— В связи с быстрым развитием информационных технологий, появлением различных видов робототехнических средств и ростом интеллектуальных возможностей роботов все большее значение приобретает проблема управления коллективами автономных роботов. Для этого используется ручное управление, которое требует специальной подготовки.
Но вручную невозможно эффективно руководить большой группой беспилотных летательных аппаратов, а инструменты автоматического планирования и управления до сих пор отсутствуют. Наша команда разработала проект, который подразумевает под собой систему управления группировкой беспилотных летательных аппаратов, а если в двух словах — рой дронов. Это интеллектуальное адаптивное программное обеспечение, которое будет интегрировано с полетными контроллерами различного типа беспилотников и позволит коллективно управлять ими в реальном времени.
— Что вас вдохновило на создание роя дронов?
— Людям всегда было интересно наблюдать, как животные взаимодействуют между собой, движутся в определенном направлении и решают какую-то задачу: будь то косяк рыб, стая птиц или рой насекомых, так и у нас появилось желание создать что-то похожее из роботов, первоначально ограничились дронами.
Животные движутся в определенном направлении и решают какую-то задачу: будь то косяк рыб, стая птиц или рой насекомых, так и у нас появилось желание создать что-то похожее из роботов
— С чего начали разработку?
— В начале мы попытались понять, как подобное взаимодействие возможно у животных. Изучили возможности реализации с технической точки зрения. Проработали возможности взаимодействия роботов между собой в реальном времени и стали реализовывать и проводить испытания.
— Какие задачи сможет решать ваша разработка?
— Благодаря нашей разработке можно производить мониторинг развития растений для точного сельского хозяйства, осуществлять поиск пострадавших на местах чрезвычайных происшествий для пожарных и спасательных служб, а также поиск объектов на заданном участке местности, охранять территории и периметры границ, осуществлять поиск объектов на заданном участке местности, создавать картографию и трехмерное моделирование.
— В чем уникальность вашего проекта?
— Уникальность проекта заключается в подходе к реализации. Мы используем сетецентрический подход, который предполагает, что все ресурсы, которые нужны для реализации задачи, объединены в одну информационную сеть. При использовании такого подхода роботы могут постоянно получать новые данные об обстановке и использовать их для динамической корректировки и адаптации планов выполнения поставленных задач.
Все ресурсы, которые нужны для реализации задачи, объединены в одну информационную сеть
Кроме этого, используется мультиагентный подход. В его основе лежит понятие агента, который реализован и функционирует как элемент искусственного интеллекта и отвечает за интересы или удовлетворенность каждого робота. Вот из таких роботов и строится группировка роботов со своими интересами и реализацией определенной задачи.
— Сколько у вас человек в команде?
— Сейчас в команде 15 человек, из них 70% составляют студенты и аспиранты. В состав научного коллектива, работающего над проектом, входят заместитель директора центра интеллектуальных робототехнических систем Александр Седов, профессор Петр Скобелев, доценты Дарья Мельникова и Евгений Мельников, аспиранты Дмитрий Новичков, Яна Малолеткова, Юлия Гашенко, Анастасия Яковлева, Павел Макеев и студенты Евгений Кайзеров, Никита Беляков, Константин Кузнецов, Арсений Федоров, Матвей Степанов.
— Каких успехов вы уже достигли?
— На данный момент разработан экспериментальный образец и проведены испытания на пяти дронах, которые облетали определенную территорию по заранее рассчитанному маршруту. В процессе испытания проводились разные инциденты, в том числе исключение из состава группы одного дрона, маршруты группы перестраивались в режиме реального времени, и облет территории продолжался и завершался успешно.
— Где уже используется ваша разработка?
— Ведутся переговоры о применении разработки для мониторинга сельскохозяйственных угодий. Как я уже отметил, наша система позволяет решать задачи точного земледелия в сельском хозяйстве, мониторинга состояния и охраны промышленных объектов, а также поисково-спасательных работ, построения цифровых моделей местности и трехмерных моделей зданий.
— Какими вам представляются перспективы проекта?
— Перспективы использования в различных направлениях. При этом разработанная технология и программные средства могут использоваться для управления группами БПЛА, составленными из устройств различных моделей. Основными требованиями к аппаратам является необходимость оснащения полетным контроллером совместимой модели, то есть с открытой архитектурой или программными средствами для передачи команд с вычислительных модулей.
— Кто является спонсором проекта?
— Не могу раскрывать подробности, скажу только, что это технологические партнеры.
— Какую долю рынка может занять «рой дронов» в перспективе?
— Рынок применения огромный. На мой взгляд, при реализации на российском рынке разработка может приносить до 500 миллионов рублей в год.
— Кто может выступать заказчиками по данному продукту?
— В качестве потенциальных потребителей инновационного программного обеспечения мы рассматриваем представителей государственного сектора — Министерство обороны РФ, Почта России, МВД, МЧС, Росгвардия, Минтранс, Росприроднадзор и Рослесхоз, а также субъекты сельскохозяйственной, нефтяной, строительной, логистической отраслей.
— Планируете ли вы реализацию новых проектов в области робототехники?
— Конечно. Много проектов связано с беспилотными робототехническими системами различных назначений. Развивая эту тему, можно выделить проект по созданию многоуровневой распределенной интеллектуальной системы управления самоорганизующимися группировками автономных роботов для согласованной работы в среде космоса, воздуха, земли и моря.
— Насколько востребованы сейчас на рынке, на ваш взгляд, специалисты в области квантовых технологий? С чем это связано?
— В настоящее время специалисты в области квантовых технологий очень востребованы на рынке труда, и эта тенденция будет только усиливаться в ближайшие годы. Это обусловлено ростом интереса к сфере как со стороны бизнеса, так и науки.
