Инфраструктура / 11.06.20 06:51

Чем займётся новый департамент ОАО «РЖД»

Артур Глейм, начальник Департамента квантовых коммуникаций ОАО «РЖД»

Артур Глейм, начальник Департамента квантовых коммуникаций ОАО «РЖД»

 | Инфраструктура
фото:фото: 123RF/Legion-Media

В конце мая в Правительство России был направлен проект дорожной карты развития высокотехнологичной области «Квантовые коммуникации», разработанный ОАО «РЖД» совместно с ведущими экспертами и научными организациями страны. Эта дорожная карта предусматривает разработку до 2024 года девяти приоритетных технологий и пятнадцати готовых продуктов. О ней рассказывает начальник Департамента квантовых коммуникаций ОАО «РЖД» Артур Глейм.

Глейм.jpg

– Артур Викторович, что такое квантовые коммуникации и почему так важна разработка этой технологии?

– Технологии квантовых коммуникаций позволяют объединить в единую информационную среду перспективные вычислительные системы, системы управления, хранения данных, которые и станут инфраструктурой для квантовых вычислений.
Сейчас одним из наиболее развитых направлений квантовых коммуникаций являются технологии защиты каналов передачи данных, квантовой криптографии. Высочайшая защищённость таких каналов достигается за счёт свойств квантовых объектов – фотонов, передаваемых в оптических каналах связи. Если в традиционных каналах передачи данных используются электрические сигналы либо оптические импульсы достаточно большой мощности, то в случае квантовой коммуникации идёт передача единичных фотонов по волоконным оптическим каналам или через открытое пространство.
Любая попытка злоумышленника измерить состояние квантового объекта – фотона – приводит к изменению его состояния, и это легко обнаружить. Невозможность незаметно перехватить одиночный фотон, клонировать его состояние является физическим принципом, заданным природой. Это свойство обеспечивает, в отличие от традиционных алгоритмических подходов защищённой передачи данных, безопасность канала за счёт фундаментальных физических законов.
Востребованность защищённых каналов связи растёт. Это связано с развитием облачных технологий и IoT, Интернета вещей. Всё больше и больше сервисов и ресурсов мы переносим в информационную среду, переходим на систему удалённого управления, что повышает требования к объёмам передачи данных и к качеству их защиты.
В связи с возникновением новых угроз, вызванных развитием цифровых технологий, высочайшие параметры стойкости и защиты каналов передачи данных от вторжения являются одними из главных требований и потребительских свойств информационных сетей и инфраструктуры нового поколения. Технологии квантовых коммуникаций позволяют этого добиться.

– Что необходимо сделать для развёртывания квантовой сети в России?

– Мир движется к применению технологии квантовых коммуникаций. Системы квантово-криптографической связи сейчас широко развиваются в мире. Первыми в этом направлении были коллеги из Китая, которые показали возможность практического внедрения таких систем в сетях масштаба страны. Квантовые сети строятся сейчас в США и Европе. Россия тоже создаёт такую инфраструктуру. Базовые заделы в этой области уже созданы, как и первые образцы продукции. Но практики массового внедрения, да и рынка ещё нет.
Речь сейчас идёт о преодолении двух барьеров. Технологический барьер во многом пройден – разрабатываются и расширяются линейки практических решений, формируется опыт их применения и эксплуатации. Но остаётся ещё многое сделать, чтобы приблизить потребительские свойства систем к постоянно растущим запросам рынка. Нужно поработать над скоростью и дальностью передачи, создать технологию квантовых повторителей, спектрального уплотнения сигналов, разработать методы построения масштабируемых сетей, а также подготовить потребительские устройства и сервисы. Рыночный барьер – это необходимость внедрения новой модели применения и потребления услуг защищённой связи, реализации инновационных принципов работы защищённых каналов передачи данных.
Преодоление этих барьеров необходимо для построения комплексной информационной инфраструктуры, чтобы услуга связи с применением квантовых коммуникаций была такой же доступной, как сегодняшние коммуникационные технологии.
Именно эту задачу должна решить дорожная карта развития квантовых коммуникаций. Наша цель как инновационной компании – лидера направления – состоит не только в организации технологической составляющей, но также в создании рынка услуг и сервисов, развитии инфраструктуры, подготовке кадров, разработке стандартов, а также формировании культуры потребления услуг и сервисов нового поколения. И в этом видится миссия ОАО «РЖД» по реализации полной экосистемы, включающей все составляющие, необходимые для становления нового рынка, который в настоящий момент является глобальным мировым трендом. Кроме того, отрасль находится в начальной точке роста, поэтому те страны и компании, которые смогут наиболее активно зайти на этот рынок, имеют возможность занять собственную нишу и стать технологическими лидерами.
В России есть несколько научных школ, работающих над развитием технологий квантовых коммуникаций и достигших значительных успехов. Также формируется пул производственных предприятий, которые способны наладить выпуск конечного продукта.
Уникальность инфраструктуры квантовых коммуникаций в нашей стране состоит в том, что это очень мощный научный и технологический задел, созданный на базе сильной школы в области оптики, фотоники, квантовой физики и реализующийся на создании инновационных решений. Важно, что технологии, которые создаются сейчас у нас, не повторяют, не копируют и не догоняют мировые образцы, а предлагают новые подходы. Это даёт России существенное конкурентное преимущество на мировом рынке.
Важным является вопрос сертификации создаваемых решений и разработка стандартов. Этот процесс идёт параллельно развитию технологий.

