Версия для печати

Квантовый прорыв

Эра доминирования «классических компьютеров» завершается
Масленников Олег
Операторы научных рот военного инновационного технополиса «Эра» за решением научных задач

Уже сейчас идут настоящие кибервойны, приводящие к потерям вполне реальным, в том числе в живой силе, средствах военной и гражданской инфраструктуры. А чего ожидать в ближайшем будущем?

Инфраструктурные элементы, такие как центры обработки данных, телекоммуникационная аппаратура, системы беспроводной связи и т. п., являются технической основой виртуальной среды киберпространства. Применительно к Вооруженным Силам Российской Федерации можно говорить о территориально-распределенном центре обработки данных (ТрЦОД), элементы которого рассредоточены в разных частях страны. Образно говоря, это наши опорные пункты в киберпространстве.

Однако роль ТрЦОД в обеспечении обороноспособности не ограничивается его пределами. Она намного шире и затрагивает все сферы развертывания театров военных действий.

Роботы на военной службе

В ВС РФ ТрЦОД реализует идею облачных технологий и имеет большое значение в развитии системы управления. Поэтому наращивание и поддержание возможностей ТрЦОД – важнейшее направление деятельности ВС РФ. От мощности вычислительной инфраструктуры, производительности компьютеров зависит скорость обработки оперативных данных, принятия решений и т. д. Например, уже в недалеком будущем миссия непосредственного ведения боевых действий может быть возложена на беспилотные и роботизированные военные автономные машины. На это еще в 2013 году указывал начальник Генерального штаба ВС РФ генерал армии Валерий Герасимов. Упрощенно говоря, военные роботы страны, имеющей превосходство в вычислительном ресурсе, будут принимать решения быстрее, действовать точнее, «работать» по большему числу целей, лучше видеть поле боя и просчитывать ходы. А значит – побеждать.

Самые очевидные последствия создания квантового компьютера – почти мгновенный взлом военных систем шифрования

Но как этого достичь?

В 2018–2019 годах Департаментом информационных систем Министерства обороны (ДИС МО РФ) проведена большая работа по наращиванию возможностей вычислительной инфраструктуры ТрЦОД ВС РФ. Особенно это коснулось так называемых облачных вычислений – модели, предоставляющей удобный доступ к ресурсам, которые могут быть быстро выделены пользователю. Поясним, что облачные вычисления не новая технология. Они представляют собой комбинацию существовавших ранее. Среди них важное место занимают высокопроизводительные вычисления. Это технология объединения вычислительных мощностей для обеспечения более высокой производительности при решении крупных задач в технике, промышленности, науке, военном деле. Таким образом, высокопроизводительные вычисления как технология имеют двухсоставную основу – множество компьютеров и алгоритмы их объединения.

Но у всего есть пределы. Например, наращивание мощности за счет увеличения количества типовых серверов способствует скорее экстенсивному росту производительности. А интенсивный связан с применением более мощных, в том числе специализированных вычислительных комплексов. Так, с оснащением системами суперЭВМ центральных элементов ТрЦОД и центра обработки данных военного инновационного технополиса «ЭРА» удалось существенно улучшить характеристики вычислительной инфраструктуры ВС РФ. Однако и этот путь (с суперЭВМ) имеет ограничения, которые обычно связывают с законом Гордона Мура – каждые 24 месяца технологическая норма элементной базы вычислительной техники уменьшается в два раза.

Сегодня она достигла трех – пяти нанометров и подошла к своему физическому пределу. В частности, по размеру транзистора на кристалле кремния. Дальнейшее его уменьшение невозможно в силу того, что начинают проявляться побочные эффекты, снижающие функциональные возможности интегральной схемы. А значит, подходит к завершению эра доминирования так называемых классических компьютеров. Для следующего скачка в скорости вычислений необходимо освоить производство и применение элементной базы, работа которой основана на новых физических принципах.