Дело в том, что квантовые технологии имеют огромный потенциал для решения сложных задач в разных областях. И в ближайшие годы ожидается революционное продвижение в области квантовых компьютеров и квантового шифрования.
— На каких направлениях и должностях могут у вас работать выпускники факультета оптических и квантовых коммуникаций ПГУТИ?
— Они могут работать на самых разных направлениях. К ним относятся разработка и внедрение систем квантовой криптографии, исследование квантовых алгоритмов и создание квантовых сетей. Возможные должности включают инженеров по квантовым технологиям, исследователей в области физики лазеров, специалистов по оптическим системам, а также разработчиков в области телекоммуникационных технологий.
— Сложно ли отыскать специалиста нужной квалификации на рынке? По каким критериям отбирают сотрудников в подразделение «СМАРТС», которое занимается квантовыми технологиями?
— Найти специалистов нужной квалификации в области квантовых технологий — задача непростая из-за узкой специализации этой области. Проблема заключается еще и в том, что квантовые технологии только начинают развиваться, поэтому работников с глубокими знаниями и опытом не так много.
— Меняются ли критерии отбора сотрудников с годами в «СМАРТС» в целом? На чем, на ваш взгляд, стоит сосредоточиться абитуриентам и студентам, которые хотят в дальнейшем работать в сфере оптических и квантовых коммуникаций?
— Критерии отбора сотрудников в «СМАРТС», как и в любой другой динамично развивающейся компании, меняются с годами. Это связано с развитием технологий и изменениями рынка, да и всего мира в целом.
Сегодня абитуриентам и студентам важно иметь не только глубокие знания в области оптических и квантовых коммуникаций, но также и практический опыт работы с оборудованием, программированием и решением реальных задач. За плечами должны быть участие в проектах, стажировки и практика.
Не менее важными остаются коммуникационные навыки и способность работать в команде.
А еще мир технологий постоянно меняется, поэтому важно быть готовым к новому и быстро адаптироваться к изменениям.
«СМАРТС» ищет сотрудников в сфере квантовых технологий по следующим критериям:
• Образование: высшее образование в области физики, математики, информатики, электроники или связанных областях.
• Специализация: опыт работы в области квантовых технологий, квантовой связи, квантовой криптографии или связанных областей.
• Навыки: знание принципов квантовой механики, опыт работы с квантовыми системами, навыки программирования и моделирования, знания в области оптических коммуникаций.
Дополнительные факторы:
• Наличие публикаций в научных журналах или докладов на конференциях в области квантовых технологий.
• Участие в проектах по разработке квантовых технологий, командах по исследованию и внедрению.
— Каким образом в «СМАРТС» решают проблему с поиском специалистов, которые сегодня в дефиците?
— Мы являемся лидирующим центром компетенций по квантовым коммуникациям и продолжаем расти, реализуя крупнейшие проекты в рамках России. Поэтому кадровый вопрос всегда для нас актуален.
Работа по формированию кадров решается несколькими способами:
• Переквалификация. Специалистов из смежных областей (оптики, электроники, программирования, криптографии) можно переквалифицировать для работы в сфере квантовых коммуникаций.
• Сотрудничество с исследовательскими центрами.
• Специализированные программы. Университеты и научно-исследовательские институты запускают программы, специально направленные на подготовку специалистов в области квантовых коммуникаций.
Также активно сотрудничаем с университетами и исследовательскими институтами, вместе с которыми планируем обучение и реализуем исследовательские проекты.
Действующим сотрудникам компания предлагает стажировки и программы по развитию карьеры.
— Как строится это сотрудничество компании с ПГУТИ?
— При поддержке «СМАРТС» на базе ПГУТИ создан центр компетенции квантовых коммуникаций, и с 2024 года университет открыл набор студентов на соответствующую профильную специальность.
Да и в целом нашу компанию и вуз связывают долгие годы продуктивного сотрудничества. Мы участвуем в ярмарках вакансий, делимся своим научным и практическим опытом в создании квантовых сетей, а также формируем предложения по развитию научно-образовательной инфраструктуры, темам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в рамках квантового распределения ключей шифрования.
— В чем, на ваш взгляд, заключается преимущество сотрудничества с университетом?
— Совместные исследования и разработки с ПГУТИ способствуют развитию инноваций в сфере оптических и квантовых коммуникаций, а студенты получают доступ к практическим заданиям и современным технологиям.
Университет, в свою очередь, укрепляет связи с ведущими компаниями, что позволяет им лучше подготовить будущих специалистов к работе в реальных условиях.
Так что сотрудничество получается взаимовыгодным.
— Как строится практика студентов в подразделении «СМАРТС», которое занимается квантовыми технологиями? Что она дает будущему специалисту?
— Практика студентов строится таким образом, чтобы обеспечить им максимально полезный опыт. Например, они сами могут выбрать тему проекта. При этом в работе они решают реальные задачи, которые стоят перед подразделением «СМАРТС», работающим с квантовыми технологиями.
На мой взгляд, практика в нашей компании дает студентам уникальную возможность приобрести ценный опыт, развить свои компетенции и подготовиться к покорению карьерных вершин.
— Много ли начинающих специалистов в области квантовых коммуникаций остается работать в «СМАРТС» после окончания практики?
— В Самаре только начинают появляться профильные специальности, и только через несколько лет мы сможем встретить новых профессионалов в своих рядах.
— Необходимо ли, на ваш взгляд, продолжать учиться после окончания университета? Стимулирует ли к дальнейшему развитию своих сотрудников «СМАРТС»?