– Как собрать команду специалистов в этой области?
– Кадровая проблема в целом по отрасли связана с тем, что направление является новым. Речь идёт о новом классе специалистов в области квантовой коммуникации. Сейчас ведущие российские научные школы уже начали подготовку таких сотрудников. Насколько мне известно, уже есть первые выпуски по этой специализации.
Этот тренд нужно стимулировать, потому что востребованность таких специалистов будет расти. Квантовые технологии охватывают достаточно широкий спектр решений и направлений, и квалифицированных разработчиков здесь явно не хватает.
Также стоит развивать часть, связанную с эксплуатацией, внедрением и применением решений на основе квантовых коммуникаций. Сейчас необходимо обеспечить операторов связи и службы эксплуатации информационных систем специалистами, которые умеют применять соответствующие решения, проектировать и использовать квантовые сети. Эта работа в пилотном режиме уже ведётся на базе холдинга «РЖД».
Мы также взаимодействуем с университетами. Для того чтобы обеспечить баланс роста отрасли, необходимо вырастить не только исследователей и разработчиков, что однозначно важно и без чего мы не продвинемся вперёд, но и, в конечном счёте, построить экосистему потребителей таких технологий за счёт специалистов по эксплуатации, которые умеют внедрять и использовать разрабатываемые решения.

– Штат вашего департамента уже полностью укомплектован?

– Мы ориентируемся на те объёмы и квалификацию специалистов, которые именно сейчас необходимы. Мы привлекаем кадры из смежных отраслей, потому что задача департамента комплексная. С одной стороны, рассматриваются вопросы, связанные с квантовыми коммуникациями как таковыми. Тут у нас набирается довольно мощный штат, в том числе в департаменте есть люди с научным и профессорским опытом. С другой стороны, мы активно развиваем компетенции в области телекоммуникаций. Работу с промышленностью ведёт производственный блок.
В целом департамент развивается в штатном режиме. Мы стараемся отбирать лучших кандидатов и концентрировать их вокруг себя, а также взаимодействуем с ведущими научными центрами, расширяя количество специалистов, вовлечённых в процесс.

– Кто основные партнёры департамента?

– Мы должны выстроить полную технологическую цепочку от фундаментальных исследований и разработок до создания приборов и их внедрения, создания сетей и операторских сервисов, то есть это подразумевает взаимодействие с производством, операторами связи, а также операторами конечных сервисов и услуг. Сейчас мы формируем экосистему для всех участников этого процесса. Также происходит производственная кооперация на всех уровнях – компонентной базы, инженерии, эксплуатации и производства. Предприятий, с которыми мы взаимодействуем, на данный момент больше 100, и их количество продолжает расти. Так как речь идёт об открытии новых рынков и создании инфраструктуры, все ключевые участники процесса так или иначе представлены в нашем взаимодействии.
Мы сотрудничаем с крупными операторами связи. У нас сейчас сформировалась кооперация, которая позволяет очень точно настроить сервисы и указать те задачи, которые нужно поставить перед наукой и разработчиками, чтобы создать правильно сформулированные и сфокусированные технологические решения. Это по большому счёту совместная исследовательская работа.

– Квантовые коммуникации – это одно направление квантовых технологий. Взаимодействуете ли вы с «Росатомом», который курирует направление «Квантовые вычисления», и «Ростехом», ответственным за «Квантовые сенсоры»?

– Несмотря на существенную специализацию каждого из трёх направлений, координация между курирующими компаниями однозначно важна, и она присутствует.
Для этих целей функционирует коммуникационная площадка, куда также приглашены и другие участники, которые заинтересованы в развитии этой технологии.

– Когда будет создан конечный продукт, он будет использоваться не только в железнодорожной, но и в других отраслях?

– Сама концепция дорожных карт развития высокотехнологичных областей предполагает, что у компании, заключившей соглашение с правительством, будет роль лидера отрасли. Освоение новых технологий внутри предприятия безусловно важно и является в некотором смысле плацдармом и базовой площадкой. Но реализация дорожной карты предполагает также создание целой отрасли, не привязанной к одной компании. Поэтому задача ОАО «РЖД» как оператора дорожной карты – масштабировать создаваемые технологические решения на всю страну, обеспечить их широкое внедрение и создать рынок в целом, как внутренний, так и экспортоориентированный.

– Как выглядит применение технологии квантовых коммуникаций на практике?

