализ сводных данных по широкому кругу сетей позволит выявить закономерности, видимые только на общем фоне. Также такой подход позволит обнаружить повторяющиеся атаки, закономерности в технике атак и тем самым определить уязвимости. Использование обратной связи с системными администраторами, инженерами по безопасности и лиц, принимающих решения, позволит повысить информационную безопасность в государственных и коммерческих секторах США.

В рамках программы DARPA Transparent Computing («Транспарентные вычисления») разрабатываются технологии, позволяющие осуществлять более эффективные политики безопасности в распределенных системах. Масштаб и сложность современных информационных систем скрывает связи между событиями, связанными с безопасностью, в результате чего работа по обнаружению атак и аномалий приходится на специализированную контекстную информацию, а не доскональное знание происхождения события. Этот недостаток позволяет выполнять такие атаки как подмена (на уровне пользователя) и мимикрия (на уровне машинного кода). Программа ставит целью разработку нескольких перспективных подходов к этим проблемам.
Результаты программы особенно важны для крупных интегрированных систем с разнородными компонентами — например, распределенные системы видеонаблюдения, автономные системы и корпоративные информационные системы. 

Социальные сети

Непрерывно растущая популярность социальных медиа, распространение Интернета и расширение номенклатуры способов доступа открывают новые возможности взаимодействия с современным обществом для решения задач повышения обороноспособности страны и безопасности государства.

В рамках данного направления Фондом проводятся исследования с целью определения дальнейших перспектив развития Интернета, появления новых форм социальных медиа, будущих алгоритмов взаимодействия «человек — машина», проникновения Интернета за пределы виртуальной реальности в объекты реальной жизни.

Отдельное место занимают проекты в области социальной инженерии. Следует отметить использование возможностей коллективного разума для решения научных и прикладных задач как один из наиболее перспективных методов достижения поставленной цели. 

В целом направления работы ФПИ, связанные с социальными сетями, характерны и для иностранных исследований. Однако для зарубежных проектов в области социальных медиа и инженерии характерен многоуровневый подход — помимо практической стороны довольно активно прорабатывается и теоретическая основа. Так, к примеру, западные исследователи признают отсутствие понимания тонкой математической структуры социальных сетей, что на практике приводит к применению довольно грубого моделирования. Отсюда — высокая актуальность теоретических исследований эффективности алгоритмов и вычислительной архитектуры для социальных сетей.

Социальные сети. Зарубежные проекты.

Сложные математические проблемы можно представить в виде интересных и увлекательных игр, в которые люди будут с удовольствием играть онлайн. Привлечение в эти игры множества игроков потенциально позволит разгрузить аналитиков в сфере безопасности.

Программа DARPA Crowd Sourced Formal Verification (CSFV) направлена на представление серьезных математических задач в виде интересных головоломок, которые игроки могут решать для собственного удовольствия. С помощью интеллекта и изобретательности игроков планируется сократить нагрузку на аналитиков силовых ведомств и коренным образом улучшить доступность формальной верификации.

Программа DARPA Social Media in Strategic Communication (SMISC, «Социальные медиа в стратегической коммуникации») направлена на разработку алгоритмов выявления и отслеживания формирования, развития и распространения идей и понятий (мемов) в социальных сетях, что позволит в дальнейшем самостоятельно и умышленно инициировать пропагандистские кампании в зависимости от цели, региона и интересов США. Среди заявленных целей программы обнаружение, классификация, измерение и отслеживание образования идей и концепций (мемов), а также целенаправленного распространения сообщений и дезинформации; распознавание структур пропагандистских кампаний и операций влияния на сайтах и сообществах социальных медиа; идентификация участников и их намерений, измерение эффекта кампаний влияния; противодействие враждебным кампаниям влияния с помощью контрсообщений. 

Технологии обнаружения

Технологии обнаружения — одно из активно развивающихся направлений в исследованиях двойного назначения. Интерес к этой области объясняется как минимум двумя взаимосвязанными причинами — совершенствуются технологии, что является следствием применения новых физических принципов и успехов в материаловедении, а также изменяется концепция ведения боевых действий, что имеет отношение к возрастающей роли информации.

В наши дни благодаря различным типам датчиков становится возможным производить измерения, собирать и анализировать ранее недоступные, но важные данные, необходимые для повышения качества и безопасности жизнедеятельности как отдельного человека, так и общества. В зарубежных исследовательских программам можно обнаружить два основных направления — исследования человеческого поведения на индивидуальном, локальном и государственном уровнях и разработка сенсоров и систем, связывающих датчики воедино.