— Продолжать учиться после окончания университета крайне важно, особенно в быстроразвивающихся областях, таких как квантовые технологии. Мир постоянно меняется, и знания, полученные в университете, могут быстро устареть. Непрерывное обучение — ключ к успеху в современном мире.
В «СМАРТС» активно стимулируют развитие своих сотрудников: проводятся различные тренинги, мастер-классы и поддерживается участие в конференциях. Также есть возможность обучаться на курсах по актуальным темам и технологиям. Непрерывное обучение позволяет не только развивать профессиональные навыки, но и адаптироваться к быстро меняющимся требованиям рынка, а также оставаться конкурентоспособным специалистом.
— Какие изменения, по вашему мнению, будут происходить в области квантовых технологий в ближайшем будущем?
— Если говорить предметнее, то направление квантовых вычислений в стране сейчас активно развивается с точки зрения разработки и квантовых алгоритмов для индустриальных применений и аппаратных платформ для квантовых вычислений на различных физических принципах.
Появление полноценных квантовых компьютеров в ближайшие годы уже не считается чем-то невозможным, а дальнейшие исследования в этой области для обеспечения суверенитета страны становятся все актуальнее.
Увеличение мощностей квантовых вычислений и развитие технологий по безопасной передаче данных приведет к изменению задач, решаемых специалистами. Ожидается более широкое применение квантовой криптографии в бизнесе и государственных учреждениях для обеспечения безопасности. Специалисты будут работать над интеграцией квантовых технологий в существующие системы, разрабатывать новые протоколы и стандарты, а также исследовать высокоуровневые приложения в различных отраслях, что потребует новых подходов и навыков.
Справочно
В группе компаний «СМАРТС» выпускники факультета оптических и квантовых коммуникаций могут найти применение своим знаниям и навыкам на следующих направлениях и должностях:
1. Разработка и исследования:
• Инженер-разработчик квантовых систем
• Инженер-исследователь
• Специалист по квантовой криптографии
• Специалист по оптическим коммуникациям
2. Техническое обслуживание и инженерная поддержка:
• Инженер по техническому обслуживанию
квантовых систем
• Специалист по инженерной поддержке
3. Проектирование и внедрение:
• Инженер по проектированию квантовых сетей
• Специалист по внедрению квантовых технологий
Учитывая динамичный характер развития квантовых технологий, выпускники факультета оптических и квантовых коммуникаций получают ценные знания и навыки, которые позволяют им строить успешную карьеру в разных сферах.
— Кем вы хотели стать в детстве, и как так вышло, что в итоге нашли свое призвание в области радиосвязи?
— Сомневаюсь, что на вопрос «кем ты хочешь стать?» я отвечал «инженером радиосвязи». Но всегда знал, что хочу стать как папа. А он как раз был инженером связи (сейчас работает программистом). Так что, получается, я воплотил детскую мечту! Наверное, немногим из нас это удается?
В 7 классе я познакомился с физикой, и у нас случилась любовь на всю жизнь. Меня сразу увлекли электродинамика и электрические сети, радиоволны, линии передач, колебательные контура — все это было очень интересно! Физика отвечала взаимностью и легко давалась.
В девятом классе я посоветовался с родителями и решил поступать в ПГУТИ на факультет, где они вместе учились. Сегодня он называется инфокоммуникационные технологии и системы связи, а в их студенческие годы — многоканальная электросвязь. Поменялось не только название, но и программа обучения. Вместе с тем, специальность сохранила свою универсальность: на факультете дают знания по сетям (в том числе электрическим), по оптическим линиям и по радиосвязи.
— Оправдались ли ожидания от вуза?
— Оправдались. При этом я был настолько увлечен, что дополнительно занимался самообразованием, чтобы утолить жажду знаний, а не для того, чтобы «закрывать» сессии. Ведь в последнем случае есть большой риск выгорания: одно дело получать дополнительную информацию для себя и совсем другое — чтобы только университет закончить.
— Как считаете, в ПГУТИ сильный преподавательский состав?
— В ПГУТИ прекрасные преподаватели: они не «вдалбливают» в тебя знания, а стремятся заинтересовать.
Были увлекательные практические задачи. Помню, мы разбирались, как работает мобильник: он есть у каждого из нас, и мы даже не задумываемся, как это устройство работает. Как говорит заведующий кафедрой сетей связи Александр Росляков, связь как воздух: когда она есть, ее никто не замечает, но стоит ей пропасть — и начинаются проблемы.
Мы сейчас разговариваем по видеосвязи, вы иногда зависаете, и это нарушает динамику нашего общения. И я думаю — в чем причина нестабильного соединения? На занятиях мы анализировали подобные ситуации.
Есть вышка сотовой связи, которая обслуживает тысячи абонентов в зоне покрытия. Важно, чтобы каждый мог позвонить в любой момент. Иногда это вопрос комфорта и удовольствия или оперативности в профессиональной деятельности. Но бывает, связь требуется для спасения жизни. Например, когда надо срочно вызвать скорую помощь, полицию, пожарных или МЧС. Как же подключить к одной вышке разных абонентов? Как должны быть устроены электрические сети, чтобы минимизировать влияние абонентов друг на друга? Как сделать так, чтобы абоненты не мешали друг другу на одной линии?
Решить эту многофакторную задачу возможно, разделив ее на подзадачи. А они, в свою очередь, настолько непростые, что их решает не один, а несколько специалистов, которые, кстати, обучались в ПГУТИ.
Связь гораздо сложнее и многограннее, чем кажется на первый взгляд. Казалось бы, один звонок по сотовому. Но чтобы он состоялся, в процессе нужно задействовать большое количество людей с профильным образованием.