Есть и другие проблемы. Как уже было отмечено (закон Мура), сегодня каждые два года вдвое увеличивается плотность транзисторов на интегральной схеме за счет уменьшения их размеров. Но еще один закон – экономический закон Артура Рока гласит, что каждые четыре года удваивается стоимость заводов, выпускающих интегральные схемы с новыми (уменьшенными) транзисторами. Это происходит потому, что требуется оборудование, отличающееся более высокой точностью и меньшим числом ошибок по сравнению с предыдущим поколением. При этом размер рынка для каждого нового поколения интегральных схем должен также расти и быть как минимум вдвое больше существующего. Только так можно экономически оправдать расходы на новые производственные мощности. Где же выход?

Квантовый компьютер

Возможным вариантом представляются квантовые компьютеры. Для этого необходимо освоить производство и применение элементной базы, функционирование компонентов которой основано на новых физических принципах и ресурсах.

Квантовый компьютер – устройство, реализующее квантовые вычисления, под которыми понимают процедуры параллельных множественных операций, использующих специфические свойства состояний квантовых объектов. Его высокая вычислительная эффективность объясняется способностью неограниченного параллельного выполнения операций. Например, если задача заключается в вычислении всех значений некоторой функции для всех возможных значений аргумента, то ее решение осуществляется компьютером в одно действие.

Число различных прикладных задач общего характера, которые можно решать на квантовом компьютере, пока невелико. Но с каждым днем оно увеличивается. Ученые прогнозируют в ближайшем будущем настоящий прорыв в этом направлении.

Чего ждать от технологии квантовых компьютеров в военной области?

Первые и самые очевидные последствия создания действительно работающего квантового компьютера – почти мгновенный взлом военных и инфраструктурных систем шифрования (теоретически не являющихся стойкими) противника, что в случае вооруженного конфликта дает огромное преимущество.

Скорость вычисления и обработки данных квантовыми компьютерами позволит также значительно усовершенствовать работу беспилотных и роботизированных военных автономных машин, о которых сказано выше. Их шансы на победу на поле боя значительно возрастут. Как и в целом конкурентные преимущества страны перед противником.

Полагают, что квантовые компьютеры могут быть использованы также в проектировании новых видов оружия, материалов, конструкций и даже в разработке стратегий ведения войны.

Появление полноценного квантового компьютера прогнозируется (NIST, США) до 2025 года. Выгоды от возможной реализации квантовых вычислений в военной области очевидны. США, Китай, Канада, Япония, Израиль и страны Европы стремятся все активнее завоевать пальму первенства в данных разработках. Что касается России, то для нее это архиважная стратегическая задача по сохранению национального суверенитета и оборонной достаточности. Тот, кто опоздает, останется на обочине цивилизации.

Олег Масленников,
руководитель Департамента информационных систем Министерства обороны Российской Федерации, генерал-майор

Опубликовано в выпуске № 6 (819) за 18 февраля 2020 года

Loading...
Загрузка...
Аватар пользователя Твердислав
Твердислав
18 февраля 2020
Где же компьютерные графические станции фирмы Силикон Грэфикс? Или суперкомпьютеры? Опять они мораль устарели, а мы их и не видели. В 90-е прислали нам стереофильм на пленке, а мы не могли найти во всем Ленинграде стерео магнитофон со стереотелевизором. Мы не увидели 2-х серийный фильм, где показывали завод по производству компьютеров со скоростью выпуска один компьютер в минуту. Так пусть премьер-министр Мишустин поторопится и купит такой завод для выпуска квантовых компьютеров. Иначе он опозорится!
Аватар пользователя Твердислав
Твердислав
18 февраля 2020
Где же компьютерные графические станции фирмы Силикон Грэфикс? Или суперкомпьютеры? Опять они мораль устарели, а мы их и не видели. В 90-е прислали нам стереофильм на пленке, а мы не могли найти во всем Ленинграде стерео магнитофон со стереотелевизором. Мы не увидели 2-х серийный фильм, где показывали завод по производству компьютеров со скоростью выпуска один компьютер в минуту. Так пусть премьер-министр Мишустин поторопится и купит такой завод для выпуска квантовых компьютеров. Иначе он опозорится!

 

 

  • Past:
  • 3 дня
  • Неделя
  • Месяц
Loading...