• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Инженерные науки

К приоритетам развития инженерных наук относится тематика киберфизических систем и Интернета вещей. Это обусловлено тем, что данное направление является определяющим в происходящей в мире цифровой трансформации экономики. Предполагается, что эта ситуация сохранится на ближайшие 10–20 лет, а объем глобального рынка таких решений составит сотни миллиардов долларов. В связи с тем что в настоящее время область Интернета вещей и киберфизических систем продолжает активно формироваться как индустриальное направление, в ней присутствует большое количество нерешенных технологических вопросов одновременно с низким уровнем стандартизации. Развитие этого направления является одним из ответов на комплекс наиболее значимых вызовов, определенных в «Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации», утвержденной Указом Президента России от 1 декабря 2016 г. № 642.

В НИУ ВШЭ имеется существенный потенциал для развития указанной тематики. В МИЭМ НИУ ВШЭ создан значительный объем необходимых инженерных и исследовательских компетенций. Одновременно с этим в других подразделениях Университета накоплены как необходимые для прикладных разработок отраслевые компетенции, так и комплементарные научные заделы. В результате сосредоточенные в НИУ ВШЭ научные и технологические компетенции позволяют добиться лидирующих позиций не только в подготовке кадров, но и в области исследований и разработок, а также обеспечить основу для междисциплинарных исследований социально-экономических эффектов цифровой трансформации. Переход от работы по узким тематическим направлениям к разработке готовых отраслевых решений будет способствовать закреплению НИУ ВШЭ в качестве значимого игрока рынка технологических исследований и разработок, а интеграция с образовательным процессом и вовлечение студентов в работу над реальными проектами позволит повысить качество и привлекательность инженерного образования. В то же время это создаст базу для развития мультидисциплинарных магистерских программ и программ дополнительного образования, ориентированных на отраслевые рынки труда.

Исследовательские фокусы, которые получат наибольшее развитие в рамках предметного направления

В настоящее время в НИУ ВШЭ существует определенный набор компетенций по большинству направлений, связанных с созданием киберфизических систем. Это позволяет занять значимое место в области исследований и разработок, интегрированных с образовательным процессом, а также проводить прикладные исследования высокого уровня в следующих областях:

  • алгоритмы управления киберфизическими системами;
  • беспроводные технологии и телекоммуникации;
  • информационная безопасность, включая постквантовые технологии защиты информации;
  • прикладные методы анализа больших данных и использование искусственного интеллекта в киберфизических системах;
  • программная инженерия;
  • fabless-дизайн микроэлектроники.

НИУ ВШЭ может претендовать на передовые позиции по следующим направлениям:

  • Беспроводные технологии и телекоммуникации. Созданные в последние годы научно-учебная лаборатория телекоммуникационных систем и научная лаборатория Интернета вещей и киберфизических систем обладают компетенциями мирового уровня в области систем 5G и могут рассматриваться в качестве центра в области создания систем 6G. В 2019 г. Университет заключил ряд договоров с крупнейшими российскими и западными фирмами (Cisco, Samsung, Huawei, «Ростелеком» и др.), обеспечив задел для развития технологической базы данного инженерного направления.
  • Квантовая элементная база и фотоника. В Университете создана лаборатория квантовых технологий и планируется развитие исследований в области квантовых детекторов и фотоники. НИУ ВШЭ может стать одним из основных игроков в создании квантовой элементной базы для отечественного электронного производства. Это позволит, с одной стороны, получать передовые научные разработки, публикации в ведущих журналах и привлекать новые исследовательские гранты, а с другой — занять растущий рынок нанотехнологий и интегральной радиофотоники как в России, так и в мире с перспективой открытия новых хай-тек-стартапов и спин-офф-компаний. Собственное производство наноструктур позволит привлечь новых партнеров как для фундаментальных исследований, так и для продажи готовых устройств, а также для совместного использования, закупаемого технологического и экспериментального оборудования на коммерческой основе.
  • Безопасность киберфизических систем. Исторически развиваемое в Университете направление компьютерной и информационной безопасности в совокупности с приобретенными в последние годы компетенциями в области криптографии и кодирования позволяет вести разработки в области безопасности киберфизических систем, включая перспективные разработки в постквантовой криптографии, специальные решения для защиты облачных хранилищ и безопасных вычислений. В настоящее время успешно проводятся исследовательские работы по созданию алгоритмов «легкой» криптографии, ориентированных на устройства со сверхнизким энергопотреблением и ограниченными вычислительными ресурсами. Важным для данного направления также является взаимодействие с психологами для учета человеческого фактора в системах безопасности.
  • Моделирование радиоэлектронной аппаратуры. Это традиционное направление научных исследований МИЭМ НИУ ВШЭ. В настоящее время имеются договоренности о развитии направления совместно с такими предприятиями, как «Микрон», «Миландр», с рядом институтов РАН. В перспективе возможен выход на создание государственной программы моделирования аппаратуры с целью оценки ее надежности и работоспособности по отношению к комплексу помех и условий эксплуатации. В настоящее время это направление расширилось за счет присоединения направления цифрового синтеза — fabless-дизайна микроэлектроники.