А еще меня иногда удивляет, насколько мало людей осведомлены об элементарных законах связи. А сколько фактических ошибок в фильмах! Например, у главных героев связь может работать там, где этого не допускают законы физики!
— Вам, наверное, интересна работа, где перед вами стоят сложные задачи?
— Да! Знаете, любую сферу деятельности можно сравнить с морем. Зайти в воду может любой. Но кто-то не захочет преодолевать камешки, впадинки, неровности. Другой почувствует себя некомфортно, если впереди — дно с обрывом. Особенно тот, кто не умеет плавать. У меня есть ощущение, что я достаточно хорошо умею плавать, и мне тем более не страшны никакие камни или впадины.
При этом если сравнить работу с вождением автомобиля, то можно научиться хорошо водить даже в экстремальных условиях. Однако, чтобы участвовать в «Формуле-1», надо посвятить вождению много времени и обладать талантом. Я постоянно тренируюсь, и в работе уже есть достижения, характерные для инженеров: некоторые мои предложения были исследованы и вошли в отчет заказчику.
— Как применяете знания, полученные в ПГУТИ?
— Любой университет дает базовые знания, показывает решение фундаментальных проблем, а также обозначает векторы предметных областей, которые интересующийся студент может изучить самостоятельно. Но хороших результатов достигает тот, кто задает вопросы, начинающиеся не со слова «зачем?», а со слова «как?». Как это реализовано? Как можно это сделать? Как достичь определенного результата? А также тот, кто выходит за границы образовательной программы.
Большое преимущество ПГУТИ — многие преподаватели учат предмету с точки зрения философии. В итоге некоторые аспекты жизни становятся более понятными и предметными через специальность. Я, к примеру, благодаря знаниям с лекций начал лучше представлять устройство общества: сети связи имеют определенные уровни взаимодействия, как и общество, где существуют разные социальные слои.
Мне нравится находить аллюзии в специальности, проводить параллели, применять опыт из профессиональной сферы в личной жизни и наоборот. Удивительно, как одни и те же алгоритмы продуктивно работают в разных сферах. Так, для создания электротехнических изделий были применены генетические алгоритмы. А из алгоритмов электротехники в жизнь пришли принципы дуальности и диалектики.
— Как выглядят практические занятия на факультете «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»?
— Мы математически реализовывали определенные задачи, рисовали схемы, рассчитывали элементы. Кстати, на нынешней работе важно идеальное знание высшей математики, так что для меня расчеты оказались хорошей предпрофессиональной подготовкой.
А вообще, в нашей профессии редко применяют теорию на практике — мы же, например, не прокладываем сами линии электропередач.
Также мы программировали микросхемы, реализовывали частотный фильтр (устройство, которое одни сигналы подавляет, а другие пропускает), сваривали между собой оптические волокна, зачищали кабель, проверяли характеристики волокон, наглядно изучали типы изоляции и так далее.
— Опасаетесь профессионального выгорания?
— Мне еще далеко до профессионального выгорания. Я поступил в магистратуру и потом планирую написать кандидатскую диссертацию, которая упростит работу людям, занятым в сельскохозяйственной отрасли.
Кроме того, моя специальность многопрофильная: антенные системы, сети, волоконно-оптические линии, приемно-передающие устройства. Впереди много интересного, время ставит сложные вызовы. Так, в нашей сфере еще не достаточно хорошо изучено применение искусственного интеллекта.
Серьезные возможности для применения знаний открывает импортозамещение в части разработки отечественного оборудования. Я вижу хорошие перспективы для студентов курса, поскольку инженеры связи сейчас нужны и региону, и стране. Сегодня таких профессионалов мало: в Самарской области все друг друга знают если не в лицо, то по фамилии точно.
— По информации сайта ПГУТИ, факультет оптических и квантовых коммуникаций основали в 2022 году. При этом отмечается, что его история насчитывает почти 20 лет. Как так вышло?
— Факультет оптических и квантовых коммуникаций был основан не с нуля, а реорганизован из факультета базового телекоммуникационного образования. Первое же название факультета, созданного 1 сентября 1996 года,- общеинженерный факультет.
— Что отличает факультет сегодня от факультета образца 2022 года?
— Основная задача факультета до реорганизации в 2022 году — преподавание математических, естественных, общетехнических дисциплин студентам младших курсов. В этом была его главная специфика.
Сейчас факультет включает четыре кафедры, две естественнонаучного профиля — кафедра высшей математики и кафедра физики, и две технического — кафедра линий связи и измерений в технике связи и кафедра сетей и систем связи.
На факультете ведется подготовка студентов по направлениям подготовки «Фотоника и оптоинформатика» и профилю «Оптические и квантовые технологии в инфокоммуникациях» и «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» и профилю «Оптические и проводные сети и системы связи». С этого года также добавился профиль «Квантовые технологии в инфокоммуникациях». По первым двум профилям у нас имеется магистратура, в области же квантовых коммуникаций в стадии разработки находится программа магистерской подготовки, реализация которой планируется с привлечением специалистов ООО «СМАРТС-Кванттелеком» и Санкт-Петербургского университета ИТМО.
— В чем, на ваш взгляд, заключаются особенности обучения специалистов в области оптических и квантовых коммуникаций?
— Особенность обучения специалистов оптической и проводной связи — в разнообразии сетевых технологий и протоколов. Причем каждый из них имеет статус международных стандартов. С одной стороны, это облегчает взаимодействие различных сетей и сетевых устройств, а с другой — требует широких знаний и навыков работы с компьютерной техникой. Требуется хорошо разбираться в программировании, понимать английский язык.