– Первый этап – это телекоммуникационная сетевая инфраструктура и защищённые сети передачи данных для базовых информационных сервисов, которые активно развиваются и используются в РЖД.
Второе направление называется квантовый «Интернет вещей» – подключение автономных беспилотных устройств и конечных пользователей к таким системам. Это требует создания новых устройств и позволяет при этом обеспечивать автоматизацию процесса формирования защищённых каналов за счёт применения квантовых принципов, в том числе на подвижных объектах. Критическая инфраструктура, обеспечивающая жизненный цикл и жизнедеятельность общества, наиболее потенциально уязвима к воздействию злоумышленников, и её необходимо защищать. Для решения этой задачи ведутся работы по направлению беспроводной квантовой коммуникации – через атмосферный канал (аналог беспроводной связи). В конечном счёте мы хотим выйти на возможность подключения подвижных объектов к квантовым коммуникационным сетям.
Следующая составляющая – спутниковая, которая позволяет строить глобальную связь, объединять максимальное количество участников информационного обмена по квантовым сетям. В мире уже экспериментально подтверждена возможность реализации такой связи и есть практическое применение спутниковой квантовой коммуникации, что позволяет связать различные регионы и выстроить единую целую защищённую информационную инфраструктуру. Такие разработки в России тоже ведутся и однозначно будут поддержаны в рамках реализации дорожной карты.

– Возможно ли с помощью этих технологий управлять беспилотными поездами?

– Наработки для таких решений в России уже существуют, поставлены первые модельные эксперименты по управлению автономными устройствами. Но направление пока находится на ранней стадии готовности. Его нужно доводить до промышленности, сертификации и внедрения в эксплуатацию.

– Как вы оцениваете экономический эффект от применения технологии?

– Для того чтобы обеспечить экономическую составляющую, мы работаем над сервисной моделью предоставления услуг квантовой коммуникации. Такая модель позволяет существенно оптимизировать издержки конечных потребителей на эксплуатацию решений. Рост объёмов таких сетей и увеличение числа пользователей позволяют значительно снизить затраты на оборудование и эксплуатацию.
По предварительным оценкам, стоимость конечной услуги при сервисной модели может быть сопоставима с традиционными услугами связи. А при расширении применения она будет снижаться, повышая эффективность.
Кроме того, то новое качество, которое мы получаем в области безопасности, автоматизации и услуг по распределению между пользователями защищённых каналов, имеет очень высокую как экономическую, так и стратегическую ценность.

– Какие эффекты от применения технологии будут заметны пользователям?

– Квантовая коммуникация является своего рода платформой для применения ряда цифровых технологий. Она влечёт за собой большую степень автоматизации, развития информационных систем в целом с предоставлением сервиса конечным потребителям. Однако проблема доверия к существующей информационной среде и к системам контроля стоит достаточно остро. Все мы широко используем, особенно сейчас, открытые платформы для коммуникаций, к примеру для видеоконференций. Но возникает вопрос, можем ли мы обсуждать бизнес или темы, связанные с коммерческой тайной, автоматизировать процессы обмена данными, запрашивать определённую информацию. Для этого необходимо использовать меры защиты и сделать их эффективными и доступными.

– Каким образом будут передаваться данные с помощью технологии квантовых коммуникаций?

– Связь реализуется на базе оптоволоконной сети. РЖД обладают очень мощной и разветвлённой инфраструктурой. На первых этапах мы ориентируемся на эту технологию. В дальнейшем мы планируем реализацию проектов по созданию систем атмосферной и спутниковой связи.
– Что успел сделать департамент с начала его работы и какие ближайшие планы?
– На сегодняшний день уточнены параметры и этапы реализации дорожной карты. Проведена разработка предложений по корректировке нормативной базы, обеспечивающей возможность реализации дорожных карт. Также мы создали Лидирующий исследовательский центр, обеспечивающий создание комплексных сетевых технологий. Он будет дальше функционировать и участвовать в качестве одной из опорных точек развития квантовых коммуникаций.
Сформирован пул проектов по достижению целей и задач дорожной карты – их получилось больше 120. Мы провели ревизию и уточнили участников экосистемы. В ближайшей перспективе мы планируем начать реализацию 14 проектов – технические задания на них уже проработаны.
Начаты полевые испытания и обкатка технологий на сети РЖД. Мы сейчас ведём проработку проектов региональных магистральных сетей и вопросов создания сетей федерального масштаба. В частности, завершается проектирование опытной магистральной квантовой сети по направлению Москва – Санкт-Петербург общей протяжённостью более 800 км.
Департамент активно работает над тем, чтобы создать первые пилотные зоны и зоны практического внедрения. Мы исследовали особенности интеграции технологии квантовых коммуникаций с железнодорожной инфраструктурой с учётом специфики сетей холдинга. Первый опыт уже получен, и мы активно его развиваем. Цель – выйти на пилотные участки в 2021 году. Это позволит начать тестовое применение технологии непосредственно на сети РЖД.

Беседовала Ксения Потаева

Первые лица

В раздел →

Новости

Все новости →

Мероприятия

В раздел →

Пресс-релизы

В раздел →