Помимо обозначенных тематик, комплексно охватывающих сквозные технологии киберфизических систем, в рамках инженерного направления также развиваются нишевые тематики. С одной стороны, они достаточно тесно связаны с основным направлением, а с другой — представляют собой самостоятельные области, в которых уже достигнуты определенные успехи и есть перспектива дальнейшего их развития и достижения значимых академических и прикладных результатов. Это космические технологии, включая разработку технологий дистанционного зондирования Земли и обработки геопространственных данных, и суперкомпьютерное моделирование физических процессов, новых материалов и инженерных систем. 

Предполагается, что в ходе дальнейшего развития направления будет обеспечен вывод на рынок (как самостоятельно, так и в кооперации с индустриальными партнерами) следующих продуктов:

  • IP-блоки специализированных вычислительных устройств;
  • алгоритмы для построения телекоммуникационных сетей 6G;
  • алгоритмы легкой криптографии и разработанные на базе них библиотеки;
  • заказные исследования и разработки;
  • отраслевые технологические решения, включая решения для «умных» инфраструктур и медицинские технологии;
  • прикладные решения в области интегральной квантовой оптики и нанофотоники;
  • разработка математических моделей высокой сложности, в том числе с применением суперкомпьютерного моделирования;
  • прикладные решения и услуги в области обработки геопространственных данных и мониторинга на основе дистанционного зондирования Земли;
  • экспертно-аналитические услуги в области технологического обеспечения цифровой экономики.

Перспективным прикладным направлением применения компетенций является также создание Национального центра тестирования радиоэлектронных систем для сертификации российских и мировых производителей, в котором можно было бы сосредоточить измерительную и испытательную аппаратуру для тестирования и сертификации российской и зарубежной радиоэлектроники.

Вклад направления в развитие образования

Для достижения заявленных амбициозных целей требуется переход к формату обучения, который бы сочетал научно-исследовательскую и проектно-ориентированную подготовку с изучением перспективных технологий и отвечал запросам технократического (цифрового) общества. Реализовать данный подход для подготовки высококвалифицированных исследователей и разработчиков планируется в рамках создаваемой Магистерской инженерной школы на базе проектной модели обучения, развиваемой в Университете.

В рамках школы будут выстроены два взаимодополняющих образовательных трека с упором на научно-исследовательскую деятельность или проектную работу. Отбор в школу будет осуществляться на конкурсной основе. При выборе научно-исследовательского трека для успешного окончания школы потребуется наличие публикации в ведущих международных журналах, при проектном треке — выполненный и принятый заказчиком в работу проект. Наиболее способные выпускники школы продолжат обучение по схеме сквозной подготовки «магистратура – аспирантура» по одному из приоритетных направлений.

Развитие контактов с ведущими технологическими компаниями, включая создание оснащенных современным оборудованием лабораторий и центров компетенций, позволит реализовать широкий круг специализированных образовательных программ, в том числе дополнительного профессионального образования. Данные программы будут направлены как на развитие практических навыков работы с оборудованием, так и на освоение новых технологических процессов и подходов в области систем и сетей связи, киберфизических систем, информационной безопасности. Такой подход позволит гибко реагировать на вызовы научно-технологического развития, закрепить ведущую роль НИУ ВШЭ в подготовке кадров по инженерным и естественно-научным направлениям и выйти на рынок перспективных технологических разработок. Дополнительным подкреплением этой позиции станет выпуск серии монографий и учебных пособий «Технологии киберфизических систем» на основе опыта проводимых исследований и реализации образовательных курсов.

При этом фундаментальная программа исследований в области инженерных наук обеспечит разработку перспективного задела в области инжиниринга устройств Интернета вещей и киберфизических систем, а отработка в рамках прикладных исследований конкретных отраслевых применений даст необходимый опыт для перехода к формированию решений на новой технологической базе и более глубокое понимание технологических барьеров. В комплексе это будет способствовать решению проблемы импортозамещения, формированию в стране базовых технологических компетенций нового поколения, одновременно с этим будет создан задел для встраивания в глобальные технологические цепочки.