Но в этом есть и свой плюс. По сравнению со специалистами в области радиотехнологий, инженеры по оптической и проводной связи требуются практически во всех организациях, т.к. везде есть локальные и корпоративные вычислительные сети, телефонная сеть, доступ в интернет и др. А знания по принципам построения и работы инфокомуникационных сетей, по волоконно-оптическим технологиям, по информационной безопасности в данных сетях и получают выпускники оптического и проводного профиля направления информационно-коммуникационные технологии (ИКТ).
Если же мы говорим о специалистах в области фотоники и оптоинформатики или в области квантовой связи, то они должны дополнительно обладать комплексом фундаментальных и прикладных знаний по квантовым технологиям, для которых требуется хороший физико-математический базис.
— Растет ли интерес абитуриентов к факультету и почему?
— Современные студенты массово хотят идти в «программисты». Это просто современный тренд, мода. Хотя востребованность на рынке технических специалистов, обладающих знаниями в области ИТ-технологий, гораздо выше. Именно таких работников и готовит наш факультет. Эту простую мысль мы и пытаемся донести до наших абитуриентов. И повторюсь, и в этом случае мы с оптимизмом смотрим в будущее.
— Как вы считаете, растет ли качество и конкурентоспособность российского образования в области оптических и квантовых коммуникаций в целом?
— Можно с уверенностью сказать, что наше отечественное образование в данной области абсолютно конкурентоспособно. Выпускники профиля подготовки по оптической и проводной связи работают во всех отечественных компаниях связи, как фиксированной, так и мобильной, спутниковой, технологической, специальной и др. Тем более что с переходом на отечественное оборудование связи конкурентоспособность выпускников университета повысится, т.к. мы весь процесс обучения переводим на отечественные решения, а отечественные разработчики и производители оборудования тесно взаимодействуют с вузами.
Можно с уверенностью сказать, что наше отечественное образование в данной области абсолютно конкурентоспособно. Выпускники профиля подготовки по оптической и проводной связи работают во всех отечественных компаниях связи, как фиксированной, так и мобильной, спутниковой, технологической, специальной и др.
— Как факультету удается обеспечивать качественное образование специалистов в условиях, когда цифровые технологии так быстро развиваются?
— Для обучения в лабораториях кафедр факультета используется оборудование различных поколений. В начале обучения студенты работают с классическим аналоговым оборудованием, это позволяет заложить основы и понимание физических процессов. А уже на старших курсах они используют современное, чтобы подготовиться к дальнейшей практической деятельности.
Учебно-лабораторная база обновляется по мере возможности. Вместе с тем, если чего-то не хватает, мы всегда можем прибегнуть к программным имитаторам/симуляторам телекоммуникационного оборудования. Также у университета налажено взаимодействие с производственными организациями и операторами связи, заинтересованными в квалифицированных кадрах. Такое сотрудничество тоже обеспечивает доступ к самому современному оборудованию.
— Преподаватели факультета сами работают в области связи или заняты только наукой и преподаванием?
— Несмотря на то что образование и научно-исследовательская работа являются основными видами деятельности преподавателя вуза, многие сотрудники обладают богатым практическим опытом работы в области телекоммуникаций. Некоторые успешно совмещают занятия в ПГУТИ и профессиональную деятельность в отрасли связи. Такие преподаватели, на мой взгляд, особенно важны для высшего образования, так как при этом образуются «живые» связи образование — наука — производство.
— В каких компаниях проходят практику студенты вашего факультета?
— ПАО «Ростелеком», АО «ЭР-Телеком Холдинг», АО «Россети Цифра», ПАО «Россети Волга», ООО «Самтелеком», АО «Гипровостокнефть», Государственное бюджетное учреждение Самарской области «Региональный центр телекоммуникаций», ГТРК «Самара». И это далеко не полный список компаний.
Студенты практикуются на должностях инженеров отделов волоконно-оптических линий связи, эксплуатации сети; сервисными инженерами; сетевыми инженерами отдела службы средств диспетчерского и технического управления; специалистами отдела реализации комплексной системы информационной безопасности и т.д.
В университете также создан центр организации практик и содействия трудоустройству выпускников, который и помогает найти студентам и организациям, соответствующих профилю обучения, друг друга.
В университете также создан центр организации практик и содействия трудоустройству выпускников, который и помогает найти студентам и организациям, соответствующих профилю обучения, друг друга.
— А пробуют ли студенты свои силы в конкурсах? Какие победы стали самыми яркими?
— Да, конечно! Самый свежий пример – магистрантка факультета №4 Алиса Фирсова (научный руководитель — д.т.н., профессор кафедры сетей и систем связи Николай Васин) не только отлично защитила свою магистерскую диссертацию «Моделирование и обнаружение DDoS-атак на основе аппарата нечеткой логики», но и стала победителем Всероссийского инженерного конкурса 22/23. В истории вуза защита впервые проходила таким способом.
Также в апреле 2023 года студенты факультета №4 приняли участие в пилотном проекте, который проводила «Международная общественная академия связи» (МАС). В ходе работы по проекту 13 студентов прошли обучение по теме «Системы защиты информации с применением технологии квантового распределения ключей ViPNet (QKD Simulator, РУКС Лайт, КУКС Лайт)», которое проводила компания «Инфотекс». Двое из них успешно сдали теоретическую часть профессионального экзамена квалификации «Специалист по квантовым коммуникациям (6 уровень квалификации)» в экзаменационном центре оценки квалификаций ПГУТИ. Он, в свою очередь, функционирует в составе головного центра оценки квалификации МАС.
Помимо этого, практически каждую неделю проходят те или иные конкурсы или олимпиады, во многих из которых участвуют наши студенты.
— Насколько востребованы выпускники факультета на рынке труда?