Направлением информационных исследований ФПИ ведется разработка новейших сенсорных технологий, которые охватывают широчайший спектр применения, начиная от определения психоэмоционального состояния и прогнозирования поведения людей и заканчивая определением мельчайших и трудноуловимых изменений в состоянии окружающей среды. В последнем случае речь идет о разноуровневых проектах, включающих разработку перспективных сенсорных технологий для систем ситуационного анализа (в частности, рассматривается создание демонстрационных образцов перспективных оптических устройств дистанционного компонентного анализа) и высокочувствительных мультисенсорных систем обнаружения опасных объектов и программно-аппаратных средств интерактивной обработки получаемых данных в реальном масштабе времени.

Направлением информационных исследований ФПИ ведется разработка новейших сенсорных технологий, которые охватывают широчайший спектр применения, начиная от определения психо­эмоционального состояния и прогнозирования поведения людей и заканчивая определением мельчайших и трудноуловимых изменений в состоянии окружающей среды

Свидетельство повышенного интереса Фонда к подобным исследованиям — создание Лаборатории разработки оптических устройств нового поколения на базе ФГУП ВНИИА. В лаборатории работают более 30 ведущих ученых, собранных из институтов России и мира — всего представлено 15 научных организаций.

«Идея создания такой лаборатории появилась у инициативной группы ученых — сотрудников ВНИИА им. Н. Л. Духова и ряда других исходя из объективного желания объединить исследования, находящиеся на переднем крае современной электродинамики, так называемой плазмоники, с исследованиями явлений квантовой механики», — рассказал один из ведущих исследователей лаборатории, кандидат физико-математических наук Александр Мерзликин. По его словам, идущее сейчас полным ходом техническое оснащение лаборатории самым современным оборудованием позволит восполнить множество пробелов для ученых-экспериментаторов и технологов, призванных воплощать теоретические разработки в конкретные технологии и опытные образцы.

В рамках реализующегося при поддержке Фонда проекта предполагаются как разработка базовых элементов наноплазмоники — спазеров, так и создание целого ряда опытных образцов плазмонных устройств. По результатам выполнения проекта будут изготовлены сенсоры, обладающие чувствительностью к взрывчатым и опасным веществам на уровне единичных молекул. Данные сенсоры смогут быть использованы для предупреждения террористических актов в местах большого скопления людей в потоковом режиме. 

Технологии обнаружения. Зарубежные проекты.

Распространение средств радиопротиводействия, например, цифровой памяти радиосигналов (DRFM), представляет затруднения для эффективности использования датчиков информации. Программа DARPA Multi-Function Optical Sensing («Многофункциональные оптические сенсоры») ставит своей целью разработку многофункционального оптического сенсорного датчика, позволяющего реализовать альтернативный подход к обнаружению, слежению и идентификации целей, а также контролю и управлением огнем боевых самолетов (истребителей) с дальним радиусом действия. При реализации программы планируется использование передовых достижений в области создания высокочувствительных матриц фокальной плоскости и технологии компактных многополосных сканирующих лазерных систем, работающих в ближайшем, среднем и дальнем инфракрасном диапазоне.

Программа DARPA BioDesign развивает методы построения изображений внутриклеточных процессов, в том числе распознавание отдельных молекул в клетке. На основе полученных сигналов должны быть реконструированы вызвавшие их внутриклеточные события, в том числе вызванные межклеточным взаимодействием. Созданные системы и методы должны отличаться высокой пропускной способностью, применимой в задачах создания «клеточных сенсоров» детекции физических, химических или биологических угроз.

Одна из программ DARPA, посвященная теме оптических сенсоров — камера ARGUS-IS, чувствительным элементом которой является массив из сотен матриц общим разрешением 1,8 гигапикселя. Такая камера, будучи установленной на дроне MQ-1 Predator, способна записывать видео с высоты св. 6 км с детализацией 15 см.

Программа DARPA — Adaptable, Low Cost Sensors (ADAPT) — Программа ADAPT нацелена на разработку дистанционных датчиков военного назначения с использованием промышленных технологий гражданской индустрии «гаджетостроения». Ожидается, что такой подход позволит быстро и с максимальной экономической эффективностью внедрить в производство сенсоры для проведения разведывательных операций, сбора данных и рекогносцировки с быстро обновляемым циклом производства, и возможностью регулярного совершенствования выпускаемых устройств.