— Востребованность в выпускниках профиля подготовки по оптической и проводной связи есть, и она с каждым годом растет. Но требуются знающие выпускники. Поэтому многие студенты на старших курсах начинают подрабатывать в компаниях связи и приобретают практический опыт и навыки, которые невозможно получить в стенах университета даже в специализированных лабораториях кафедр. И это правильно!
Вообще, исторически ситуация во многом схожа со временем середины 90-х годов, когда началось массовое внедрение оптических кабелей и оптических систем передачи, тогда пришлось срочно изучать новые технологии и учить студентов.
— Не случится ли перенасыщение рынка специалистами именно ваших направлений в ближайшие годы?
— Сети связи никогда не остановятся в своем развитии, клиентам всегда будет не хватать набора услуг: с каждым годом появляются новые опции, все более полезные, интересные… Поэтому люди хотят иметь все большую скорость доступа к сети и высокое качество обслуживания за более низкие тарифы. Поэтому с развитием и совершенствованием оптических и проводных сетей технологий спрос на специалистов, которые могут их проектировать, строить и эксплуатировать, будет сохраняться.
— Где работают выпускники факультета оптических и квантовых коммуникаций? В каких компаниях, на каких должностях?
— ПАО «Мегафон» (инженер эксплуатации пакетной сети); АО «ЭР-Телеком Холдинг» (региональный менеджер по подключению и техническому сервису b2b; инженер отдела эксплуатации сети; сервисный инженер; «Вымпелком» (инженер по эксплуатации сети; руководитель проекта), РКЦ «Прогресс» (инженер-конструктор), МТС (инженер отдела эксплуатации); «Самарское инновационное предприятие радиосистем» (инженер научного отдела); ООО «САМАРАСВЯЗЬИНФОРМ» (старший инженер электросвязи); ООО «НетКрэкер» (Netcracker Technology) (бизнес-аналитик); компания «Яндекс» (инженер-специалист технической поддержки).
— Поделитесь ближайшими проектами факультета?
— В настоящее время сотрудники факультета ведут работу по формированию глобального проекта научно-образовательного квантового центра с привлечением кафедр вуза, ведущих специалистов Университета ИТМО и отечественного производителя ООО «СМАРТС-Кванттелеком».
Основное направление деятельности центра — квантовый интернет, представляющий собой глобальную информационную квантовую сеть, в узлах которой формируется, обрабатывается и хранится квантовая информация.
Создание квантового центра на базе ПГУТИ обеспечит интеграцию образовательной и научно-исследовательской деятельности в высшем образовании с учетом потребностей реального сектора экономики, способствует развитию кадрового потенциала и подготовке востребованных высококвалифицированных специалистов по направлению квантовых коммуникаций. Проведение прикладных научных исследований и разработок направлено на расширение области внедрения квантовых технологий и повышение эффективности инсталляции и эксплуатации оптических и квантовых коммуникаций на основе отечественных решений.
И все эти технологии должны уметь использовать на практике выпускники нашего факультета.
Пока что развитие квантовых технологий тормозит их дороговизна, особенно квантовых вычислений. Но скоро ситуация изменится.
Что абсолютно точно, в ближайшем будущем будут активно развиваться технологии квантового распределения ключей для обеспечения современного уровня безопасности передачи данных, прежде всего в операторских и корпоративных сетях. Но и общее создание и развитие квантовых сетей сейчас идет высокими темпами.
Какие изменения, на ваш взгляд, будут происходить в направлении оптических и квантовых коммуникаций в ближайшем будущем?
Основные ближайшие тренды в развитии оптической и проводной связи:
Переход с физических на виртуализированные телекоммуникационные решения (программно-конфигурируемые сети, виртуализация сетевых ресурсов, облачные, туманные и росистые вычисления).
Переход на сквозные оптические технологии — концепция «Волокно до всего и повсюду». Построение полностью фотонных сетей с оптической коммутацией.
Автоматизация процессов технической эксплуатации сетей и сетевого оборудования с использованием технологий искусственного интеллекта и машинного обучения — создание так называемых автономных сетей.
В квантовых коммуникациях ключ шифрования случаен и генерируется во время физического процесса. Носитель информации один: квант света (фотон), который можно отправлять по спутниковым каналам связи и оптоволоконным сетям. Если кто-то попытается перехватить фотон, то внесет ошибку в систему связи и будет обнаружен.
Поэтому главная особенность квантовых коммуникаций — возможность построить защищенные системы связи. Неизменность и достоверность информации, которая передается по ним, гарантируется физическими принципами, а не математическими алгоритмами.
Мировые лидеры по развитию квантовых коммуникаций
После утечек информации Эдварда Сноудена в 2013 году Председатель КНР Си Цзиньпин поставил в приоритет развитие квантовой связи для защиты государственных секретов. С тех пор Китай стремительно движется вперед и укрепляет свое лидерство в глобальной гонке за безопасные коммуникации.
Для этого страна реализовала несколько амбициозных проектов в этой сфере. Так, в 2016 году Китай запустил первый в мире квантовый спутник «Мо-цзы», который обошелся Китайской академии наук почти в 100 млн долларов. Серия удачных экспериментов показала, что расходы полностью оправдались. Спутник продемонстрировал потенциал создания глобального квантового интернета, который будет использовать квантовые технологии для передачи информации более безопасным, чем сегодня, способом.
В сентябре 2017 года в Китае открыли первую и самую длинную в мире магистральную квантовую линию «Пекин — Шанхай». Ее протяженность более 1900 км.
В 2022 году китайцы запустили спутник квантовой связи нового поколения «Цзинань-1». Аппарат «Мо-цзы» не мог работать днем из-за помех со стороны Солнца. Новый спутник функционирует в любое время суток, вне зависимости от погоды. В будущем Китай планирует вывести еще несколько подобных аппаратов, чтобы создать глобальную квантовую сеть минимум для 100 абонентов из любых уголков Земли. Тогда он станет первой страной с абсолютно защищенными глобальными коммуникациями.
В 2023 году Китай объявил о создании квантовой сети общей протяженностью 4600 км. Она объединит 700 оптических сегментов и две станции космической связи. Подобные сети развертываются в Индии, США, Японии и в других странах.
А уже в сентябре 2024 года аналитический центр Information Technology & Innovation Foundation (ITIF) опубликовал отчет «Насколько инновационен Китай в квантовой сфере?», в котором констатировал, что Китай лидирует в области квантовых коммуникаций. США же сохраняют превосходство в квантовых вычислениях.
Помимо Китая, заметные успехи в области квантовых коммуникациях демонстрируют европейцы, японцы и корейцы.
В 2022 году японская корпорация Toshiba выпустила первое устройство квантового распределения ключей со скоростью 300 кбит/с.
В Южной Корее и в Европе ведутся работы по созданию квантовых сетей. В июле 2023 года инженер лаборатории квантовых коммуникаций ИТМО Алексей Сантьев рассказал, что корейцы запустили национальную сеть, и ее первыми пользователями стали 48 государственных министерств и учреждений. Однако когда именно был запущен проект, не уточняется. В ряде СМИ сообщается, что в Южной Корее планируют создать квантовую сеть протяженностью две тысячи километров к 2025 году.
Источник фото: https://www.ixbt.com
Также в 2023 году Еврокомиссия заявила, что начинает реализацию проекта по созданию квантовой сети EuroQCI, которая объединит 27 стран Европейского союза. Завершить строительство инфраструктуры планируется к 2030 году.
В целом среднегодовой темп роста квантовых коммуникаций на мировом рынке составляет более 30%. Такая динамика связана со строительством магистральных сетей квантовых коммуникаций, созданием систем квантового распределения ключей (КРК) и сервисов на их основе в Китае, России, США, Великобритании, Южной Корее и др.
Россия также является одним из лидеров развития квантовых коммуникаций. Доля страны на глобальном рынке составляет порядка 9%. По общей протяженности квантовых сетей страна находится на втором месте с показателем свыше 1 тыс. км.
Развитие квантовых коммуникаций в России
В 2017 году «Сбербанк» и Российский квантовый центр (РКЦ) запустили первую линию связи длиной около 25 км с квантовой защитой между двумя московскими офисами банка, расположенными на ул. Вавилова и ул. Большой Андроньевской в Москве.
В 2019 году АО «Российские железные дороги» подписали соглашение с правительством о развитии квантовых коммуникаций. Через год была утверждена дорожная карта отрасли. Согласно ей, до 2024 года протяженность российских квантовых сетей должна была превысить 7 тыс. км и соединить города с использованием линий связи РЖД.
«Российские железные дороги» стали ответственной стороной в квантовых коммуникациях, так как в распоряжении компании порядка 80 тыс. км волоконно-оптических линий и больше 30 тыс. узлов сети передачи данных, а также разветвленная сеть информационно-вычислительных центров. Все это необходимо, чтобы защитить железные дороги, которые являются стратегическим объектом.
В 2021 году в стране построили пилотный участок магистральной квантовой сети между Москвой и Санкт-Петербургом. Его протяженность составила 700 км. Сейчас ведется работа по строительству следующих сегментов. Планируется, что к 2030 году общая протяженность квантовых сетей в стране достигнет 15 тыс. км.
В 2022 году ФСБ России выдало первый сертификат на квантовое средство криптографической защиты информации (СКЗИ) квантового распределения ключей ViPNet QSS компании ИнфоТеКС. В том же году утвердили первый профессиональный стандарт для специалистов в сфере квантовых технологий — «Специалист по монтажу и технической эксплуатации квантовых сетей». Его разработали специалисты ОАО «РЖД» совместно с АНО «Центр обеспечения цифровой трансформации».
В целом, в 2022 году рынок квантовых коммуникаций в России составил около 2 млрд рублей. Основным драйвером развития выступили строительство и эксплуатация тестовых магистральных и городских квантовых оптоволоконных сетей связи. Более 90% сделок пришлось на продажи устройств и элементов инфраструктуры. Аналогичных данных за 2023 год пока нет, но, очевидно, объем рынка продолжает расти.
В российских пилотных проектах по-прежнему активно участвуют: телекоммуникационные компании («Ростелеком», «Транстелеком»), поставщики оборудования («ИнфоТеКС», «КВАНТ-ТЕЛЕКОМ», «Код безопасности», «КуРэйт» и пр.), научно-исследовательские организации (МГУ, МИСиС и пр.), представители индустрии (РЖД, аэропорт Шереметьево, Газпромбанк, Сбер и другие).
Ключевой проблемой в развитии квантовых коммуникаций в России, по мнению федеральных экспертов, остается недостаточный интерес к квантовым коммуникациям со стороны бизнеса, который ограничивается банковской и научной сферами. Основным инвестором выступают государственные органы власти. Однако такой дефицит внимания существует во многих странах.
С момента, как человечеству потребовалось передавать данные на большие расстояния, изобретатели сталкивались с физическими барьерами, которые мешали процессу. К примеру, сигнал электрической связи затухал под водой, а сверхвысокочастотные системы ограничивались диапазоном частоты электромагнитных колебаний. Это мотивировало ученых к поиску более надежного способа передачи данных на большие расстояния.
Во второй половине XX века они нашли решение: им стала оптическая связь. Она использует свет для передачи информации.
Материал с минимальным показателем затухания для проведения оптической связи в 1966 году представил Чарльз Као Куэн. Он предложил использовать стеклянное волокно, которое решило проблему с затуханием сигнала. Если в медном кабеле оно составляло 5-10 дБ/км, то в наши дни в оптоволокне на длине волны более 1490 нм оно не превышает 0,25 дБ/км.
Не только оптоволокно
Эксперименты ученых также показали, что организовать оптическую связь можно и с помощью лазера. Для этого нужно направить его лучи с космического спутника в приемник, где фотодетектор обработает и преобразует полученную информацию в электрический сигнал.
Первый официальный запуск лазерной системы связи произошел в 1995 году. Тогда наземная станция Токио успешно приняла сигнал от спутника при помощи лазера. Скорость передачи данных в эксперименте составила 1 Мбит/c.
Однако, как выяснилось, оптическая связь, организованная с помощью лазера, плохо проходит через атмосферу нашей планеты, поэтому пока что ее долгое время активно применяли только в космосе. Например, для передачи данных с марсохода.
Распространение оптоволокна по миру
В СССР испытания оптоволокна проводились в 1970-х годах. Первую оптоволоконную связь проложили в Зеленограде между Северной промзоной и администрацией города. Так как испытание прошло успешно, то в 1981 году правительство подписало Постановление ЦК КПСС и СМ СССР «О разработке и внедрении световодных систем связи и передачи информации», что дало толчок развитию оптоволоконной связи.
Со временем совершенствование лазерных технологий и материала для оптоволоконного кабеля позволило проложить в 1988 году первую в мире трансокеанскую волоконно-оптическую линию связи между США и Японией. К 2003 году скорость передачи в таком кабеле достигла 10,92 Тбит/с, а уже в 2013 году он мог передавать 400 Гб/сек на расстояние 12 800 км.
Оптоволоконная связь сегодня
Оптоволокно сыграло большую роль в развитии интернета, без которого сегодня сложно представить нашу жизнь. Через подводные кабели, которые находятся на глубине 5000 метров, передается почти 99% трафика сети. Именно они связывают страны и континенты.
Технология может показаться устаревшей на фоне развития спутниковой связи. Но на данный момент доля покрытия спутниками составляет менее 1%, и информация с их помощью передается медленнее, чем благодаря оптоволоконным кабелям. Кроме того, организация спутниковой связи выходит дороже.
На 2024 год в мире проложено около 570 трансконтинентальных оптоволоконных кабелей, длина которых достигает миллионы километров.
Происшествия
Истории известны случаи, когда оптоволоконные кабели разрывали, что отрезало от всемирной сети целые страны. Причиной тому становились природные катаклизмы, морские суда, проплывающие мимо, и умышленные действия преступников. Так, в 2019 и 2022 годах Тонга и Фиджи оставались без интернета несколько дней, потому что грузовой корабль неудачно сбросил якорь, зацепив часть кабеля. Атаками со стороны террористов в марте 2024 года подвергалось оптоволокно, соединяющее страны в Красном море, из-за чего сбои наблюдались в большинстве социальных сетей и интернет-сервисах.
На 2024 год в мире проложено около 570 трансконтинентальных оптоволоконных кабелей, длина которых достигает миллионы километров.
Самая крупная авария произошла в 2006 году. Тогда из-за землетрясения пострадало 80% подводных кабелей в Тихом океане. Несмотря на недостатки оптоволокна, частные компании активно инвестируют в их развитие. Google, AzerTelecom, Far North Fiber не только прокладывают новые кабели, но и занимаются разработкой технологий для предотвращения аварий.
Сейчас и оптоволоконные кабели, и корабли оснащены датчиками приближения, благодаря которым удается избежать их столкновений. Оборудование для ремонта оптоволокна тоже регулярно модернизируют. Например, в 2022 году борты ремонтных суден оснастили специальным подводным дроном для проведения работ на кабелях.
Также защитить кабели от разрывов помогают новые способы прокладки интернет-кабеля.
Будущее интернета за лазером
Тем не менее оптоволокно скоро может остаться в прошлом. Развитие технологий требует постоянного увеличения скорости передачи информации, и с этой задачей может справиться только лазер.
Так, в 2021 году спутники SpaceX с системой лазерной передачи помогли достичь потока в 100 Гбит/c. А в 2025 году Ravida планирует запустить 600 аппаратов с оптической связью и еще через три года развернуть сеть нового поколения.
Оптоволокно и квантовые технологии
Благодаря развитию оптоволоконной связи человечество открыло для себя новую связь — квантовую.
Ее главное преимущество заключается в квантовой запутанности, которое обеспечивает практически абсолютную защиту информации. Первую связь, в которой использовалась эта технология, развернули в лаборатории IBM в 1989 году. Расстояние для передачи информации было равно 1,5 метра.
В разработку новых квантовых технологий продолжают вкладываться и сегодня. К примеру, в России в 2016 году появилась первая коммерческая квантовая линия, которая связала два офиса Газпромбанка на расстоянии 30 километров. Еще одну линию запустили в 2020 году, обеспечив коммуникацию между двумя дата-центрами Росатома. А в 2021 году открыли первую междугородную квантовую связь протяженностью 700 километров между Москвой и Санкт-Петербургом. В будущем планируется таким способом объединить еще несколько городов России.
Главной проблемой в реализации квантовых связей остается нагрев оптоволокна, который приводит к нарушению потока фотонов. Спутники также не остаются в стороне от квантовых технологий. Так как свет лазера состоит изкогерентных фотонов, то явление квантовой запутанности распространяется и на него. Так, в Китае, в рамках государственного проекта, в 2015 году был выведен на орбиту первый в мире спутник с технологией квантового шифрования информации.
